Q. シリコーン皮膜は水をはじく一方、湿気は通すと聞きました。矛盾しているように思いますが。
A. 一見そうですが、実は、化学組成が同じでも、水と水蒸気では物性はまったく異なります。これが不思議な点です。
Q. もう少し具体的に説明してください。
A. まず、水にはその中心に集まろうとする力があります（凝集力）。表面積をできるだけ小さくしようと働くので、この力を表面張力と呼んでいます。そのため、水を無重力空間に浮かべると、形が真球状になります。この現象は水だけではなく、液体すべてに共通しますが、水では特にその力が大きいのです，一方、地上で水滴を物体表面に戴せると、重力のほか、物体表面が水を引き寄せようとする力（付着力）の影響を受けることになります。
Q. 物体表面で働く水を引き寄せる力とはどのようなものですか？
A. 物体の表面では、その分子のもつ力によって、近接する水の分子を引き寄せようとしています。力の強さは表面の物理的・化学的構造によって異なりますが、この力が十分に大きければ、水の凝集力に打ち勝って、水は広がって表面が濡れます。逆に、物体表面の引力が弱いと、水は凝集力で丸まって水滴になり、いわば水が撥かれた状態になります。図中の接触角は濡れにくさの度合を示すもので、90°を超えると強い撥水性があることになります。シリコーン膜は、もともと引力の小さいメチル基が表面に並んでいるので撥水性を示します。ジメチルシリコーンオイルで処理したガラス板では、水に対する接触角は約103°です。
Q. シリコーンが水をはじく仕組みはわかりましたが、湿気を通しやすいのはどうしてですか？
A. 水蒸気の場合は、水滴とは逆に周囲へ広がろうとします。この拡散力が透湿性の原動力です。
Q. そうであれば、シリコーン以外の皮膜でも同じになりませんか？
A. 水蒸気に限らず、気体が皮膜を通りやすいかどうか（気体透過係数）は、皮膜中への気体の浸入しやすさ（溶解度係数）と皮膜中での気体分子の拡散しやすさ（拡敵係数）によって決まります。皮膜中では、当然自由空間に比べると気体の働きは制限されますが、その程度は皮膜を構成している物質により異なります。シリコーン皮膜中では、他の合成ゴムやプラスチックの皮膜に比べて、桁違いに気体の拡散係数が大きいのです。シリコーンは一般に、隙間の多い分子構造のため、極めて高い透湿性を示すと考えられます。同様に水蒸気では、特に溶解度係数が大きいためと考えられます。
Q. シリコーンの透湿性はどのように役立っていますか？
A. 例えば、弾性コーティング材トスコートは、建築物外壁への水の浸入を防ぐのが役目です。壁内部の水分は、閉じ込められずに水蒸気として放出されるので、塗膜ふくれを防ぎます。また、絆創膏の粘着剤に応用すれば、防水のほか、皮膚の汗蒸れを防ぐ効果があります。
Q. 水蒸気以外の気体についてはどうですか？
A. 他の気体でも透過係数は大きいですが、気体の種類によりその程度に差があります。弊社ではシリコーン膜の酸素と窒素の透過添数の差を利用して、空気中の酸素比率を高めています（酸素富化）。その一例として、酸素吸入器や高効率燃焼炉用の酸素富化装置などがあります。
Q. シリコーンは油も撥きますか？油は汚れやシミの原因になることがありますが。
A. 油は表面張力（凝集力）が水の約1/3と小さいので、通常のシリコーンの表面では付着カの方が強くなり、油は広がってしまいます。つまり、撥油性は十分ではありません。
良好な撥油性を得るため、フッ素原子を利用して、付着力が低いシリコーンを作ります。特にシリコーンにトリフルオロメチル基（メチル基CH3‐の水素をすべてフッ素で置換したCF3‐）を持つ原子があれば、付着力が大幅に低くなります。このような化学構造をもつフルオロアルキルシラン類が市販されていますが、このシランで処理すると、物体表面に撥水性はもちろん、撥油性も付加され、優れた防汚性を発揮します。
Q. シリコーンの話を聞くと、何にでも使えそうですが、本当にそうですか？
A. 「何にでも」というのは少しオーバーですが、確かにシリコーンにより製品設計の自由度が大幅に高まります。シリコーンを採用して、製品本来の性質を改善し、多数の製品が開発され、市販されています。他の物質への低い付着力に由来する撥水性を付加した製品だけでも、離型用シリコーンや、剥離紙用シリコーン、普通紙コピー機の熱定着ロール紙用シリコーンゴムなど、多種多様な用途で数多くの製品があります。
Q. シリコーンの優れた耐熱性は何に起因するのですか？
A. 以下の表には、化学結合の強さの目安となる結合エネルギーを示しています。
結合エネルギー
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シリコーンの骨格となっているSi-O（ケイ素－酸素）の結合エネルギーは101 kcal/molと、他の物質よりもかなり大きく、この骨格は少々のエネルギー（熱など）では壊れません。
また、骨格のケイ素に結合している炭素の結合Si-Cも分解の起点となるSi=C（ケイ素と炭素の2重結合）ができにくい。
さらに、ケイ素に結合しているメチル基（-CH3）のC-H（炭素―水素）結合も骨格のSi-Oに保護されて、他の分子の攻撃を受けにくい。
以上の理由からシリコーンは熱や酸化に対して耐性があると考えられる。
Q. 不燃性のポリマーは耐熱性に優れているのですか？
