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電子機器の不具合原因を調べていて「低分子シロキサン」という言葉にたどり着いた方も多いのではないでしょうか。低分子シロキサンは、シリコーン材料に関連する低分子量のシロキサン化合物を指す実務上の総称で、揮発した成分が電子部品の接点障害（接触障害）につながることがあります。
特に、リレーやスイッチなどの接点を持つ電子部品では、シロキサン由来の成分が接点に付着し、開閉時のアークによって酸化シリコンを主体とする膜が形成されることで、接触抵抗が増加する場合があります。オムロンも、シリコーンガスがリレー内部に侵入すると、接点表面に酸化シリコンが生成・堆積し、接触不良の原因となることを説明しています。
また、低分子シロキサンの低減では、単純な加熱だけでなく、温度・圧力・処理時間などを適切に管理することが重要です。本記事では、低分子シロキサンの定義や分類から、発生メカニズム、電子部品への影響、規制動向、分析方法、二次加硫や受託蒸留による低減技術までを体系的に解説します。
低分子シロキサンとは、ケイ素（Si）と酸素（O）が交互に結合した「シロキサン結合（Si-O-Si）」を骨格に持つ、比較的低分子量のシロキサン化合物を指す実務上の総称です。シロキサン結合はシリコーン材料を特徴づける基本的な構造であり、シリコーンオイル、シリコーンゴム、シリコーン樹脂など、さまざまなシリコーン材料に関連しています。
「低分子シロキサン」には、分子量や重合度による統一された明確な境界があるわけではありません。実務上どの範囲を低分子シロキサンとして管理するかは、用途、材料、分析方法、顧客仕様などによって異なります。D3～D10やD3～D20など、一定の範囲を対象として管理するケースもありますが、対象範囲は一律ではありません。特にD3、D4、D5、D6などの低分子環状シロキサンは、揮発性を持つ成分として広く知られています。
D3、D4、D5などの「D」は、環状シロキサンを構成するジメチルシロキサン単位の数を表します。たとえばD3は3量体、D4は4量体、D5は5量体に相当します。D3～D6の系列では、シロキサン単位数が増えるほど一般に分子量と沸点が高くなり、揮発性は低下する傾向があります。
低分子シロキサンを調べる際によく混同されるのが、「シリコーン（Silicone）」と「シリコン（Silicon）」です。シリコンはケイ素という元素そのものを指し、半導体のウエハなどに使われます。
一方、シリコーンは、Si-O-Si結合を骨格とするポリマーを中心とした材料群で、オイル、ゴム、樹脂などさまざまな形態があります。低分子シロキサンはシリコーン材料に関連する低分子化合物であり、半導体材料として使用される「シリコン」そのものとは別物です。
低分子シロキサンは、分子構造の違いによって大きく「環状シロキサン」と「直鎖シロキサン」に分けて考えることができます。
シロキサン単位が環状につながった構造を持つものが環状シロキサンです。構成するシロキサン単位の数に応じてD3、D4、D5、D6などと表記されます。
D3～D6は、低分子環状シロキサンの代表的な成分として、分析や低減の対象となることがあります。各物質の代表的な物性値は以下のとおりです。
| 名称 | 物質名 | 分子式 | 沸点（大気圧付近） |
|---|---|---|---|
| D3 | ヘキサメチルシクロトリシロキサン | C6H18O3Si3 | 134℃ |
| D4 | オクタメチルシクロテトラシロキサン | C8H24O4Si4 | 175℃前後 |
| D5 | デカメチルシクロペンタシロキサン | C10H30O5Si5 | 210℃前後 |
| D6 | ドデカメチルシクロヘキサシロキサン | C12H36O6Si6 | 245℃前後 |
参照元：PMC（https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11187014/?utm_source=chatgpt.com）
D3～D6では、シロキサン単位数が増えるほど分子量が大きくなり、一般に沸点は高くなります。一方、実際のシリコーン材料から低分子成分を分離する場合には、単純な沸点差だけでなく、各成分の蒸気圧や揮発性、材料の粘度、処理圧力、温度、滞留時間などが分離挙動に影響します。
シロキサン単位が環状ではなく鎖状につながった構造を持つものが直鎖シロキサンです。直鎖シロキサンは、L2、L3などと表記されることがあります。代表例として、ヘキサメチルジシロキサン（L2）やオクタメチルトリシロキサン（L3）などがあります。
