低粘度シリコーン（LSR）は、最高級グレードのシリコーンを原料とし、プラチナを用いて硬化させます。-65°Cから250°Cまでの広い温度範囲で高い熱安定性を持ち、あらゆる化学物質に耐性があり、優れた電気絶縁材として機能します。LSR製品は、産業、医療、商業、および一般消費者向けなど、幅広い分野で活用されています。 HCRやRTVシリコーンなどの他の種類のシリコーンとは異なり、LSRはプラチナ触媒を用いて硬化し、硬化するまでは液体の状態を保ちます。これにより、他の種類のシリコーンと比較して透明な硬化剤という特性を持つLSR製品は、一貫性があり、再現性が高く、より迅速な生産サイクルを実現します。.
LSR射出成形プロセス
射出成形によるLSRの製造は、結合材を生産するための標準的かつ高度なプロセスです。このプロセスでは、2種類の液体硬化剤（A液とB液）を、使用時まで別々のバレルで保管し、必要に応じてスタティックミキサーで混合します。 混合後、正確な量の混合物をピストン式シリンジを用いてオーブンのような金型キャビティに射出し、加硫（硬化）を行うことで、固体の結合エラストマーが形成されます。 さらに、現在の技術では、LSR射出成形のための最新の完全自動化オペレーションが開発されています。基本的に、硬化剤の各成分の吐出にはコンピュータ制御が用いられることが多く、また、成形された金型キャビティへの充填および金型からの取り出しにも、同じシステムが使用されます。 最適な結果を得るためには、特定の測定圧力（多くの場合100～1000バール、あるいはおよそ1500～2000 psi）、 約170～200℃（または約340～390°F）の範囲の低い基底温度、および硬化時間（通常30～180秒）が考慮されます。 優れた品質の部品を繰り返し製造するためには、これらの指定された各パラメータを監視または制御する必要があります。.
設備および治具
LSR射出成形には専用の設備が必要です。成形機には、LSRの2つの成分を収容する独立したタンクまたはドラムが備わっており、早期硬化を防ぐためにこれらは冷却されています。計量装置が、正確な比率で成分をスタティックミキサーに送り込み、そこでプラチナ触媒によって架橋反応が開始されます。 混合されたLSRは、ノズルを通じてクランプされた金型内に射出されます。LSR用金型は通常、急速な硬化を促進するために（多くの場合、オイルヒーターや電気ヒーターを用いて）加熱され、液状の材料が極めて微細なディテールを充填できるため、高い精度が求められる設計となっています。 金型は、試作用の単純な単キャビティ金型から、大量生産用のホットランナーシステムを備えた複雑な多キャビティ金型まで多岐にわたります。LSRは粘度が低く、バリが発生しやすい性質があるため、金型には、材料の流れを制御しバリを最小限に抑えるために、鋭いエッジ、真空排気口、精密な位置合わせなどの機能が組み込まれることがよくあります。.
処理手順
LSR射出成形の工程においては、以下の基本原則が適用されます。
- 試料の調製： LSRの2つの成分は、混合されるまで液体の安定した状態を保つため、別々の容器に入れて低温で保管されます。.
- 計量と混合：高精度の計量ポンプが、A液とB液を適切な比率でスタティックミキサーに送り込みます。そこで2つの成分が混合され、白金触媒が均一に分散されることで、2つの成分が接触した瞬間に硬化が始まります。. - 注入： 混合されたLSRは、高圧下で金型キャビティに射出されます。この高圧（通常1500～2000 psi）により、硬化が始まる前に、薄い部分や複雑な細部を含むキャビティ全体が完全に充填されます。.
- 硬化（加硫）：金型のキャビティ内に充填されたLSRは、（金型の温度によって）加熱され、プラチナ触媒による架橋反応が促進されます。 LSRは、部品の厚さや金型の温度に応じて、数秒から数分の間に液体から固体のエラストマーへと変化します。. - 冷却と排出： LSRが硬化した後、部品を完全に固化させるために、短時間冷却することがあります。 その後、金型を開き、部品を金型から取り出します。LSRの離型特性により、通常、脱型角や離型剤を使用せずに金型から部品を容易に排出できます。実際、多くのメーカーでは、部品を損傷させることなく取り出すために、ロボットグリッパーやエアブローを使用しています。.
- 後処理（必要な場合）： LSR部品は通常、金型から取り出した時点で、最小限の仕上げ加工だけで使用可能な状態になっています。余分なバリ（薄い余剰材料）は、通常、手作業または自動処理（極低温バリ取りなど）によってトリミングまたはバリ取りが行われます。必要に応じて、印刷、接着、組み立てなどの追加の後工程が行われることもあります。.