A. 結論を言えばNoです。ジメチルシリコーンオイルを例にあげると、粘度が10 mm2/s、100 mm2/sの引火点（AAST M D92による試験法）はそれぞれ160℃以上、300℃以上です。また、一般のシリコーンゴムは簡単には燃えませんが、一度着火すると燃え続けます。
シリコーンはオイル、ゴムおよびレジンの3つの基本形に分類されますが、この順序で難燃性が高いと考えてよいでしよう。
Q. カタログや技術資料などに、この製品は難燃性に優れているとか、自己消火性などと記載されていますが、どのような意味ですか？
A. 一般にシリコーンの難燃性は自己消火性（自己消炎性）のことです。これは、炎を当てて着火させても燃え広がらずに自然に火が消えることです。このような特性を持つ製品には、かなりの工夫が取り込まれています。
こうした特性は、シリコーンに限ったものではありません。高分子の難燃化とその燃焼過程から、難燃性を実現する複数の方法が考えられます。その代表的なものは、1）「気相反応の制御」と2）「分解生成物の制御」の2つです。1）の場合、燃焼に抑制効果がある物質を添加して、その気化により炎の性質を変えて難燃効果を出します。ハロゲン化合物などを難燃剤として添加するのが代表的です。しかし、この方法はシリコーンの難燃化に、通常効果を発揮しません。例えば、シリコーンゴムにそのような難燃剤を添加しても、加工されたゴム部品が高温雰囲気に曝された際に難燃削が徐々に揮散したり、分解したりして効力を失うからです。
シリコーンの難燃化には、白金の化合物が添加されます。そのメカニズムは明確ではありませんが、燃焼の際の熱により発生が促進される可燃性の分解生成物の生成を抑える効果があるのでしょう。先に述べた2）のメカニズムだと考えられています。
最後に、シリコーンは、仮に燃えたとしても発煙量や有毒ガスの発生が少なく、これは他の高分子材料に比べて重要な特長です。
Q. シリコ－ンゴムの技術資料で見かける「加硫もどり」とは何ですか？
A. これはゴムに関連する用語です。JISではこの用語を「加硫温度が高すぎたり、加硫時間が長すぎたりして加硫ゴムが再び柔らかくなる現象」と定義しています。
シリコーンゴム（ミラブル型シリコーンゴム、液状シリコーンゴム）の場合、主に成形品が使用中に軟化する劣化現象が加硫もどりです。この現象はリバージョン（Reversion）、「解重合」とも呼ばれます。
Q. その事例をいくつか挙げてください。
A.
1）投光器用のパッキンはかなりの高温に曝されるので、シリコーンゴムが使用されています。このパッキンが部分的に軟化した例があります。
2）電子炊飯器の保温シール部にシリコーンゴムパッキンを固定させるため、接着剤としてTSE382を使用したところ、接着部がグリース状に軟化した例があります。なお、この部分は高温の水蒸気に触れ続けていました。
Q. 加硫もどりの発生メカニズムはどのようなものですか？
A. シリコーンゴムはSi-O-Si結合からなる線状高分子を架橋させたゴム弾性体で、その架橋を形成させるのが加硫剤や硬化剤と呼ばれます。シリコーンゴムの劣化には、硬さが増加あるいは低下する現象があります。前者は架橋数が増加し、後者は主鎖や架橋部分が切断されます。後者のケースが加硫もどりに相当するわけです。加硫剤や硬化剤の分解副生物などが湿気と相互に作用してゴム分子を切断し、低分子化させるのがメカニズムと考えられます。
Q. この現象を防ぐ方法や注意事項はありますか？
A. 事例からもわかるように、シリコーンゴムをほぼ密閉状態、高温、水蒸気などの条件の重なった環境で使用した場合、加硫もどりは発生しやすくなります。このような環境では次の点に注意をしてください。
1）シリコーンゴムの種類の選択
付加反応型のシリコーンゴムやFINE TECHNOSEALANTAAなどは耐加硫もどり性に優れています。
2）加硫剤の選定と後加硫条件の度合
これはミラブル型シリコーンゴムに該当しますが、加硫剤としてはTC-1よりもTC-8の方が良好な結果が得られますし、後加硫を十分に行えば特性が相当改善されます。
Q. ミラブル型シリコーンゴムとはどのようなものですか？
A. ロールミルを用いて成形加工するシリコーンゴムのことです。天然ゴムや一般の合成ゴムと同様に、ロール作業で可塑化、加硫剤配合、シート分出し、色づけをして、成形加工します。
ミラブル型シリコーンゴムはHCR（熱加硫シリコーンゴム、Heat Cured Rubber）、またはHVR（Heat Vulcanizing Rubber）などとも呼ばれます。
Q. ミラブル型シリコーンゴムにはどんな種類がありまずか？
A. 汎用品、高引裂き成形品、耐熱成形品、難燃成形品、押出し成形品、導電部品、電磁波シールド、熱伝導部品などに適した各種グレードをご用意しています。詳しくは、弊社ミラブル型シリコーンゴム製品物性一覧表をご参照ください。
Q. 他のゴムと比べてどのような点が優れているのですか？
A. まず、耐熱性に優れています。一般的に、連続使用温度は200℃前後です。機械的強度が低いとされているシリコーンゴムですが、温度による強度の変化がごく小さいので、高温下ではフッ素ゴムをしのぎます。また、脆化温度も-60℃以下であり、高温から低温まで幅広い温度範囲にわたって安定したゴム特性を維持します。
このほかにも、意匠性に優れること、硫黄加硫でないため異臭の少ないゴム成形品が得られるなどの特長もあります。
Q. ミラブル型シリコーンゴムの組成は？
A. 原料は、生ゴム、充填剤、加硫剤、特性向上剤などです。
Q. まず、生ゴムとはどういうものですか？
A.
