| 材料名 | シリコーン樹脂 |
|---|---|
| 略記号 | SI |
| 英語名 | Silicone Resin |
| 分類 | 熱硬化性樹脂、シロキサン系樹脂、無機有機ハイブリッド樹脂 |
| 基本構造 | Si−O−Si結合を主骨格とする樹脂 |
| 主な種類 | メチルシリコーン樹脂、フェニルシリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、シリコーンワニス |
| 主な用途 | 耐熱塗料、電気絶縁ワニス、離型コート、撥水処理、電子部品封止、建材コーティング |
シリコーン樹脂（SI）は、熱硬化性樹脂、シロキサン系樹脂、無機有機ハイブリッド樹脂に分類される材料である。 Si−O−Si結合を主骨格とする樹脂を基本構造または代表構造とし、耐熱塗料、電気絶縁ワニス、離型コート、撥水処理、電子部品封止、建材コーティングなどに使用される。
- シリコーン樹脂は、有機珪素化合物の高縮合体である。
- シリコーン樹脂と[[シリコーンゴム]]、[[シリコーン]]は、別物である。
- シリコーン樹脂は、高分子の硬質樹脂である。
- シリコーンゴムは、高分子の軟質樹脂である。
- シリコーンは、低分子シラン材料（液体）を指す。
特徴
- Si−O−Si結合を主骨格とする耐熱性樹脂である
- 耐熱性、耐候性、電気絶縁性、撥水性に優れる
- 塗料、ワニス、電気絶縁、離型、耐熱コーティングに使用される
- 有機樹脂と無機材料の中間的性質を持つ
- 機械強度や接着性は配合により大きく異なる
長所
- 耐熱性にすぐれている。
- 耐寒性にすぐれている。
- 温度に対する物理的特性の変化が少ない。
- 電気的特性にすぐれている。
- 耐薬品性にすぐれている。
- 耐水性にすぐれている。
- 耐紫外線、耐オゾン性にすぐれている。
- 耐候性にすぐれている。
- 撥水性が高い
- 離型性が良い
短所
- 機械強度は高くない
- 耐摩耗性は限定的である
- 塗膜硬化条件が必要である
- 強アルカリでは劣化する場合がある
成形加工
シリコーン樹脂の加工性は、樹脂の種類、分子量、充填材、硬化系、添加剤、成形温度により大きく変化する。 成形時には乾燥、熱分解、残留応力、結晶化、硬化条件、離型性を確認する必要がある。
| 加工方法 | 適性 | 主な製品例 |
|---|---|---|
| 射出成形 | ○ | 成形材料グレードで対応する。複雑形状部品、機構部品、電気電子部品に使用する |
| 押出成形 | ○ | シート、フィルム、チューブ、棒材、板材に使用する |
| 圧縮成形 | △〜○ | 熱硬化性樹脂や高耐熱材、切削素材で使用する |
| 注型・含浸 | △〜○ | 熱硬化性樹脂、塗料、ワニス、複合材料で使用する |
| 切削加工 | ○ | 板材、丸棒、精密部品、治具に使用する |
| 接着・塗装 | △ | 材料の表面性により表面処理や専用接着剤が必要である |
構造式
シリコーン樹脂の構造は、材料分類、重合方法、共重合成分、充填材の有無により変化する。 構造中の極性基、芳香環、フッ素原子、シロキサン結合、イミド結合、エステル結合などが、耐熱性、耐薬品性、機械特性、吸水性、電気特性に影響する。
種類
メチルシリコーン樹脂
| 名称 | メチルシリコーン樹脂 |
|---|---|
| 構成 | シリコーン樹脂の用途別または改質グレードである |
| 特徴 | シリコーン樹脂の基本特性を用途に合わせて調整したグレードである |
| 主な用途 | 耐熱塗料、電気絶縁ワニス、離型コート、撥水処理、電子部品封止、建材コーティング |
特徴
- 用途に応じて物性を調整したグレードである
- 標準品と比較して耐熱性、耐薬品性、機械特性、成形性のいずれかを改善する
