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シリコーンのコーティングとシリコーン・エマルジョンのリサイクル

シリコーン・エマルジョンは髪と肌の介護製品に使用されます。安定なエマルジョンを準備することはすごく微小サイズのシリコーンオイルのミセルを生成します。安定したエマルジョンを得るため、その準備には適切な乳化剤のペアと一般的に均質剤の使用が必要です。[ 1 ]

シリコーンがミセルから作られる時に、基質の形成エネルギー論は以下の要素からなります。（a）乳化剤の存在（b）乳化剤のタイプ（c）シリコーンの微小サイズ。エマルジョンをうまく合成させるには、その全てを最大限に利用しなければなりません。

シリコーンから基質の作成にエマルジョンを使用する問題の多くは、シリコーンがミセルから作られる事実につながっています。表面活性物を水に入れてから、最初に観察できる効果は気水界面の表面張力が落ちることです。界面活性剤の加入に続いて、重要なミセル濃度が達されました。その点でミセルが形成します。ミセルの界面活性剤と表面張力を減らす界面の界面活性剤の間に均衡があります。さらに、使用される界面活性剤は洗浄力もあります。エマルジョンが肌や髪に使用される時、シリコーンオイルは気水界面にある界面活性剤に濡らされた基質に届けます。エマルジョンが壊れて、オイルが残されます。

ただし、乳化性質のある界面活性剤は一部のオイルを再乳化します。最後の結果として、シリコーンは界面活性剤と洗浄水の２部に残されます。誰がエマルジョンを使用すれば、当該錯体乳化過程は結果的に効果性が悪いです。

さらに、エマルジョンは一部ずれやすい不安定性と解凍不安定性があります。最終的に、エマルジョン含有システムに加入できる追加界面活性剤のタイプについては制限があります。製法が大きく変えられると、エマルジョンは壊れます。エマルジョンベースのシステムを準備する間にケアは必ずしなければなりません。エマルジョンを正しく選び、適切な製造技術もあって、シリコーンエマルジョンは多くの用途に使えるエマルジョンの製造に使用されます。

その用途について例を挙げてみると、離型剤や自動車タイヤ用艶出し剤、繊維用柔軟剤、ウェブのオフセット印刷および消泡化合物があげられます。

ジメチコンとジメチコノルエマルジョンは普通、多くの工業と個人ケアに使用されます。全てのエマルジョン製品は（a）典型的にせめて40%の水（b）シリコーン（典型的に55%）からなり、それにエマルジョンを作るには残留の界面活性剤が必要です。エマルジョンにシリコーンの含有が必然である事実はミセルから伝達されるを要求します。

ファブリックやファイバー、金属、ゴム、肌など基質にあるシリコーンとエマルジョンの中のシリコーンの間に均衡が存在しますので、多くのシリコーンは最後に洗浄水に残ります。それは高い原材料を無駄で非効果的な使用方法である上、洗浄水が下水道に流されますので、環境上の考慮もあります。その制限を克服するため、シリコーン界面活性剤が基質への非ミセル化伝達を開発されました。

パルプする間に、シリコーンのプロセス酸は木片を「料理する」熱ときつい化学物質の量を減らします。それはエネルギーと材料の消耗を下げ、ファイバーの傷害を減少します[ 2 ]。

シリコーンの消泡剤は泡を抑え、パルプ排水を改善しますので、プロセスの効率を向上させ、漂白の需要を減らします。

シリコーンプロセス酸にはdibenzodioxinやdibenzofuransが含まれなく、有害な副産物も産出しません。水系に生物化学的酸素要求量（BOD）を加えなく、廃水処理に安全だと証明しました。

シリコーンリリースコーティングはラベルとテープメーカーに、界面活性剤と処理、成績と応用の選択肢からなる配列をほぼ制限なしに提供します。

シリコーンの感圧接着剤は低エネルギー表面に確実に固着します。また、究極な温度と化学物質の侵襲、気候やUV光に長期的な暴露に耐えます。

ウォーターベースのと無溶剤および溶剤減量のシリコーン製剤は世界中のパルプ・紙・ラベルとテープ生産業者がコストと安全性、そして環境保護の問題を解決することに役立ちます。

脱墨とマイクロ「スチッキーズ」制御のためのシリコーン技術は紙のリサイクルを簡単に、もっとコスト効果の高いことにしました。

有機(カーボンベースの)材料が持たない条件で機能を発揮するシリコーンはもっと低いレベルで効果的で、難しい問題にユニークな解決案を提供します。

シリコーン構成のコーティングは通常、アクリルコーティングの耐久時間の２倍持てます。そしてシリコーン質の防水剤は通常ウレタン質の３倍耐久します。

高電圧絶縁体用のシリコーンコーティングは10年かその以上に耐久し、その他保護方法は18−36ヶ月間ごとに更新しなければなりません。シリコーンの長期的に達成できる省コスト効果を想像してみてください。値段がわずか1.1¢のシリコーンを300gのヘア・コンディション・リンスに加えれば、乾燥状態のとかしが倍によくなり、つやも20%増えます。

一つのシリコーンペンキ添加物は５つ違う性能に有利なものを提供します。

シリコーンはパーソナルケア製品に安全で順調に使用されて、既に30年以上経ちました。

もしオーガニックの防水剤は７年間ごとに切り落とされ、交代されることになれば、もっと耐久的なシリコーン防水剤が使用される場合より、ゴミと溶解剤の量は少なくとも3倍多いです。

多くのシリコーン液体とエラストマーはリサイクルできます。

シリコーンは生産業者の力になって、水を大量に費やすプロセスを省き、空気を汚す溶解剤の使用を減少します。

シリコーンは自動車メーカーが全ての環境保護の法律と規制（例として、RoHSやEPA、CARB LEV (Low-Emission-Vehicle)、WEEE、Euro 4、Euro 5、EU law 1999/13/ECなど）を遵守することに役立ちます。

シリコーンコーティングのリサイクル

ベルギーのリサイクルの専門家RecuLiner 氏はMunksjöグループと提携関係を築きました。当該グループは感圧接着剤産業（PSA: pressure sensitive adhesive）のための離型紙を生産するフィンランドのメーカーです。グループの目標はPSAラベルのエンドユーザーからセルロース繊維絶縁に、シリコーン塗装した剥離ライナーのリサイクルを発展させ、促進することである。[ 3 ]