メリットと留意点
LSR射出成形には数多くの利点があり、それゆえ多くの用途において好まれる成形法となっています：
- 高い精度と一貫性： 液体材料が金型を完全に満たすため、公差が厳しい（±0.05 mm程度）部品が製造され、成形ごとに一貫した品質が得られます。圧縮成形とは異なり、気泡の混入や充填不足はめったに発生しません。.
- 複雑な形状： LSRは粘度が低いため、他の材料や成形プロセスでは実現が困難な、極めて微細なディテール、薄肉、アンダーカットにも流れ込むことができます。これにより、複雑な部品設計（微細な形状や精巧なシールなど）を一体成形することが可能になります。.
- 短いサイクルタイム： LSRは金型温度が高いと非常に速く硬化するため、サイクルタイムが短くなります（通常30～180秒）。このため、LSR射出成形は、特に多キャビティ金型を用いた中～大量生産において、非常に高い効率を発揮します。.
- 素材の汎用性： LSRの配合は、汎用、医療用、食品用、導電性、自己粘着性、光学透明性など、幅広い種類が用意されています。 これにより、特定の用途に必要な特性（例えば、医療機器向けの生体適合性や、工業用シール向けの高い引裂強度など）を正確に満たす材料を選択することが可能です。.
- 自動化と清潔さ： このプロセスは完全に自動化されており、クリーンルームでの使用にも対応しています。LSRは硬化中に排出物やVOCを発生させないため、医療機器の製造のような厳しい環境要件が求められる分野での使用に適しています。.
- 二次加工の削減： LSR部品は、多くの場合、後処理がほとんど、あるいはまったく必要ありません。優れた表面仕上げと寸法精度により、大規模なトリミング、洗浄、仕上げ作業が不要となり、時間とコストを節約できます。.
LSR射出成形には多くの利点がある一方で、いくつかの欠点もあります。第一に、極めて高精度な金型を必要とするため、LSR射出成形の金型コストが高くなります。第二に、材料の性質上、温度や圧力などの工程パラメータを厳密に制御する必要があります。 最後に、LSRは収縮率が高く、射出時に適切にシールされていないと容易にバリが発生するため、金型の設計やセットアップを注意深く監視する必要があります。 LSRは熱硬化性材料であるため、熱可塑性樹脂のような溶融・リサイクル・再利用の能力を持たない。そのため、仕様外で生産された余剰材料は廃棄または焼却処分しなければならない。 しかし、全体として、大量生産の場合、LSR射出成形によって製造された部品は、利用可能な選択肢の中で最も費用対効果が高く、他のどのシリコーン成形法よりも高品質な性能を発揮します。.
LSRの圧縮成形
圧縮成形は、かつて「コールド成形」と呼ばれていた方法に比べ、あまり好まれないものの、ゴムやシリコーンを成形する最も古い手法の一つです。現在では、圧縮成形用の液体シリコーンゴムを用いて行われています。 「ビスケット」と呼ばれるあらかじめ計量された材料を、金型を使用せずに金型キャビティに充填します。ゴムを成形・加硫して完成品とするため、油圧プレスでビスケットをプレス内に保持しながら熱と圧力を加えます。 圧縮成形プロセスは、一般的に小～中量生産、大型でかさばる部品、および／または単純な形状の成形に用いられます。また、圧縮成形は自立型プロセス（1サイクルごとに1セットの部品が完成する）であるのに対し、射出成形は可動金型を用いて部品を生産する自動化された自立型プロセスです。.
設備および治具
圧縮成形装置は、加熱された油圧プレスと、開閉可能な2つの部品（キャビティとコア）からなる金型で構成された、比較的単純な機械です。 金型は（多くの場合、オイルヒーターまたは電気ヒーターを使用して）シリコーンの硬化温度に達するまで加熱されます（LSRの場合、これは通常約150°～200°C、あるいは約300°～390°Fの範囲です）。 射出成形とは異なり、このプロセスにはスクリューやインジェクターは使用されませんが、所定量の材料が、手作業またはロボットによって金型に投入されます。 その後、油圧プレスが金型を締め付け、材料を圧縮してキャビティの形状に充填するために必要な圧力を加えます。硬化時間が経過すると、油圧プレスが金型を開き、部品を取り出すことができます。.
処理手順
圧縮成形の工程は、一般的に以下の手順で構成されます。
- 試料の調製： シリコーン材料を準備します。LSRの場合、これは（あらかじめ混合されたバッチを使用しない限り）2つの成分をあらかじめ混合し、適切なサイズのプリフォームを成形することを意味します。HCR（高粘度ゴム）やRTVシリコーンの場合、シートやプリフォームを所定のサイズに裁断します。.
