WACKER HDK® 高分散シリカ

HDK の製造方法

WACKER HDK®は日本で 30 年以上の実績があり、塗料、インキ、不飽和ポリエ

ステル、ゲルコート、接着剤、シーリング剤等の幅広い用途で使用されております。

WACKER HDK®は、乾式製法の微粉末シリカで、表面処理をしていない親水性シ

リカと、アルキルシラン等で表面処理をした疎水性シリカがあります。この微粉末

シリカを液中に静置させることで、粒子が網目構造状につながり、強力な増粘効果

を示します。 また、攪拌することで、この網目構造は容易に壊れ、粘度が急激に

下がります。 この性質は、塗料や接着剤のたれ防止に利用されます。WACKER

HDK®は、一次粒子の立体構造を工夫することで、より少量で増粘効果が発現する

ことを特長としております。

右図は WACKER HDK®の製造プロセスの模式図で、

四塩化ケイ素（SiCl4）を水素（H2）火炎中で燃焼させ

ることにより二酸化珪素が生成され、一次粒子を形成し

ます。 一次粒子は火炎中で他の粒子と融着し、複雑な

形状の一次凝集物が形成されます。

この一次凝集物が粒子としての最小単位となります。

この一次凝集物が冷えて、他の凝集物と物理的に結合す

ることで、二次凝集物が形成されます（上の写真）。 こ

の二次凝集物は、強いシェアをかけて分散することによ

り、粉砕され、１次凝集物となります。

特徴

《 反応 》 SiCl 4

+ 4 H 2

+ O 2

SiO 2

+ 4 HCl

バーナー

SiCl 4

H 2

反応

核生成

衝突 衝突

火炎

衝突

一次粒子 （５～３０ nm)

一次凝集物 （ 100 ～ 40 ０ nm)

二次凝集物 （約 10 μ m)

冷却

1600 ℃ 1200 ℃ 室温

《 反応 》 SiCl 4

+ 4 H 2

+ O 2

SiO 2

+ 4 HCl 《 反応 》 SiCl 4 + 2H 2 + O 2 SiO + 4 HCl 《 》 + O 2

バーナー

SiCl 4

H 2 空気

反応

核生成 核生成

衝突 衝突

火炎

衝突

一次粒子 （５～３０ nm)

一次凝集物 （ 100 ～ 400 nm)

二次凝集物 （約 10 μ m)

冷却

1600 ℃ 1200 ℃ 室温

疎水性 WACKER HDK® 親水性 WACKER HDK®

WACKER HDK® の表面

状態

WACKER HDK®の電子顕微鏡写真 写真左：一次凝集物

一次粒子が融着し、複雑な立体構造の凝集物を形成しています。

この凝集物は強固に融着しているため、粉砕することはできず、

粒子としての最小単位となります。

写真左の凝集物の長径： 375.2 nm

写真右：二次凝集物

一次凝集物が物理的に凝集し２次凝集物を形成しています。こ

の凝集物は、シェアをかけて分散することにより、１次凝集物

まで粉砕することができます。

写真右の凝集物の長径： 8.51μm

親水性シリカ（右図）は、粒子表面が水酸基

（Si-OH）で覆われているため、親水性を示し

ます。 親水性シリカ表面の水酸基をメチルシ

ラン等で置換することにより疎水化され、疎水

性シリカが得られます。

疎水化のための表面処理剤としては、ポリジメ

チルシロキサン、メチルクロロシラン、ヘキサ

メチルジシラザンなどが挙げられます。

例えば、HDK® H18 は、シリカ表面をポリジ

メチルシロキサンでほぼ完全に表面の水酸基

を疎水化し、シロキサンの両末端とシリカ表面

を化学結合させることで、シロキサンの溶出を

防いでいます。

WACKER HDK®のグレードと基本物性

S13 V15 N20 N20P T30 T40

単位

比表面積（BET 法）

(DIN 66131) m2/g 125±15 150±20 200±30 200±30 300±30 400±40

SiO2含有量

(DIN 55921) ｗt％ > 99.8 > 99.8 > 99.8 > 99.8 > 99.8 > 99.8

かさ密度

(DIN ISO 787/11) g/ℓ 約 50 約 50 約 40 約 110 約 40 約 40

含水率(105℃/2h)