建築物の遮熱及び遮音に使用される繊維は一般的に古新聞紙から製造されている。しかし、シリコーン塗装の離型紙廃棄物は、この目的のための優良な代替材料であると証明され、さらにより良い性能を持つ製品になります。

Munksjöとのパートナーシップはプログラムの一部として、そして紙の生産におけると既存のリサイクル機会に補足的な可能性として、この新しいリサイクルのオプションを促進します。プログラムは既にセットアップされ、現在ではベルギーとルクセンブルグ、オランダ、フランスとドイツの多くの剥離ライナーのエンドユーザーからの無料回収を保証しています。

RecuLinerとのコラボレーションは、ヨーロッパでの紙の剥離ライナー向けの利用可能なリサイクルのオプションの数を増やす貴重な機会を提供します。それはまた、リサイクルプログラムの地理的範囲を広げます。

シリコーンエマルジョンのリサイクル

環境中のポリジメチルシロキサン液が水と二酸化炭素、そして既に地表で発見される鉱物に分解します。シリコーンエマルジョン類は基本的に、シリコンオイル、水と乳化剤です。シリコーンオイルは注油し、水は油を運び、油の簡単な希釈を実現させます。そして乳化剤は前記の2つを結合します。しかし、エマルションに問題が起こります。分裂の可能性の大きな配列は以下のダイヤグラムで完全に示されています：

データソース: http://www.particlesciences.com/news/technical-briefs/2011/emulsion-stability-and-testing.html

多くの専門用語があるけれども、上記すべての種類の分裂の起源は同じである。ミルクと似ていて、シリコーンエマルジョンは高熱で多湿な環境に残される場合、「ゴーオフ」してしまいます。ミルクのように、細菌と菌類は乳化剤を餌にして成長して、エマルジョンの分離を引き起こす可能性があり、「でこぼこ」な密度にしてしまいます。

シリコーンエマルションが分離しないように、いくつかの予防措置があります：

• 涼しく、乾燥な場所の容器に保存する
• 希釈された材料を長時間に保存しない
• 希釈容器を定期的に洗って、ばい菌・菌類が新鮮なバッチへ運ぶことを止める
• シリコーンエマルジョンの寿命を延長させるよう、Allcosil Stabiliser を使用する
• オールコック＆サンズ株式会社（Allcock&Sons Ltd.）は次のように、シリコーンエマルションの分解と除去のための特別製品を製造しています[ 4 ]

引用：

1. Basic Silicone Chemistry, Anthony O’Lenick, Silicone Spectator, January 2009
2. www.dowcorning.com
3. www.reculiner.com and www.munksjo.com
4. www.allcocks.co.uk

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シリコーン液のリサイクル

シリコーンは有機化学と無機科学の間のミッシングリンクで、他の重合体が匹敵できないユニークな特性を持っています。シリコーン分子のサイズか構造を変えることで、または異なる化合物を加えることによって、シリコンの性能は強化されるか、作用する方法が変えます。シリコーンの驚くべき能力の秘密は、その柔軟なSi-O-Si主鎖に潜んでいます。

シリコーンはより強力で、より汎用性の高く、費用効果のいいそして使いやすい電子設備の開発を可能にします。車をより安全に、より信頼できるようにして、そしてメンテナンスの費用を低減させます。シリコーンで製造された家電製品はより信頼できて、より少ないメンテナンスを必要とします。
シリコーンは環境の損害からの電力の伝達装置を保護し、電流の維持に役立ちます。それに、アドレスラベルが剥がれやすいようにし、産業用テープが難しい表面にしっかりくっつけさせます。

シリコーン液はシリコーンオイルか、または単純なシリコーンとも呼ばれますが、粘度で販売されます。そして0.65センチストークスから1,000,000センチストークスまでの範囲をカバーします。もし製品は2つの粘度の異なる液体を混合して製造されたものではなければ、その粘度は分子の重量に関連します。粘度の近似計算の値「n」は以下の式である[2]。

繊維、布、金属の表面、髪および皮膚を含む基質に、シリコーンは以下の１つかそれ以上のメカニズムの作用で接着できます。

(a)疎水性−油が水に入れられるとき、水溶液の中の水分子間の水素結合を破壊します。この分解は混合のエネルギーが水素結合を破壊するのに十分である場合にのみ達成されます。混合が停止した場合、水の分子間の水素結合の再形成によって、水から強制に追い出されます。本現象を利用して、油を表面に届けることができます。シリコーン液はその方法で作られます。

(b)イオンの相互作用−分子上の電荷は、髪または皮膚へのオイル伝達に効果があります。例えば、油がカチオン性電荷を分子上で持つならば、それは負の表面電荷を含む基質とイオン結合を形成します。2つの反対した電荷はいわゆるペア結合をともに形成させます。

(c)一般的な接着性−肌や髪に届けられたオイルは貫通して重合するならば、生成された重合体の連動ネットワークができます。基質に直接接着しませんが、この重合体ネットワークは基質に接着します。

(d)特定な接着性−オイルは肌や髪に浸透し、髪や皮膚にある化合物と相互作用するならば、重合体と基質の間に化学的な結合ができます。それは最も強力で耐久性の強い接着メカニズムです。

シリコーン液はほとんど排他的にメカニズム（a）で反応します。他のメカニズムを導入する程度まで、コンディショナーがもっと強力で効率よく基質に届けられることができます。髪と皮膚を徹底的で効率的にコンディショニングするように、有機官能性シリコーンはそれらの追加のメカニズムを利用するよう模索します。

驚くべき広範囲の能力

シリコーンは高温と時間、日光、湿気、極端な温度と化学物質に対抗する安定性など、非常に有用な形質を示す巨大な製品群です。シリコーンの形に多くて異なるものがあり、何百もの仕事をこなすことができる。硬くて脆いものもあれば、柔らかくて弾力の強いものもあります。

シリコーンは液体または固体、耐久的または一時的、接着か剥離することができます。それら重合体は疎水性（水をはじく）または親水性（水を吸収する）です。シリコーンはものを柔らかく滑らか、そしてシルキーにできますが、硬くてザラザラでべとつくできます。泡を破壊するができる一方、安定させることもできます。