- 実使用条件ではメーカーグレードごとのデータ確認が必要である
フェニルシリコーン樹脂
| 名称 | フェニルシリコーン樹脂 |
|---|---|
| 構成 | シリコーン樹脂の用途別または改質グレードである |
| 特徴 | シリコーン樹脂の基本特性を用途に合わせて調整したグレードである |
| 主な用途 | 耐熱塗料、電気絶縁ワニス、離型コート、撥水処理、電子部品封止、建材コーティング |
特徴
- 用途に応じて物性を調整したグレードである
- 標準品と比較して耐熱性、耐薬品性、機械特性、成形性のいずれかを改善する
- 実使用条件ではメーカーグレードごとのデータ確認が必要である
変性シリコーン樹脂
| 名称 | 変性シリコーン樹脂 |
|---|---|
| 構成 | シリコーン樹脂の用途別または改質グレードである |
| 特徴 | シリコーン樹脂の基本特性を用途に合わせて調整したグレードである |
| 主な用途 | 耐熱塗料、電気絶縁ワニス、離型コート、撥水処理、電子部品封止、建材コーティング |
特徴
- 用途に応じて物性を調整したグレードである
- 標準品と比較して耐熱性、耐薬品性、機械特性、成形性のいずれかを改善する
- 実使用条件ではメーカーグレードごとのデータ確認が必要である
シリコーンワニス
| 名称 | シリコーンワニス |
|---|---|
| 構成 | シリコーン樹脂の用途別または改質グレードである |
| 特徴 | シリコーン樹脂の基本特性を用途に合わせて調整したグレードである |
| 主な用途 | 耐熱塗料、電気絶縁ワニス、離型コート、撥水処理、電子部品封止、建材コーティング |
特徴
- 用途に応じて物性を調整したグレードである
- 標準品と比較して耐熱性、耐薬品性、機械特性、成形性のいずれかを改善する
- 実使用条件ではメーカーグレードごとのデータ確認が必要である
代表的な物性値又は機械的性質
分子シリコーン樹脂（架橋型・高分子量）
| 性質 | 単位 | 高分子シリコーン樹脂 標準 | GF強化 シリコーン樹脂 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| 比重 | – | 1.20 ～ 1.45 | 1.50 ～ 1.90 | 無機骨格比率が高いほど増加する |
| 引張強さ | MPa | 20 ～ 50 | 50 ～ 100 | 熱硬化型で高剛性化可能である |
| 引張伸び | % | 1 ～ 5 | 1 ～ 3 | 架橋密度が高く脆性的である |
| 曲げ強さ | MPa | 40 ～ 90 | 100 ～ 180 | ガラス繊維で大幅に向上する |
| 曲げ弾性率 | GPa | 2.0 ～ 5.0 | 6.0 ～ 12.0 | 一般有機樹脂より耐熱性に優れる |
| 圧縮強さ | MPa | 80 ～ 150 | 120 ～ 220 | 熱劣化しにくい |
| 連続使用温度 | ℃ | 180 ～ 250 | 200 ～ 300 | 耐熱ワニス用途で使用される |
| 熱分解開始温度 | ℃ | 350 ～ 450 | 400 ～ 500 | Si-O骨格により高耐熱である |
| 線膨張係数 | ×10⁻⁵ /K | 5 ～ 10 | 2 ～ 5 | GF添加で低減可能である |
| 体積固有抵抗 | Ω・cm | 10¹⁴ ～ 10¹⁶ | 10¹³ ～ 10¹⁵ | 高絶縁材料である |
| 誘電率（1MHz） | – | 2.8 ～ 3.5 | 3.5 ～ 5.0 | 高周波特性に優れる |
| 難燃性 | UL94 | HB ～ V-0 | V-1 ～ V-0 | 自己消火性を示す場合が多い |
高分子シリコーン樹脂は、三次元架橋したシロキサンネットワークを有する熱硬化性材料である。 耐熱性、耐候性、電気絶縁性に優れ、ワニス、耐熱塗料、封止材、積層材などに使用される。 一方で、有機樹脂より脆性が高く、機械強度はフィラーやガラス繊維補強で改善することが多い。