(DIN ISO 787/2) wt% < 1.0 < 1.0 < 1.5 < 1.5 < 1.5 < 1.5

加熱減量(1000℃/2h)

(DIN 55921) wt% < 1.5 < 1.5 < 1.5 < 1.5 < 2.0 < 2.5

ｐＨ値 (DIN ISO 787/9) - 3.6～4.3 3.6～4.3 3.6～4.3 3.6～4.3 3.6～4.3 3.6～4.3

ふるい残分(>40μm)

(DIN ISO 787/18) wt% < 0.03 < 0.03 < 0.04 < 0.04 < 0.04 < 0.04

HCl 含有量 wt% < 0.02 < 0.02 < 0.02 < 0.02 < 0.02 < 0.02

Al2O3含有量 wt% < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05

Fe2O3含有量 wt% < 0.005 < 0.005 < 0.005 < 0.005 < 0.005 < 0.005

TiO2含有量 wt% < 0.003 < 0.003 < 0.003 < 0.003 < 0.003 < 0.003

親水グレード

H15 H18 H20 H30

単位

表面処理剤 ---------- メチルクロロシラン ポリジメチルシロキサン メチルクロロシラン メチルクロロシラン

比表面積（BET 法）

(DIN 66131) m2/g 120±20 200±30 170±30 250±30

SiO2含有量

(DIN 55921) wt% > 99.8 > 99.8 > 99.8 > 99.8

かさ密度

(DIN ISO 787/11) g/ℓ 約 40 約 40 約 40 約 40

含水率(105℃/2h)

(DIN ISO 787/2) wt% < 0.6 < 0.6 < 0.6 < 0.6

加熱減量(1000℃/2h)

(DIN 55921) wt% < 2.0 < 4.5 < 2.0 < 2.0

ｐＨ値

(DIN ISO 787/9) - 3.8～4.5 3.8～4.5 3.8～4.5 3.8～4.5

ふるい残分(> 40μm)

