その可能性はありますが、曇り膜の外観だけで、汚染源がシリコーン材料であると判断することはできません。密閉機器が加熱されると、シリコーンオイル、接着剤、シーラント、潤滑グリース、離型剤、プラスチック添加剤、洗浄残留物などに含まれる揮発性物質が放出され、温度の低いレンズ、窓、センサーの表面に凝縮する可能性があります。

正しい対応は、まず曇り膜の成分、汚染源、移行経路を特定し、その後で低揮発性シリコーン材料への変更が必要かどうかを判断することです。

曇りが発生する基本的なメカニズムとは？

機器が加熱されると、材料中の溶剤、未反応成分、低分子物質、熱分解生成物などが気相へ移行する可能性があります。

レンズや透明窓の温度が汚染源周辺の温度より低い場合、これらの物質が低温側の表面に凝縮し、油膜や白い曇りを形成したり、光透過率を低下させたりすることがあります。

曇りの程度は、通常、次の要因によって総合的に決まります。

• 材料中に含まれる揮発性成分および凝縮性成分の量

• 長期使用温度、最高温度、加熱時間

• 汚染源とレンズの距離

• 機器の密閉度と内部換気条件

• レンズと汚染源の温度差

• 材料の使用量、露出面積、硬化度

したがって、同じ材料を開放型の機器で使用して問題が発生しなかったとしても、密閉型光学機器で汚染を起こさないとは限りません。

曇りは必ずシリコーンオイルが原因なのか？

必ずしもそうではありません。少なくとも次の材料や残留物を調査対象に含める必要があります。

• シリコーンオイル、シリコーングリース、熱伝導材料

• シリコーン系およびその他の接着剤・シーラント

• 硬化が不十分なポッティング材やコーティング

• プラスチック、ゴム、およびそれらの可塑剤

• 製造工程で使用された離型剤

• 洗浄剤、フラックス、加工油の残留物

• 高温で分解する非シリコーン材料

シリコーンオイルだけを交換し、接着剤、プラスチック、潤滑グリース、洗浄残留物を確認しなければ、曇りの問題が継続する可能性があります。

低揮発性シリコーンオイルでは、どの指標を確認すべきか？

揮発分

揮発分は、試験温度、試験時間、試料量、試験方法と併せて比較する必要があります。異なる条件で測定された数値を直接比較することはできません。

同じように「低揮発性」と表示されている2種類の材料でも、試験温度や試験時間が異なれば、データに比較可能性がない場合があります。

低分子成分

一般的な粘度が近いシリコーンオイルであっても、低分子成分の組成が異なる可能性があります。

シリコーン材料におけるD3～D10は、通常、重合度の異なる環状シロキサンを指します。電子機器、光学機器、密閉機器では、総揮発分だけでなく、実際の汚染リスクに応じて、D3～D10などの低分子環状シロキサンや、その他の揮発・凝縮する可能性がある成分も確認する必要があります。

低分子成分を減らすことは、一部の揮発汚染リスクの抑制に役立ちます。ただし、それだけで、完成した機器に曇りが発生しないことを証明することはできません。

凝縮性揮発物

光学的に敏感な環境では、次の2つの概念を区別する必要があります。

• 材料からどの程度の物質が周囲へ揮発するか

• 揮発した物質のうち、どの程度がレンズなどの敏感な表面に凝縮するか

前者は材料の質量損失を示し、後者は光学汚染とより直接的に関係します。総揮発量が少なくても、レンズへの付着量が必ず少なくなるとは限りません。

NASAの材料アウトガス評価では、総質量損失TML（Total Mass Loss）と凝縮性揮発物CVCM（Collected Volatile Condensable Materials）が個別に記録されています。

この区別は、「総揮発量が少ないこと」と「敏感な表面に対する汚染リスクが低いこと」が同じ概念ではないことを示しています。関連データはNASA Outgassing Databaseで確認できます。

ASTM E595は、主に真空環境における材料のアウトガスを評価する試験方法です。大気圧で使用される密閉型電子・光学機器の実際の曇り試験を、そのまま代替することはできません。

