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シリコーンオイル

シリコーンオイルは、シリコーン製品のなかでもっとも汎用性に富んだ製品で、数々の優れた性質を利用し、なくてはならない工業材料として高範囲な分野で使用されています。

シリコーンオイルの種類
シリコーンオイルは、ケイ素原子に結合した有機基の種類により、ストレートシリコーンオイルと変性シリコーンオイルに大別できす。ストレートシリコーンオイルとは、メチル基、フェニル基、水素原子を置換基として結合したものをいいます。変性シリコーンオイルとは、ストレートシリコーンオイルから二次的に誘導された構成部分をもつものです。一方、シリコーンオイルの反応性からも分類することができます。これらをまとめると、以下のようになります。

シリコーンオイルの特長
耐熱性が優れています
ジメチルシリコーンオイルは、空気中の酸化に対して安定で、150℃以下ではほとんど酸化による変化を受けません。空気中では180℃以上になると酸化が始まり、高温になるほど酸化が促進されて粘度の上昇が大きくなります。 メチルフェニルシリコーンオイルは、ジメチルシリコーンオイルよりさらに耐熱性に優れ、250℃の高温でも粘度の上昇は少なくなります。


耐寒性が優れています
ジメチルシリコーンオイルは、耐寒性が優れており、−40〜−50℃でもなお流動性を保ちます。また、少量のフェニル基を含有するメチルフェニルシリコーンオイルには凝固点が−70℃以下のものもあり、低温での使用に最も適しています。

粘度の温度依存性が小さい
シリコーンオイルの特筆すべき性質として、温度による粘度の変化が鉱油系または植物系の油に比べて非常に少なく、そのほぼ2%の変化に過ぎないことがあげられます。

表面張力が小さい。
シリコーンオイルの表面張力は、他の液体に比べて極めて小さいという特異な性質があります。ジメチルシリコーンオイルは各種粘度により16〜21 mN/m(25℃)の範囲にあり、消泡剤、離型剤、撥水剤などにこの性質が活用されています。

比重(体積)の温度依存性が大きい シリコーンオイルの熱膨張率は、水や鉱物油などに比べて大きく、その比重や容積は温度により大きく変化します。ジメチルシリコーンオイルの熱膨張率は粘度により異なりますが、約 1x10−3です。

比熱・熱伝導率
ジメチルシリコーンオイルの比熱は小さく、水の約1/3 (1.5 J/kg・K)です。熱伝導率は鉱物油に比べてやや大きく、水の約 1/4 (0.16 W/m・K)です。


溶解性および相溶性
シリコーンオイルの溶剤への溶解性は、シリコーンオイルの種類や粘度により異なります。ジメチルシリコーンオイルは無極性のため、一般に無極性溶剤には溶解しますが、極性溶剤には難溶です。


圧縮性
シリコーンオイルは圧力を受けると体積が減少し、それに伴って粘度が急激に増加する性質があり、他の有機油と比べて高い圧縮率を示します(5,000気圧で圧縮率は約20%、粘度は数百倍の変化)。

せん断に対する抵抗
鉱物油や合成油などの作動油・潤滑油を加圧下で間隙を通すと、せん断により分子が破壊され、その粘度が低下します。シリコーンオイルはせん断に対する粘度変化が少なく、1,000mm2/s以下のジメチルシリコーンオイルではせん断速度を増しても粘度の低下はほとんどみられません。それ以上の粘度のものは、せん断による粘度変化があり、粘度を増すほどこの傾向は大きくなります。

潤滑性
ジメチルシリコーンオイルは粘度の温度依存性が小さく、耐熱性、耐酸化性に優れていますが、油膜強度が小さいため、木材、プラスチックなどの軽潤滑には適しているものの、鋼対鋼、とくに極圧状態の潤滑には適しません。油性向上剤を添加したシリコーンオイルや高級脂肪酸変性、アルキル変性、アルキル・アラルキル変性のシリコーンオイルは潤滑性が改善されています。

耐薬品性
ジメチルシリコーンオイルは、化学的に安定で、大部分の金属に対して腐食性を示さず、天然ゴム、合成ゴムに対しても化学的な作用はほとんどありません。ただし、濃度が30%以上の強酸や強アルカリにより分解、増粘、ゲル化が促進されます。また、鉛、セレン、テルルなどは高温下でシリコーンオイルのゲル化を促進しますのでご注意ください。

電気特性
ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルは絶縁破壊の強さが鉱油系で最良の絶縁油より優れ、極めて体積抵抗率が高く、また誘電率や誘電正接が、広い周波数領域や温度範囲で変化が少ないなど、優れた電気特性を示します。しかし、シリコーンオイルは、他の絶縁油より吸湿性が大きく、絶縁破壊電圧が水分により大きく影響されるので、水分管理に十分な注意が必要です。

音の伝播速度
ジメチルシリコーンオイル中の音の伝播速度は、一般の液体中のそれとほぼ同じですが、シリコーンの粘度変化は温度による影響が小さいので、広い温度範囲で音の伝播速度は安定しています。

耐放射線性
一般の有機油に比べて耐放射線性が優れているシリコーンオイルでも、放射線によって架橋を起こし除々に粘度が上昇し、ついにはゲル化します。メチルフェニルシリコーンオイルはジメチルシリコーンオイルよりも粘度変化が小さく耐放射線性が優れています。

