なぜシリコンは溶けたり燃えたりしないのでしょうか？

高性能エラストマーとして、シリコーンゴムは広く使用されています。 医療の, 台所用品、アザラシ、母子および 子製品 など、様々な業界で「シリコーンの融点」や「シリコーンが燃えない理由」といった話題がますます注目を集めています。本稿では、専門家の視点からその原因と実際の温度特性を分析し、エンジニア、設計者、そして購買担当者が適切な材料を科学的に選定できるよう支援します。

シリコーンとは何ですか？

ポリシロキサンとしても知られるシリコーンは、炭素、水素、場合によっては他の元素と結合した、ケイ素原子と酸素原子が交互に連なった鎖であるシロキサンの繰り返し単位で構成される合成化合物を含むポリマーです。

これらは通常、耐熱性があり、液体またはゴム状であり、シーラント、接着剤、潤滑剤、医薬品、調理器具、断熱材および電気絶縁材に使用されます。一般的な形態としては、シリコーン オイル、シリコーン グリース、シリコーン ゴム、シリコーン樹脂、シリコーン コーキングなどがあります。

シリコーンゴムは極端な温度に対する優れた耐性を備えており、-100 ～ 350 °C (-148 ～ 662 °F) で正常に動作できます。伸び、クリープ、周期曲げ、引裂強さ、圧縮永久歪、絶縁耐力（高電圧時）、熱伝導率、耐火性、場合によっては引張強さなどの一部の特性は、極端な温度において、一般に有機ゴムよりもはるかに優れています。ただし、これらの特性のいくつかは依然として一部の特殊材料よりも低いです。

シリコーンゴムは、大きな熱応力や氷点下の温度下でも初期形状と機械的強度を維持することが求められる場合に、業界で選ばれる材料です。

有機ゴムは炭素対炭素の骨格を持っているため、オゾン、紫外線、熱、その他の老化要因の影響を受けやすいですが、シリコーンゴムは十分に耐えることができます。このため、シリコーン ゴムは多くの極限環境で選ばれるエラストマーの 1 つとなります。

シリコーン ゴムには、耐蒸気性、金属検出可能、高引裂強度、超高温、極低温、導電性、耐薬品/油/酸/ガス、低発煙、難燃性など、特殊なグレードと形状が多数あります。 。シリコーンゴムにはさまざまな充填剤を使用できますが、ほとんどは非補強であり、引張強度が低下します。

1. シリコンは溶けますか?

シリコンには伝統的な融点がない
架橋構造を有する熱硬化性ゴムです。
200℃以上では溶けませんが、徐々に分解します。
分解温度範囲は約200～350℃です。フルオロシリコーンなどの特殊な配合は350℃まで耐えることができ、極端な場合には400℃に達することもあります。

過酷な燃焼条件と優れた自己消火性
標準周囲温度が250℃未満の場合、発火しにくい。400℃を超える温度に長時間さらされても、分解、炭化、または自己消火するのみである。
燃焼生成物は主に白色シリカ粉末であり、炎が出なくても燃焼し続けます。

ほとんどのプラスチックは高温で溶け始めますが、シリコーンには融点がなく、燃焼が起こるまで固体のままです。 

シリコンはかなりの高温では溶けませんが、溶けます。そこで、シリコーンゴムの原料となる天然の化学元素であるシリコンをもう一度深く見て説明しましょう。

特別な処理を施すと、特定の種類のシリコン製品の温度耐性範囲は​​ -110℃ ～ 350℃ まで拡張できます。そのため、食品グレードのシリコンで作られたシリコン製アイスキューブトレイはオーブンでも使用できます。

低温環境下においては、シリコーン製品が耐えられる限界温度を超えると、シリコーン製品が脆くなってしまいます。

高温環境では、温度が限界温度の400℃を超えると、高温が続くと時間の経過とともに徐々に機械的特性が失われ、脆くなります。シリコーン製品は炭化しています。

温度が約600℃に達すると、シリカゲル製品は再硫化し、製品は粘土のように粘り気のあるものになります。 

詳細には触れませんが、シリコーンゴムは、ほとんどのエラストマー材料と比較して、比較的高温でも安定性を保つことが知られています。添加剤を使用してさまざまなシリコーンゴムを配合すると、ゴム単独で処理できる温度よりも高い温度に耐えることができます。シリコーン（合成ゴムの接着剤）は溶けません。シリコーンゴムは温度が一定の限界を超えると溶けませんが、分解します。分解生成物の 1 つは、シリコンとしても知られる二酸化ケイ素です。

2. シリコンは燃えますか?

