液状シリコーンゴム (LSR) は、優れた耐久性、柔軟性、熱安定性により、現代の製造業で広く使用されている高性能エラストマーです。極度の温度に対する耐性、優れた生体適合性、および顕著な化学的不活性が特に高く評価されており、医療機器、自動車部品、電子部品、消費者向け製品に最適です。
従来のゴム素材とは異なり、LSR は優れた加工性を備えており、高精度の成形、材料の無駄の最小化、設計の柔軟性の向上を実現します。過酷な条件下でも機械的および構造的完全性を維持できるため、従来の多くのエラストマーに代わる優れた素材です。
このガイドでは、LSRの化学組成、材料特性、 射出成形 プロセス、設計上の考慮事項、さまざまなグレード、および産業用途について説明し、さまざまな業界におけるその重要性を包括的に理解できるようにします。
液状シリコーンゴムとは何ですか？
液状シリコーンゴム（LSR）は、シロキサンポリマー鎖で構成されたシリコーンエラストマーの一種です。これらの鎖により、LSRは独自の機械的、熱的、および 化学的性質固体またはガムベースのシリコンゴムとは異なり、LSR は 2 成分液体システムとして供給され、熱硬化する前に正確に混合されて金型に注入されます。その結果、過酷な環境条件下でも形状と機能を維持する、柔軟で耐久性のあるゴム部品が生まれます。
LSR の主な利点の 1 つは、複雑で高精度な部品を一貫して生産できる自動化方法である液体射出成形 (LIM) を使用して処理できることです。労働集約的な処理を必要とする高濃度ゴム (HCR) と比較して、LSR は液体状態であるため、サイクル タイムが短縮され、材料の無駄が減り、大規模製造の効率が向上します。
液状シリコーンゴムの主な特性
1.耐高温性
LSR は、柔軟性が劣化したり失われることなく、-40°C ～ 200°C (-40°F ～ 392°F) の極端な温度に耐えることができます。このため、LSR は、常に熱にさらされる自動車エンジン、産業機械、調理器具などの用途に適しています。多くの有機エラストマーとは異なり、LSR は凍結状態でもろくなったり、高熱にさらされても過度に柔らかくなったりしません。
2.生体適合性と低アレルギー性
LSR は生体適合性があるため、医療や食品接触用途で広く使用されています。人間の皮膚や体液と長時間接触しても、アレルギー反応、刺激、毒性を引き起こしません。この特性により、LSR は医療用インプラント、呼吸器、哺乳瓶の乳首、ウェアラブル健康モニターに最適です。さらに、ISO 10993 や USP クラス VI などの厳格な規制基準を満たしており、人間が直接使用したり長期間使用しても安全です。
3. 耐薬品性および耐環境性
LSR は化学的に安定しているため、油、溶剤、酸、紫外線にさらされても分解や劣化しません。そのため、工業用途や屋外用途で使用されるシール、ガスケット、保護コーティングに適した素材です。また、非多孔性の表面は吸水性や細菌の増殖にも抵抗し、過酷な環境でも耐久性を高めます。
4.電気絶縁性と機械的柔軟性
LSRは優れた誘電強度を持ち、電気用途の優れた絶縁材料です。信頼性の高い電気絶縁が求められるコネクタ、ケーブル、高電圧部品によく使用されます。さらに、LSRは優れた耐引裂性を示し、 抗張力、伸び特性を備えており、形状や機能を失うことなく繰り返しの機械的ストレスに耐えることができます。
5.透明感と色素
LSR は本来半透明であるため、幅広い色と光学特性でカスタマイズできます。これは、透明性と光透過性が重要となる LED 照明、ディスプレイ カバー、光センサーなどの用途で特に有益です。メーカーは顔料を追加して特定の美的特性や機能特性を実現できるため、LSR は消費者向け製品にも工業用製品にも適しています。
LSR射出成形プロセス
液状シリコーンゴム (LSR) 射出成形プロセスは、複雑で精密な部品を製造するために使用される非常に効率的な方法です。主な手順を次に示します。
1.材料の準備と混合
LSR は 2 部構成のシステムで、通常はパート A とパート B と呼ばれます。これらのコンポーネントは、安定性を保つために別々に保管されます。その後、各コンポーネントは 1:1 の比率で正確に混合され、一貫した化学ブレンドが確保されます。この段階で、特定のアプリケーション要件を満たすために、着色顔料、硬化剤、および難燃剤や UV 安定剤などの添加剤を導入できます。
2.射出成形と金型充填
