二酸化ケイ素SiO2シリコーンゴム、薄膜、電子パッケージ材料など、システムのパフォーマンスに決定的な影響を与えることがよくあります。
化学式は SiO2 ですが、その形態と値は製造プロセスの違いにより大きく異なります。エンジニアリングにおける一般的なものには次のようなものがあります。
1. ガス状シリカ粉末
それはどのようにして生じたのか: ハロゲン化ケイ素 (四塩化ケイ素など) は、水素酸素炎の中で摂氏 1000 度以上で燃え尽きます。
微視的形態：非常にふわふわしており、丸い球ではなく、綿状の物質が木の枝のようにつながったもの（立体的な鎖状の枝）であり、比表面積が非常に大きい。
特徴：非常に軽い、非常に細かい（ナノメートルレベル）、非常に飛ばしやすい、価格が高い
必須の特徴: 構造支配的なフィラー
2. 沈降シリカ
出典: ケイ酸ナトリウム (水ガラス) と酸が化学反応を起こし、水溶液中で沈殿します。
特長：低コスト、強力な調整機能
必須の機能: コスト効率に優れた機能性フィラー
3. 球状溶融シリカマイクロパウダー（半導体業界で広く使用されています）
出典：高純度の石英の粉末を高温の炎で溶かし、表面張力を利用して真球にし、冷却する
特長：優れた流動性、極めて低い熱膨張係数（CTE）、極めて優れた電気絶縁性を有します。
必須の機能: 形態重視のハイエンドフィラー
用途における気相シリカと沈降シリカの違いは、システムの性能を制御するメカニズムの違いにあります。気相シリカは、増粘やチキソトロピーなどのレオロジー制御を実現するためのインテリジェントな三次元ネットワーク構造の構築に優れています。シリカの沈殿法は、その多孔質構造と表面活性を通じて補強や支持などの機能性フィラーを提供することに重点を置いています。
以下では、それぞれの利点をより直観的に示すことを目的として、さまざまなアプリケーション分野での主要なパフォーマンス データを比較しました。
| 応用 | 比較効果 |
気相シリカ |
沈降シリカ |
| シリコーンゴム補強 |
強化効果 |
非常に強力で、シリコーンゴムの強度を5〜10倍に高めることができます。 |
補強効果は良好ですが、通常気相製品よりも劣ります。 |
| コーティングのレオロジー制御 |
増粘性とチキソトロピー性 |
優れています。2% 添加すると、低せん断粘度が 460 cP から 12600 cP に上昇し、チキソトロピー値が最大 4.53 に達します。 |
増粘効果はありますが、チキソトロピー性や垂れ防止性は通常気相法に比べて劣ります。 |
| タイヤとゴム |
転がり抵抗 |
優れた補強性能 |
高性能沈降法を採用したタイヤの転がり抵抗指数は、通常のカーボンブラックに比べて20～30％低減できる |
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耐摩耗性 |
耐摩耗性を大幅に向上させることができます |
大幅に改善され、タイヤ摩耗率を15～20%削減できます。 |
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湿地グリップ |
湿地グリップを大幅に向上させることができます |
効果的な改善により、湿地グリップを 9% 以上向上させることができます |
| 特殊な機能を備えたアプリケーション |
液体から粉末へのキャリア |
非常に高い油保持能力を持ち、自重の最大1.5倍の薬液を吸着でき、粉末の流動性と充填性が優れています。 |
油負荷能力が比較的低く、固化粉末の流動性は気相法ほど良くありません。 |
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歯磨き粉摩擦剤 |
非常にまれに使用される |
適度な RDA 摩擦値 (100 ～ 150) と吸水性 (>50ml/20g) を備えたコア塗布により、エナメル質を損傷することなく効果的に歯を洗浄できます。 |
これらのデータの違いは、2 つの材料の異なる「背景」によって決まります。
ガス状シリカは「レオロジーの達人」です。一次粒子サイズは非常に小さく（ナノメートル範囲）、純度は非常に高く、その表面特性により、非極性系で強力な水素結合ネットワークを迅速に形成できます。したがって、高級塗料の垂れ防止、接着剤のヘタリ防止、シリコーンゴム補強など、流体の挙動を正確に制御する必要があるシナリオでは、かけがえのない選択肢となります。
沈降法シリカは、コストパフォーマンスが高く（気相法に比べ約1/5～1/3）、合成プロセスを調整することで比表面積、吸油量、細孔径などを柔軟に変更でき、ニーズに合わせた「機能性フィラーの王様」です。そのため、タイヤ、靴底、歯磨き粉、飼料など、コスト重視で需要が多様化するバルク工業製品においては、市場シェアの90％以上を占めています。