(DIN ISO 787/18) wt% < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05

HCl 含有量 wt% < 0.02 < 0.02 < 0.02 < 0.05

Al2O3含有量 wt% < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05

Fe2O3含有量 wt% < 0.005 < 0.005 < 0.005 < 0.005

TiO2含有量 wt% < 0.003 < 0.003 < 0.003 < 0.003

炭素含有量 wt% < 1.5 < 1.5 < 1.8 < 2.0

疎水グレード

WACKER HDK®の用途

用途 グレード 添加量 (wt%) 分散装置 効果

接着剤

・ウレタン系

・クロロプレン系

・エポキシ系

・エマルジョン系

・ H18, H20

・ N20, H20

・ N20, H18, H20

・ N20, H20

0.8～1.2

ディゾルバー

ロールミル

攪拌機

増粘、チクソ性付与、

充填剤の沈降防止、

作業性向上

インクジェット用紙（写真画質） ・ T30 20％（塗工液原体として） ディゾルバー

攪拌機

インクの高速吸着、

外観が平滑で高光沢

高吸水性ポリマー ・ N20, T30 5.0～10.0

ディゾルバー

ニーダー

ロールミル

吸水性ポリマーの吸水性向上

バッテリー

・蓄電池

・リチウムイオンポリマー電池

・ N20, N20P

・ H18, Ｈ30RM

５.0～６.0

１０～２０

ディゾルバー

ニーダー

バッテリー破損時の液状硫酸溶液の漏

出防止。

液状リチウムイオンポリマーの固形化

による容器の軽量化。

ＰＶＣ

・塩ビゾル

・軟質塩ビコンパウンド

・ケーブルコンパウンド

・ドライブレンドコンパウンド

・フィルム

・ N20, T30, T40

・ N20, T30

・ T30, T40

・ H20

・ N20, T30, H20

0.3～2.5

0.1～0.8

1.0～2.0

0.05～0.5

0.1～1.0

ディゾバー

ロールミル

フルイドミキサー

増粘、チクソ性付与、

充填剤の沈降防止、

接着性の向上、

流動性の改良、

誘電特性の向上

ポリエステル

・ラミネート

・ゲルコート

・パテ類

・ N20

・ N20, T30

・ N20

0.8～1.2

2.0～3.0

0.5～1.0

ディゾルバー

ニーダー

ロールミル

超音波分散機

増粘、チクソ性付与、

充填剤の沈降防止

印刷用インク

・スクリーン印刷

・グラビア印刷

・フレキソ印刷

・オフセット印刷

・ N20, T40

・ N20

・ N20, T30, H15, H20, H30

・ N20P, H15, H20

1.0～10

0.5～2.0

0.5～2.5

0.5～2.5

ディゾルバー

ロールミル

増粘、チクソ性付与、

充填剤の沈降防止、

水分量の調整、

印刷特性(コントラスト

明るさ)の改良

WACKER HDK®の用途

用途 グレード 添加量 (wt%) 分散装置 効果

医薬用部外品、化粧品

・歯磨き

・錠剤類

・糖衣錠

・精製粉末

・粉末

・エアゾール

・懸濁液、混合物

・軟膏、クリーム

・ N20, N20P

・ N20

・ N20

・ N20

・ N20, H20

・ N20

・ V15, N20

・ V15, N20

1.5～5.0

1.5～10

3.0～12

2.0～5.0

0.1～1.0

0.1～3.0

0.2～3.0

2.0～10

ディゾルバー

ロールミル

機械式ミキサー

ヘンシェルミキサー

増粘、チクソ性付与、

充填剤の沈降防止、

流動性の改良、

賦形効果

天然・合成ゴム ・ N20, H18,

・ H15, H20 5.0～35

インテンシブミキサー

ロールミル 補強・強化

熱硬化型シリコーンゴム

・ S13, V15, N20,

・ T30, T40,

・ H15, H20

15～35 ロールミル、

ニーダー

補強・強化、

誘電特性の向上

室温硬化型シリコーンエラストマー

RTV-1、RTV-2 シリコーンゴム

・ S13, V15, H15, H20 3.0～30

プラネタリーミキサー

ディゾルバー

押出し成形機

補強・強化、

チクソ性の付与

室温硬化型エラストマー

ポリウレタン

ポリサルファイド(チオコール)

アクリル

・ V15, H20

・ V15, H15, H20, N20

・ V15, H20

3.0～25

0.7～3.0

0.5～1.5

プラネタリーミキサー

ディゾルバー

押出し成形機

補強・強化、

チクソ性の付与

親水性 WACKER HDK®の増粘効果

WACKER HDK® N20 と他社同等品の粘度比較

---不飽和ポリエステル樹脂中にフュームドシリカ 1.2％添加---

このグラフは、粘度計の回転数が小さい状態（静置した状態）から回転数が大きい状態（より強いシェアをかけた状態）

での粘度の変化を表しております。 つまり、せん断力がかかっている場合には、粘性が下がり、せん断力がかかって

いない場合には、高い粘度を示します。

WACKER HDK® H18 の増粘性、チクソ性の保存安定性

右のグラフは、シリカを 1.2％ポリウレタン樹脂に添加した際の粘度と、壁面にたれずに塗ることができる塗膜の厚みの経時変

化を測定したものです。シリカ表面を両末端反応型のポリジメチルシロキサンで処理し、ほぼ完全に疎水化した WACKER

HDK® H18 は、他の部分的に疎水化されたシリカや親水性シリカに比べ、高い増粘性やたれ防止性、経時変化が小さいことが

特長です。この特性は、特に極性の高い樹脂（ポリウレタン、エポキシなど）で顕著に発現します。WACKER HDK® H18

は疎水化率が高いため、水分の影響を受けやすい樹脂（ポリウレタンなど）の増粘に最適です。

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5 10 20 50 100

粘度計の回転数（回転／分）

ブルックフィールド粘度計による粘度

[m

Pa

s]