同程度の分子量であっても、環状と直鎖では分子構造が異なるため、沸点や蒸気圧などの物性も異なります。そのため、低分子シロキサンを分析・除去する際には、環状成分と直鎖成分を区別して評価することが重要です。
低分子シロキサンが揮発しやすい背景には、比較的小さい分子量や分子構造に由来する蒸気圧の高さがあります。特にD3～D5などは比較的高い蒸気圧を持つため、シリコーン材料から徐々に揮発することがあります。
たとえば、D3～D6ではD3からD6へとシロキサン単位数が増えるにつれて沸点は高くなり、一般に揮発性は低下します。そのため、同じシリコーン材料に含まれる低分子成分でも、成分ごとに揮発しやすさは異なります。
低分子シロキサン対策を難しくする要因の一つが、材料の種類や処理条件によって、加熱時に低分子環状シロキサンが新たに生成する可能性があることです。
シリコーンポリマーでは、材料の種類、触媒、温度、時間などの条件によって、ポリマー鎖の再配列や分解、環化などが起こり、低分子環状シロキサンが生成することがあります。そのため、低分子成分を除去する工程では、単に高温にして揮発させるだけでなく、熱履歴を適切に管理することが重要です。
特に精製工程では、温度・圧力・処理時間・滞留時間などを適切に制御しながら、低分子成分を効率的に揮発・分離させることが求められます。
低分子シロキサンが引き起こす代表的な問題の一つが、リレーやスイッチなどの接点を持つ電子部品における接触障害です。
シリコーン系材料から揮発した成分がリレー内部に侵入すると、接点負荷の開閉時に発生するアークのエネルギーによって、有機シリコン成分が酸化され、接点表面に酸化シリコン（SiO₂）を主体とする膜が形成されることがあります。この膜が蓄積すると接触抵抗が増加し、最終的に接触不良や動作不良につながる可能性があります。オムロンも、シリコーンガスがリレー内部に侵入し、アーク熱によって酸化シリコンとなって接点に付着・堆積することで、接触不良につながるメカニズムを説明しています。
特に微小負荷の開閉では、開閉時のアークなどによる接点表面のクリーニング作用が十分に得られず、形成された被膜が破壊されにくいため、接触障害につながる場合があります。
そのため、リレーや接点部品の周辺でシリコーン系材料を使用する場合には、シロキサンの発生・侵入リスクを確認し、必要に応じてシロキサンを含まない材料などを選定することが重要です。
半導体・電子材料の製造工程でも、揮発性のあるシロキサン成分は材料や製造環境における管理対象の一つとなる場合があります。
たとえば、シリコーン系の封止材、接着材、熱伝導材料などを使用する工程では、材料から揮発した成分が周辺部品や表面に移行する可能性があります。そのため、材料の選定や加熱工程、製造環境などを含めて、揮発成分の発生源を把握することが重要です。
一方、フォトレジストは半導体の回路パターン形成に使用される感光性樹脂であり、すべてのフォトレジストがシリコーン系材料というわけではありません。半導体製造ではフォトレジストを含む各種材料について微量不純物の管理が重要ですが、シロキサンの影響や管理基準は材料・工程によって異なります。
したがって、半導体・電子材料分野で低分子シロキサン対策を行う場合は、「半導体材料だから一律にシロキサンを管理する」という考え方ではなく、使用材料、工程、装置、顧客仕様などに応じて具体的な管理対象と基準を設定することが重要です。
低分子シロキサンのうち、特に環状シロキサンのD4・D5・D6については、環境中での残留性や生物蓄積性などが問題となっています。
EUでは、D4（オクタメチルシクロテトラシロキサン）、D5（デカメチルシクロペンタシロキサン）、D6（ドデカメチルシクロヘキサシロキサン）が2018年6月27日にREACH規則のCandidate List（認可候補物質リスト）にSVHC（高懸念物質）として掲載されました。D4はPBTおよびvPvBの基準に該当し、D5・D6についても、物質固有の性質やD4・D5の含有条件を踏まえてPBT・vPvBに関する評価が行われています。
このような環境特性を背景として、EUではD4・D5・D6について用途に応じた規制が設けられています。
EUのREACH規則では、D4（オクタメチルシクロテトラシロキサン）、D5（デカメチルシクロペンタシロキサン）、D6（ドデカメチルシクロヘキサシロキサン）が2018年にSVHCとして特定されました。