燃焼性
シリコーンオイルは燃焼しますが、他の有機油と比べて、引火点や燃焼点が高く、燃焼性の小さい油として知られています。粘度50mm2/s以上のジメチルシリコーンオイルでは引火点は300℃以上であり、しかもシリコーンを連続的に分解するのに十分な熱の供給がないかぎり、燃焼は継続しません。

シリコーンオイルの用途例
絶縁油
ジメチルシリコーンオイルの安定した電気特性、耐熱性、耐寒性などを利用して、車両用トランスやコンデンサーの絶縁油、OF(Oil Filled)ケーブルの絶縁油や、トランジスターなどの電子部品の封入絶縁油などに用いられています。

液体カップリング
ジメチルシリコーンオイルの耐熱性、耐寒性、機械的せん断安定性、粘度の温度依存性の小さいことなどを利用して、液体継手のカップリングオイル(ファンカップリングオイル、ビスカスカップリングオイルなど)として用いられています。

緩衝油
ジメチルシリコーンオイルは圧縮率が大きいため緩衝作用に優れ、粘度の温度依存性、腐食性も小さいので、サーキットブレイカー、ディーゼルエンジン、ドアチェッカー、電子ばかりや車両および航空機計器などのダンパー油として用いられています。

潤滑油
ジメチルシリコーンオイルは粘度の温度依存性が小さく、耐熱性、耐酸化性に優れているが、油膜強度が小さいため、木材、プラスチックなどの軽潤滑には適しているものの、鋼対鋼、とくに極圧状態の潤滑には適しません。油性向上剤を添加したシリコーンオイルや高級脂肪酸変性、アルキル変性、アルキル・アラルキル変性のシリコーンオイルは潤滑性が改善されています。カメラなどの光学機械やミシン・編機など精密な機械の潤滑油、燒結合金やプラスチック製の無給油軸受の含浸油などがあります。

熱媒
耐熱性、耐寒性に優れている点を生かして、化学プラントや化学実験室などで、高温および低温における油浴として用いられます。この目的で使用する場合、密閉系または密閉に近い使用条件下ではメチルフェニルシリコーンオイルが適しており、開放系または連続して空気の供給があるような使用条件下ではジメチルシリコーンオイルに耐熱向上剤を配合したものが適しております。

撥水剤および表面処理剤
ジメチルシリコーンオイルおよびメチル水素シリコーンオイルを高温で焼き付けるなどして皮膜化させると、優れた撥水性が得られます。この特性を活かして、消火器用粉末・化粧品用粉体の撥水処理や、金属・ガラス・陶磁器・カーボン抵抗器などの表面処理に用いられています。

離型剤および内部添加剤
耐熱性、化学的安定性、非粘着性などから、ゴム・プラスチック成形時の離型、シェルモールドの鋳型の製造、ダイカスト成形時の離型などに用いられます。また、PPC複写機のトナー付着防止オイルとして多く利用されています。離型後に印刷したり、後塗装する場合にペインタブル性が要求されるときには、アルキル変性や高級脂肪酸変性のシリコーンオイルが使用されています。

消泡剤
表面張力が小さく、耐熱性、化学的安定性が良好で、微量で優れた消泡能力があることから、エンジンオイル、モーターオイルなどの潤滑油や切削油の発泡防止用に添加されたり、石油精製時、蒸留工程時の消泡剤として使用されています。

ワックス用
撥水性、耐候性、低表面張力、潤滑性などの特性を利用して、ワックスにシリコーンオイルを添加することにより、のび、作業性、つや、撥水性を向上させることができる。ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイルなどが、カーワックス、ガラス磨き、靴クリームなどに用いられています。

化粧品用
ジメチルシリコーンオイルの撥水性、潤滑性、つやを向上させる性質、感触性などのため、化粧品原料として、保護クリーム・ローション・口紅・リンス・ヘアケア商品などに応用されています。

プラスチック添加剤
ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂の重合助触媒として、メチル水素シリコーンオイルが使用されています。またプラスチック成形時の成形性向上や、自己潤滑性の熱可塑性樹脂の内部添加用として、ジメチルシリコーンオイルやメチルフェニルシリコーンオイルなどが用いられています。

塗料添加剤
シリコーンオイルはその界面特性により、塗料やインキに微量添加することで塗膜ののびを向上させ、顔料の浮き・ゆず肌を防ぎ、塗膜の仕上りや光沢される。この用途には主として低粘度のジメチルシリコーンオイルが用いられています。また合板用塗料などで、塗膜同士のブロッキングを防止するため、アミノ変性シリコーンオイルが使用されています。

ウレタンフォーム整泡剤
シリコーンオイルの界面特性を利用したもので、主としてシリコーンポリエーテル共重合体が、ウレタンフォーム原料に添加使用されています。クッション材として用いられる軟質フォームおよび半硬質フォーム、断熱材として用いられる硬質フォームのいずれの場合にも使用され、ウレタンフォーム製造にはなくてはならぬ材料となっています。

シリコーンオイル使用の際の注意点
シリコーンオイルを使用する場合、次のようなことに注意する必要があります。
○食品包装容器やフィルムなどにシリコーンオイルを使用するときは、ポリオレフィン等衛生協議会または塩ビ食品衛生協議会のポジティブリストに適合する品種を選定してください。
○取扱時には、保護眼鏡、保護手袋および必要に応じて呼吸用保護具を着用してください。
○換気のよい所で使用してください。
○引火性があるため、火気厳禁で取扱って下さい。
○静電気対策のため装置・機器のアースをして下さい。
○直射日光を避け、湿気の少ない冷暗所に保管してください。
○子供の手の届かない所に保管してください。

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