樹脂にアルミナを配合した際に得られる物性

樹脂にアルミナ(酸化アルミナ)を配合すると、フィラー(充填剤）として

様々な物性が向上します。

アルミナはセラミック系フィラーで、特に熱、電気、耐摩耗に

強い特徴があります。

以下、整理致します。

■樹脂にアルミナを配合する事で得られる物性

①熱特性

■熱伝導率向上

●樹脂単体では熱電率が低い(0.2～0.4W/mk程度)が

　アルミナ配合量　　　熱伝導率

・30wt％　　　　：　1～2W/mk

・60wt％　　　　：　3～5W/mk

・80wt％　　　　：　10W/mk

→放熱素材となる。

※用途例

・LED放熱部品

・パワー半導封止

・電源モジュール

■耐熱性向上

●アルミナは融点　約2050℃

・効果

→熱変形温度(HDT)向上

→軟化抑制

→高温寸法安定性向上

※例

・PA、PBT、エポキシ　等で効果大

②電気特性

■絶縁性向上

●アルミナは優秀な電気絶縁材料

　特性

・体積抵抗値　　：　10¹⁴Ωcm以上

・絶縁破壊強度　：　向上

・誘電損失　　　：　低い

※絶縁しながら、熱を逃がせる材料

　これは電子部品で非常に重要。

③機械特性

■剛性向上

●アルミナは硬度が高い

　モース硬度9(サファイアと同等)

※効果

・曲げ弾性率UP

・圧縮強度UP

・硬度UP

■耐摩耗性向上

●摩耗しにくくなる。

※用途

→摺動部品

→ギア

→ポンプ部品

■寸法安定性向上

●アルミナは熱膨張係数7～8×10⁻⁶/K

　樹脂は50～150×10⁻⁶/K

→線膨張係数低下

※効果

・温度変化で変形しにくい

・精密部品に向く

④難燃性向上

●アルミナは無機材料で燃えにくい

・効果

→燃焼抑制

→熱分解抑制

→炭化層形成補助

※UL94のV0設計に寄与

※難燃剤の併用が多い

⑤表面特性

■耐傷性

●アルミナは硬度が高い為

・スクラッチ体耐性の向上

・表面摩耗低減

■マット感

●微粒子アルミナ→光拡散

・効果

→高級外観

→指紋防止

⑥バリア性

●アルミナ粒子はガス透過を阻害

・効果

→酸素バリア

→水蒸気バリア

※フィルム用途で研究が多い。

⑦放射線遮蔽

●高密度の為、

・Ｘ線遮蔽

・電子線遮蔽

※医療用途、電子材料用途あり

⑧粘度への影響

●配合量が増加すると、溶融粘度UP、流動性UP

・対策

→球状アルミナ

→表面処理アルミナ

・粒径最適化

⑨密度変化

●アルミナ密度　3.9g/㎤

・例

　材料　　　　　密度

・PP 　　 :　0.9

・PA　　 ：　1.1

・アルミナ　：　3.9

→重量増加

■よく使用されるアルミナの種類

　種類　　　　　　　　　特徴

・球状アルミナ　　　：　熱伝導性◎

・角状アルミナ　　　：　強度向上

・ナノアルミナ　　　：　高機能

・表面処理アルミナ　：　分散性〇

■代表用途

・電子材料

→LED放熱部品

→IC封止

→パワーモジュール

・工業部品

→摺動部品

→ポンプ

→ギア

・自動車

→インバータ部品

→バッテリー周辺部品

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