生ゴムは、分子量が約40万～70万の無色・透明なシリコーンポリマーです。
Q. 充填剤とはどういうものですか？
A.
「充填剤」とは、合成シリカ、珪藻土、石英、炭酸カルシウムなどで構成される微粉です。特に合成シリカ系充填剤は、極めて高い補強効果を示します。生ゴムだけを加硫すると、引張強さは3～5 MPaと、使用に十分な強度を達成できません。充填剤を配合することにより、約10～40倍もの強度が達成されます。
Q. 加硫剤にはどのようなものがありますか？
A. 有機過酸化物（パーオキサイド）と白金化合物が主なものです。プレス成形にはアルキル系有機過酸化物、押出し成形にはアシル系有機過酸化物、さらにカーボン配合導電性シリコーンゴムの押出し成形には白金化合物が使用されます
Q. シリコーンゴムコンパウンドには、加硫剤が配合されていますか？
A. 一般的に、シリコーンゴムコンパウンドには生ゴム、充填剤、特性向上剤などが配合されており、加硫剤は別に梱包されています。品番の後にUの表示がある製品（例：TSE221～6U）には、加硫剤が配合されていません。
Q. 二次加硫（後加硫、ボストキュア）とは？
A. 一次加硫によって成形され、ゴム物性もほぼ達成されますが、高温下での物性の安定化、あるいは成形品に残存している加硫剤の分解生成物や低分子量シリコーン成分の除去などを目的としたものです。 二次加硫は、200℃で4時間程度が標準です。 ミラブル型シリコーンゴムの詳細は、弊社営業部門にお問い合わせください。
Q. UVカットの化粧品や帽子をよく耳にしますが、UVとはどのような光ですか？
A. UVは紫外線のことです。可視光（波長400～800 nm）に比べて波長が短い（波長100～400 nm）光のことをいいます （下図参照）｡
Q. UVの特徴は何ですか？
A. 可視光に比べてエネルギーが高いのが特徴です。日焼けの原因は日光の中の紫外線です。日焼けとは、紫外線の刺激により皮膚が赤くなり、その後に色素沈着が起こった状態をいいます。
紫外線のうち、290 nm以下の波長の紫外線はオゾン層で遮断されるため、地上にはそれよりも波長の長い赤外線が届きます。日焼けの主な原因となるのは波長290～320 nmの紫外線といわれています。
Q. UVカットの化粧品により日焼けを防止できますか？
A. UVカットの化粧品には、紫外線吸収剤が入っているため、日焼けを防止します。過度の日焼けは痛みと灼熱感を伴い、症状の強いときには水疱も生じる場合がありますので、海水浴などでは注意が必要です。
Q. UVを活用する方法はありますか？
A. 光エネルギーが高いという性質を利用し、UV硬化型の樹脂やインキなどが開発されています
Q. UV硬化型のシリコーン製品はありますか？
A. シリコーンゴム、剥離紙用シリコーン、ハードコート用のシリコーンレジンなどが開発されています。
Q. 一般的なUV硬化型シリコーンの特徴は何ですか？
A. 光（紫外線）で硬化することです。UV硬化は光を利用するため、熱は直接必要ありません。熱可塑性プラスチックなど高温加熱が難しい基材にも使用することができます。
A硬化速度が速い。UVを照射すると、数秒で硬化するため、硬化装置がコンパクトで済みます。
B溶剤の含有量が少ない。環境への配慮から、溶剤の使用量が減っています。UV硬化型は、溶剤を含まないか、含有量がごく少ないのが特徴です。
通常の加熱硬化に比べてエネルギー効率は高く、省エネルギーになります
*The marks followed by an asterisk (*) are trademarks of Momentive Performance Materials Inc.