公認される機能性

1980年代に世界中の建物に設置された構造シリコーンシーラントは現在でも効用を発揮しています。

現在市場に出される化粧品とヘア・スキンケア製品、わき下製品の約半分には、シリコンが含まれています。

シリコーン仕上げのものは織物の柔らかさを増やし、触感向上のための最高の材料として広く認められています。

シリコーン消泡剤は1990年代早期からパルプ洗浄操作に世界的に広く使用されてきます。

電池または電気に駆動されるどんな電子機器も実質的にシリコーンに依存しています。

シリコーン液のリサイクル

2.1下記の通り、ウェーハの切断・研磨プロセスのシリコン廃棄物をリサイクルおよび処理する方法があります [ 3 ]：脱水フィルタケーキは水と混合され、フィルタケーキが希釈されて加工液になります。フィルタケーキ中にシリコンと水が反応し、二酸化ケイ素と水素を生産します。水素が貯蔵から抽出された後、特定比重分離は水を経由して発生しますので、炭化シリコンとシリコン粒子をソートするために分離されることになります。そして、ポリエチレングリコール(PEG、液体)が水から分離される前に、酸化シリコン（固体）を水とPEGから分離するため、残りの加工液にて固液分離します。このように、廃棄物の総量を減らすために、有用なシリコン粒子、炭化ケイ素、酸化シリコンとPEGはフィルタケーキからリサイクルされます。さらに、副生成物である水素が商品価値の高いもので、その方法はリサイクルの価値を増加します。

2.2シリコンのワイヤーソー用懸濁液のリサイクル：応用される電場におけるランプ沈殿槽中のケイ素と炭化ケイ素の分離

世界市場におけるシリコン太陽電池の需要が大幅に上昇し、そこから発生するシリコン切断廃棄物の量が毎年増加しています。SiとSicを切断廃棄物からリサイクルすることはその廃棄物を減らす経済的な方法である。ある研究[ 4 ]は傾斜面付き沈殿槽を使用してSiとSicを分離することを報告しました。電場に設置されるため、高い負の電荷を持つ小さなSi粒子はph 7溶液中のSiC粒子よりも長い水平変位があり、SiとSiCの分離が達成できます。実験結果と予測結果の一致性は、粒子がランプタンクの回収口に到達するまで、短い距離の旅をしたと示しています。その結果、小さな粒子がタンクの底に着くように要する時間は減少し、粒子と沈降中の液体運動の間の分散が起因となる干渉も減少します。ランプタンクには、収集されたsic及びsi粉末の最高純度は、それぞれ95.2と7.01 wt %です。ランプタンクを用いて、シリコンリッチな粉末(SiC < 15 wt%)のリサイクル比率は22.67%（廃棄物全体に基づく）に達しました。 その比率は長方形タンクを用いた場合の成績より高い数字です。推論ですが、SiとSi研磨剤を切断廃棄物からリサイクルすることはその廃棄物を減らす経済的な方法だと見られます。ただし、SiとSiCの分離は困難です。ランプタンク使用のシリコンリッチな粉末のリサイクル率は長方形タンク使用の数字より高くて、提案された傾斜面付き沈澱槽は工業用途に適切です。 引用

1. www.dowcorning.com
2. ブラジルシリコーン化学、アンソニー・オ‘レニック、シリコーンスペクテーター、2009年１月(Basic Silicone Chemistry, Anthony O’Lenick, Silicone Spectator, January 2009)
3. 特許出願番号 (Patent application number): 2012031274, Jr-Jung Iang (Changhua City, TW) ,2012-12-13
4. Air Waste Manag Assoc. (空気と廃棄物管理協会), Tsai TH1, Shih YP, Wu YF. 2013 May(2013年5月);63(5):521-7

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変圧器用シリコンオイルの応用

1. 紹介

上記のケースにてシリコーンの利用は電力線路向けのシリコン絶縁と同じく、通常、ケーブルエンドのターミネーションかまたはポリエチレンで絶縁した地下の高電圧ケーブルの端で作られたシリコーンゴムの接続と繋げています。

シリコーンは疎水性と同じ、高電気抵抗力、耐環境劣化と電気的劣化など、もっと低いアセンブリと維持にコストが得られる重要な利点を持っています。

2.シリコーンのケーブル・エンド・ターミネーション

現代の材料は事前組み立てを可能にしますので、それで溶融鋳造材の使用に伴う問題を避けることができ、60サイトの建設に手動的で組み立てる錯誤も回避できます。現在のケーブルアクセサリーは供給元で完全に建てられます。一般的に、それらは異なる絶縁性シリコーンゴム製のゴム・ターミネーションから構成されます。

シリコーンは2つのタイプのデザインが可能です：

– PEリングはスペースホルダーとして配置まで作用するプッシュオン技術、そして硬度35から50ショアAのシリコーンゴムを使用

-硬度25から35ショアA絶縁体はターミネーションとケーブルの間に化学結合を使わずに作られます。それとより柔らかいシリコーンゴムを使用する冷収縮技術がもう一つのタイプです。そして、進入した空気を除外するために、特に高電場領域とケーブルエンドのエッジ周辺でシリコーンターミネーションの弾性特性に依存します。シリコーンの高ガス透過性は進入した空気を全て拡散させ、無空気の接点環境を作ります。

上記のシリコンゴムのケーブルターミネーションは高密度シリコーンゴム(HCR)を使用するゴム射出成形か、または2部構成液状シリコーンゴムを用いた液体射出成形(LSR)によって製造されます。シリコーンは高い絶縁力が原因で、全面的な電気的絶縁を提供します。高温、紫外線とオゾンへの良い抵抗性に加えて、疎水性でもありますので、表面絶縁を破壊しません。さらに重要なのは、長期的な性能を確保するために、特製シリコーンの接続端内の電場をスムーズにするようにと開発されている。導電性シリコーンゴムを使用するするか、またはもっと現代で小型なアクセサリと中度電気誘電率をもつシリコーンゴムから作られる成形偏向器の中で、複合したケーブルターミネーションで実現されます。

シリコーンは放射線による侵食を抵抗てきるため、ケーブルエンドのターミネーションにおける性能が評価されている。シリコーンは紫外可視光を吸収しないため、チョーキングやクラッキングしやすいです。そういう現象は通常、有機材料使用で、吸塵と湿度を伴い、絶縁性の顕著な減少に導きます。