ここで注意したいのが、SVHCへの指定と、市場流通・使用を制限するREACH Annex XVII（附属書XVII）の制限は別の仕組みである点です。D4・D5・D6については、Commission Regulation (EU) 2024/1328によってREACH Annex XVIIのEntry 70が改正され、用途に応じた制限が設けられています。
現行規定では、2026年6月6日以降、D4・D5・D6をそれぞれ0.1重量％以上含む混合物などについて、原則としてEU域内での市場投入が制限されています。また、D4・D5・D6を単体で市場に投入する場合や、他の物質の構成成分として市場に投入する場合についても規定があります。
ただし、この規制はすべての用途を一律に同じ条件で禁止するものではありません。たとえば、シリコーンポリマー製造のモノマーとしての使用、他のシリコン物質の製造における中間体、重合、混合物の調合・再包装、成形品の製造、一定の非金属表面処理など、規定上の適用除外があります。また、化粧品や医療機器などについては別の適用時期・条件が定められています。
そのため、EU向け製品への影響を判断する際には、単純に「0.1％を超えたらすべて規制対象」と判断するのではなく、物質の種類、濃度、用途、製品形態、適用除外の有無、適用開始時期を確認する必要があります。
なお、REACHの制限内容は用途別に細かく規定されているため、EU向けに原料・材料を輸出・販売する場合は、最新のEUR-LexおよびECHAの一次情報を確認することが重要です。
日本国内では、化学物質の審査及び製造等の規制に関する法律（化審法）などの国内法令に基づいて化学物質が管理されています。海外で規制されている物質であっても、日本国内での規制対象や届出・管理上の扱いがEUと同一になるとは限りません。
そのため、国内でD4・D5・D6などのシロキサンを取り扱う場合は、化審法をはじめとする関係法令や、最新の経済産業省・環境省・厚生労働省・NITEなどの公的情報を確認する必要があります。
また、EU向けに原料・材料を輸出する企業では、日本国内の規制だけでなくREACHを含む輸出先の規制を個別に確認することが重要です。
材料から放散・揮発する低分子シロキサンを評価する方法の一つが、ヘッドスペースガスクロマトグラフ質量分析（HS-GC/MS）です。
HS-GC/MSでは、試料を密閉した容器内で一定条件に置き、試料から気相（ヘッドスペース）へ移行した揮発性成分を採取します。その後、ガスクロマトグラフ（GC）によって成分を分離し、質量分析計（MS）によって成分の同定や定量を行います。
ただし、ヘッドスペース中の濃度は、試料そのものに含まれる総量と必ずしも同一ではありません。試料の種類、加熱温度、加熱時間、容器、平衡条件などによって気相への移行量が変わるため、分析結果を比較する場合には測定条件を統一することが重要です。
電子部品向け材料などでは、用途や顧客仕様に応じて、低分子シロキサンをppmレベルで管理する場合があります。ただし、すべての電子材料に共通する一律のppm基準が存在するわけではなく、要求値は材料、用途、製品仕様、顧客要求などによって異なります。
精製後の材料について、低分子シロキサンがどの程度低減されたかを分析によって確認することは、精製効果を評価し、品質保証につなげるうえで重要です。そのため、低シロキサン化を検討する際には、精製工程だけでなく、適切な分析方法と評価基準をセットで検討する必要があります。
シリコーンゴムなどでは、成型後に追加の加熱処理を行う「二次加硫（ポストキュア）」が用いられることがあります。二次加硫には、架橋反応を進めて物性を安定させる目的などがあり、材料や条件によっては残留する揮発性の低分子成分を低減する効果も期待できます。
一方で、二次加硫による低分子シロキサンの低減効果は、材料の種類、製品形状、温度、時間、加熱環境などによって異なります。また、長時間・高温の熱処理では、材料自体の物性変化や熱劣化、エネルギーコストなども考慮する必要があります。
そのため、二次加硫だけで必要な低シロキサンレベルを達成できない場合には、原料段階で低分子成分を低減する方法も選択肢になります。
原料段階で低分子成分を低減する方法の一つが、蒸留やストリッピングなどの分離技術です。特に液状シリコーン材料では、低分子シロキサンと高分子量成分との揮発性や蒸気圧の差を利用して、低分子成分を優先的に気相へ移行させることができます。
薄膜蒸留では、材料を薄い膜状に広げて加熱面との接触を確保しながら、減圧条件下で揮発成分を分離します。減圧によって沸点が低下するため、常圧よりも低い温度で揮発成分を分離しやすくなる可能性があります。
