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電気用シリコーンワニス

電気用シリコーンワニスの組成と性質
純シリコーンワニスは、一般に4種のクロロシランを原料とし、これを加水分解して得られるもので、 ケイ素原子に結合した有機基は一般にメチル基のみか、メチル基とフェニル基の組み合わせです。 純シリコーンワニスの性質は、@シロキサンの架橋密度およびA有機基のうちのメチル基と フェニル基の割合によってほぼ表せることになります。 シロキサンの架橋密度はR/Siにより表わされます。ここでR/Siはケイ素原子一個に結合している 有機基の平均数を示し、これが小さいほど架橋度は大きくなります。 通常シリコーンワニスのR/Siは1.0-1.7の範囲にあります。ワニスの性質は,R/Siが 小さくなるほど硬化性は速くなり、皮膜は硬くなり、熱硬化性になります。 R/Siが1.7を超えると性質がオイルに近づくので硬化しにくくなり、機械的強度が弱くなります。 また、全有機基中のフェニル基含有率が多くなるにしたがって皮膜は硬くなり、硬化速度は遅くなり、 熱可塑性をおびてきます。
フェニル基含有率が20-60%の範囲が屈曲性による耐熱性からみた場合最良になります。 その用途ともに下図に示します。

耐熱性
シリコーンレジンの最も優れた性質のひとつは耐熱性です。 180-200℃の温度で連続使用することができ、間欠的には300℃の温度に耐えます。
下に熱分解性を示します。他のレジンと比較して、シリコーンレジンの熱分解量が非常に少ないのがわかります。

シリコーンワニス塗膜を高温で長時間加熱して屈曲性を測定したり、塗膜に亀裂が発生するまでの 時間を測定したりして耐熱寿命を求める方法があります。下に例を示します。

電気特性
シリコーンレジンは、電気絶縁性に優れており、広い温度範囲で使用することができます。 シリコーンレジンは極性基が殆どないので、誘電率、誘電正接の温度および周波数依存性が 少ない特徴があります。また炭化される成分が少ないので、耐アーク性,耐コロナ性にも優れています。
下にシリコーンワニス塗膜の電気特性の温度依存性を他のワニスと比較したデータを示します。


耐コロナ性を比較すると通常の有機樹脂が印加電圧2kVで50-100時間で破壊されるのに 比較して、シリコーンワニス塗膜は、9600時間以上の寿命があります。

電気用シリコーンワニスの製品と応用
電気機器は使用される絶縁材料の耐熱性によって使用許容温度が決まってきます。シリコーン ワニスは耐熱性がよいので、ガラスクロスやマイカなどの無機物、あるいはフッ素樹脂、 芳香族ポリアミド不織布、ポリイミドフィルムなどと組み合わせて、H種絶縁材料として 使用されます。

1)布管用シリコーンワニス
ガラスクロスやスリ−ブにワニスを塗布して得られるワニスクロスやチューブは、高温高熱を 発生する箇所の電気配線の絶縁に用いられ、自動車のエンジン周りの配線や、ガスコンロ、 ガス釜、ガス湯沸し器などの熱器具に組み込まれる配線の絶縁にも使用されます。 布管用ワニスは、用途が多様化するにつれて著しく変遷してきました。初期のシリコーン ワニスから、極めて柔軟性に富んだワニスチューブが得られる生ゴムの溶液タイプ、次に 塗膜を強くし、難燃性を付与したゴムディスパージョンへと変化してきています。 さらには無溶剤タイプの製品化へと進んでいます。下にワニスタイプとゴムディスパージョン からつくられたチューブの特性を示します。

2) コイル含浸用シリコーンワニス
電気機器のコイル、または組み立ての終わった機器全体を含浸し、加熱硬化して絶縁塗膜を 形成するために使用するワニスです。
シリコーンワニスの硬化温度は200-250℃と高いので、触媒を添加して150℃近辺で硬化する 含浸用ワニスも使用されます。この場合、ワニスの貯蔵安定性が重要な問題になるので、ワニス の不揮発分や粘度の管理を十分に行う必要があります。コイル含浸用には高温、中温、低温 硬化用にそれぞれTSR116、TSR117、TSR108が用いられており、そのうちTSR108が前述 の触媒添加のものに該当し、触媒CR12が併用されます。
3) マイカ接着用シリコーンワニス
マイカ接着用ワニスには、@フレキシブルシリコーンマイカ、シリコーンマイカガラスなど の柔軟なマイカ製品をつくるために使用するワニスとA整流子片用マイカ板、形造マイカ板 などのように硬いマイカ製品をつくるために使用するワニス、およびB高温での加熱減量が 少なく、灼熱時に発煙性の少ない無煙マイカ板用ワニスとがあります。TSR127Bはシリコーン ワニスの中でも最も有機基含有量の少ないもので、煙の発生が少ないため、トースターや ヘアドライヤーのヒーター線支持板に用いられます。
4) 積層板用シリコーンワニス
ガラス繊維、マイカなどの無機質材料と組み合わせて,耐熱性の積層板を得るために用いる シリコーンワニスです。シリコーンガラス積層板は電気機器のスペーサーの他に電子レンジの 天板に使われています。
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