有機の絶縁材料より、シリコーンはいわゆる「追跡」への抵抗性が高いです。追跡とは、集約電気表面の電気漏れと放電下の導電性表面経路の形成のことを意味します。有機材料の場合なら、追跡は残念ながら高い導電性を示す炭素ベースの分解生成物を形成させます。デザインが不備でも組み立てが不適切でも、シリコーンがあれば、分解物は非導電性シリカにつながります。そしてシリコーンは最高級の電気浸食抵抗性に達します。

3.シリコーン絶縁体

もう一つの重要な性質は疎水性、特に電気絶縁体か、または電線と支持構造物の間に設置されたデバイス向けのものです。シリコーンゴムエラストマー製の絶縁体の上の水は滴のままで、、シリコーンエラストマー表面の低表面エネルギーが原因で、連続した膜を形成しません。それは絶縁体上の表面電流を減らします。シリコーンエラストマーの混合物に存在する低分子重量と未反応のポリジメチルシロキサンの種が原因となる表面放電や大気汚染が堆積した後も、表面の疎水性は維持されます。それらの種の外部表面へ移動し、低表面エネルギーまたは疎水性を維持することができます。それゆえ、シリコーンエラストマーから作られた絶縁体は掃除やメンテナンスする需要が少なく、長時間にわたって性質を保つことができます。

誘電性液を選ぶとき、応用実情に対応する基準が多いです。鉱物油などのような液体より、シリコーン液の最も優れている点の一つは、非常に高熱安定性とより高い引火点および燃焼点です。可燃性が懸念される建築物の内部か付近に設置される変圧器に応用される液体にとって重要な性質です。変圧器用のシリコーンオイルは変圧器の正常作動温度を遥かに上回る高温に耐えられます。そして過度の蒸気圧も産生せず、腐敗の副産物も分解したり生成したりしません。

シリコーンは化学的に不活性の材料で、優れた耐酸化性を持っています。そして変圧器の作動温度で従来の絶縁材料と互換できます。

シリコーン液の劣化に2つのモードがあります：熱分解と酸化です。一定の温度になると、長いポリマー鎖はより多くの揮発性環状シリコーン材料を形成するためにゆっくりと劣化し始めます。シリコーン液の酸化は175°C ( 342°F )以上の温度で非常にゆっくり（酸素の存在下における）発生します。酸化する時に、シリコーン液は重合し、ゲル化が生じるまで次第に粘度が高まります。そのプロセスは、好ましくない酸やスラッジを形成せずに発生します。また、長鎖シリコーン分子の誘電特性は新鮮なシリコーン液の誘電特性と類似しています。

熱酸化劣化が起こる温度は65°c‐増し変圧器に期待されるホットスポット温度を上回ります。密閉された変圧器の有限な酸素を含む空気において、変圧器用シリコーンオイルは他の変圧器用オイル液の標準上昇量以上の温度上昇で使用されることができます。

変圧器用シリコーンオイルは65°c‐増し変圧器の耐用寿命にわたってどんな重要な方法で劣化しないはずです。

耐熱の固体絶縁材料と組み合わせるシリコーン液を用いた絶縁システムは大幅に改良された耐熱能力と長い絶縁寿命を示しています（例として、シリコーン液を組み合わせた芳香族ポリエステルアミド／イミドとノーメックス紙とガラスの材料からなる絶縁システム）。

純粋なシリコーン液は100 %線状ポリジメチルシロキサン液(CAS# 63148-62-9)で、@ 25C測定した粘度を有します。流動点降下剤や熱安定剤など添加物を含みません。それに、塩素または他のハロゲンも含見ません。粘度>5cStの純粋なシリコーン液は化学的に不活性で、不揮発、熱安定で、そして耐酸化性に優れ、絶縁材料と互換性があります。材料適合性と熱安定性は密接に関連しています。大数の材料は変圧器用シリコーンオイルとの適合性がテストされました。以下は、テストされて、変圧器用シリコーンオイルと共用できる材料の一覧です。**)

変圧器用シリコーンオイルと共用できる変圧器材料：

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*) （中から高電圧のケースに応用されるシリコーン. E.ガーラック、ダウ・コーニング社、ウィースバーデン(ドイツ)、2002**
**) www.clearcoproducts.com

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シリコーン油入変圧器の化学と特性

1. 紹介

ケトン類との類似によって、「シリコーン」という名前は1901年にKippingが化学式R2SiOの新しい化合物を記述するために与えられました。高分子で、実際にポリジアルキルシロキサンに同位として急速に識別されました。その中で最も一般的なのは以下の構造で終わるポリジメチルシロキサン（PDMS）、トリメチルシリルオキシです：

鎖上のメチル基は別のもの（例として、フェニル基、ビニール基またはトリフルオロプロピル）に置換されることができます。「無機」の主鎖につける「有機」化合物の同時な存在はシリコーンにユニークな性質のコンビネーションを与えます。それに、航空宇宙（低高温環境における性能）やエレクトロニクス（電気絶縁）、ヘルスケア（優れた生体適合性）または建築業（耐候性）など、全く異なった分野で使用されることを可能にします。

2. 合成

PDMSにある主鎖のユニットである- (SiMe2O) –はよく文字Dに短縮されます。なぜかというと、シリコン原子が2つの酸素原子と接続されるので、そのユニットはポリマーの中に２つの方向に向いて拡大する能力があるからです。

要約すると、PDMSはジメチルジクロロシランMe2SiCl2の加水分解から得られ、線状及び環状オリゴマの混合に導きます。

高分子量のPDMSは、強酸や強塩基触媒によるヘキサメチルジシロキサンとなどのエンド遮断剤存在下で、例えば、上記の環状のポリメラゼーションの後に得られます。その反応は以下の通りです：

その他のクロロシラン類を用いて、異なったエンド遮断剤および・または異なる環式は、ポリマー鎖および・またはポリマーエンド（例えば、ビニル、水素、フェニル基およびアミノアルキル）に差し入れた多様な官能基が付くポリマーを含む多くの構造に導きます。それらはの溶剤ベースの製品か、エマルジョンまたは無溶剤製品に形作られます。