HDK N20

他社品 D

他社品 C

他社品 T

添加せず

親水性 WACKER HDK®を樹脂等に分散させた場合、一般的に比表面積が大きいものほど、増粘効果が

大きくなると考えられます。右のグラフで示すように比表面積（BET 法）が約 200 ㎡/g（WACKER

HDK® N20）が最も大きな増粘効果を示しております。 WACKER HDK® T30 や T40 は、粉砕によ

り容易に一次凝集物にならないため、WACKER HDK® N20 と比べ比表面積に準じた増粘効果が得られ

ません。したがって、WACKER HDK® N20 は、一般的な攪拌装置で最も増粘効果の得られるため幅広

い用途で使用されております。

経時後の 粘度（６０℃、１４日）

初期膜厚 経時 後の膜厚（６０℃、１４日）

初期粘度

樹脂の種類によるWacker HDK の応用

極性 中程度の極性 非極性

アクリル樹脂

長鎖アルキッド樹脂 中程度の鎖長のアルキッド樹脂 短鎖アルキッド樹脂

エポキシ樹脂 エポキシエステル樹脂

不飽和ビニルエステル樹脂 不飽和ポリエステル樹脂

メラミン樹脂

ニトロセルロース樹脂

ウレタン樹脂

親水性シリカ

Wacker HDK N20

完全に疎水化（シリル化）したシリカ

Wacker HDK H18

チクソトロピー効果

貯蔵の場合 硬化時の場合 使用時の場合

粘度の回復

チクソトロピーを持つ

不飽和ポリエステル ノンサグ状態

時間

粘度

せん断応力がかかっ

ている状態

PDMS処理したシリカの粘度緩和（２４時間後と４週間後の室温での貯蔵）

２液型エポキシ接着剤、2% シリカ配合、 (無溶剤)

Step1 D=0.5 s-1

Step2 D= 500 s-1

Step3 D= 0.5 s-1

粘度の緩和

(S

tep

3)

at

D=

0.5

s-1

[P

as]

Wacker HDK H18 Wacker HDK H19

0

5

0

10

0

15

0

20

0

25

0

30

0

Silica D Silica B Silica C

24時間後

4週間後

粘度の測定条件:

低い シリカの極性 高い

シリカの配合 容易

高い レオロジーの改善能力と安定性

製品荷姿

200g ポリ容器（サンプル用） 10kg ポリエチレン内装紙袋 150Kg ビッグバッグ

紙袋サイズ： 110 x 68 x 28 cm

パレットサイズ： 2 袋/段 x 8 段 = 計 16 袋

（130 x 130 x 220 cm）

バッグサイズ： 110 x 110 x 200 cm

150kg 入りビッグバッグの取扱い

150kg 入りのビッグバッグから WACKER ＨＤＫ®を取り出すには専用の取り出し装置を用いるのが便利です。

WACKER ＨＤＫ®は少量で増粘効果が得られるよう１次凝集物が複雑な立体構造を有しているため、ソフトケーキ

になりやすく、下の取り出し口を開けただけでは、中のシリカを取り出すことが困難です。専用の取り出し機は写真

のような装置で、バッグ内に圧縮空気を破裂させた衝撃でソフトな固まりを破砕し、ダイアフラムポンプで吸引して

取り出す方式となっております。

取り出し装置本体 取り出し機本体にビッグバッグ下部の

取り出し口を固定したところ

ダイアフラムポンプ