材料選定前に確認すべき使用条件

少なくとも次の情報を確認する必要があります。

1. 機器が開放型、半密閉型、完全密閉型のいずれであるか

2. 長期使用温度と短時間の最高温度

3. レンズ、光源、回路基板、シール部分の温度分布

4. 曇りが発生した時期、場所、外観

5. 機器内部で使用されているすべての接着剤、オイル、グリース、プラスチック、洗浄材料

6. 接着剤、シーラント、ポッティング材が十分に硬化しているか

7. 光透過率、ヘイズ、表面残留物、電気特性に対する要求

8. 現在採用している揮発性、アウトガス、曇りの試験方法

これらの条件が不明な場合、特定のシリコーンオイル、接着剤、ポッティング材のグレードを直接指定することは適切ではありません。

本当の汚染源を特定する方法

ステップ1：完全な材料リストを作成する

機器内部で使用されているすべての非金属材料を記録します。使用量の少ない離型剤、潤滑剤、テープ、フラックス、洗浄残留物も対象に含めます。

使用量が少ないという理由だけで、その材料を汚染源の候補から除外してはいけません。

ステップ2：単一材料の対照群を設定する

各候補材料を、同じ温度、時間、密閉条件の容器内で個別に試験します。清浄なガラス板または実際のレンズを凝縮物の受け面として設置します。

試験条件は、可能な限り機器の実際の使用状態に近づける必要があります。

ステップ3：ブランク群を設定する

ブランク容器には、試験群と同じ洗浄、組立、加熱工程を適用します。これにより、容器、作業環境、試験工程そのものから生じる汚染を除外できます。

ブランク群がなければ、バックグラウンド汚染を材料の揮発によるものと誤って判断する可能性があります。

ステップ4：曇り膜の成分を分析する

可能であれば、赤外分光法、クロマトグラフィー質量分析法、その他の適切な方法を用いて、付着物の成分を分析します。

曇り膜の色、臭い、触感だけでは、汚染源がシリコーンオイル、接着剤、その他の材料のどれであるかを確実に判断することは困難です。

ステップ5：材料の組み合わせと完成機器を再試験する

単一材料が試験に合格した後も、材料の組み合わせ試験と完成機器の熱老化試験を実施する必要があります。

複数の材料が共存すると、系内での揮発、移行、吸着、凝縮の挙動が変化する可能性があります。単一材料が合格しても、完成機器に曇りが発生しないとは限りません。

どのような材料を検討できるか？

低揮発性シリコーンオイル

潤滑、減衰、電気絶縁、または配合用ベースオイルとして使用し、同時に揮発や光学汚染に対する厳しい管理が必要な用途に適しています。

材料選定では、規定条件下で測定された揮発分、低分子成分、凝縮性物質のデータを確認する必要があります。粘度や製品名だけで判断することはできません。

低揮発性シリコーンゴムまたは接着剤

汚染源がシール材、接着剤、ポッティング材にある場合は、次の項目を確認します。

• 原料に含まれる低分子成分

• 2液型材料の混合比

• 硬化温度と硬化時間

• 材料内部まで完全に硬化しているか

• 二次硬化が必要か

シリコーンオイルだけを交換しても、接着剤やポッティング材自体が原因となる汚染は解決できません。

シリコーン樹脂またはその他の硬化型材料

液体状態での潤滑や減衰ではなく、固定された保護層の形成が目的である場合は、適切なシリコーン樹脂やその他の硬化型材料を評価できます。

ただし、接着性、硬化度、熱安定性、揮発汚染リスクを検証する必要があります。

よくある誤り

粘度だけを確認する

室温粘度だけを比較し、揮発分、低分子成分、高温安定性を確認しない方法は適切ではありません。

同じ粘度のシリコーンオイルでも、曇りのリスクが異なる可能性があります。

臭いが少ないことを低フォギングとみなす

臭いが少ない材料でも、凝縮性揮発物が少ないとは限りません。臭いと光学汚染を直接同一視することはできません。

シリコーンオイルだけを検査する

シリコーンオイルだけを検査し、接着剤、潤滑グリース、プラスチック、テープ、フラックス、洗浄残留物を調査しなければ、本当の汚染源を見落とす可能性があります。

単一材料の試験だけを行う

単一材料が試験に合格しても、複数の材料を組み合わせたときに問題が発生しないとは限りません。

光学的に敏感な機器では、材料の組み合わせ試験と完成機器による検証も必要です。

真空アウトガスデータを誤って使用する

ASTM E595などの真空アウトガスデータは、材料の初期スクリーニングに使用できます。しかし、大気圧下の密閉機器で曇りが発生しないことを直接証明するものではありません。