反応しやすいポリマーは下記のものを利用して、エラストマーに架橋されます。

-過酸化開始反応、特にシリコーンポリマーがいくつかのビニール基を携帯する場合；

-縮合反応、例えば錫塩またはチタンのアルコキシドが触媒として、ヒドロキシのエンドブロックされたPDMSと
アルコキシシランとの間に発生するもの；

-付加反応、例えば、有機白金錯体の存在下において、ビニール官能基のPDMSと水素メチル基
ジメチル・シロキサン・オリゴマーとの間に発生するもの。

そのようなポリマー、クロスリンカーと触媒は多様な添加物とともに1つの即時使用できる製品になるか、室温かより高い温度だけで加工と使用する前に混合する２部に作られます。

3.物理化学的性質*)

シリコーンの位置は、周期表においてちょうど炭素のしたにあり、シリコーンが炭素を代替する類似した化合物の存在を信じさせます。そのような類似化合物の大部分は存在しませんか、あるいは、存在するとしても、その性質はかなり違います。シリコーン類にあるSi-X結合とC-X結合の間に、いくつかの類似点があります。

任意の要素とシリコーンの間の結合は、炭素とのより長いです。低めのシリコーン電気陰性度(1.8)vs炭素(2.5)は非常に分極したSi – O結合に導きます。それに、その結合は高度イオン化で、452 kJ/mole (108 kcal/mol)との巨大な結合エネルギーを持ちます。Si – C結合の結合エネルギーは±318 kJ/mole (76 kcal/mol)で、C – C結合よりわずかに低く、そしてSi – Si結合が一番弱くて193 kJ/mole (46.4 kcal/mole)です。

上記の数値はシリコーンの安定性をある程度説明します。Si-O結合のはホモリシス切断に高度な耐性があります。一方、酸または塩基が触媒となる重合反応において発生する再平衡反応が表現される通り、ヘテロリシス切断が発生しやすいです。シリコン原子は安定した「sp」タイプの二重か三重結合またはほかの元素と「sp」を形成しないので、「d」軌道との接近性のおかげで「dπ-pπ」逆調整ができます。

その逆調整が原因で、トリアルキルシラノルロは対応のアルコールより酸度が高いです。故に、逆調整の参与が要求されます。

類似物の間の違いを説明するもう一つの例は、四価のジフェニルシラノール、即ち(C6H5)2Si(OH)2です。それは安定で、gem-ジオールの一種である炭素等量が脱水させます。Si – H結合は弱く分極し、C – – H結合より反応しやすいです。全体的にいえば、シリコーンポリマーと炭化水素重合体の間に、いくつかの類似点があります。

シリコーンはケイ酸塩と類似した無機鎖の非常な組合せを表示し、高表面エネルギーとサイドメチル基とよく組み合わせます。そのメリル基は反対的に、非常に有機的で低表面エネルギーと組み合わせられます。Si – O結合が強く分極され、保護なしで強い分子間相互作用につながるはずです。しかし、互いに弱く相互作用しかしないメチル基は、主鎖をシールドします。

シロキサン鎖の高い柔軟性はそれをより容易なことにします。回転障壁が低く、シロキサン鎖は多くのコンホーメーションを利用することができます。そして、ほとんど自由な回転に対応して、ポリエチレンにあるCH2–CH2結合を巡る回転エネルギーは13.8 kJ/molですが、Me2Si-O結合の場合はわずか3.3 kJ/molです。鎖が最大数のメチル群を外に露出させるので理想化される配列を、シロキサン鎖は利用できます。炭化水素重合体の場合、関連の主鎖の剛性は有機のまたは疎水性のメチル基の「選択可能な」露出を許しません。鎖から鎖への相互作用は低く、隣接する鎖の間の距離もシリコーン類にあるものがより大きいです。

有極性鎖を除き、シリコーンは湿潤剤の低臨界表面張力を持つパラフィンと比較することができます。また低分子間力も原因で、PDMS材料は炭化水素より、非常により広い範囲の分子量及び濃度の液体状態を維持します。

シリコーンの表面活動は、下記のように多くの状況で表示されます。

-ポリジメチルシロキサンは低表面張力(20.4 mN/m)を持ち、大部分の表面を湿潤させることができます。外を指すメチル群の力を借りて、特に応用後に膜を硬化すれば、それは疎水性の強い膜と良好な放出特性を持つ表面を作ります。シリコーン表面張力は生体適合性エラストマーを考慮する最も有望な範囲（20〜30 mn/m）です。

-シリコーンは湿潤剤の臨界表面張力(24 mN/m)を持っています。その数値は自分自身の表面張力よりも高いものです。つまり、シリコーンは自体湿潤することが可能で、良好な膜形成と表面被覆を促進することを意味します。

-シリコーンを疎水成分(例えば、シリコーンポリエーテル共重合体)として、界面活性剤の性質を持つシリコーン有機共重合体が準備できます。

シリコーンでの低分子間相互作用は他の結果に繋げます：

– ガラス転移温度が非常に低い（例えば、ポリジメチルシロキサンの場合の146 Kと比較し、類似物の炭化水素であるポリソブチリーンの場合の200° K）；架橋されたPDMSは任意の可塑剤が不在の場合にRTでエラストマーになります。

– 炭化水素に比べて高度自由な量の存在は、高溶解性とシリコーンへの気体の拡散係数を説明しています。シリコーンは酸素、窒素、水蒸気に対して高浸透性を持ちます。本ケースにおける液体水はシリコーンの表面を湿潤できない場合でも通用できます。予想されるように、シリコーンの圧縮率も高いです。

– シリコーンにおいて、粘性運動の活性化エネルギーは非常に低いです。炭化水素ポリマーと比べ、粘度の温度依存性が少ないです。さらに、鎖のからみ合いはより高い温度で関与し、粘度の低下を抑えるのに貢献します。

鎖上のメチル基以外のものの存在は上記の性質の一部が変形することを可能にします：

– 鎖上の少数のフェニル基は結晶を減らすために十分に不安定化させ、非常に低い温度でポリマーが柔軟を維持させます。また、フェニル基は屈折指数も引き上げます。

– 鎖上のトリフルオロプロピル基はポリマーの溶解度パラメータを7.5から9.5 (cal/cm3 )に変えます。

上記の共重合体は、アルカンか芳香族溶媒中で少し膨潤することでエラストマーを準備するのに使用されます。上述の理由を考慮し、多くのポリマー「アーキテクチャ」は、異なる官能基と不活性または他の多くの化合物と相互作用・反応することで、異なる物理的な形（揮発性物質、液体、粘弾性物質、固体）に作成することができます。それはなぜシリコーンが幅広い範囲の業界にて利用されることを説明しました。
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*) www.dowcorning.com

