シリコーンゴムの混合：品質達成の科学

混合は重要なステップです シリコーンゴム製造材料の性能、処理効率、最終製品の品質を直接決定します。

シリコンに充填剤、添加剤、加硫剤を混合し、最適な物理的・化学的特性を実現します。

このガイドでは、シリコーンゴムの混合、被覆材、機器、技術、そしてよくある落とし穴について、科学と実践を深く掘り下げて解説します。品質を向上させ、予期せぬ高額なコストを避けたい方は、ぜひお読みください。

シリコーンゴム混合の基本原料は何ですか?

高性能シリコーンゴムコンパウンドを実現するには、適切な原材料の選択が不可欠です。以下は、混合工程で使用される主要成分の内訳です。

• 生のシリコンゴム： シリコーンゴムには、HTV、LSR、RTVの3つの主要なタイプがあります。HTVは、成形や押出成形に適した固体ゴムで、優れた強度と耐熱性を備えています。LSRは、射出成形用に設計された2成分液状シリコーンで、精密で複雑な部品に最適です。RTVは室温で硬化する液状ゴムで、ポッティング、コーティング、金型複製などによく使用されます。
• 強化充填剤: フュームドシリカは最も一般的に使用される充填剤です。シリコーンゴムの引張強度と引裂強度を向上させる上で重要な役割を果たします。
• 機能性添加剤: これらには、過酸化物や白金系触媒などの硬化剤、加工性を向上させる粘着付与剤や増量剤などが含まれます。難燃剤や黄変防止剤などの添加剤は性能を向上させ、カラーマスターバッチや蛍光粉末は外観や色のカスタマイズを可能にします。

シリコーンゴム混合の主な目的は何ですか?

混合はシリコーンゴムの加工において非常に重要な工程です。適切に実施された混合工程は、性能を向上させるだけでなく、生産の安定性を確保します。主な目標は以下のとおりです。

• 均一分散： 凝集を防ぐために、充填剤、添加剤、硬化剤が均一に分散されていることを確認します。
• パフォーマンスの最適化: 引張強度、圧縮永久歪み、耐老化性などの特性が向上します。
• バッチ一貫性: 大規模生産の需要を満たすために、さまざまなバッチにわたって一貫した材料パフォーマンスを維持します。

一般的なシリコン混合機とは何ですか?

2ロールミル混合（オープンミキシング）

2ロールミルは、2つの逆回転ローラーの間でシリコーンゴムを混合・せん断します。充填剤と添加剤はオペレーターが手作業で添加します。

利点:

• 柔軟な操作、小ロットに適しています。
• メンテナンスコストが低いシンプルな装置。

デメリット:

• 効率が低く、連続生産には適していません。
• 手作業による粉塵汚染と安全上のリスク。

主な用途:

研究室や高性能シールなどのカスタマイズされたシリコン製品に使用されます。

例：

シリコーンシールメーカーは、2ロールミルを用いて高硬度HTVシリコーンを混合しています。ローラーギャップと混合時間を正確に制御することで、航空宇宙機器に広く使用されている耐高温・耐油性のシーリングリングを製造しています。

インターナルミキサー（密閉式混合）

密閉式ミキサーは密閉チャンバー内で作動し、ローターとせん断力を利用してシリコーンゴムを混合します。大量生産に適しています。

利点:

• 高効率で均一な混合が可能なので大量生産に最適です。
• 密閉された環境により、ほこりや汚染が軽減されます。

デメリット:

• 設備コストが高く、熟練した操作が必要です。
• 少量生産や頻繁な配合変更には適していません。

主な用途:

自動車部品、ケーブルシースなどのシリコン部品の量産に使用されます。

例：

ある自動車部品サプライヤーは、インターナルミキサーを用いてシリコーンシーリングストリップを製造しています。ローター速度と冷却システムを最適化することで、混合時間を20%短縮し、生産効率を大幅に向上させました。

シリコンゴムはどのように混合されるのですか?

シリコーンゴムの混合は、あらゆる段階で綿密な管理が必要です。それぞれの段階が最終製品の品質と性能に影響を与えます。以下は、シリコーンゴムの混合における主要なステップの概要です。

処方設計と原材料の準備

まず、製品のニーズに合わせて、グレード、粘度、重合度などの要素を考慮し、適切なシリコーンを選択します。次に、充填剤の選択が重要です。フュームドシリカやカーボンブラックなどの補強性充填剤は強度を大幅に向上させ、珪藻土や炭酸カルシウムなどの非補強性充填剤はコストを削減し、嵩を増します。充填剤の表面処理も最終的な特性に影響を与えます。最後に、硬化剤、着色剤、離型剤の正確な計量が不可欠です。わずかな誤差でも欠陥の原因となる可能性があります。

混合順序と材料の追加

材料の投入順序は重要です。充填剤は通常、フィーディングと呼ばれる工程で徐々に投入され、完全な分散を確保します。硬化剤は、スコーチと呼ばれる早期硬化を防ぐため、低温で投入されます。オープンミルでは、トライアングルリングやローラーラッピングなどの技術が、混合効率と均一性の向上に役立ちます。

