電子回路基板の保護に適したシリコーンシーラントの選び方

シリコーンシーラントの基礎知識：化学構造、種類、および重要な性能特性

シリコーンシーラントは、ポリマー系接着剤であり、シリコン-酸素骨格に有機側鎖を有するため、極めて柔軟性が高く、熱的にも極めて安定し、欧州基準においても極めて耐久性に優れた複合構造を備えています。これは、極端な温度条件下でも信頼性の高い性能を発揮する数少ない材料の一つであり、産業用および屋外用の高強度UV放射線や湿気、淡水・海水など厳しい屋外および産業用のUV・湿気環境にも耐えます。

主な性能特性は以下のとおりです：

弾性復元率：（ASTM C736）95～99％（変形の除去率）

追従変位量：±25～50％の接合部変位に対して、内聚力または付着性の喪失なし

耐化学薬品性：水、オゾン、弱酸／弱アルカリへの耐性に優れる

長期付着性：ガラス、金属、および多くのプラスチックへの接着（屋外用途で20年以上）  
中性タイプとアセトキシタイプのシーラント配合は非常に異なります。アセトキシタイプは硬化時に酢酸を放出し、速硬化性を示します。しかし、既存の銅、亜鉛、さらにはコンクリートを腐食させる可能性があります。このため、多くの施工業者はこれらの材料が存在する場所ではアセトキシタイプを用いない傾向があります。一方、中性タイプは価格が高めで硬化時間が長いというデメリットがありますが、塗装面、石材、プラスチックに対して腐食性がないという利点があります。これらの選択肢それぞれに長所と短所があり、施工業者にとって最適な選択は、シール対象となる材料およびシーラントが使用される環境条件に大きく依存します。

ご要件に合ったシリコーンシーラントの選定

アセトキシタイプ vs 中性タイプ

アセトキシ硬化型シリコーンは、ガラスおよびセラミック表面の接着に向けた迅速・効率的・経済的な解決策ですが、いくつかの制限があります。例えば、アセトキシ硬化法を用いるシリコーンはセメント近傍では使用できず、また腐食性の酸を含むため、銅や亜鉛めっき鋼などの容易に腐食する金属近傍でも使用できません。こうした課題に対して、中性硬化型シリコーンが優れた選択肢となります。中性硬化型シリコーンは安全性が高く、プラスチックの広範な種類や金属コーティング（天然石材を含む）など、より多様な素材表面への適用が可能です。ただし、中性硬化型シリコーンは一般に高価であり、硬化時間も長くなります。多くの専門施工業者は安全性への配慮から中性硬化型シリコーンを採用しており、病院建設や、万が一の剥離が許されない他の重要接合部など、特に信頼性が求められる用途においても、通常、より優れた性能を発揮します。

業界固有の用語およびASTM C920

建築および構造用ガラス工事におけるエラストマー系ジョイントシーラントは、ASTM C920規格を満たす必要があります。この規格には、変位能力（±25～50％）、紫外線および気象に対する耐性、加速劣化試験後の接着剥離の発生なしといった要件が含まれます。また、食品加工施設、医療施設、交通インフラなど、特に厳しい環境下では、以下の性能仕様およびその他の認証が必須です：食品加工分野では、偶発的な食品接触に対応するためNSF/ANSI 51認証が必要です。医療分野では、室内空間においてASTM G21によるカビ抵抗性が求められます。交通分野では、インフラ設備に対して化学薬品耐性を保証するAASHTO M198規格への適合が求められます。

メーカーの試験データには、適合性を確認するための性能に関するセクションが含まれている必要があり、その内容はプロジェクト仕様書と照合して適合性を確認しなければならず、単にデータシート内での適合だけでは不十分です。

接着性のための表面処理およびその施工方法

接着面の確実な下処理により、持続的な接着が達成されます。これは、汚染物質が一切存在しない状態を保証することを意味し、汚染による接着強度の低下は最大70％に及ぶことがあります（高性能塗料協議会、2023年）。早期劣化の最も一般的な原因は、下処理の不十分さです。

洗浄、プライミング、および継手設計の基本

まず、表面から緩く付着している粒子を除去するために、機械的な清掃を行ってください。その後、イソプロピルアルコールまたはその他の承認済み溶剤で基材を拭き取ります。作業を進める前に、すべてが完全に乾燥していることを確認してください。特に、新規に陽極酸化処理されたアルミニウム、PVC、または粉体塗装鋼などのプライミング対象材料では、この工程が極めて重要です。これらの表面は単独では接着性が低いため、分子レベルでの密着を確保するためにプライマーの使用が不可欠です。シーラントの剥離が、基材との界面ではなく、シーラント自体の内部で発生するよう配慮する必要があります。ちなみに、ジョイントの幅と深さの比率は、理想的には2：1となるように設定することをお勧めします。これにより、温度変化による膨張をシーラントが十分に吸収でき、動きによる過度な応力が生じることを防げます。