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変圧器用シリコーンオイルのリサイクル

1. 紹介

シリコーン液の最高の価値と最も知られない利点の一つは、エンドユーザの顧客に向ける多様な選択肢があることです。廃棄物最小化と再利用やリサイクルは製品の処分の非常に好ましい代替です。

変圧器メーカーとサービス会社、大規模な施設のお客様にとって、廃棄物の最小化は、以下のものを含め、多くの形があります：

• 過剰を減らすため、適切な量の材料を購入する
• 洗浄が必要な輸送管の長さを最小化する
• 保存と輸送、使用を確保するシステムをレビューする
• 設備を物理的損傷から守る

Eco USAはリサイクルの為にオイルを集めてから、再利用に適する形にプロセスします。Eco USAは変圧器用シリコーンオイルのリサイクルについて多様なオプションを用意しております。

2.リサイクルする*)

リサイクルのオプションには以下が含まれます：

• 同じケースに材料を再利用する
• 水や微粒子、鉱物油に汚染された液体を再処理する
• PCBに汚染された液体を特別に再処理する
• エネルギーを回復させるように燃料を混合する

一部のケースにおいて、オイルは再調整しなくても同じ応用状況に再使用されることができます。例えば、Dow Corning 561変圧器用シリコンオイル(Dow Corning 561 Silicone Transformer Oil)は汚染物質を除去するプロセスを経て、変圧器に使われるケースが多いです。

リサイクルプログラムは水や微粒子に汚染された液体に対応するように設計されることができます。それはまた、特定の他のリサイクル基準を満たします。また、そのプログラムは鉱物油に汚染された液体を再加工することができます。

その汚染は異なったシナリオから発生しますが、最も一般的なケースは、当初鉱物油入り変圧器は防火性と長期的なメンテナンス削減の為にシリコーン液を逆充填する場合に発生するものです。

鉱物油使用の変圧器を洗い流すシリコーン液もリサイクルできます。

Dow Corningに返された液体は例えば化学再処理を経て完全に再構築され、そして他の特定のシリコーン製品を作り直すのに使用されます。とにかく、Dow Corningプログラムはどんな状況においても、PCB液を優先に使用する場合の液体を受け入れることができません。

SunOhio Co.はPCB汚染物含有の材料を専門とし、PCB液を優先に使用することで生じるPCB汚染液のある変圧器にとっては一つのオプションです。

燃料混合のもう一つのリサイクル選択肢です。ほとんどの非PCB汚染シリコーン液は処分にあたって無害な廃棄物だと考えられ、多くの有機溶媒または他の燃料と混合されることができます。しかし、化学物質安全データシートで示された酸化剤と他の共用できない材料はシリコーンと混合されるべきではありません。

燃料の混合作業に正しく利用されれば、シリコーンは2つの利点を有します。シリコーン液はポンドにつきおよそ8,000 Btuの燃料価値を持ち、燃料使用のケースに好ましい熱均衡を提供します。さらに、シリコーン液はセメントキルンなどのシリカが必要なプロセスにて燃焼し、得られたシリカが製品を構成する価値ある要素となります。

シリコーンを含む材料は内燃エンジンや他の作業など、灰の生成が設備の運転を妨害する可能性のあるところにて燃焼されるべきではありません。設備の仕様および・または現地の調節はシリコーン材料を燃焼する前に適当だと、常に確認される必要があります。

変圧器用オイルの中の溶存ガスがアークとコロナ放電、そして変圧器の電気効率性と寿命を低減させる過熱を引き起こす可能性があるので、変圧器に純化されたオイルを入れることが重要です。同様に、30 ppm（100万につく部数）という低レベルの水汚染はオイルの絶縁強度に悪影響を与えることができます。配電用変圧器のエネルギー効率のための標準が昔から増えています。その基準があって、効果的に脱ガスに対する需要は将来的にもっと重要になります。粒子汚染物は絶縁オイルの機能にも影響を及ぼします。そのため、使用済み変圧器用オイルはきれいに除去しなければなりません。

2.1.応用***)

Zhongneng Oilの再生システム（シリーズZYD）は、通電されるかされない変圧器にある絶縁オイルを完全に再生するためのオンサイトの利用に向けて特別に設計されています。ZYDシステムは脱ガス、乾燥および微粒子除去など、普通のオイル精製に従事します。そして、酸性度とスラッジ、その他水溶性オイル崩壊生成物と変色部分を除去することもできます。

それは高真空脱ガス技術および私たちの特別な地球ブランドとコンバインした微粒子フィルタの応用により達成されます。処理された後に、オイルは新品と同じく再利用されることができます。特別な応用状況について、システムはリークプルーフベース上に搭載され、トレーラーに設置され、運転することもできます。

2.2. 再生システムの特色

1. 一般的な真空油清浄機の脱水、脱ガスと粒子を除去する機能の他に、そのマシンはの機能に加えて、と、このマシンの深度酸化物とオイルにある遊離炭素のような極性物質を効果的に除去することで、ひどく悪化したオイルを再生することができます。深刻に悪化したオイルを抗酸化物、酸アルカリ水溶性のような正常の指数にします。
2. 操作関係はP.L.C (Programmable Logic Controller) になりえます。
3. ユニークな真空脱水、脱ガス、再生システム、ステレオ蒸発技術を採用し、変圧器オイル中の水とガス、粒子を効率よく除去し、オイルの品質と誘電体の強度を向上させます。
4. 両面立体のステレオ蒸発、液体の水を迅速に排除します。
5. 溶存水のような鎖状 の微量の水を効果的に除去する英国の技術。
6. 二重FH台形のネットワークを介してフィルタリングし、そして機械の動力を使わず、高分子で吸収する直観的な不純物除去システム。
7. 完全自動化制御を完成させる先進な赤外線液体レベル自動制御システム
8. 動力伝達装置のための真空注油と乾燥に特に適用されます。
9. どんなグレードのオイルでもオンロードとオフロードを問わず対処されます。
10. オイルパンプの特別な低騒音設計
11. 脱分極のための特別な添加物は、経年変圧器オイルの色を新品色に回復させることができます。そして、短時間で効率の良く小型品質を持つ柔軟な搬出装置が装着されます。真空下での変色は処理コストを節約し、不純物の廃棄物も環境を汚染しません（建築や道の舗装に使用されることができます）

