旭化成ワッカーシリコーン テクニカルライブラリー 薄膜状シリコーンエラストマーの傑出した特性と応用展開 薄膜状シリコーンエラストマーの傑出した特性と応用展開 Outstanding Silicone properties in a new shape: ELASTOSIL® FILM イントロダクション ® ELASTOSIL Film は、シリコーンエラストマーより作られる画期的な新規製品です。100~20 ミクロンの正確な厚さ薄膜 は、溶媒を使用せずにクリーンルーム環境で製造されます。特許化された製法により、正確な厚みの非常に均一なシリコ ーン薄膜を提供することができます。 ® ELASTOSIL Film はシリコーンポリマーの特有な特性に加え、薄膜特有の特性により、いままで商業的規模で実施が 非常に困難であった用途を可能にします。たとえば、ガス分離膜または濃縮膜、ガス透過性の包装および保護膜として好 適です。これらの用途においては、シリコーンエラストマーの有益な特性である水蒸気や酸素、窒素および二酸化炭素な どの特定のガスに対して透過性が高いという特性が利用されています。また、最近では EAP：Electro Active Polymer と しての用途も注目されています。 ® １．ELASTOSIL Film の特徴 ® ELASTOSIL Film は付加硬化型シリコーンエラストマー から特許化された製法で生産される人間の髪の毛よりも薄い 薄膜です。クリーンルーム条件下で製造され、薄膜の全幅と 全長にわたって膜厚が±5％の精度で管理・製造されます。 ® ELASTOSIL Film は、図 1 のようなシリコーンエラストマ ーの典型的な特徴のすべてを有します。 ® 表１．ELASTOSIL Film の代表物性（膜厚 40μm） ELASTOSIL® Film の代表物性 (膜厚 40μ m) 特性 試験方法 単位 - mm 250 共焦点顕微鏡 DIN 53505 µm 38-42 - 28-32 DIN 53504 N/mm2 6 ASTM D 624 B N/mm 10 幅 膜厚 硬さ(Shore A) 引張強さ 引裂き強さ 伸び DIN 53504 % > 450 モジュラス 50% モジュラス 100% DIN 53504 N/mm2 0.3 DIN 53504 N/mm2 0.5 モジュラス 200% DIN 53504 N/mm2 1.5 絶縁破壊強さ DIN IEC 243 V/µm 80-100 体積抵抗率 DIN IEC 093 Ω・ cm > 1014 ® 薄膜状の ELASTOSIL Film は電圧が印加されるとその 形状を変化させる EAP となり、センサー、アクチュエータ、発 電装置を設計するための材料として使用することができます。 具体的には、玩具、電気リレー、義肢やぜん動ポンプの電導 バルブが挙げられます。例えば、アクチュエータ内の人工筋 ® 肉に採用すると、直線運動だけでなく、自然な動きを形成す 図 1．ELASTOSIL Film の特性 これらの特徴により、次のような技術的な用途への展開が 期待されます。人体への影響が少なく、化学的に不活性であ り、ガスと水蒸気に透過性が高いため、包装用や創傷ケア用 の保護フィルムといった機能性膜に新しい用途展開が可能で す。 また、シリコーンエラストマーは、電気絶縁性、良好な誘電 特性、長期的な機械的疲労耐久性を有する材料です。（表１） TS2-003_Ver.1_20140616_A.Takehira 1 ることが期待できます。 ® さらに、ELASTOSIL Film は、波の力を電力に変換する 波力発電においても重要な役割を果たします。ドイツ連邦教 育研究省(BMBF)の推進するプロジェクトの一つとして、ロバ ート·ボッシュ社のコンソーシアム(R&D)は、波力発電の基本 原理を開発しています。ワッカー社は、プロジェクトメンバー としてシリコーン薄膜および関連する製造プロセスの開発を 担当しています 旭化成ワッカーシリコーン テクニカルライブラリー ２．波力発電への応用：将来のエネルギー源として波の利用 海岸に打ち寄せる波のエネルギーは 2010 年に全世界で生 産されたエネルギーよりも多くのエネルギーを保有していま す。ドイツ連邦教育研究省が主催する共同研究プロジェクト では、波の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、有 効利用する方法を検討しています。 （図２-１） 薄膜状シリコーンエラストマーの傑出した特性と応用展開 ３．おわりに ® ELASTOSIL Film（図３）は、人工筋肉、波動発電等の技 術革新とその商業化に重要な役割を担っています。シリコー ン薄膜はすでに量産化され、その特性を保証できる段階に あります。また、十分な耐久性を有するため、実用化され始 めています。 ワッカー社は、研究開発主導型の世界最大級のシリコーン メーカーです。当社の製品群には、現在、3,000 以上のシリコ ーン製品が取り揃えられています。グローバル展開している 各拠点の技術センターでは、お客様のご要望にお応えする ため、必要な技術サポートを提供しています。 ® 図 2-1．ELASTOSIL Film を利用した発電の原理 ブイに接続された発電装置の中では何千ものELASTOSIL®Filmの層が圧縮と緩和を波の 力で繰り返します。 ® ELASTOSIL Film を使用した最初の実物大ミニチュアモ デルは 2014 年にハンブルグ工科大学で作られました。 海底に配置されたエネルギー変換器の中心となるスタック ® には、何千枚もの ELASTOSIL Film が使用されています。 それぞれに導電層を有し、相互に接続されています。 波の ® 動きにより、ELASTOSIL Film は押圧され、互いに接近す る 2 つの電極の距離を短くします。 この外部から応力により 電圧が印加され、電極の一方は、正に帯電し、他方は負に帯 ® 電します。 波が引くと ELASTOSIL Film の薄膜にかかる 圧力は緩和し、再び電極間距離が広がります。 このように 波の運動エネルギーは電気エネルギーに変換されます。 （図２-２） ® 図 2-2．ELASTOSIL Film の機能 ® ® ELASTOSIL Film は波頭で電圧を帯電し、波の谷で放出します。ELASTOSIL Film は数 百万サイクル以上の耐久性があり、電極用誘電体、反復プリングおよび電子のキャリアと して機能します。 TS2-003_Ver.1_20140616_A.Takehira 2 ® 図 3．シリコーン薄膜：ELASTOSIL Film (写真: Wacker Chemie AG) 旭化成ワッカーシリコーン テクニカルライブラリー 旭化成ワッカーシリコーン株式会社 技術２部 竹平 章良 〒300-4522 茨城県筑西市向上野 1500-3 つくば明野工業団地 TS2-003_Ver.1_20140616_A.Takehira 3 薄膜状シリコーンエラストマーの傑出した特性と応用展開
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