低分子シリコーン（オイル・オリゴマー）の代表的な物性値又は機械的性質
| 性質 | 単位 | 低分子シリコーン オイル系 | 反応性シリコーン オリゴマー | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| 外観 | – | 液体 | 低粘度液体 | 低分子量で流動性が高い |
| 分子量 | g/mol | 300 ～ 10000 | 500 ～ 5000 | 用途により大きく異なる |
| 比重 | – | 0.90 ～ 1.05 | 0.95 ～ 1.15 | 有機溶剤に近い値である |
| 粘度 | mPa・s | 1 ～ 100000 | 10 ～ 5000 | 重合度で大きく変化する |
| 揮発分 | % | 0.5 ～ 30 | 1 ～ 20 | 低分子環状体を含む場合がある |
| 引火点 | ℃ | 100 ～ 320 | 80 ～ 250 | 低分子ほど低下しやすい |
| 使用温度範囲 | ℃ | -50 ～ 200 | -40 ～ 180 | 低温特性に優れる |
| 表面張力 | mN/m | 18 ～ 25 | 20 ～ 30 | 離型性、撥水性に優れる |
| 体積固有抵抗 | Ω・cm | 10¹² ～ 10¹⁵ | 10¹⁰ ～ 10¹⁴ | 電気絶縁油用途にも使用される |
| 蒸発損失 | % | 0.5 ～ 15 | 1 ～ 20 | 低分子量ほど揮発しやすい |
| 耐候性 | – | 非常に良好 | 良好 | 紫外線劣化を受けにくい |
低分子シリコーンは、主にシリコーンオイル、シロキサンオリゴマー、反応性シラン・シロキサンなどを指す。 高分子シリコーン樹脂とは異なり、液状で柔軟性と流動性に優れる。 離型剤、消泡剤、撥水剤、レベリング剤、表面改質剤、潤滑剤などに広く使用される。 低分子環状シロキサン（D4、D5等）は揮発性や環境規制対象となる場合があるため注意が必要である。
耐薬品性
シリコーン樹脂の耐薬品性は、樹脂構造、温度、濃度、接触時間、応力状態、グレード、充填材により変化する。 下表は一般的な目安であり、薬液タンク、配管、洗浄治具、食品・医療用途では実使用条件で確認する必要がある。
| 薬品・溶剤 | 耐性 | 備考 |
|---|---|---|
| 水 | ○ | 材料種により吸水、加水分解、白化に注意が必要である |
| 弱酸 | ○ | 多くの場合で短期使用は可能である |
| 強酸 | △〜× | 樹脂構造により劣化、分解、膨潤が起こる |
| 弱アルカリ | ○〜△ | 材料により安定性が異なる |
| 強アルカリ | △〜× | エステル、イミド、アミド、カーボネート系では注意が必要である |
| アルコール | ○〜△ | 応力下ではクラックや膨潤に注意する |
| アセトン | △〜× | 非晶性樹脂や極性樹脂では膨潤・溶解しやすい |
| MEK | △〜× | 溶剤種、温度、応力条件で影響が大きい |
| トルエン | △ | 芳香族溶剤に弱い材料では膨潤・クラックが起こる |
| 塩素系溶剤 | △〜× | 多くの樹脂で膨潤・溶解・クラックに注意が必要である |
| 油・燃料 | ○〜△ | ポリオレフィン系、ポリアミド系などでは比較的良い場合がある |
更に詳しくはプラスチックの耐薬品性一覧表を参照。
SP値（溶解度パラメータ）
シリコーン樹脂のSP値は、約15〜20 MPa1/2相当が目安である。 SP値が近い溶剤では膨潤や溶解が起こりやすいが、結晶性、架橋構造、水素結合、分子量、充填材、温度の影響も大きいため、SP値は一次判断として扱う必要がある。
