シリコーン製品は日常生活や産業用途のあらゆる場所で使用されています。シリコーン製造システムにおいて、設備は決定的な役割を果たします。この記事では、シリコーン製造の各段階で使用される主要な機械を紹介し、その機能とプロセスの基本を解説します。これにより、シリコーン製造の核心を最初から最後まで理解していただけます。
原材料の準備: 混合 および配合装置
シリコーン製造の第一段階は材料処理です。高品質な混合は均一な物理的特性を確保し、安定した成形結果の基盤を築きます。主な機械には、ニーダー、二本ロールミル、冷却貯蔵システムなどがあります。
ニーダー/バンバリーミキサー
- ニーダーは、原料シリコーンの加工において重要な機械です。ベースゴム、充填剤、顔料、添加剤を高せん断下で混合します。密閉されたチャンバー内では、ツインローターが摩擦と圧縮を発生させ、材料を加熱・均一に分散させます。
- 現代のニーダーには、早期硬化を防ぐための温度制御システムが搭載されています。透明または医療グレードのシリコーンの場合、透明性と純度を維持するために、正確な温度と時間の制御が不可欠です。
2ロールミル
- 混練後、コンパウンドは2本ロールミルで精製されます。2本の鋼製ローラーが反対方向に回転し、材料を圧縮して平坦化することで、顔料と添加剤の分散性が向上します。この段階で、オペレーターは厚みを調整したり、色を追加したり、他の材料を配合したりすることができます。
- 温度とローラーギャップを適切に管理する必要があります。温度が高すぎると焦げ付きや早期加硫が発生し、温度が低すぎると混合が不均一になり、作業性が低下します。
冷却・貯蔵システム
- 粉砕後、シリコーン化合物は高温のままであるため、分子構造を安定させるために冷却が必要です。一般的な設備には、冷却コンベア、自動切断機、保管ラックなどがあります。一部のシステムでは、真空保管タンクを使用して閉じ込められた空気を除去し、後の成形時に高い密度と均一性を確保しています。
成形段階：製品形成の核
成形は、シリコーンを最終的な形にするための重要なステップです。材料と製品の種類に応じて、圧縮成形機、射出成形機、押出成形機などの機械が一般的に使用されます。
圧縮成形 機械
- 圧縮成形は、シール、ガスケット、キーパッド、キッチン用品などの固体シリコーン製品に使用されます。加熱された金型と加えられた圧力により、シリコーンは硬化し、最終的な形状を形成します。
- 最新のプレス機は、自動ベントシステムと温度制御システムを備えており、高密度で気泡のない製品を実現します。サイクルタイムは、部品の厚さと硬化システムによって異なります。大型金型や複数個取り金型の場合は、外観と透明性を向上させるため、真空プレスが適しています。
液体射出成形 機械（LIM）
- LIM マシンは、液状シリコーンゴム (LSR) を加工します。ベビー用品、電子部品、医療部品などの高精度でクリーンな用途に最適です。
- これらのシステムには、供給ユニット、計量混合ユニット、射出システム、金型アセンブリが含まれます。2つの液体成分を正確な比率で混合し、高圧下で射出することで、自動的に成形・硬化を行います。
- LIMは、高い効率、最小限の廃棄物、そして優れた一貫性を実現します。精密機器や衛生管理が重要な製品において、主流の選択肢となっています。
押し出し 機械
- 押出機は、チューブ、シール、ケーブルスリーブなどの連続シリコーンプロファイルの製造に使用されます。スクリューが回転することでコンパウンドが可塑化され、ダイヘッドを通して押し出され、連続した形状が形成されます。
- 押し出されたシリコーンは、熱風加硫（HAV）炉で硬化されます。温度分布、スクリュー回転速度、ダイ設計などのパラメータが、表面の滑らかさと寸法精度を決定します。高度な機械には、製品の密度と安定性を高めるために真空ベントが備えられていることがよくあります。
加硫 安定した性能の鍵となる硬化
加硫により、シリコーンは可塑性から弾性固体へと変化します。熱または化学反応によって三次元ネットワークが形成され、シリコーンに柔軟性と耐久性がもたらされます。
熱風加硫炉
- HAVオーブンは、押し出し成形されたシリコーン製品に広く使用されています。均一な熱風の流れにより、完全な架橋が保証されます。
- 温度は通常200℃程度で、コンベアの速度は製品の厚さに応じて調整されます。良好な空気循環により、黄ばみや泡立ちを防ぎ、均一な色と仕上がりを実現します。
トンネル加硫ライン
- トンネルラインは、チューブやケーブルジャケットなどの長尺製品の連続生産用に設計されています。マルチゾーン温度制御により、正確な加熱、硬化、冷却が可能です。
- 自動供給、アンロード、冷却機能を備えたこれらのシステムは、完全自動化生産を実現し、効率性と一貫性を向上させます。大量生産や標準化された製品の場合、トンネルラインはコストを大幅に削減します。
後処理・表面処理装置
多くのシリコン製品は、成形後に外観、質感、または機能性を向上させるために二次加工が必要です。
トリミング/バリ取り機
- 成形品のエッジには、しばしばバリが過剰に発生します。自動バリ取り機は、低温凍結によってバリを脆くし、タンブリングや高速刃でバリを除去します。
- 手動によるトリミングと比較すると、自動化されたシステムはより高速で、よりきれいで、外観がより一貫しています。
スクリーン印刷機 / パッド印刷機
- これらの機械は、シリコン表面にロゴ、テキスト、装飾パターンを印刷します。スクリーン印刷は平らな製品に適しており、パッド印刷は曲線や複雑な形状に適しています。
- 印刷前に、インクの密着性を高めるために表面処理を施す場合があります。一部の高性能プリンターには、乾燥を早め、生産効率を高めるためにUV硬化システムが搭載されています。
スプレー/コーティング装置
- スプレーやコーティングは、シルキーな手触り、防塵性、耐摩耗性といった特殊な表面効果をもたらします。医療用および食品グレードの製品では、コーティング前にプラズマ処理やコロナ処理を施すことで、不純物を除去し、接着力を高めます。
- 最新のコーティング ラインでは、クリーンな環境でロボット アームを使用することで、滑らかで均一な環境に優しい仕上がりを実現します。
試験および品質管理機器
一貫した性能と外観を保証するために、すべてのシリコン製品は厳格な品質検査に合格する必要があります。一般的な試験装置には以下のものがあります。
| テスト項目 | 装置 | 目的 |
| 硬度試験 | ショア硬度計 | 硬度の一貫性を測定 |
| 引張試験 | 引張試験機 | 強度、伸び、破断性能をテストします |
| 密度テスト | 密度計 | 材料の均一性をチェックする |
| 老化試験 | 熱風熟成オーブン | 耐熱性と耐老化性を評価する |
| 黄変テスト | UV老化試験装置 | 透明または淡色のシリコーンの色安定性を評価します |
ハイエンドの生産ラインには、サイズや欠陥をリアルタイムで監視し、均一な品質を確保するための視覚検査システムも含まれる場合があります。
結論
高品質なシリコーン製品は、適切な機械の組み合わせと精密な工程管理によって実現されます。原料の混合から成形、加硫、そして試験まで、各工程には必要な設備が備えられています。これらの設備が一体となって、すべてのシリコーン製品が安定した性能、美しい外観、そして信頼できる品質を実現しています。