よくある失敗例：ターニング（成形）および硬化条件

シーラントを塗布したら、すぐにビードを成形し、凹面形状に整える必要があります。これにより、シーラントが表面の両側に十分に密着するよう押し込まれます。また、この工程では、塗布時に発生した空気泡の一部も除去されます。最適な結果を得るためには、特定の温度条件下で長時間の硬化（キュアリング）を許容する必要があります。硬化および完全固化は、温度が低すぎると（華氏40度以下、摂氏5度以下）または高すぎると（華氏100度以上、摂氏38度以上）遅延し、シーラントの性能に影響を及ぼす可能性があります。特に高温下では、シーラントの表面が内部が完全に硬化する前に「皮膜（スキン）」を形成し、弱い部分が生じるおそれがあります。これらはいずれも一般的な誤りですが、十分に認識しておくことが重要です。

1/2インチを超えるビードを塗布することによるシーラントの劣化：湿気が閉じ込められ、深部での完全固化が妨げられます。

新しく塗布されたシーラントを、完全に硬化する前に（厚さや周囲の環境条件により、この期間は7～21日間かかる場合があります）応力や水にさらすこと

切り欠き加工、温度および湿度の制御：シリコーン系シーラントの劣化原因の特定と、シーラントの長期的な耐久性向上

シーラントを直射日光および高湿度環境にさらすこと

亀裂、変色、および付着性の喪失の原因を特定すること

ほとんどの場合、シーラントは［正当にあるいは不当に］応力を受けているか、または

シーラントに十分な硬化時間が与えられていない。変色は、多くの製品が紫外線（UV）安定化処理を施されていないため、UV照射によって生じることがある。また、一部のシーラントは、大気中に一般的に存在する窒素酸化物や硫黄化合物の存在下で化学反応を起こす可能性がある。『Facade Engineering Journal』2022年の研究によると、接着剤の不具合の43％は付着不良が原因である。これらの不具合の主な原因は

以下の3つの要因による：

- 表面処理が不十分（油分、水分、またはほこりの存在）

- 指定された温度および湿度範囲外でのシーラント塗布

基材——特にPVC中の可塑剤、塗装、あるいは経年劣化したシーラント系——について、プロジェクト関係者間で未確認のままとなっている。

保守技術および交換時期に関するガイドライン

長尺系では、半年ごとの積極的な点検を実施してください。弾性の変化（つまみテストを行い、復元性を確認）、亀裂（3 mmを超えるもの）、および基材界面におけるエッジの浮き上がりなどを確認します。完全なジョイント破損を待ってはいけません。剥離、カビ発生、弾性の喪失、あるいは密着性の低下が認められるシーラント系は交換してください。シーラントの使用寿命を延ばすため、上記の特徴に対して以下の推奨事項および戦略を採用すべきです。

上記の表面をシールするには、中性硬化型シーラントを使用してください。他のタイプのシーラント（例：酢酸を用いるシーラント）は内部損傷を引き起こすため、使用してはいけません。

上記の特徴に基づき、温帯地域における屋外用シーラントの交換間隔は最大で8～12年とし、高紫外線地域または沿岸地域では最大で5～7年とすべきである。

上記の特徴に基づき、1日の外部気温が30°Cを超える高温環境下では、点検間隔を最大限に延長すべきである。

上記の特徴に基づき、シーラントを施工する前に、必ず新規シーラントの化学組成を既存シーラントと照合し、内部層の形成や表面の未充填（空所）を回避するよう確認すること。

よくあるご質問（FAQ）セクション

質問：シリコーン系シーラントの主な分類は何ですか？

回答：シリコーン系シーラントは、アセトキシ系および中性系の2つのグループに分けられます。アセトキシ系シーラントは、硬化時に酢酸を放出するため、周辺部材の腐食を引き起こす可能性があります。一方、中性系シーラントは、アルコールまたはケトンによる皮膜で被覆されるため、腐食を引き起こしません。

Q: シリコーン系シーラントを使用する際に、業界ガイドラインへの適合を達成するにはどうすればよいですか？

A: 性能基準への適合については、ASTM C920 を参照してください。食品加工産業での使用については、NSF/ANSI 51 も併せて確認してください。医療分野では ASTM G21 を、交通インフラ分野では AASHTO M198 を参照してください。

Q: シリコーン系シーラントを使用する前に表面処理が重要な理由は何ですか？

A: シーラントの接着性は、表面処理に大きく依存し、またその影響を強く受けます。異物が存在すると接着性が損なわれるため、表面の清掃およびプライマー塗布が重要です。

Q: シーラントの継手はどのくらいの頻度で点検すべきであり、いつ交換すべきですか？

A: 気候帯によって異なりますが、温帯地域では8～12年後、沿岸地域または紫外線照射量が多い地域では5～7年後の交換を検討してください。定期的な点検（6か月ごと）により、劣化の初期兆候を早期に発見できます。