混合後、LSR は制御された圧力と温度の下で金型キャビティに注入されます。この液体状態により、材料は複雑な金型形状にスムーズに流れ込みます。溶融を必要とする熱可塑性プラスチックとは異なり、LSR は金型に入った瞬間から熱によって硬化が始まり、高圧下でも形状を維持できます。
3.硬化と加硫
射出された LSR 材料は、金型内で通常 160°C ～ 230°C (320°F ～ 450°F) の温度に加熱されます。この熱により、加硫と呼ばれる化学架橋反応が引き起こされます。この段階で、LSR のポリマー鎖が強力な共有結合を形成し、材料が固化して、その特徴である柔軟性と耐久性が生まれます。硬化プロセスにより、最終部品は引き裂き抵抗、高い引張強度、弾性などの優れた機械的特性を持つようになります。
4.脱型と後処理
硬化プロセスが完了したら、金型を開き、LSR 部品を慎重に取り出します。場合によっては、余分な材料 (バリ) のトリミング、材料の機械的特性を高めるための二次硬化、美観と機能性を向上させるための表面処理の追加など、追加の後処理手順が必要になります。これにより、最終部品がすべての設計仕様と品質基準を満たすことが保証されます。
LSR コンポーネントの設計上の考慮事項
- 部品のサイズと複雑さ - LSRは、詳細な機能を備えた複雑なマイクロサイズの部品に使用できます。
- 壁の厚さと均一性 - 薄壁部品を精密に成形できるため、構造の完全性が保証されます。
- 収縮と寸法精度 - 適切な設計により、硬化中のLSRの収縮を補正します。
- アンダーカットとドラフト角度 – 柔軟な設計オプションにより、より複雑な形状が可能になります
- ゲートとベント – 最適化されたゲートにより材料の流れがスムーズになり、欠陥が最小限に抑えられます。
- 表面仕上げと美観 – カスタムテクスチャが機能性と外観を向上
LSR グレードと配合
汎用LSR
このグレードは、標準的な工業用部品や日常の消費者向け製品向けに設計されています。コストと性能のバランスが取れており、大量生産に最適です。 部品の製造 シール、ガスケット、フレキシブル コネクタなど。信頼性の高い機械的特性と優れた耐薬品性を備えていますが、一部の特殊グレードほど過酷な条件下では性能が劣る場合があります。
高強度LSR
より高い機械的性能が求められる用途向けに、耐久性を強化した高強度 LSR が配合されています。このグレードは、自動車のエンジン シール、産業機械のガスケット、特定の医療機器など、大きなストレスや摩耗を受ける部品に使用されます。高強度 LSR は、引張強度、引き裂き抵抗、伸び特性が向上しており、厳しい環境に適しています。
光学的に透明なLSR
この特殊な LSR グレードは優れた透明性を備えているため、照明カバー、医療診断装置、センサーなどの光学用途に最適です。光学的に透明な LSR は、優れた透明性、光透過率、UV 安定性を備えているため、レンズやディスプレイ カバーなどの視認性の高い部品に最適です。
医療グレードLSR
医療グレードの LSR は、医療用途に求められる厳格な安全性と生体適合性の基準を満たすように配合されています。外科用インプラント、カテーテルなどの医療機器、哺乳瓶の乳首などの食品接触製品によく使用されています。ISO 10993、USP クラス VI、その他の規制基準に準拠しており、長期間にわたって人体に直接接触しても安全です。
粘着LSR
自己接着性 LSR は、追加のプライマーや二次接着プロセスを必要とせずに、金属、プラスチック、ガラスなどの他の材料に直接接着できるという独自の特性を備えています。これにより、製造プロセスで追加の手順が不要になり、コスト効率が向上し、シール、ガスケット、保護コーティングなどの用途の組み立てが簡素化されます。
液状シリコーンゴムの用途
液状シリコーンゴムは汎用性が高いため、多くの業界で好まれる素材です。主な用途は次のとおりです。
医療とヘルスケア
液状シリコーンゴム (LSR) は、優れた生体適合性、低アレルギー性、およびさまざまな環境要因に対する耐性により、医療およびヘルスケアの用途で広く使用されています。 LSR は、副作用を引き起こすことなく人体と安全に相互作用できるため、乳房インプラントなどの外科用インプラントによく使用されています。 また、柔軟性と耐久性に優れているため、チューブやコネクタなど、液体や熱に常にさらされる必要がある静脈内 (IV) コンポーネントにも最適です。
