シリコン トランスファー成形はバランスの取れたプロセスであるとよく言われます。.
工場現場の私たちの側から見ると、STM はバランスよりも制御が重要です。.
圧縮成形では予測が難しくなり、射出成形は不要、あるいは量に対してコストが高すぎると感じた場合、私たちは通常、トランスファー成形を検討します。STMプロジェクトの多くは、一つの明確な要件を伴って私たちに依頼されます。それは、部品が最初から正しく製造され、複数回の組み立てや修正工程を経る必要がないことです。.
この記事は、教科書的なSTMの解説とは異なります。金型試験、小ロット生産、そして実際の顧客プロジェクトにおいて、STMが実際にどのように動作するかを説明します。.
シリコントランスファー成形とは何ですか?
シリコン トランスファー モールディング (STM) は、硬化していないシリコンをトランスファー ポットから密閉された加熱された金型に圧力をかけながら押し込み、最終形状に硬化させるプロセスです。.
実際には、部品が複雑であるという理由だけで STM が選択されることはありません。.
部品が不均一な充填、インサートの動き、または寸法のずれを許容できないため、これが選択されます。.
STMは、医療用ハンドル、電子機器の封止材、金属またはプラスチックインサートに直接成形されたシリコン部品などに最もよく使用されています。これらの部品は、圧縮成形では安定した充填が難しく、射出成形では明確なメリットがないにもかかわらず、コストと複雑さが増す傾向があります。.
現場でのシリコーントランスファー成形の仕組み
型の準備
トランスファー成形部品が検査に不合格になった場合、その根本原因は数週間前、つまり金型設計段階で見つかることがよくあります。.
当社ではスチール製とアルミニウム製の両方の金型を取り扱っています。長期的な安定性が重要な場合はスチール製を使用します。初期サンプルでは、リードタイムを短縮できるため、アルミニウム製が一般的です。しかし、材質に関わらず、STM金型はプラスチック製ツールとは異なる設計が必要です。.
紙面上ではすべてが正しく見えても、金型の公差がシリコーンに対して厳しすぎるというプロジェクトを何度も経験しました。その結果、ある箇所では過剰なバリが発生し、別の箇所ではショートショットが発生しました。それ以来、私たちはSTM金型を単純な射出成形金型として扱うことをやめました。STM金型はそうではありません。.
生産前に金型を洗浄し、離型剤を塗布します。この工程は一見当たり前のように思えますが、これを省略したり、不適切なコーティング剤を使用したりすると、金型の固着や表面欠陥が発生し、数サイクル後に初めて現れることがよくあります。.
材料の準備
STMは主に高粘度ゴム（HCR）を使用しています。その理由は単純です。HCRは、特にインサートが使用される場合、転写圧力下でもより予測可能な挙動を示すからです。.
混合比は化合物によって異なりますが、通常は10:1から20:1の間です。理論上は、わずかな逸脱はそれほど深刻な問題には見えませんが、実際には、比率の誤差はすぐには現れないことがよくあります。.
かつて、比率がわずかにずれたバッチを製造しました。部品はきれいに型から取り出され、見た目も問題ありませんでした。しかし、最終検査で初めて、同じキャビティ内で硬度のばらつきに気づきました。これでバッチは不合格となりました。.
それ以来、私たちは材料の混合を準備段階ではなく、管理されたプロセスとして扱っています。比率が間違っていた場合、下流の調整では完全に修正することはできません。.
混合後、シリコーンをトランスファーポットに入れます。ここで予熱することで、顕著な違いが生まれます。材料が冷たいため、圧力を高くする必要があり、流動性の問題を解決するどころか、新たな問題を引き起こすことがよくあります。.
転送ステージ
金型が閉じられると、プランジャーがシリコンをキャビティに押し込みます。典型的な圧力は500～2,000psiです。.
一般的に、圧力を高くすると充填性が向上すると考えられていますが、STMではこれは部分的にしか当てはまりません。不十分なベントを圧力で補うと、バリやインサートのずれが増加することがよくあります。.
ゲートとベントの設計には細心の注意を払っています。毎回同じ場所に気泡が発生する場合、その原因が材料にあることはほとんどありません。通常は、逃げ場のない空気が閉じ込められていることが原因です。.
良好な流動性は、力ではなく温度制御と金型設計によって得られます。.
硬化
硬化温度は通常 150°C ～ 200°C の間ですが、サイクル時間は部品の厚さに応じて異なります。.
薄い部品の場合、硬化は速く簡単に見えます。しかし、厚い部品や構造部品の場合は、硬化時間が重要になります。特に医療用途や高温用途では、200℃前後で数時間、二次硬化を行うことを推奨しています。.
後硬化を省略すると製造時間は短縮されますが、数ヶ月後に圧縮永久歪みや機械的な不具合が発生することがよくあります。これらの問題は、事前に長い硬化サイクルを設けるよりも、顧客に説明するのがはるかに困難です。.
脱型
型から取り外す作業は、何か問題が起きるまでほとんど注目されないステップの 1 つです。.