高分子シリコーン樹脂のSP値（溶解度パラメータ）
| 項目 | SP値（δ） MPa1/2 | 備考 |
|---|---|---|
| 高分子シリコーン樹脂（標準） | 14.5 ～ 16.5 | Si-O骨格主体であり、有機樹脂より低極性である。耐候性・耐水性に優れる。 |
| メチルシリコーン樹脂 | 14.0 ～ 15.5 | 低極性であり、炭化水素系溶剤への耐性は比較的高い。 |
| フェニル変性シリコーン樹脂 | 16.0 ～ 18.0 | 芳香族基導入により溶剤親和性が増加する。耐熱性に優れる。 |
| GF強化シリコーン樹脂 | 15.5 ～ 18.5 | ガラス繊維により見掛けSP値が上昇する。寸法安定性に優れる。 |
| シリコーン封止材 | 15.0 ～ 17.0 | 架橋密度が高く、膨潤しにくい。 |
| [[シリコーンゴム]]（参考） | 14.8 ～ 16.2 | 柔軟性が高く、非極性溶剤で膨潤しやすい場合がある。 |
高分子シリコーン樹脂は、架橋シロキサン骨格を持つため、単純なSP値だけでは耐溶剤性を完全には評価できない。 特に架橋密度、フィラー量、フェニル変性率などで耐薬品性は大きく変化する。
低分子シリコーンのSP値（溶解度パラメータ）
| 項目 | SP値（δ） MPa1/2 | 備考 |
|---|---|---|
| ジメチルシリコーンオイル（PDMS） | 14.9 ～ 15.5 | 非常に低極性であり、撥水性と離型性に優れる。 |
| 低粘度シリコーンオイル | 14.5 ～ 15.2 | 低分子量ほど炭化水素系溶剤へ溶解しやすい。 |
| 高粘度シリコーンオイル | 15.0 ～ 15.8 | 分子量増加により溶解性はやや低下する。 |
| フェニルシリコーンオイル | 16.5 ～ 18.5 | 芳香族溶剤との親和性が高い。 |
| アミノ変性シリコーン | 17.0 ～ 20.0 | 極性官能基を持つため、アルコール系との相性が向上する。 |
| 反応性シロキサンオリゴマー | 15.5 ～ 18.0 | 官能基構造により大きく変動する。 |
| 環状シロキサン（D4、D5） | 14.0 ～ 15.0 | 揮発性が高く、多くの有機溶剤へ溶解する。 |
低分子シリコーンは、一般有機樹脂より低SP値であり、非極性溶剤との親和性が高い。 そのため、ヘキサン、トルエン、キシレンなどでは膨潤又は溶解しやすい場合がある。
溶解性の目安
| Δδ | 挙動 |
|---|---|
| 0〜2 | 溶解しやすい |
| 2〜5 | 膨潤・軟化 |
| 5以上 | 溶解しにくい |
SP値から見た耐溶剤性
高分子シリコーン樹脂の耐溶剤性表（SP値対応）
| 溶剤 | SP値（δ） MPa1/2 | 高分子シリコーン樹脂 | フェニル変性 シリコーン樹脂 | GF強化 シリコーン樹脂 |
|---|---|---|---|---|
| 水 | 47.9 | ◎ | ◎ | ◎ |
| メタノール | 29.7 | ○ | △ | ○ |
| IPA | 23.5 | ○ | △ | ○ |
| アセトン | 20.3 | △ | △ | ○ |
| MEK | 19.0 | △ | × | △ |
| 酢酸エチル | 18.2 | △ | × | △ |
| トルエン | 18.2 | △ | × | △ |
| キシレン | 18.0 | △ | × | △ |
| ヘキサン | 14.9 | × | △ | △ |
◎：非常に良好 ○：概ね良好 △：注意が必要 ×：不適
高分子シリコーン樹脂は、非極性炭化水素系溶剤で膨潤しやすい傾向がある。 特にトルエン、キシレン、ヘキサン、MEKでは長時間接触に注意が必要である。 フェニル変性品は芳香族溶剤への親和性が高まり、膨潤リスクが増加する。
