〇樹脂コンパウンドでは、異なる樹脂やフィラー、添加剤
　等を混ぜ合わせて、目的とする性能を持った材料を作ります。

　その際によく出てくる言葉が【相溶性】と【分散性】です。

　【しっかり混ざっているから相溶性が良いのでは？】
　と思われるかもしれませんが、実は相溶性と分散性は
　同じ意味ではありません。

　例えば、3種類の樹脂を混錬しても

• 樹脂同士がなじまなず、界面が弱い
• 一方の樹脂が塊として残る
• フィラーが凝集してしまう
• 混練後の材料が均一にならない
• 成形品の教祖や外観が安定しない

　といった問題が発生する事があります。

　これらを理解する為には【相溶性】と【分散性】を
　分けて考える事が重要です。

　本記事では、樹脂コンパウンドにおける相溶性と分解性の違い
　それぞれに影響する要因、二軸混練機での考え方について
　出来るだけわかりやすく解説します。

■樹脂の【相溶性】とは？

〇相溶性とは、簡単に言えば
　【異なる材料同士が、どの程度なじみやすいか】
　を表す性質です。

　例えば、Aという樹脂とBという樹脂を混ぜたとします。

　AとBの相溶性が高ければ、両者は比較的なじみやすく
　均一な状態を作りやすくなります。

　一方、相溶性が低い場合は、混練してもAとBがそれぞれ
　別の相として存在しやすくなります。

　※相溶性が高い場合
　〇イメージとして、A＋B　→　均一になじむ

　相溶性が低い場合
　〇一方で、A＋B　→　AとBが分かれて存在する。

　という状態になりやすくなります。

　このような場合、単純に混練時間を長くしたり、スクリュー回転数
　江尾上げたりするだけでは、十分な性能が得られない事があります。

■【分散性】とは？

〇分散性とは、
　【ある材料が、別の材料の中にどれだけ均一に散らばっているか】
　を表します。

　例えば、樹脂の中にフィラーや添加剤を屈和得る場合を考えてみます。

　フィラーが大きな塊になっていれば、
　【分散性が悪い】状態です。

　反対に、フィラーが細かく均一に散らばっていれば、
　【分散性が良い】状態と考える事が出来ます。

　例えば、
　【樹脂の中に無機フィラーを10％添加した】
　としても、フィラーが均一に分散していなければ
　場所によってフィラーの濃度が大きく異なってしまいます。

　その結果、

• 強度のバラつき
• 外観不良
• フィッシュアイ
• 凝集物
• 成形不良
• 物性低下

　等に繋がる可能性があります。

■相溶性と分散性の違い

〇ここが最も重要なポイントです。

　簡単に整理すると、

項目	相溶性	分散性
意味	材料同士の 【なじみやすさ】	材料が 【均一に散らばる状態】
主な対象	樹脂＋樹脂　等	フィラー・添加剤・樹脂　等
重要な要素	分子間相互作用 極性　等	混練・せん断・粘度 凝集　等
悪い場合	界面が弱くなる	凝集・偏りが発生する
改善方法	相溶化剤　等	混練条件・投入方法　等