硬化不足の状態で試験する

接着剤が指触乾燥していても、内部が完全に硬化しているとは限りません。

硬化が不十分な材料は、溶剤、反応副生成物、残留低分子成分を放出し続ける可能性があります。

推奨する材料選定・検証手順

ステップ1： 機器構造、内部温度分布、内部で使用するすべての非金属材料を明確にします。

ステップ2： ブランク群、単一材料群、材料組み合わせ群を設定し、汚染源を段階的に絞り込みます。

ステップ3： 材料が機器内で担う実際の機能に基づき、低揮発性シリコーンオイル、シリコーンゴム、接着剤、ポッティング材、シリコーン樹脂を選定します。

ステップ4： 候補材料について、規定条件または実際の使用環境を再現した条件で、揮発、凝縮、熱老化試験を実施します。

ステップ5： 材料の組み合わせ試験と完成機器による再検証を完了してから、最終的な材料グレードと工程を決定します。

有機シリコーン産業のサプライチェーン全体をカバーするソリューションプロバイダーである IOTA SILICONE OIL (Anhui) CO., LTD. は、シリコーンオイル、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、その他の関連シリコーン添加剤から候補を選定するサポートを提供できます。

具体的なグレードは、汚染源を特定し、試験条件を明確にし、該当製品のデータを確認したうえで決定する必要があります。

よくある質問

レンズの曇りは必ずシリコーンオイルの揮発が原因ですか？

必ずしもそうではありません。接着剤、シーラント、潤滑グリース、プラスチック添加剤、離型剤、フラックス、洗浄残留物も凝縮性物質を放出する可能性があります。

粘度が高いシリコーンオイルほど、曇りのリスクは低くなりますか？

粘度だけでは判断できません。低分子成分、揮発分、試験条件、使用温度、材料の熱安定性も比較する必要があります。

低揮発性であれば、曇りは発生しませんか？

同じ意味ではありません。曇りは、揮発物の凝縮性、レンズ温度、機器の密閉度、材料使用量、内部温度差にも影響されます。

D3～D10の含有量が少なければ、光学機器に曇りが発生しないことを保証できますか？

保証できません。D3～D10などの低分子環状シロキサンは、考えられる汚染源の一部にすぎません。

その他の揮発性成分も確認し、材料の組み合わせ試験と完成機器試験を実施する必要があります。

TMLとCVCMの違いは何ですか？

TMLは、規定条件下における材料の総質量損失を示します。CVCMは、そのうち回収面に凝縮した揮発物の量を示します。

光学汚染に関しては、CVCMのほうが敏感な表面への付着リスクに近い指標ですが、実際の機器による試験を代替するものではありません。

ASTM E595のデータを大気圧下の電子機器に直接適用できますか？

直接適用することはできません。

この方法は、主に真空環境における材料のアウトガス評価に使用されます。大気圧下の密閉機器では、実際の温度、構造、材料使用量に基づいた曇り試験が必要です。

接着剤が指触乾燥していれば、密閉熱老化試験を開始できますか？

指触乾燥は、内部まで完全に硬化していることを意味しません。

硬化が不十分な材料は、反応副生成物、溶剤、残留低分子成分を放出し続ける可能性があります。製品で指定された硬化または二次硬化を完了してから試験してください。

曇り膜がどの材料から発生したかを確認するにはどうすればよいですか？

ブランク群、単一材料群、材料組み合わせ群を設定して比較試験を行います。

可能であれば付着物の成分分析も実施し、完成機器による再試験で結果を確認してください。