- 金型の装填： 金型が開かれ、プリフォームがキャビティに配置されます。金型に複数のキャビティがある場合は、複数のプリフォームが配置されることもあります。.
- 金型の閉鎖と圧縮： 成形機は金型を閉じ、圧力をかけて材料を均一に分散させ、キャビティを満たします。この圧力によって、内部に閉じ込められた空気も押し出されます。LSRの場合、材料はもともと粘性のある液体であり、流動性が高いため、圧力は通常、射出成形に比べてはるかに低くなります（多くの場合、数百psi程度です）。.
- 硬化： 金型が閉じられ、加圧されている間、材料は（金型によって）加熱され、加硫が開始されます。 硬化時間は、材料や部品の厚さによって、数秒から数分までさまざまです。LSRの圧縮成形では、材料は冷えた状態から始まり、伝導によって加熱される必要があるため、硬化時間は通常、射出成形よりも長くなります（1サイクルあたり1～15分程度）。.
- 排出： 硬化後、金型を開き、部品を取り出します。多くの場合、部品はコアやキャビティに付着してしまうため、手作業で取り外すか、エジェクタピンを使用する必要があります。.
- 後処理： 部品からは、バリ（部品の端から押し出された余分な材料）を取り除く必要がある場合があります。圧縮成形部品は、手作業による配置や精度の低さから、バリの跡がより目立ちやすいため、バリ取りやトリミングの工程が一般的です。必要に応じて、機械加工や表面仕上げなどの追加加工が行われることもあります。.
メリットと留意点
圧縮成形には、特に特定の状況において、いくつかの明確な利点があります：
- 金型コストの低さ： 圧縮成形金型は、一般的に射出成形金型に比べて構造が単純で、製造コストも安価です。複雑なランナーやゲート、加熱・冷却通路を必要としないため、少量生産や試作において費用対効果に優れています。.
- 素材の汎用性： 圧縮成形は、LSRやHCRを含む幅広いシリコーン材料に対応可能です。特に、射出成形が困難な高粘度や高充填率のゴム材料に適しています。また、射出スクリュー内で損傷を受ける恐れのある繊維や粒子などの添加剤にも対応しています。.
- 大型部品と単純な形状： この成形法は、大型部品（ガスケット、シール、シート部品など）や、高精度を必要としない非常に単純な形状の部品の製造に最適です。 圧縮成形では、特に高性能なシリコーンコンパウンドを使用する場合、引裂強度や耐薬品性の点で、射出成形部品と同等、あるいはそれ以上の強度を持つ部品を製造することができます。.
- 柔軟性： このプロセスは柔軟性が高く、大規模な再設定を行うことなく、バッチごとに材料や配合を簡単に変更できます。そのため、研究開発や小ロットの受注生産に最適です。.
しかし、圧縮成形には、射出成形と比較して顕著な制限があります。
- サイクルタイムの長期化： 圧縮成形では、材料を加熱してその場で硬化させる必要があるため、1サイクルあたりの所要時間が長くなります（通常は1サイクルあたり2～5分、非常に厚い部品の場合はさらに長くなることもあります）。その結果、生産速度が遅くなり、大量生産の場合には1個あたりのコストが高くなります。.
- 精度と一貫性の低下： 圧縮成形では、厳しい公差や寸法の一貫性を確保することが困難です。材料を手作業で配置することや、金型を充填するために圧力に依存することから、部品の厚みやバリにばらつきが生じることがあります。部品間の均一性は、一般的に射出成形よりも低くなります。.
- 労働力の需要の増加： 圧縮成形では、多くの場合、作業者が材料を投入する必要があり、場合によっては成形済み部品を取り出す必要もあります。自動化は可能ですが、その性質上、射出成形に比べて自動化の度合いが低く、その結果、人件費の増加やばらつきの発生につながる可能性があります。.
- 設計上の制約： 細かいディテールやアンダーカットを含む複雑な形状は、圧縮成形では製造が困難です。材料が狭い部分までスムーズに流れ込みにくい上、抜き勾配やエジェクタ機構がないと、成形品の取り出しが難しくなる場合があります。.
要約すると、圧縮成形は、部品の設計が比較的単純である場合、生産量が少ない場合、あるいは材料が射出成形に適さない場合に、LSR（液状シリコーンゴム）にとって有効な成形法です。金型コストを抑えつつ、高品質な部品（特に機械的特性において）を製造できますが、その一方で、射出成形のような成形速度や精度には及びません。 大量生産、複雑な形状、あるいは公差が厳しい部品の場合、通常は射出成形が適しています。.