さらに、LSRは次のようなベビーケア製品にもよく使用されています。 おしゃぶり, 歯が生える LSR は、リング、哺乳瓶の乳首などにも使用されており、低刺激性のため、デリケートな肌に触れても安全です。フィットネストラッカーやスマートウォッチなどのウェアラブル健康機器でも、ストラップや部品に LSR が使用されています。これらの部品は、快適で、頻繁に曲げたり肌に触れたりしても耐久性が求められます。
LSR は ISO 10993 や USP クラス VI などの厳格な規制基準を満たすことができるため、ヘルスケア アプリケーションでの長期使用にも適しています。
自動車産業
自動車業界では、液状シリコーンゴムは、極端な温度や過酷な環境でも機能する能力が高く評価されています。最も一般的な用途の1つは、エンジンガスケットとシールLSR は、耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性に優れているため、エンジンの高温部分での漏れを防ぐのに理想的な素材です。
これらのシールにより、エンジン部品が外部の汚染物質や液体から保護され、エンジンの効率と寿命が維持されます。LSR はセンサー カバーにも使用され、その光学的透明性と UV 耐性により、自動車システムのセンサーが環境から保護されながらも効果を発揮します。
さらに、LSR の電気絶縁特性はバッテリー絶縁に最適で、繊細なバッテリー部品を熱や湿気から保護するのに役立ちます。柔軟性を維持しながら高い機械的ストレスに耐える能力により、LSR はさまざまな自動車用途に不可欠な材料となり、重要な部品の信頼性と安全性を確保します。
家電
液状シリコーンゴムは、柔軟性、電気絶縁性、透明性といった独自の特性により、家電業界で重要な役割を果たしています。LSR は、電子機器のキーパッドやボタンの製造によく使用され、ユーザーに触感と耐久性のあるインターフェースを提供します。柔らかく弾力性のある性質により、スマートフォン、リモコン、家電製品などの製品で快適に使用できます。
さらに、LSR は、傷、衝撃、水への耐性を備えながら、滑らかでなめらかな仕上がりを維持するため、消費者向け電子機器の保護カバーの作成に最適です。この素材の柔軟性と環境要因に対する耐性により、これらのカバーは下にあるデバイスを損傷から保護し、寿命を延ばします。
LSR は、ウェアラブルやポータブル電子機器によく見られるフレキシブル コネクタにも使用されています。これらのコネクタでは、高い耐引裂性と、頻繁な曲げや動きでも機能を維持する能力が重要になります。消費者向け電子機器の用途におけるこの汎用性により、LSR は性能と美観の両方が求められる製品に最適な素材となっています。
産業および安全機器
工業用および安全装置の用途では、耐久性、過酷な環境条件への耐性、化学的不活性により、液状シリコーンゴムが大変求められています。LSR は HVAC (暖房、換気、空調) シールに使用され、高温と化学物質への暴露の両方に耐える能力により、重要なシステムの信頼性の高いシールを確保します。
これらのシールは、汚染物質の侵入を防ぎながら、空気と流体の適切な流れを維持するように設計されています。LSR は耐薬品性にも優れているため、油、溶剤、その他の強力な化学物質にさらされる産業機械で使用されるガスケットやシールにも最適な素材です。
耐火ガスケットやシールなどの安全装置の場合、LSR の難燃性により、高温や過酷な条件下でもコンポーネントが損傷を受けず機能し続けることが保証されます。
化学処理業界では、LSR はチューブやコネクタに使用され、その非多孔性表面は細菌の増殖や汚染に抵抗し、重要な産業プロセスの安全性と効率性を確保します。LSR は過酷な条件下でも機械的完全性と柔軟性を維持できるため、産業および安全用途に欠かせない素材となっています。
結論
液状シリコーンゴム (LSR) は、現代の製造業において最も用途が広く信頼性の高い材料の 1 つです。優れた機械的強度、熱安定性、生体適合性を備え、医療、自動車、電子機器、消費財など、さまざまな業界で欠かせない存在となっています。技術の進歩に伴い、LSR の需要は高まり続け、進化する市場のニーズを満たすために新しい配合や用途が登場しています。
精度、耐久性、適応性を備えた素材を求めるメーカーにとって、LSR は依然として第一の選択肢です。過酷な条件下でも安定した性能を発揮する能力と、大量生産における効率性により、LSR は現代の産業および技術開発の礎であり続けるでしょう。