　つまり、

　相溶性＝【仲良くなれるか】
　分散性＝【均一に散らばれるのか】

　と考えるとわかりやすいでしょう。

■相溶性が良くても分散性が悪いことがある

〇ここは樹脂コンパウンドにおいて非常に重要です。

　例えば、2種類の材料の相溶性が比較的良かったとしても
　混練条件が適切でなければ、十分な分散状態を作れない
　場合があります。

　反対に、相溶性が低い材料でも、適切な混練条件や相溶化剤を
　使用する事で、より良好な分散状態を実現できる場合があります。

　つまり、
　【相溶性が良い＝必ず分散性が良い】
　とは限りません。

　相溶性と分散性は、別々の視点から評価する必要があります。

■相溶性に影響する主な原因

〇樹脂同士の相溶性には、様々な要因が関係します。

①樹脂の極性

〇樹脂の極性は、相溶性を考える上で重要な要素の一つです。

　例えば、極性が異なる樹脂同士を混ぜる場合、単純に
　混練するだけでは十分になじまないケースがあります。

　その為、

• 無水マレイン酸変性樹脂
• 相溶化剤
• カップリング剤

　等を利用して、材料同士の親和性を高める事があります。

②分子構造

〇樹脂の分子構造や官能基も相溶性に影響します。

　同じ【樹脂】という分類でも、分子構造が異なれば
　他の樹脂との相性も変わります。

　その為、
　【この樹脂とこの樹脂は混ぜられるか？】
　を考える場合には、っ樹脂名称だけで判断するのではなく
　分子構造や官能基なども考慮する必要があります。

■分散性に影響する主な要因

〇分散性は、特にコンパウンド条件の影響が大きく受けます。

①混練温度

〇温度が低すぎると、樹脂の流動性が不足して十分な混錬が
　できない場合があります。

　一方、温度が高すぎると、

• 樹脂の熱劣化
• 添加剤の分解
• 変色
• ガス発生

　等の問題に繋がる可能性があります。

　その為、単純に【温度を上げれば分散性が良くなる】と
　考えるのではなく、材料の特性に合わせた温度設定が重要です。

②スクリュー回転数

〇二軸混練機では、スクリュー回転数も分散性に大きく影響します。

　一般的には、回転数を上げる事でせん断力が増加し
　凝集物を細かくする方向に働く事があります。

　しかし、回転数を上げすぎると、

• 発熱
• 樹脂の熱劣化
• トルク上昇
• 滞留時間の変化

　等の問題が発生する可能性があります。

　したがって、重要なのは【高回転にする事】ではなく
　適切なせん断を与える事です。

■二軸混練機では【せん断】と【分散】が重要

〇樹脂コンパウンドでは、二軸混練機を使用して材料を
　溶融・混練します。

　この時、スクリューによって材料にせん断力が加わります。

　凝集しているフィラーや添加剤などに適切なせん断を与える事で
　凝集物を小さくし、樹脂中へ均一に分散させていきます。

　ただし、せん断が強ければ強いほど良いわけではありません。
　材料によっては過度なせん断によって、

• 分子量低下
• 熱劣化
• 変色
• 添加剤の分解

　等を引き起こす可能性があります。

　その為、【温度・回転数・スクリュー構成・供給量・滞留時間】
　を総合的に調整する事が重要です。

■相溶化剤を使用するという考え方

〇相溶性が低い樹脂同士をコンパウンドする場合には
　総溶加剤を使用する方法があります。

　相溶化剤は、異なる材料同士の界面に働きかけ
　材料同士の親和性を改善する目的で使用されます。

　例えば、
　【樹脂A＋樹脂B】　だけで十分になじまない場合
　【樹脂A＋相溶化剤＋樹脂B】　とする事で、より安定した
　複合材料を目指します。

　相溶化剤の選定では、

• ベース樹脂
• 相手樹脂
• 官能基
• 添加量
• 混練温度
• 滞留時間

　等を考慮する必要があります。

■【混ざった】と【相溶した】は違う

〇樹脂コンパウンドでは、ここを理解しておく事が
　非常に重要です。

　例えば、2種類の樹脂を二軸混練機で混錬した結果
　見た目には均一なペレットになったとします。

　しかし、顕微鏡などで観察すると、一方の樹脂が
　大きなドメインとして残っている可能性があります。

　つまり、見た目は混ざっているものの、マイクロレベルでは
　相分離している事があります。

　したがって、コンパウンドの評価では、ペレットの外観だけでなく

• 顕微鏡観察
• 断面観察
• 物性評価
• 分散状態の確認

　等を組み合わせる事が重要です。

■相溶性と分散性が成形品の品質に与える影響

〇相溶性や分散性が不十分な場合、最終的な成形品にも影響します。

・相溶性が悪い場合

• 衝撃強度の低下
• 界面剥離
• 物性低下
• 概観不良

　等に繋がる可能性があります。

・分散性が悪い場合

• 凝集物
• フィッシュアイ
• 表面欠陥
• 強度のバラつき
• 成形品の品質バラつき

　等に繋がる可能性があります。

　特にフィラーを高充填するコンパウンドでは
　分散性の管理が非常に重要になります。

■相溶性・分散性を改善するには？

〇実際のコンパウンドでは、次のような項目を総合的に
　検討します。

①材料の組み合わせを見直す

〇材料同士の相性を確認します。

②総溶加剤を検討する

〇相溶性が低い材料同士では、総溶加材の仕様を検討します。

③混練温度を調整する

〇樹脂が十分に溶融し、かつ劣化しない温度範囲を検討します。

④スクリュー回転数を調整する

〇必要なせん断を確保しながら、過度な発熱を避けます。

⑤スクリュー構成を検討する

〇ニーディングディスクなどの混練エレメントを
　どこに配置するかによって、混練状態が変化します。

⑥原料の投入位置を見直す

〇樹脂・フィラー、添加剤などをどの位置から投入するかも重要です。

⑦評価方法を見直す

〇外観だけでなく、顕微鏡観察や物性評価などを組み合わせます。

■相溶性と分散性は【材料×設備×条件】で考える

〇樹脂コンパウンドでは、
　【材料が悪い】　【混練条件が悪い】
　と単純に判断するのではなく、

　【材料×配合×設備×スクリュー構成×温度×回転数×供給条件】
　を総合的に考える事が重要です。

　同じ材料の組み合わせでも、設備や条件を掛ける事で
　分散状態や最終物性が変わる事があります。

　だからこそ、コンパウンドでは実際に試作を行い
　条件を確認する事が重要になります。