シリコーンゴムのトランスファー成形
トランスファー成形は、圧縮成形と射出成形の要素を組み合わせたハイブリッドな成形プロセスです。圧縮成形よりも高い精度が求められるものの、本格的な射出成形用金型を用意するほどではないシリコーンゴム部品の製造によく用いられます。 トランスファー成形では、材料（通常はあらかじめ計量されたシリコーンコンパウンド。LSRのプレミックスや高粘度ゴムコンパウンドなど）を ポット あるいは金型上部のチャンバー。その後、プランジャーが材料を圧縮し、スプルーやランナーを通じて金型のキャビティへと送り込みます。材料は圧力の下でキャビティ内に流れ込み、加熱された金型内で硬化します。 トランスファー成形は、1回の材料投入で複数のキャビティを充填できるため、多キャビティ金型に特に有用であり、また、適度な複雑さを有する部品や、均一な密度が求められる部品にも適している。.
設備および治具
トランスファー成形プレスは、圧縮成形プレスと似ていますが、トランスファーシステムが追加されています。このシステムは通常、ポット（原料を投入する容器）と、材料を金型内に押し込むプランジャーで構成されています。 金型自体は加熱されており、複数のキャビティを備えている場合がある。圧縮成形とは異なり、材料はキャビティに直接投入されるのではなく、ランナーを通じて注入される。 トランスファー成形装置は、射出成形と同様に圧力と温度の精密な制御を必要としますが、圧力は一般的に射出成形よりも低く（1500～2500 psi程度）、材料はスクリューではなくポットから射出されます。 トランスファー成形用の金型は、射出成形金型ほど複雑ではない（ゲートやスプルーを備えた完全なランナーシステムを必要としない）が、圧縮成形金型よりは複雑である。ポットとプランジャーシステムは、材料をすべてのキャビティに均等に分配できるよう設計されなければならない。.
処理手順
トランスファー成形プロセスは、通常、以下の手順に従って行われます。
- 試料の調製： シリコーンコンパウンドを調製する。LSRを使用する場合は、2液を混合（またはあらかじめ混合済みのバッチを使用）し、ポットに収まる適切なサイズのプリフォームに成形する。HCRを使用する場合は、シートまたはブロックを所定のサイズに切断する。通常、材料は室温の状態で成形機に供給される。.
- ポットへの詰め方： 金型が開き、（金型のキャビティ上部に位置する）ポットに材料が充填されます。ポットの充填は、手作業または自動供給装置によって行われます。.
- 移送および注入： プレスが閉じると、プランジャー（またはスクリュー）がポット内の材料をスプルーを通して金型のキャビティへと押し込みます。圧力によって材料が流動し、各キャビティを満たします。この工程は、材料がキャビティに注入されるという点で射出成形と似ていますが、より直接的な圧縮方式で行われます。.
- 硬化： キャビティへの充填が完了すると、材料が硬化する間、金型は閉じたままの状態に保たれます。金型からの熱（多くの場合150～200°C）により、シリコーンの加硫が促進されます。硬化時間は、材料や部品の厚さによって異なります（多くの場合、30秒から数分程度です）。.
- 排出： 成形が完了すると、プレス機が金型を開き、部品が排出されます。圧縮成形と同様、特に形状が複雑な部品については、手作業による取り出しやエジェクタシステムの使用が必要になる場合があります。.
- 後処理： 部品には、付着しているバリやスプルーを取り除く必要がある場合があります。材料はランナーを介して移送されるため、除去が必要な小さなランナーの残骸が残っている可能性があります。必要に応じて、追加の仕上げ作業を行うことができます。.
メリットと留意点
トランスファー成形には、圧縮成形と射出成形の間の良い妥協点となるいくつかの利点があります：
- 圧縮よりも精度が優れている： 材料は加圧下で金型内へ射出されるため、圧縮成形よりも完全かつ均一に充填されます。これにより、公差が厳しくなり、バリも少なくなります。トランスファー成形では、圧縮成形に比べて、密度がより均一で、気泡の少ない部品を製造することができます。.
- 適度な金型コスト： トランスファー成形金型は、フルスクリュー式射出システムや複雑なホットランナーネットワークを必要としないため、一般的に射出成形金型よりも構造が単純で安価です。しかし、ポットとランナーのシステムがあるため、圧縮成形金型よりは複雑です。このため、トランスファー成形は、中量生産や、本格的な射出成形金型を導入するほどの価値がない部品にとって、費用対効果の高い選択肢となります。.
- 多キャビティ対応機能： トランスファー成形は、1回の材料投入で複数のキャビティを効率的に充填できるため、中～大量生産に適しています。この成形法は、シール、Oリング、ガスケットなど、同一の部品を多数必要とする部品の製造によく用いられます。.
- 材料の無駄の削減： 材料はポットからキャビティへと移されるため、プリフォーム全体を圧縮する圧縮成形に比べ、余分なバリが発生しにくくなります。これにより、材料のロスを減らし、大がかりなトリミング作業の必要性を低減することができます。.