エジェクタピンは慎重に配置する必要があります。力が強すぎたり、配置が適切でなかったりすると、柔らかいシリコンが変形したり、目立つ跡が残ったりする可能性があります。繊細な部品の場合、取り外し時のストレスを軽減するために、真空脱型を行うことがあります。.
この段階で部品が損傷した場合、上流でどれだけ優れた成形を行っても回復することはできません。.
後処理
STMではバリがよく発生します。バリの厚さは、金型のフィット感と型締め力に応じて、通常0.05mmから0.2mmの範囲です。.
大量生産部品には、極低温バリ取り法を用いることが多いです。目立たない部品や少量生産部品の場合は、手作業によるトリミングの方がより正確な制御が可能です。接着やコーティングが必要な場合は、プラズマ活性化などの表面処理を追加します。.
これらの手順は見積もりの際に軽視されることが多いですが、最終的な外観と一貫性に大きな役割を果たします。.
材料の選択：HCRが依然としてデフォルトである理由
HCR は、圧力下でも優れた引裂抵抗と寸法安定性を備えているため、STM の主要材料として使用されています。.
硬度は通常、ショアA硬度30～80の範囲です。柔らかい材料は流動性が高いですが、優れた通気性が必要です。硬い材料は形状保持性に優れていますが、より正確な温度と圧力の制御が必要です。.
医療および食品接触用途では、認証済みのコンパウンドが標準です。データシートだけでなく、実際の試験で硬化挙動を常に検証しています。.
歩留まりに影響を与えるプロセスパラメータ
当社の生産データから、最も敏感なパラメータは次のとおりです。
- 転送圧力: 500～2,000psi
- 金型温度: 150～200℃
- 転送速度: 速すぎると空気が閉じ込められ、遅すぎると早期硬化の危険がある
- 硬化時間: 時間が足りないとコアが弱くなることが多い
これらのパラメータが変動すると、すぐに欠陥が発生します。.
後で時間を節約する設計ガイドライン
均一な壁厚は依然として最も信頼できる原則です。急激な厚さの変化は、充填不良や内部応力の発生につながることがよくあります。.
ゲートとランナーの配置は、最短経路だけでなく、スムーズな流動性を確保する必要があります。インサートは可能な限り機械的に固定する必要があります。インサートをシリコンの流動性だけに頼ると、アライメントに問題が生じることがよくあります。.
適切な設計により、積極的なパラメータ調整よりも効果的に廃棄物を削減できます。.
品質管理：問題を早期に発見する
一般的な STM 欠陥には、気泡、ショート ショット、過剰なフラッシュ、硬化不足などがあります。.
当社では、硬度、引張強度、寸法を定期的に検査しています。医療部品および電子部品については、追加の検証を実施することで長期的な性能を確保しています。.
ほとんどの欠陥の原因は、材料の品質ではなく、通気設計またはパラメータの不安定性にあります。.
実際の使用における利点と限界
STMの優れた点
- 複雑な形状の一貫した充填
- 二次組立不要の信頼性の高いインサート成形
- 中規模生産向けの合理的なツールコスト
STMの限界
- 射出成形よりも硬化時間が長い
- ランナーとトランスファーポットからの材料廃棄物
- 金型とプロセスの専門知識への依存度が高い
STM は、速度よりも精度と信頼性が重要な場合に最適に機能します。.
当社が取り扱う代表的なアプリケーション
STM は主に次のような用途に使用されます。
- 医療機器部品
- 電子カプセル化
- インサート付き工業用シール
- 特殊消費財
同社の強みは、見た目が正しいだけでなく、一貫して機能しなければならない部品を生産することにあります。.
トランスファー成形と他のシリコーン成形方法の比較
転送vs 圧縮成形
圧縮成形は、シンプルで厚みのある部品の成形に費用対効果に優れています。トランスファー成形は、精密部品の成形において、より優れた流動制御とインサート成形を実現します。.
転送vs 射出成形
射出成形は大量生産の自動化に優れています。トランスファー成形は、HCR材料を使用した中量生産において、より柔軟性とコスト効率に優れています。.
よくある質問
STM の料金はいくらですか?
コストは部品の複雑さと量によって異なります。STMは通常、総コストにおいて圧縮成形と射出成形の中間に位置します。.
1 STM サイクルの長さはどれくらいですか?
転写自体は速いですが、厚さや材質に応じて硬化には通常 1 ～ 15 分かかります。.
STM は医療機器に適していますか?
はい。STMは材料の安定性とインサート成形能力により、医療用部品に広く使用されています。.
STM と射出成形の違いは何ですか?
STMは低圧で動作し、中量生産の複雑な部品に適しています。射出成形は大量生産の自動化に適しています。.
結論
シリコーントランスファーモールディングが選ばれるのは、ファッショナブルだからでもシンプルだからでもありません。他の成形方法では解決が難しい特定の問題を解決できるからです。.
金型設計、材料選択、プロセス制御が正しく行われると、STM は下流での予期せぬ問題が少なくなり、一貫性のある高性能の部品を提供します。.
当社は長年にわたり、様々な業界でシリコーン成形に携わってきました。貴社の製品にSTMをご検討されている場合や、成形オプションを比較検討されている場合は、仮定ではなく実際の生産条件に基づいてプロジェクトについてご相談に応じさせていただきます。.
