シリコーン加工における後硬化とは何ですか?

シリコーン製品の製造において、後硬化は配合の選択や成形工程と同様に重要です。初期加硫後、シリコーンの内部構造はまだ完全には安定しておらず、分子鎖の架橋と表面特性をさらに向上させる必要があります。後硬化は、この段階に特化した重要なプロセスです。

この記事では、シリコーンの後硬化について詳しく説明し、シリコーンのパフォーマンスを理解し最適化するための包括的な視点を提供します。

シリコーンに後硬化が必要なのはなぜですか?

後硬化はシリコーン加工において重要な役割を果たします。この工程では、シリコーンを加熱することで架橋を完了し、残留揮発分を除去します。これにより、性能と安全性の両方が向上します。

後硬化の利点:

• 改善された機械的特性: 後硬化によりシリコーンが強化され、引張強度、引裂強度、弾性回復力が向上します。これにより、シール材やクッションパッドは高温下や長期使用下でも安定した状態を維持できます。
• 安全性と純度： このプロセスにより、残留低分子シロキサンと触媒副生成物が除去されます。臭気を低減し、透明性を向上させ、FDA、LFGB、USPクラスVIなどの食品グレードおよび医療グレードの規格を満たす製品を実現します。
• 熱安定性および経年安定性: 二次硬化により、シリコーンの耐熱性、耐湿性、耐光性が向上します。これは、ベーキングマット、自動車用シール、電気絶縁部品などにおいて非常に重要です。
• 寸法および表面安定性: この処理により、サイズの一貫性と表面の滑らかさが向上し、縮み、反り、黄ばみが防止されます。

用途によって、硬化後の処理にはそれぞれ異なる重点が求められます。食品グレードのシリコーンは安全性と触感を重視し、医療グレードのシリコーンは生体適合性を重視します。工業用および電気用途のシリコーンは、機械的強度と耐熱性を重視します。

つまり、後硬化はシリコーンを単に使える状態から、信頼性の高い高品質の状態へと変化させるのです。この工程を省略すると、高性能または高安全性の製品であっても基準を満たせなくなる可能性があります。

後硬化はどのように行われますか?

機器の選択

シリコーンの二次硬化は通常、加熱炉で行われますが、機器の選択は結果に大きな影響を与えます。一般的に使用される機器には以下のものがあります。

• 循環式熱風オーブン: このオーブンは熱風を循環させることで均一な加熱を実現します。シリコーン製品の大量生産に適しています。均一な空気の流れにより、局所的な過熱や架橋の不均一性を軽減します。
• 真空オーブン: このオーブンは、低圧下で揮発性物質を除去しながら架橋反応を完了させます。臭いに敏感なシリコーンや医療グレードのシリコーンに最適です。
• 連続コンベアオーブン: このオーブンは生産ラインの作業に適しており、薄いシートやプロファイルタイプのシリコン製品を連続的に処理することができ、安定した温度と高い効率を保証します。

機器の選択では、製品のサイズ、形状、用途、生産規模を考慮して、一貫した制御された後硬化結果を確保する必要があります。

温度と時間の制御

二次硬化温度は通常150℃～250℃、硬化時間は2～8時間です。具体的なパラメータは以下の要因によって異なります。

• 製品の厚さ: 厚い製品は熱伝導が遅いため、内部架橋を完了するのに長い保持時間が必要になります。
• シリコン配合: 過酸化物硬化型やプラチナ触媒液体シリコーン (LSR) などのさまざまなシステムにはさまざまな温度感度があり、調整された温度プロファイルが必要です。
• 応募要件: 食品グレード、医療グレード、工業用シリコーンには、残留揮発分と機械的性能に関する基準がそれぞれ異なり、これらによって保持時間が決定されます。

温度と時間を適切に制御することは、安定したシリコンの性能を維持し、欠陥を回避するために重要です。

後硬化段階

標準的な後硬化プロセスは、それぞれ明確な目的を持つ 3 つの段階に分かれています。

1. 加熱段階: 表面または局所的な過熱による変形や反りを防ぐため、温度をゆっくりと上げてください。加熱プロファイルは、製品の厚さとオーブンの温度分布に基づいて設計する必要があり、セグメント制御も含まれる場合があります。
2. 開催ステージ： 内部架橋を完全に行うため、設定温度を一定時間維持します。この段階は揮発性物質の除去にも重要です。十分な空気の流れが不可欠です。
3. 冷却段階: 熱応力を軽減し、ひび割れや表面欠陥を防ぐため、製品を徐々に冷却します。厚みのある形状や複雑な形状の場合は、寸法安定性を向上させるために長時間の冷却が必要になる場合があります。

明確に定義された段階は、製品の一貫性と収量の向上に役立ちます。

気流と温度の均一性

• 気流： 適切な空気循環は揮発性物質を除去し、均一な温度を保ちます。空気の流れが悪いと、架橋不足または架橋過剰が生じる可能性があります。
• 温度均一性: オーブン内の温度差が大きいと、硬度の不均一や表面の黄ばみが生じる可能性があります。均一性を維持するには、温度制御システムの定期的な校正、ダクト設計の最適化、そして主要箇所へのセンサーの設置が不可欠です。

空気の流れと温度制御への注意は製品の品質に直接影響し、後硬化を成功させるための重要な要素となります。

よくある欠陥と解決策

製造工程において、後硬化工程でいくつかの一般的な問題が発生する可能性があります。以下の表は、主な欠陥とその解決策をまとめたものです。

適切な監視とタイムリーな調整により、これらの問題のほとんどを防ぎ、シリコンの安定した性能と外観を維持できます。

結論

シリコーンの後硬化は、製品の性能、安全性、そしてコンプライアンスを確保するために不可欠なステップです。温度、時間、気流、そして配合パラメータを慎重に制御することで、製造業者は架橋を完了し、揮発性残留物を除去し、機械的特性と熱的特性の両方を向上させることができます。このプロセスは、食品グレード、医療グレード、そして工業用途に求められる基準を満たすのにも役立ちます。後硬化は、シリコーン製造における技術的要件であるだけでなく、高品質のシリコーン製品を保証する重要な要素でもあります。

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