トランスファー成形には、射出成形と比較していくつかの制限があります：
- サイクルタイムの長期化： 圧縮成形よりは高速ですが、トランスファー成形のサイクル時間は通常、射出成形のサイクル時間よりも長くなります。材料はトランスファー温度から加熱され、金型内で硬化する必要があるため、サイクル時間は30～60秒以上になることが一般的であり、これは射出成形の30～180秒のサイクル時間よりも遅くなります。.
- インジェクションよりも精度が低い： 圧縮成形よりも精度は高いものの、トランスファー成形では、射出成形のような極めて厳しい公差や細部の再現性は得られない場合があります。充填工程の制御がそれほど厳密ではなく（スクリューがないため）、材料の分布が完全に均一でない場合、キャビティ間で若干のばらつきが生じる可能性があります。.
- 設計の複雑さ： トランスファー成形は、中程度の複雑さの部品に最も適しています。多キャビティ金型やある程度の細部にも対応可能ですが、薄肉や微細な形状を持つ非常に複雑な形状の場合、確実に充填するためには依然として射出成形が必要となる場合があります。.
- 材料上の制約： 高粘度または充填率の高い材料は、効率的に移送するのが難しい場合があります。トランスファー成形は、中程度の粘度のシリコーンに最も一般的に用いられます。非常に高粘度のゴムは流動性が悪くなる可能性があり、また、非常に低粘度のLSRについては、最適な制御を行うために射出成形の方が適している場合があります。.
実際には、圧縮成形では形状が複雑すぎるものの、射出成形の金型製作費をかけるほど生産量が多くない部品には、トランスファー成形が選ばれることが多い。この成形法は、適度な精度、低い金型コスト、そして中規模の生産ロットに対する柔軟性をバランスよく兼ね備えている。.
シリコーン押出成形プロセス
シリコーン押出成形は、シリコーンゴムから長くて均一なプロファイルや形状を作り出すために用いられる連続プロセスです。通常、LSR（液体シリコーンゴム）には成形法のように用いられることはなく、むしろ高粘度シリコーンゴム（HCR）や、ポンプで送ることが可能なシリコーンコンパウンドに使用されます。 押出成形では、シリコーンコンパウンド（多くの場合、硬化剤や各種添加剤があらかじめ混合されている）が、内部にスクリューを備えた加熱バレルである押出機に供給されます。 スクリューが材料を前方へ送り出し、溶融・加圧しながらダイスから押し出します。ダイスは、シリコーンが排出される際に特定の断面形状を形成します。 押出成形されたプロファイルは、その後、加硫炉（または一連の加熱ローラー）を通過して加硫され、最後に冷却されて所定の長さに切断されます。押出成形は、全長にわたって断面が一定であるホース、チューブ、コード、シール、ガスケットなどの製品に最適です。.
設備および治具
シリコーン押出成形における主要な設備は、 押出機, 、これはバレル、スクリュー、ダイで構成されています。バレルは加熱され、シリコーンを溶融または軟化させます（温度分布はバレルの全長にわたって厳密に制御されます）。 スクリューが回転して材料を搬送し、圧力を高めます。バレルの先端で、材料はダイ（プロファイルの形状を規定する加工された開口部を持つ金属板）を通過します。例えば、円形の開口部を持つダイではチューブやロッドが押出されますが、より複雑な形状のダイではシールプロファイルを製造することができます。 ダイは、形状を素早く固定するために水冷される場合があります。ダイを通過した後、押出成形品は硬化セクションを通過します。これは長いオーブン（バッチ硬化用）である場合もあれば、より一般的には連続コンベア式オーブンや一連の加熱ローラーである場合があります。 硬化温度と時間は、シリコーンの配合に基づいて設定されます（多くの場合、150～200°Cで数分間）。最後に、硬化したプロファイルは（多くの場合、水浴または空気によって）冷却され、その後、フライングナイフまたはノコギリで所定の長さに切断されます。.
処理手順
シリコーンの押出成形工程では、通常、以下の手順が行われます：
- 試料の調製： シリコーンコンパウンドは、ベースポリマーに硬化剤、顔料、および必要に応じて添加剤を混合して調製されます。通常、均一性を確保するために、別のミキサー（バンバリーミキサーなど）を使用してこの混合が行われます。調製されたコンパウンドは、押出機に供給できるストリップ状またはペレット状に成形されます。.
- 押出機への材料供給： コンパウンドは押出機のホッパーに供給されます。供給速度の制御には、重量式または容積式のフィーダーが使用される場合があります。その後、材料はバレル内に入ります。.