また、薄膜化や高真空化などによって短い滞留時間で処理できる装置・条件を選択することで、熱にさらされる時間を抑え、熱による変質リスクを低減できる場合があります。ただし、実際の分離性能は、原料の組成、分子量分布、粘度、低分子成分の濃度、処理温度、圧力、滞留時間、装置仕様などによって変わります。
そのため、「低分子シロキサンだけを完全に除去する」ことを前提とするのではなく、目的とする成分をどの程度まで低減できるかを、原料ごとの試験によって確認することが重要です。
シリコーン材料の精製では、低分子成分を除去することだけでなく、処理中に新たな低分子成分が生成する可能性にも注意が必要です。
高温条件や長い熱履歴によって、材料の種類によってはポリマー鎖の再配列や分解、環化などが進み、低分子環状シロキサンが生成する可能性があります。そのため、温度、圧力、滞留時間などを適切に設定し、低分子成分の揮発・分離と材料の熱安定性のバランスを取ることが重要です。
また、精製前後の分析を行うことで、単に低分子成分を除去できたかだけでなく、精製工程によって新たな低分子成分が増えていないかも確認できます。
こうした温度制御や低分子成分の低減技術については、以下の記事でさらに詳しく解説しています。
低分子シロキサンによる接点障害の
課題と解決策について
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半導体・電子材料分野では、材料や製造環境に含まれる微量成分を適切に管理することが重要です。特に、シリコーン系の封止材、接着材、熱伝導材料などを使用する場合には、材料から発生する揮発成分が周辺部品や表面に移行する可能性があります。
一方、フォトレジストは、半導体などの回路パターンをシリコンウエハー上に形成するために使用される感光性樹脂です。フォトレジストを含む半導体材料では微量不純物の管理が重要ですが、低分子シロキサンが管理対象となるか、また必要な管理レベルは、材料や工程によって異なります。
そのため、半導体・電子材料分野で低分子シロキサン対策を行う場合は、原料由来だけでなく、製造装置、治具、シール材、グリース、接着剤など、工程内に存在するシリコーン系材料も含めて発生源を確認することが重要です。
材料由来の低分子シロキサンが問題となっている場合には、使用材料の変更や二次加硫などの後工程での低分子成分低減対策だけでなく、原料段階で低分子成分を低減する方法も検討できます。
シリコーンやフォトレジストなど電子材料の受託蒸留に対応する企業については、以下のページもあわせてご覧ください。
低分子シロキサンは、シロキサン結合を持つ低分子量のシロキサン化合物を指す実務上の総称です。厳密な分子量や重合度による統一された定義があるわけではなく、用途、材料、分析方法、顧客仕様などによって管理対象となる範囲は異なります。
低分子シロキサンの中でもD3～D6などの環状シロキサンは比較的揮発性が高く、シリコーン系材料から揮発した成分がリレーなどの接点に侵入すると、接点表面に酸化シリコンを主体とする膜が形成され、接触抵抗の増加や接触不良につながる可能性があります。
また、D4・D5・D6についてはEUのREACH規則においてSVHCとして特定されており、Annex XVII Entry 70による市場投入・使用に関する制限も設けられています。2026年6月6日以降は、D4・D5・D6をそれぞれ0.1重量％以上含む混合物などについて制限が適用されますが、特定の工業用途などには適用除外があり、用途によって適用時期や条件も異なります。そのため、実際の規制適用については製品用途ごとの確認が必要です。
低分子シロキサンの低減方法には、二次加硫などの後工程での加熱処理や、原料段階での蒸留・ストリッピングなどがあります。特に原料段階での精製では、低分子成分の揮発性・蒸気圧の差を利用しながら、温度、圧力、滞留時間などを適切に管理することが重要です。
ただし、精製条件によってはシリコーン材料の再配列や分解、環化などによって低分子成分が新たに生成する可能性もあります。そのため、低分子シロキサンの低減を検討する際には、精製技術だけでなく、精製前後の分析によって実際の低減効果を確認することが重要です。
自社の材料が抱える低分子シロキサンの課題について、具体的な解決策や企業事例を確認したい方は、以下のページもぜひご覧ください。
蒸留対象となる材料の性質や求める純度・精度によって、必要な蒸留技術は異なります。そのため、原料の特性に合った設備やノウハウを持つ会社を選ぶことが、製品の品質・精度・純度の向上につながります。
ここでは、蒸留の目的や素材に応じて選べる、おすすめの受託会社を3社ピックアップしました。
中国精油が得意な蒸留精製
新菱が得意な蒸留精製
八代が得意な蒸留精製