2.3.システムの長所

単段式の真空オイル浄化機と比較すると、この機械はより速く、より完全に脱水、脱ガス、そして不純物を除去することができ、オイルBDV（分解圧力：Breakdown Voltage）を70kVまたはそれ以上にします。浄化機能有そして独立下真空電力供給元にもなれるブリッジ型真空連結システムと類似して、この機械は電気絶縁設備に対応できます。（オイル浄化機、オイル浄化、オイルの濾過液、油のリサイクル、オイルの処理、オイルの再生、オイルのリストーレーション、オイルの濾過、廃油処分、油再生、オイル状態の戻し、廃油の管理、省エネルギー、再調整されたオイル、再構成のオイル、オイルをリカバーする、オイルの濾過液、オイルフィルター、石油機械）

変圧器に使用されるオイルの量は、変圧器の大きさによって決まります。比較的小型 (1 000 kV•A) な変圧器を想定すれば、冷却には約1.89 m3(500 gal)のオイルが必要です。変圧器オイルの使用が変圧器のおよそ30年の寿命期間を貫くと想定します。溶存ガス解析テストの指示によってオイルを再調整するのに消耗する電力も当該モデルに含まれています。再調整は5年ごとに発生すると想定されます。

2.4.寿命の終了

変圧器の30年の寿命期間において、シリコーンベースの変圧器用オイルを定期的な再調整することによって、オイルは十分にいい状態にあります。その状態のおかげで、オイルの半分はさらに再調整され、他の変圧にで再利用されることが可能です。他の半分は製造業者に送られ、別のシリコーンベース製品を生産するために再構成されます。変圧器用オイルは一般的によく手入れされる製品で、他の所に使えますので、その寿命終了オプションには廃棄物処分が含まれません。したがって、埋立て処理される製品がありません。

2.5.環境方面の影響****)

変圧器の寿命終了に関する注意事項は以下の通りにまとめられています：

銅と鋼は100 %リサイクルされることができます。当面は、シリコーンオイルは鉱物油と同じコストをかかって焼却炉で燃やされます。しかし、シリコーン液をリサイクルするヨーロッパのビジネスは2001年から活躍してきています。鉱物油もリサイクルできますが、電気の生産のために燃焼されるのが一般的です。キャスト樹脂変圧器の巻線は廃棄物として取り扱われますか、エネルギーと高温を必要として燃焼されます。

ヨーロッパ4国に工場を持つリサイクル会社は、75 – 100 EUR/tonの値段で油入り変圧器をリサイクルします。PCB汚染された変圧器なら1200 EUR/ton、乾式変圧器なら150-160 EUR/ton の値段です。

シリコーン液は徐々に退化して天然物になり、有害または汚染効果を示しません。シリコーン液が水（塩分の有無を問わず）に流される場合、水と反応し、底に沈みます。そしてゆっくりと二酸化炭素、水と他の天然物に退化します。シリコーン液は水から酸素をとりません。

鉱物油は環境と反応して、酸化します。変圧器が漏えいしないと考えられることについて注意してもらう必要があります。変圧器は漏えいしない状態で出荷され、運輸中かインストールする間にしか損害されることがありません。一旦作動し始めると、寿命が終了するまで閉鎖されるままです。

3.焼却と埋立て

他の再利用とリサイクル方法が徹底的に検討され、破壊が唯一残された選択肢となった場合、シリコーンオイルの焼却は考量に値します。燃料混合と他の燃焼活動と同様に、焼却方法はシリコーンの熱量および燃焼過程で生成されたシリカ灰を考えなければなりません。

メンテナンス中または少量な漏えいかこぼれ（PCB汚染が存在しないと仮定）を掃除する時に出たシリコーンオイルに汚染された吸収剤または他の固体材料は、現地の規制が許す場合に埋め立て処理されることができます。
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*) *)ダウコーニング技術パンフレット 
**)国立再生可能エネルギー研究所(NREL): アメリカのライフサイクル・インベントリ・データベース. 2005. Golden, CO. http://www.nrel.gov/lci/database.
***) キングストン・オイルのろ過エンジニアリング株式会社、パンフレット、 Ltd, 2011年１月28日
***”) バルセロナ電力分布に関する国際会議、2003年5月12-15日
PAU, Declercq,A1章文献4 No 25

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変圧器向けのシリコーンオイルの使用

1. 紹介

選択できる変圧器用オイルには様々なタイプがあり、その中に空冷の乾式、キャスト樹脂とオイル充填変圧器があります。油入り変圧器は鉱物油か塩素化炭化水素またはシリコーン液を入れることができます。必要に応じて、各タイプは異なった長所を示します。ただし、欠点を持つのも多いです。重要なのは、どのエンジニアリングと操作上の折衷が受け入れられるか決めること、そして特定の応用例にて長期的な効果を推定することです。

油入り変圧器は開発されて90年以上経ちました。現在、多くの利用者は乾式変圧器よりもそのデザインを愛用しています。ネットワークと中・大型電力変圧器などの応用の場合は特にそうです。その嗜好を説明する重要な理由が以下のようにいくつかあります：

• 固体とは異なり、液体は絶縁体と同様によく冷却できます。結果として、同等の乾式またはキャスト樹脂型変圧器よりもコンパクトな油入り変圧器を選択することができる。
• 油入り変圧器は合理的なコストで高効率と高BILを提供する。乾式またはキャスト樹脂式変圧器からも類似の電気的性能が得られますが、通常、追加費用がかかる場合に限ります。

油入り変圧器の高誘電強度は設計に大きな自由度を与えます。その結果、特定の負荷条件を満たす最適化設計ができ、運転コストもついでに低減されます。

オイルシステムの一つの長所は、コアとコイルアセンブリからの熱を除去する優れた能力にあります。それは負荷容量を拡大し、応じてメンテナンスと操作コストも節約し、絶縁寿命も延長されます。シリコーン類はすべての利用可能な液体において最も高い熱安定性を持っているので、上記の長所はシリコーン充填の変圧器にとって特に顕著です。一つのユニットのエネルギー損による長期的なコストは変圧器を購入する資本原価を上回ります。その結果として、損失率を評価し、負荷とサービスの状況に応じて最適なデザインを選択することが非常に重要です。