- 溶融および搬送： バレル内部では、スクリューが回転して材料を前方へと押し出します。バレルの加熱ゾーンがシリコーンを徐々に加熱し、溶融させて流動させます。スクリューの設計（フライト、圧縮比など）により、材料が十分に混合され、加圧されるようになっています。.
- ダイを通した押出： 溶融したシリコーンは金型に押し出され、金型の開口部の形状を帯びます。金型にかかる圧力は、材料を連続的に押し出すのに十分な高さです。押し出された材料は、所望の断面形状を持つ連続的なプロファイルとして排出されます。.
- 硬化（加硫）： 押出成形されたプロファイルは、直ちに硬化ゾーンに入ります。多くの場合、プロファイルはトンネルオーブンを通過し、そこで所定の時間（例えば、200°Cで5～10分間）加熱されて硬化されます。あるいは、加熱されたローラーの間を通過したり、塩浴を通過したりすることもあります。 具体的な硬化方法は、設備やシリコーンの硬化システムによって異なります。.
- 冷却と切断： 硬化後、プロファイルは冷却され、固化されます。冷却は、空気によるもの、あるいは水浴を通す方法で行われます。その後、冷却されたプロファイルは所定の長さに切断されます。フライイングナイフやノコギリを用いて、プロファイルが移動するにつれて連続的に切断されるため、正確な長さに仕上がります。切断された部品は回収されるか、あるいは（柔軟性のあるものであれば）リールに巻き取られます。.
- 後処理（必要な場合）： 押出成形品には、印刷、穴あけ、端面の仕上げなどの追加加工が必要になる場合があります。例えば、ホースには継手の取り付けが必要だったり、プロファイルには穴あけ加工が必要だったりすることがあります。また、品質検査（寸法検査、外観検査による欠陥の確認）も行われます。.
メリットと留意点
シリコーンの押出成形には、長尺の連続したシリコーン部品を製造する上で、いくつかの利点があります：
- 連続生産： バッチ式である成形とは異なり、押出成形は数時間から数日にわたって連続的に行うことができます。これは、非常に長い部品の製造や、プロファイルの長さを量産するのに最適です。.
- 複雑なプロフィール： 押出成形では、一体成形では実現が難しいような複雑な断面形状（リップ付きのシールや複数のチャンバーなど）を作り出すことができます。金型を機械加工することで、ほぼあらゆる2次元形状を成形することが可能です。.
- 素材の汎用性： 補強用充填剤、顔料、または添加剤を含む、幅広い種類のシリコーン化合物を押出成形することができます。これにより、特定の特性（例えば、高い引裂強度、導電性など）を持つ部品を連続的に製造することが可能になります。.
- 費用対効果： 同じ形状の製品を大量に生産する場合、押出成形は非常に経済的です。金型が一度作られれば、長さあたりの変動コストは低く抑えられ、工程も高度に自動化することができます。.
- 品質： 押出成形では、全長にわたって寸法が均一な部品を製造することができます。最新の押出機は速度や温度を精密に制御できるため、最終製品の特性を厳密に管理することが可能です。.
ただし、押出成形にはいくつかの制限や留意点があります：
- 幾何学のパート： 押出成形は、断面が一定のプロファイルに限定されます。3D形状や、断面が変化する部品、複雑なアンダーカットのある部品は製造できません。そのような部品には、成形加工が必要です。.
- 材料上の制約： 材料は、ポンプで移送可能であり、押出成形に適したレオロジー特性を備えている必要があります。 非常に高コンシステンシーなゴムや充填率の高いゴムは、スムーズに流動しない場合や、スクリューやダイに過度の摩耗を引き起こす可能性があるため、押出成形が困難になることがあります。LSRは粘度が低すぎて射出成形用に設計されているため、一般的に押出成形には使用されず、代わりにHCRや特別に配合された押出用コンパウンドが使用されます。.
- 硬化： 押出成形品は、二次工程で完全に硬化させる必要があります。押出成形では（射出成形のような）金型内硬化は不可能であるため、別途オーブンや硬化装置が必要となります。これにより設備の設置面積が増加し、生産速度が制限される可能性があります（ライン速度は、多くの場合、プロファイルの硬化速度によって制限されます）。.
- 廃棄物と効率： 起動時や停止時（コンパウンド間の切り替え時）には多少のロスが生じる場合がありますが、定常運転においては、材料のほぼすべてが製品に転化されるため、押出成形は非常に材料効率に優れています。ただし、スクラップが発生するようなダイの設計（例えば、シートからプロファイルを切り出す場合など）では、効率は低下します。.
要約すると、シリコーン押出成形は、複雑な断面形状を持つ長尺の連続的なシリコーン製品を製造するための優れた加工法です。この方法は、チューブ、シール、ガスケットなどの製品を、コスト効率が高く、高スループットな方法で製造することを可能にし、成形法を補完するものです。 部品の設計上、全長にわたって断面形状が一定であることが求められる場合、押出成形は多くの場合、最適な選択肢となります。.