シリコンが高温に耐性があり、不燃性なのはなぜですか?

強力な Si-O 化学結合が主鎖を形成し、非常に強い熱安定性を備えています。

分子鎖が架橋されて熱硬化性構造を形成しますが、これは熱可塑性ではありません。

燃焼すると二酸化ケイ素に変化するため、消火しやすく煙も少なくなります。

シリコンの融点と燃焼特性がなぜ重要なのでしょうか?

材料エンジニア/プロセス開発者の場合: 材料の選択と処理では、熱制限と安全性を考慮する必要があります。製品マネージャー/購買担当者の場合: キッチン用品、医療、高温シールなどの材料制限を理解する必要があります。製品が UL、V 0、または業界の難燃性基準に準拠していることを確認する必要があります。プロジェクトと製品の安全性を維持するために、シリコンの融点に気を配る必要があります。

いつそれらを重要なものとして保持する必要がありますか?
金型の熱老化テストが必要な場合: 分解と耐久性の限界を決定します。
オーブン、工業用加熱パイプなどの高温環境で製品を使用する必要がある場合。
製品に火災安全性評価が必要な場合：公共施設、電子機器、その他のシナリオでの可燃性の判断。

医療機器および実験機器に製品を使用する場合：高温滅菌（> 200°C）
キッチン用品やベーキング用品の場合: 200～260°Cのオーブンに耐える必要があります。
製品が電子シールや航空部品用である場合: 耐熱性と耐炎性を確保します。

シリコンの熱特性を検証および評価するにはどうすればよいでしょうか?

シリコン原料サプライヤーが材料技術データ（TDS / MSDS）を提供した後、「分解温度」と「連続使用温度」に注意してください。
製品が完成したら、高温老化試験と燃焼試験を実施して性能の変化を監視します。
製品が V 0 グレード認証または UL 94 およびその他の防火基準を SGS またはその他の第三者によって取得しているかどうかを確認します。

シリコンのグレードによってコストはどれくらい変わりますか?

難燃剤や顔料を追加するなど、配合をカスタマイズすることも可能ですが、これもコストに影響します。

シリコンの溶解と燃焼に関するその他のFAQ
Q1: シリコン型の泡を消すためにホットエアガンを使用できますか?
A: はい、熱風は短時間であれば遠くからでも使用でき、溶けることはありません。

Q2: オーブン内の高温でシリコンは柔らかくなりますか?
A:いいえ、一般食品グレードは230～250℃に耐えることができ、高温グレードは300℃に達することができ、実際の測定値は安定しています。

Q3: シリコンはなぜ溶けずに炭化するのでしょうか？
A: 高温を超えると、シリコン酸素構造が破壊され、自己消火性のSiO₂の白い粉末が残ります。

Q4: シリコンはなぜ可燃性物質ではないのですか?
A: 燃え尽きた後はケイ酸塩だけが残り、燃焼を継続できず、難燃性物質となります。

Q5: 高温が続くと性能が低下しますか?
A: はい、300℃で長時間使用すると徐々に硬化します。断続的に使用し、定期的に交換することをお勧めします。

結論

上記の情報から、特殊な条件下ではシリコーンが溶けたり燃えたりする可能性があることがわかります。 

シリコーンはプラスチックのように溶けませんが、架橋構造のため高温で分解します。発火点が高く、自己消火性も高く、燃焼生成物は主に二酸化ケイ素であるため、優れた熱安定性と難燃性を示します。キッチン用品、シール、医療用保護具、電子航空などの分野において、これらの特性は材料選択と設計における中核要素となっています。

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