温度と時間のバランス

温度管理は非常に重要です。温度が高すぎると焦げ付きが発生し、硬化剤の活性が低下します。温度が低すぎるとフィラーの分散が阻害され、エネルギーが無駄になります。混合時間は正確でなければなりません。短すぎると混合が不均一になり、長すぎると材料が劣化する恐れがあります。適切な温度とタイミングにより、せん断力が最大限に発揮され、完璧な混合が実現します。

排出と保管

混合後、コンパウンドはローラー上に均一に塗布され、冷却されます。適切な保管により材料の特性が安定し、次の成形工程に備えることができます。

シリコーンゴム混合の品質に影響を与えるものは何ですか?

同じ配合なのに、なぜ製造工程で異なる結果が出るのか疑問に思う人は多いでしょう。あるバッチは滑らかに混ざるのに、別のバッチは固まったり焦げたりするのはなぜでしょうか？

答えは多くの場合、配合自体ではなく、原材料、設備、環境、そしてオペレーターの技術が混合プロセス中にどのように相互作用するかにあります。これらの変数のわずかな変化でさえ、最終的な配合に大きな影響を与える可能性があります。

これらの相互作用を明確にするために、以下の表はシリコーンゴムの混合に影響を与える主な要因を概説しています。これらは4つのカテゴリーに分類されており、それぞれが安定した高品質の混合を実現する上で重要な役割を果たします。

シリコーン混合における一般的な課題は何ですか?

優れた配合と高度な設備を用いても、シリコーンの混合にはしばしば課題が伴います。これらの課題を迅速に特定し、対処することが製品の品質向上に不可欠です。

分散が悪い

それは次のようになります: ゴムの表面または内部に粒子や筋が見られ、表面が荒れている状態です。これは通常、充填剤が均一に分散されていないことを意味します。

解決策: 混合時間を延長し、十分なせん断力を確保してください。混合温度を最適化してください。充填剤とゴムの適合性を向上させるために、分散剤またはカップリング剤の使用を検討してください。

カラーバリエーション

それは次のようになります: バッチ間または単一バッチ内での色の不一致。多くの場合、カラーマスターバッチの分散の不均一性や計量の不正確さが原因です。

解決策: カラーマスターバッチの計量精度を厳密に管理します。シリコーン特有の、適合性が高く分散性に優れたカラーマスターバッチを選定します。必要に応じて、難分散色を事前に分散させます。

剥離

それは次のようになります: 混合ゴムを放置後または成形後に層が分離する現象。通常、成分の適合性が悪かったり、混合が不十分だったりした場合に発生します。

解決策: 十分な混合を行ってください。より適合性の高い原材料を選択したり、接着剤を追加したりすることで配合を最適化します。成形前の混合ゴムの放置時間を短縮します。

灼熱

それは次のようになります: ゴムは成形または加工前に硬化し、流動性を失います。主な原因は、混合温度が高すぎるか、硬化剤の添加が不適切であることです。

解決策: 混合温度を厳密に管理し、硬化剤の添加タイミングを最適化し、混合時間を短縮し、少量の硬化抑制剤の使用を検討してください。

混合シリコーンゴムの品質をどのように保証するのでしょうか?

混合シリコーンゴムの品質を保証するには、一連の厳格な試験が不可欠です。これらの評価は、混合効果を評価し、最終製品の性能を保証する上で不可欠です。

物理的機械的特性試験

硬化ゴムの硬度、引張強度、破断伸び、引裂強度を測定します。これらは材料の強度、弾性、靭性を示す主要な指標であり、混合品質を直接反映します。

分散評価

グラインドメーターまたは3ロールミルを用いて、ゴム内部の充填剤の均一分散度を評価します。これは表面仕上げと機械特性にとって非常に重要です。

レオロジー評価

レオメーター（MDR）は、最小トルク（粘度）、スコーチ時間、硬化時間といった重要なデータを提供します。これらの指標は、ゴムの加工安全性と硬化特性を総合的に評価します。

色差測定

比色計はバッチ間の色の変化を定量化し、バッチ間の色の一貫性を保証します。これは特に色付きシリコン製品にとって重要です。

主観的処理可能性評価

経験豊富なオペレーターが、ゴムの滑らかさ、ロールへの粘着性、触感、強度、そしてロールの巻き付き具合を観察し、初期段階における重要な評価を実施します。これは、異常の有無を迅速に、かつ現場で確認する上で役立ちます。

結論

シリコーンゴムの混合は一見シンプルに見えますが、品質の核心です。すべての材料、すべての工程、そしてすべての細部が重要です。適切な知識と注意を払えば、安定した高性能な結果を得ることができます。

品質は重要です。そして経験も重要です。私たちはその両方を融合させ、卓越したシリコンソリューションをご提供します。ご要望をお聞かせください。あとは私たちにお任せください。