変圧器用のシリコーン液(オイル)は、70年代中期に持ち出されました。そして、伝統的な変圧器オイルの代替を探し、火の安全および・または環境に優しい解決案を求める場所や環境に位置する変圧器に広く受け入れられています。

また、それらのオイルは、典型的な55/65°C増しの温度にて動作するように設計された変圧器に使用されます。シリコーン液式変圧器とその操作関係の情報が変わっても、「変圧器用のシリコーン液」として周知される物理的な製品は、25年の歴史を通じて変化したととがありません。

オイルを必要とする変圧器メーカーに有用か、既存のユニットの修理・トップオフに使用される場合、IEC 836とASTM D 4652の２つの仕様のシリコーン液があります。それらの標準は誘電体応用に適するオイルの物理的および電気的性質を包括します。純粋なシリコーン液（PSF: Pure Silicone Fluid）50cSt の性質はSTO-50に非常に類似しますが、PSF-50cStは電力変圧器に使用される必要な電気的特性を満たしていません。

また、ASTM標準は150℃で24時間以内に消失する揮発性物質の最大限水準を決めました。

ASTM D 4559テストは、揮発成分とその耐分解性を測量し、高温状況における応用にとっては重要です。また、オイルの長期性能も示します。それらのオイルは
製造プロセスにおいて十分に剥落できない場合、または残りの重合触媒が中和されないか剥落されない場合、このテストに合格できません。

シリコーン液充填の変圧器は通常、上記の仕様に対応する変圧器に限定される可能性があります。国家電気規則（National Electrical Code）が取り締まるケースにおいて、ユニットは工場相互承認（Factory Mutual Approval）・UL・保証人研究所分類（Underwriters Laboratory Classification）の要求に準じて作らなければなりません。上記の標準の両方は現在、通常のANSI標準を超えるより重いタンクと保護策を含む変圧器構造の物理的な変化を要求しています。

シリコーンが指定されず、そしてもっと広範囲な「低可燃性」が要求された場合、高分子量の炭化水素かエステル、または植物油ベースのオイルのつくユニットが得られるかもしれません。その二つは300°C以上の燃焼点を持っても、点火すると実質的に異なる火の性質を有します。

2.変圧器用シリコーンオイルの石油ベースのオイルより優れる利点*)

安全性の問題を考慮する際に、変圧器用シリコーンオイルは大きな利点を提供します。その利点は以下を含みます：

• 高引火点と燃焼点―国家規制ガイドラインの範囲内に限るが、建物の近くに置かれるかまたは室内に設置されることができる
• 自己消火性−火災が潜在的な懸念事項である場所に最も安全な操作環境を提供する
• 熱・煙放出率と毒性が低い―自己消火できるので火災の被害が最小限に、そして火災時に放出する熱も低い
• 非石油ベース、非生物蓄積と非水溶性―故に、石油の掃除要求の対象外とされる可能性がある。
• 優れた環境製品ライフサイクルを持つ無害材料―規制遵守で、特に変圧器において生物分解せず、腐食性や酸性材料を含まない。
• PCBと同じ性能を持つ同時に、環境に危険性がない
• 非毒性（化粧品グレードと食品添加物）ベースオイル
• 食品加工工場で使用される可能で、水路に近隣
• 他の変圧器用オイルと構造材料の大多数と高い互換性がある
• ポリジメチルシロキサンベースは非溶媒で化学的に不活性
• スラッジや崩壊したりしない
• 変圧器寿命が延長される同時に、メンテナンス減

変圧器用シリコーンオイルは不燃と環境に優しい変圧器システムを考慮し、その他代替品と比べて運営費用も削減できます。

シリコーンベースの変圧器オイルは合成変圧器油で、その主成分がジメチルシロキサンポリマーです。その生産工程も鉱物油ベースの変圧器オイルより特異です。

3. 原材料

シリコーンベースのオイルはアメリカと海外両方で生産される一方、公的に利用可能な唯一のデータはヨーロッパのものです。ヨーロッパのデータは、製品の主要成分である環状シロキサンを記録します。



4. 製造

ジメチルシロキサンの生産はシリコンとクロロメタンを用いてジメチルジクロロシランを生産することから開始します。ジメチルジクロロシランは加水分解反応を起こし、ジメチルジヒドロキシシランを生成します。ジメチルジヒドロキシシランはまた一シリーズの加水分解反応を経て環状シロキサンに凝縮します。

オイルの平均密度は0.9565 kg/Lと想定されます。

5.搬送**)

トラック運送は、変圧器油製造プラントからシリコーン製品への搬送を表すのに使用される搬送モードです

6. 使用

変圧器に使用されるオイルの量は、変圧器の大きさによって決まります。比較的小型 (1 000 kV•A) な変圧器を想定すれば、冷却には約1.89 m3(500 gal)のオイルが必要です。変圧器オイルの使用が変圧器のおよそ30年の寿命期間を貫くと想定します。溶存ガス解析テストの指示によってオイルを再調整するのに消耗する電力も当該モデルに含まれています。

再調整は5年ごとに発生すると想定されます。

7. 寿命の終了***)

変圧器の30年の寿命期間において、シリコーンベースの変圧器用オイルを定期的な再調整することによって、オイルは十分にいい状態にあります。その状態のおかげで、オイルの半分はさらに再調整され、他の変圧にで再利用されることが可能です。他の半分は製造業者に送られ、別のシリコーンベース製品を生産するために再構成されます。

変圧器用オイルは一般的によく手入れされる製品で、他の所に使えますので、その寿命終了オプションには廃棄物処分が含まれません。したがって、埋立て処理される製品がありません。

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www.clearcomproducts/PDMS
**) ジメチルジヒドロキシシランと環状シロキサンの生産,カレット, Pouchol (RP シリコーン), 技術エンジニア, vol. A 3475, p.3.
***)ライフサイクルデータ, 国立再生可能エネルギー研究所(NREL): アメリカ