80μmから15μmへ：ポリウレタンポッティングコンパウンドの粉砕・分散に関する中核的技術ソリューション
新エネルギー車産業の急速な発展に伴い、パワーバッテリー、BMS（バッテリーマネジメントシステム）、モーターコントローラーなどの主要部品に使用される封止材の性能要求は高まり続けている。ポリウレタンポッティングコンパウンドは、その優れた弾性、耐衝撃性、耐低温性、および熱伝導性絶縁特性により、新エネルギー車における電子封止の主流材料の一つとなっている。その市場浸透率は年々上昇している。2025年には、国内のBMS用ポッティングコンパウンドにおけるポリウレタンの浸透率は61.3％に達し、2026年には68％を超えると予想されている。
パワーバッテリーモジュール、オンボードチャージャー、DC-DCコンバーターなどの主要部品において、ポリウレタンポッティングコンパウンドは、熱伝導性、耐衝撃性、絶縁性といった基本機能を果たすだけでなく、複雑な使用条件下での長期的な安定性という課題にも耐えなければならない。しかしながら、従来のポリウレタンポッティングコンパウンドの製造では、フィラーの分散ムラや粒子径の過大といった問題が一般的に生じており、これらは材料の熱伝導効率、機械的特性、長期的信頼性に直接的な影響を及ぼし、製品性能の向上を制約する重要なボトルネックとなっている。
課題の課題
お客様との対話を通じて、現在のポリウレタンポッティングコンパウンドの製造において、主に以下のような中核的課題に直面していることが明らかになりました。
- フィラーの分散ムラと過大な粒子径：熱伝導性フィラー（アルミナや窒化ホウ素など）は凝集しやすく、初期粒子径は一般に80μmを超えます。これでは新エネルギー車における高効率な熱伝導経路の構築要件を満たすことができず、局所的な熱抵抗の増大や放熱効率の低下を招きます。
- 固液分離のリスクが高い：従来の粉砕プロセスでは、ポリウレタン樹脂と無機フィラーとの間で分離が生じやすく、沈降や凝集を引き起こし、コロイド安定性が損なわれ、製品の均一性に影響を及ぼします。
- プロセス効率が低い：一部の装置では粒子径を低減するために複数回の粉砕パスを必要とし、生産サイクルが長くなり、エネルギー消費も大きいため、お客様の大規模生産ニーズに対応することが困難です。
- 性能への深刻な影響：分散ムラは、コンパウンドの熱伝導率低下や絶縁強度不足に直結します。長期間の使用により、局所的な過熱、クラック、絶縁破壊などの問題が発生する可能性があり、製品の安全性や使用寿命が損なわれる恐れがあります。
解決策
上記の課題に対処するため、当社はZYTR-80E Plus三本ロールミルを中心とする三段階分散プロセスソリューションを発表しました。精密なロールギャップ制御と高効率せん断粉砕により、ポリウレタンポッティングコンパウンドの均一分散と粒子径最適化を実現します。
- 装置選定：ZYTR-80E Plus三本ロールミルは、高い耐摩耗性と耐腐食性を備え、安定したせん断力を提供し、高粘度ポリウレタン系に最適であり、固液分離の問題を効果的に回避します。
- プロセス全般の品質管理：粉砕前後にスクレーパー式細度計を用いた細度テストを実施し、製品の細度が常に基準を満たすことを保証します。同時に、装置の運転パラメータを最適化し、漏れのない均一な吐出を実現し、生産の継続性を確保します。
- 効率向上ソリューション：ロールギャップパラメータを最適化することにより、わずか3回の粉砕パスで細度を目標値まで低減でき、生産サイクルを大幅に短縮し、お客様の総合的な生産コストを削減します。
1.実験プロセス
顧客：湖州の新素材企業
テスト材料：二液型ポリエーテル系ポリウレタンポッティングコンパウンド
テスト装置：ZYTR-80E Plus三本ロールミル＋スクレーパー式細度計
テスト目的：三本ロールミルによる粉砕により、材料のより均一な分散と粒子径の低減を達成すること
テスト手順：
初期検査：スクレーパー式細度計による測定値は80μmであった
2. 三段階分散プロセス：
ZYTR-80E Plus三本ロールミルを使用し、スラリーを三段階の分散プロセスによって分散・粉砕し、粒子径の低減を図った。
- 粗混合段階：ロールギャップ 80‑40μm
- 一次微粉砕：ロールギャップ 30‑15μm
- 二次微粉砕：ロールギャップ 20‑10μm
三本ロールミルの運転中、吐出は均一であり、漏れはなかった（下図参照）。
ポリウレタンB成分の粉砕効果
3.出力検査： スクレーパー式細度計による測定値は15μmであった
結果分析
ZYE TechnologyのZYTR-80E Plus三本ロールミルを使用し、スクレーパー式細度計の結果を比較すると：
1.細度の突破：初期の80μmから15μmに低減され、81％の削減率となった。
2.プロセスの利点：
- 他社の三本ロールミルと比較して、ZYEの三本ロールミルは固液分離を示さず、コロイド安定性を大幅に改善した。
- わずか3回のパスで細度を最小限まで低減でき、生産サイクルを大幅に短縮し、生産効率を向上させ、顧客の生産コストを削減する。
- 漏れや廃棄物のない均一な吐出で、大規模生産のニーズに適している。
応用展望
新エネルギー車産業の持続的な成長に伴い、2030年までに中国の新エネルギー車販売台数は1,500万台を超えると予測されており、これに伴い、BMS、OBC、DC-DCコンバーターなどの主要部品向けのポッティングコンパウンドの年間需要は28,000トンを超える見込みである。高熱伝導性・高安定性ポリウレタンポッティングコンパウンドに対する市場需要は引き続き拡大し、効率的な分散および粉砕プロセスは、企業の製品競争力を高めるための鍵となるであろう。
ZYE TechnologyのZYTR-80E Plus三本ロールミルソリューションは、ポリウレタンポッティングコンパウンド製造における分散の課題を解決するだけでなく、プロセス最適化から性能向上に至るまでの全チェーンにわたるサポートをお客様に提供し、企業が新エネルギー車産業の発展機会を捉え、製品のアップグレードと市場拡大を達成することを支援する。
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