目的・特性別受託蒸留会社
3選
無機材料と有機材料を結び付ける有機ケイ素化合物です。ガラス繊維と樹脂、無機フィラーと樹脂など、性質の異なる材料を組み合わせる際に使います。主な用途は、複合材料の接着性や機械的強度の向上、樹脂や無機材料の表面改質です。
ケイ素（Si）を含む分子内に、無機材料側と反応する部分と、有機材料側と反応・相互作用する部分を持ちます。
一般的な構造では、ケイ素原子に加水分解性基と有機官能基が結合しています。前者にはメトキシ基やエトキシ基、後者にはアミノ基、エポキシ基、ビニル基などが代表例です。それぞれの部分が異なる材料に作用し、通常は結び付きにくい有機材料と無機材料の界面をつなぎます。
無機材料と有機材料の界面をつなぎ、両者の接着性を高めることが役割です。例えば、樹脂に無機フィラーを配合する場合、フィラーと樹脂の親和性が低いと、界面で剥離が起きたり、材料間で十分に力が伝わらず強度が低下したりすることがあります。
シランカップリング剤は、無機材料の表面と結合し、有機官能基を通じて樹脂と反応・相互作用することで、界面の結び付きを強めます。その結果、複合材料の機械的強度や耐水性、フィラーの分散性などの改善につながるのです。
無機材料には、ガラス、シリカ、金属酸化物などがあります。有機材料には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン、ゴムなどが代表的です。主な適用先は、ガラス繊維強化樹脂、無機フィラー配合樹脂、無機顔料など。製品を選ぶ際は、材料の種類に加え、表面状態や有機材料側の反応性も考慮します。
加水分解によって生じたシラノール基を介して無機材料の表面に作用し、有機官能基を通じて有機材料と反応・相互作用します。各種反応の原理について解説します。
メトキシ基やエトキシ基などの加水分解性基は、水と反応してシラノール基（Si-OH）を生じ、このときメトキシ基からはメタノール、エトキシ基からはエタノールが生じます。加水分解の速度は、加水分解性基や有機官能基の種類、溶液のpHなどによって異なります。溶液として使用する場合は、製品の特性に応じて調製条件を設定しましょう。
加水分解で生じたシラノール基は、ガラスやシリカなどの無機材料表面にある水酸基と水素結合を形成。その後、脱水縮合が進むと、無機材料の表面と化学結合します。シラノール基同士も縮合し、シロキサン結合（Si-O-Si）を形成します。
有機官能基は、樹脂などの有機材料と反応・相互作用します。例えば、アミノ基はエポキシ基などと反応し、樹脂の硬化や材料間の結合に関わります。反応性官能基を持たない、または反応性が低い樹脂では、シランカップリング剤との相溶性が重要です。
シラノール基を介して無機材料の表面と化学結合し、有機官能基を通じて樹脂と反応・相互作用します。これにより、無機材料と樹脂が界面で強く結び付き、材料間で力が伝わりやすくなるため、剥離や界面からの破壊を抑え、複合材料の強度向上につながるのです。
シランカップリング剤は、有機官能基の違いによって反応性や適用材料が変わります。ここでは、代表的な種類の特徴と主な用途を紹介します。
アミノ基を持ち、エポキシ樹脂などとの反応性を利用するタイプです。樹脂の硬化や、ガラス・シリカなどの無機材料と樹脂の接着性改善が主な用途です。接着剤、塗料、ガラス繊維強化樹脂などに用いられます。
エポキシ基を持ち、樹脂中の反応性官能基との反応を利用するタイプです。エポキシ樹脂を使う複合材料や接着剤などで、無機材料との接着性改善に用いられます。
ビニル基を持ち、ラジカル重合などに関与します。不飽和ポリエステル樹脂を用いる複合材料などで、無機材料と樹脂の接着性を高める目的で使用されます。
メタクリル基を持ち、ラジカル重合に関与するタイプです。不飽和ポリエステル樹脂を用いた繊維強化プラスチックや、無機フィラーを配合した樹脂などに使用され、ガラス繊維と樹脂の接着性改善に役立ちます。
メルカプト基（-SH）を持ち、ゴム材料などに用いられるタイプです。シリカなどの無機充填剤とゴムの相互作用を高め、補強性や機械的特性の改善に役立ちます。
イソシアネート基、ウレイド基、スチリル基、酸無水物基なども代表的な官能基です。それぞれの反応性を生かし、樹脂と無機材料の接着性改善や複合材料の製造などに使用されます。
ここでは、シランカップリング剤を使用する目的や用途について紹介します。