※耐溶剤評価は各シリコーン樹脂のSP値中央値（約16 MPa1/2前後）を基準とした参考評価である。 実際には架橋密度、硬化条件、フィラー量、温度、接触時間により結果は変動する。
低分子シリコーンの耐溶剤性表（SP値対応）
| 溶剤 | SP値（δ） MPa1/2 | PDMSオイル | フェニル シリコーン | アミノ変性 シリコーン |
|---|---|---|---|---|
| 水 | 47.9 | ◎ | ◎ | ○ |
| メタノール | 29.7 | ○ | △ | ○ |
| IPA | 23.5 | △ | △ | ○ |
| アセトン | 20.3 | △ | △ | △ |
| MEK | 19.0 | × | △ | △ |
| 酢酸エチル | 18.2 | × | △ | △ |
| トルエン | 18.2 | × | △ | △ |
| キシレン | 18.0 | × | △ | △ |
| ヘキサン | 14.9 | × | ○ | △ |
◎：非常に良好 ○：概ね良好 △：注意が必要 ×：不適
低分子シリコーンは、SP値が近い非極性溶剤へ溶解又は膨潤しやすい。 特にヘキサン、トルエン、キシレン、酢酸エチルでは溶解性が高い場合が多い。 環状シロキサンを含む低分子品では揮発や抽出にも注意が必要である。
※耐溶剤評価は各低分子シリコーンのSP値中央値（約15 MPa1/2前後）を基準とした参考評価である。 実際の溶解性は分子量、官能基、架橋有無、温度、濃度条件により変化する。
実務上の注意
- SP値は溶解性の目安であり、耐久性そのものではない
- 結晶性樹脂や熱硬化性樹脂では、SP値が近くても溶解しにくい場合がある
- 非晶性樹脂では、応力クラックが耐薬品性の主要問題になりやすい
- 実使用では温度、濃度、接触時間、応力、成形残留応力を確認する必要がある
製法
シリコーン樹脂は、対応するモノマーの重合、重縮合、付加反応、共重合、架橋反応、コンパウンドなどにより製造される。 実用材料では、添加剤、充填材、安定剤、難燃剤、可塑剤、強化繊維などを配合して性能を調整する。
| 製法 | 特徴 | 主な製品形態 |
|---|---|---|
| 重合・重縮合 | 基本ポリマーを合成する | ベース樹脂 |
| 共重合・変性 | 耐熱性、柔軟性、耐薬品性、成形性を調整する | 改質グレード |
| コンパウンド | ガラス繊維、難燃剤、安定剤、潤滑剤などを配合する | 成形材料 |
| 成形・硬化 | 熱可塑性樹脂は溶融成形、熱硬化性樹脂は加熱硬化する | 最終成形品 |
詳細な利用用途
電気・電子用途
- コネクタ
- スイッチ部品
- 絶縁部品
- 筐体
- 高周波部品
自動車・輸送用途
- 内外装部品
- 機構部品
- 耐熱部品
- 摺動部品
- 燃料・配管関連部品
工業用途
- ギア
- 治具
- ライニング
- シール材
- 機械カバー
包装・生活用品用途
- フィルム
- 容器
- シート
- 日用品
- 保護部材
関連材料との比較
代表的なメーカー
| メーカー | 代表的な製品・商品名 | 備考 |
|---|---|---|
| 信越化学 | 用途別グレード | 材料・グレードにより供給状況が異なる |
| Momentive | 用途別グレード | 材料・グレードにより供給状況が異なる |
| Wacker | 用途別グレード | 材料・グレードにより供給状況が異なる |
| Evonik | 用途別グレード | 材料・グレードにより供給状況が異なる |
| Elkem | 用途別グレード | 材料・グレードにより供給状況が異なる |
| 国内外コンパウンダー | 各種改質グレード | GF強化、難燃、摺動、耐候グレード |
| 成形材料メーカー | 用途別グレード | メーカー物性表で確認が必要である |