シリコーンゴムのカレンダー加工
カレンダー加工は、薄くて平らなシリコーンゴムシートを製造するために用いられる機械的工程です。この工程では、シリコーンコンパウンド（通常は高濃度ゴム（HCR）またはシリコーンガムストック）を一連の加熱されたローラー（カレンダーロール）に通し、厚みが均一な連続シートを形成します。 カレンダー加工は、シリコーンシート、フィルム、および織物（シリコーンコーティングされた織物やラミネートなど）の製造に一般的に用いられています。これは古くからある技術ですが、工業用シリコーンシート、医療用フィルム、あるいは補強シリコーン材料などの製品を製造する上で、依然として重要な役割を果たしています。.
設備および治具
カレンダー加工における主要な設備は、 カレンダー, 、これは通常、2つ以上の大きな平行なローラーで構成されています。ローラーの表面は滑らかなものもあれば模様が入っているものもあり、シリコーンを柔軟な状態に保つために加熱されます。 一般的な構成として、2ロールカレンダー（単純に2本のローラー）や4ロールカレンダー（2組のローラー）があり、これらを用いることでシートの厚みや表面仕上げの制御性を向上させることができる。 シリコーンコンパウンドはローラー間のニップ（隙間）に供給され、ローラーによって圧縮・平坦化されます。ローラー間の隙間はシートの厚さを決定する要因であり、この隙間を調整することで、薄膜（1 mm未満）から厚めのシート（数ミリメートル）まで、幅広い厚さのシートを製造することができます。 シリコーンを融点以上に保ち、滑らかで均一なシートを確保するために、ローラーは多くの場合、約150～200°Cに加熱されます。ローラーを通過した後、シートはロールに巻き取られるか、加硫が必要な場合は加硫炉を通過します。 場合によっては、シートはそのまま使用されることもあれば（加硫済みのコンパウンドの場合）、後工程で他の素材（布や別のポリマーなど）とラミネートされることもあります。.
処理手順
カレンダー加工の工程は、通常、以下の手順で行われます。
- 試料の調製： シリコーンコンパウンドは、ベースポリマーに硬化剤、顔料、および必要に応じて添加剤を混合して調製される。この工程は通常、ミキサーで行われる。 その後、このコンパウンドは、カレンダーに供給可能なシートまたはスラブに成形される。補強シート（例えば、布で補強されたシリコーンシート）が必要な場合は、コンパウンドとともに布を供給することもある。.
- カレンダーへの入力： コンパウンドは、カレンダーの送りローラー上に載せられます。4ロール式カレンダーでは、コンパウンドは最初の2つのローラーの間に送り込まれ、その後、2番目のローラーセットへと送られる場合があります。ローラーが回転し、材料をニップを通過させます。.
- シートの形成： 材料がローラーを通過するにつれて、圧縮されてシート状に平らにされます。所望の厚さと表面品質を得るために、ローラーの隙間と速度は精密に制御されます。シートは、連続した平らなウェブとしてカレンダーから排出されます。.
- 硬化（必要な場合）： シリコーンコンパウンドがまだ硬化していない場合（つまり、未硬化のコンパウンドである場合）、シートを加硫する必要がある場合があります。これは、連続式オーブン（押出成形の場合など）を使用するか、シートを加熱されたローラーの下を通すか、あるいはホットプレスにかけることで行うことができます。 場合によっては、2段階の工程が用いられます。まずシートをカレンダー加工して所望の厚さに仕上げた後、バッチ式オーブンで加硫を行います。.
- 冷却と巻線： 硬化後（またはシートがすでに硬化している場合）、シリコーンシートを室温まで冷却します。その後、保管やさらなる加工のためにロールに巻き取ります。巻き取りの際は、シートにしわや伸びが生じないよう、慎重に行う必要があります。.
- 後処理： シートには、所定のサイズへの裁断、印刷、表面コーティング、ラミネート加工などの追加加工が施される場合があります。例えば、シリコーンシートを布地にラミネートして補強されたガスケット材を作ったり、より幅の狭いテープにスリット加工したりすることがあります。.
メリットと留意点
カレンダー加工は、シリコーンシートやフィルムの製造において、いくつかの利点があります：
- 均一な厚さ： カレンダー加工により、厚みを厳密に管理した、非常に均一なシートを製造することができます。これは、ガスケットやフィルムなど、厚みの均一性が極めて重要な用途において重要です。.