補強材や充填剤と樹脂の接着性を高め、複合材料の機械的強度や耐水性を向上させます。ガラス繊維強化樹脂や、シリカなどの無機フィラーを配合した樹脂が代表例です。
異なる材料同士の接着強度を高め、接着界面の剥離を抑えます。ガラスや金属酸化物などの無機材料と、有機成分を含む接着剤を組み合わせる用途に適しています。
基材と塗膜の密着性を高め、コーティングの耐久性向上に役立ちます。金属やガラスなどの表面に形成するコーティング剤や、基材との密着性を高めるプライマーなどに配合されます。
無機顔料や充填剤の分散性を高め、塗料の性能や塗膜の密着性を改善します。顔料やシリカなどの無機成分を含む塗料が主な適用先です。
ゴムと無機充填剤の結び付きを強め、補強性や耐摩耗性などの向上につなげます。シリカなどを配合したタイヤ用ゴムや工業用ゴム製品などに用いられます。
樹脂と無機材料の密着性を高め、電子部品の信頼性や耐久性を支えます。半導体封止材や電子部品用樹脂などが主な用途です。これらの分野では、高純度や金属不純物の管理が求められる製品もあります。
無機フィラーの表面を改質し、樹脂との親和性や分散性を高めます。シリカ、炭酸カルシウム、ガラス粉末などに処理を施すことで、フィラーの凝集を抑え、樹脂中への均一な配合に役立てられます。
選定では、組み合わせる材料や求める性能に加え、製造工程や最終製品の品質規格も考慮します。官能基の名称だけでなく、用途や処理条件との適合性も判断基準です。
エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン、ゴムなど、組み合わせる有機材料から選ぶ方法です。同じ樹脂系でも組成や反応性によって適した製品は異なります。メーカーの技術資料で、樹脂との反応性や相溶性を確認しましょう。
ガラス、シリカ、金属酸化物など、対象となる無機材料の種類と表面状態を把握して選ぶやり方です。表面水酸基の状態や反応性によって結合のしやすさが異なる点に注意しましょう。
使用目的に応じて、改善したい性能が何かを決定します。複数の性能を求める場合は、材料の組み合わせや配合条件も考慮事項です。
有機官能基は、樹脂との反応性や相互作用を左右します。アミノ系、エポキシ系、ビニル系などの特性を把握し、樹脂や製造工程に合う製品を選ぶことになります。メーカーの推奨用途や技術資料に加え、必要に応じて実際の材料を使った試験結果も参考にするとよいでしょう。
製品に必要な純度や、不純物・水分の許容範囲を確認します。電子材料など、微量の不純物が品質に影響する場合は、求める品質基準を満たす製品を選ぶことが重要です。
精製方法は、シランカップリング剤の性質や取り除きたい不純物に応じて選びます。蒸留を行う場合は、加熱によって変質しないか、不純物との沸点に十分な差があるかを確認しましょう。すべてのシランカップリング剤に蒸留が適しているわけではないため、目標とする純度や処理量も踏まえて判断します。
シランカップリング剤を選ぶ際は、材料同士の相性と、最終製品に求める性能・品質を軸に判断しましょう。単に接着性を高めるだけでなく、製造工程や使用環境も含めて適した製品を選ぶ必要があります。
また、高純度化や不純物の低減が求められる場合は、製品の特性に合った精製方法を選ぶことも重要です。蒸留を含む精製工程を検討する際は、目標とする品質と物質の性質を踏まえ、実現可能な方法を見極めましょう。
蒸留には、薄膜蒸留、精密蒸留、水蒸気蒸留、分留など、さまざまな蒸留手法があります。蒸留の目的や対象の化学品や溶剤によって適切な蒸留方法が異なるため、自社工場に合ったパートナーを選ぶことが非常に大切。金属イオンや残留物を基準以下に蒸留精製できないと、製品の品質やコストにも関わるからです。
そこで、本メディアでは、蒸留の目的や特性に合わせて選べる受託蒸留会社を厳選し、3社比較を掲載しています。適切なパートナー選びの参考としてぜひご活用ください。
蒸留対象となる材料の性質や求める純度・精度によって、必要な蒸留技術は異なります。そのため、原料の特性に合った設備やノウハウを持つ会社を選ぶことが、製品の品質・精度・純度の向上につながります。
ここでは、蒸留の目的や素材に応じて選べる、おすすめの受託会社を3社ピックアップしました。
中国精油が得意な蒸留精製
新菱が得意な蒸留精製
八代が得意な蒸留精製