- 大面積生産： この装置は、幅の広いシート（一部の工業用カレンダーでは幅数メートルに達するものもある）を連続的に製造することができ、大面積の用途（池のライナーや工業用シートなど）や、他の工程（ラミネート加工など）への供給に最適です。.
- 材料の強度： カレンダー加工されたシリコーンシートは、優れた機械的特性を備えている場合があります。この加工プロセスにより、ポリマー鎖がある程度整列し、強度が高く耐久性に優れたシートが得られることがあります。ガラス繊維や布などで補強された場合、引張強度や引裂き強度は非常に高くなる可能性があります。.
- 汎用性： カレンダー加工では、さまざまなコンパウンドを処理できます。高濃度ゴム、充填剤を含むシリコーンコンパウンド、さらにはシリコーンブレンドの加工も可能です。また、ローラーの表面を変化させる（エンボス加工やテクスチャ加工を施すなど）ことで、模様入りのシートを製造することもできます。.
ただし、カレンダー加工にはいくつかの制限や留意点があります：
- 部品の形状： カレンダー加工は、平らなシートやフィルムに限定されます。3D形状や厚みが変化する部品を製造することはできません。複雑な形状は、後で（例えば、シートのプレス加工や成形によって）追加する必要があります。.
- 資材および設備上の制約： この工程では、材料に適切なレオロジー特性が求められます。つまり、圧力下で変形できる一方で、流動性が高すぎないことが必要です。充填率が高いものや剛性の高いコンパウンドは、カレンダー加工が困難な場合があります。さらに、カレンダー装置は大型で高価になることがあり、特に工業生産用の幅広カレンダーはなおさらです。.
- 硬化条件： コンパウンドが予備加硫されていない場合、追加の加硫工程が必要となり、工程が複雑になります。これを回避するために、予備加硫（加硫）済みのシリコーン原料を用いてカレンダー加工を行う場合もありますが、その場合は、その材料をさらに架橋させることはできなくなります。.
- 表面品質： 完全に滑らかな表面を実現するのは、難しい場合があります。ローラーにわずかな欠陥があっても、それがシートに転写されてしまう可能性があります。また、カレンダー加工中に空気が混入したり、異物が混入したりすると、シートに欠陥が生じる原因となります。.
要約すると、カレンダー加工は、平らなシリコーン製品を製造するための有用な加工法である。ゴム産業（シリコーンを含む）では、そのまま使用したり、最終製品に加工したりできるシート材を製造するために広く用いられている。 医療用シリコーンフィルム、工業用ガスケットシート、シリコーンコーティングされた布地など、平坦で均一なシートが求められる用途において、カレンダー加工は、安定した物性を備えた材料を大量に製造するための効率的な方法となります。.
適切な処理方法の選定
どのシリコーンゴム加工法を採用するかは、部品の形状、要求される精度、生産量、材料特性、コストの制約など、多くの要因によって決まります。. 射出成形 これは、公差が厳しい大量生産の複雑な部品に最適な方法であり、短いサイクルタイムと優れた均一性を実現します。. 圧縮成形 形状が単純な部品や大型部品、あるいは金型コストが懸念される少量～中量生産の場合に好まれます。. トランスファー成形 その中間に位置し、中程度の生産量や、圧縮成形には複雑すぎるが、射出成形ほどの設備投資を必要としない部品に適しています。. 押出成形 長くて連続したプロファイルに最適であり、 カレンダー加工 平らなシートやフィルムには最適です。エンジニアや製品設計者は、これらの要素を慎重に検討する必要があります。例えば、設計上、高精度で非常に薄く複雑な部品が必要な場合は、金型コストが高くなるものの、射出成形が最良の選択肢となる可能性が高い一方、大きくて単純な部品の場合は、圧縮成形の方が経済的に生産できる場合があります。 各加工方法の長所と限界を理解することで、製造業者は特定の用途において品質、生産性、コストを最適化するために、最も適切な技術を選択することができます。.
結論
液体シリコーンゴム（LSR）やその他のシリコーンゴムは、さまざまな方法で加工することができ、それぞれに独自の利点と用途があります。射出成形、圧縮成形、トランスファー成形、押出成形、カレンダー加工が主な方法であり、これらにより、複雑な医療用部品から工業用シールやシートに至るまで、あらゆる製品の製造が可能となります。 加工方法の選択は、部品の要件や生産環境に基づいて行う必要があります。適切な加工技術を活用することで、メーカーはシリコーン特有の特性（柔軟性、耐久性、耐熱性、生体適合性）を最大限に活かし、幅広い産業向けに高品質な部品を製造することができます。 技術の進歩に伴い、これらのプロセスは（自動化や材料科学の進歩、3Dプリントなどの新技術の導入により）進化し続けており、製品設計や製造におけるシリコーンゴムの可能性をさらに広げています。.