シリコーン製品の製造: 固体 HCR vs 液体 LSR vs 固液複合成形
I. 基本的な材料とプロセスの概要
1. ソリッドシリコーンゴム (HCR – 熱硬化ゴム、圧縮成形、従来のプロセス)
原料形態
室温で固体のゴムブロック/シート。メーカーは、硬度、色、耐摩耗性、難燃性、その他の配合をカスタマイズするために、ベースゴムを硬化剤、カラーマスターバッチ、強化粉末と内部で混合する必要があります。
完全な生産フロー
混合：生ゴム、硬化剤、カラーパウダー、添加剤を密閉型ミキサーで混合し、シート状に押し出します。
切断と計量:製品の重量に応じてゴムブランクを手動で切断します。
金型への充填: 金型を開き、キャビティ内にゴムブランクを置きます。
型締めと硬化: 5 ～ 10 MPa の圧力下で 150 ～ 200°C に加熱します。 2〜10分間硬化させます。
型開き＆エジェクト、トリミングフラッシング（余分なバリが重い）。
オプションでオーブンでの二次後硬化 (小分子と臭気を除去)。
コアプロセス機能
オープンモールド充填: 金型を開いた後に原料を投入し、閉じて圧縮してゴムを流動させてキャビティを充填します。
架橋:主に過酸化物硬化ですが、小さな分子が残りやすく、強い臭気の原因となります。プラチナ硬化ソリッドシリコーンはプレミアムグレードでご利用いただけます。
設備: 初期投資が少ない標準的な油圧圧縮プレス (1 台あたり 3,000 ～ 8,000 米ドル)。シンプルで低コストの金型と迅速なツーリングのターンアラウンド。
労働力への依存度が高い:切断、積み込み、トリミングはすべて手作業が必要です。 1 人のオペレーターが監視できるのは 1 ～ 2 台のマシンのみです。
長所
初期費用が低く、少量のバッチやプロトタイプのサンプリングに費用効果が高くなります。
特大で肉厚の部品（シリコンマット、大きなシールガスケット、厚いシリコンキッチン用品）に適しています。
高い引張強度、耐摩耗性、難燃性、導電性、その他の特殊特性を実現するための、非常に柔軟な配合変更。
金型の修正や頻繁な設計変更にかかるコストが低い。
短所
長いサイクルタイム。大量生産のため人件費が高騰する。
寸法精度が低く公差±0.1～0.3mm、パーティングラインが太く、トリミング後の作業負担が大きい。
開放的な生産環境では粉塵汚染が発生しやすく、食品/医療用途の清浄度基準を満たすことが困難です。
過酸化物で硬化した部品は臭気があり、透明度が低くなります。薄肉の複雑な構造では、充填が不完全になり、気泡が発生しやすくなります。
代表的な用途
通常のシリコーンキーパッド、工業用大型シールリング、シリコーン滑り止めマット、厚手のシリコーン調理器具、一般的な自動車用シリコーン部品、小ロットのカスタム製品、導電性/難燃性の特殊シリコーン部品。
2. 液状シリコーンゴム（LSR – 液状シリコーンゴム、LIM液状射出成形、高精度自動プロセス）
原料形態
2 液系 (パート A : パート B = 1:1 で白金触媒と事前混合)。社内での混合は必要ありません。生産マシンに直接ロードする準備ができています。食品/医療グレードは、不純物のない超高純度の原料を使用しています。
完全な生産フロー
密閉された原料バレルは LSR 射出機に接続されます。装置は自動的に計量し、スタティックミキサーを介してパート A とパート B を混合します。
密閉金型射出: まず金型を完全に閉じてから、コールド ランナーを通して加熱されたキャビティに液体シリコーンを高圧で射出します。
高速高温硬化: 160 ～ 190°C、硬化時間はわずか 10 ～ 60 秒。
バリを最小限に抑えた自動金型の開きと取り出し。軽いトリミングのみで、ほとんどの場合、二次後硬化は不要です。
コアプロセス機能
密閉注入システム: 完全に密閉されたパイプラインとキャビティで空気への暴露がゼロで、医療製品のクリーンルーム製造をサポートします。
架橋：揮発性小分子を含まない白金付加硬化、無臭、高透明、耐黄変性能。
設備: 専用の LSR 射出成形機 (1 台あたり 7,500 ～ 15,000 米ドル)。ホット ランナー金型は、ソリッド シリコーン圧縮金型の 2 ～ 3 倍のコストがかかります。
高度な自動化: 自動バッチ処理、注入、排出。 1 人のオペレーターが 8 ～ 10 台のマシンを同時に管理できます。
長所
超高速の成形サイクル、大量生産の単価の低下。
公差±0.01～0.05mmの超高精度。薄壁、マイクロサイズ、テクスチャーのある深い溝の複雑な構造を簡単に充填します。
最小限のバリ、滑らかで透明度の高い表面、肌に優しいソフトな感触で、医療用品、幼児用品、ウェアラブル消費財に最適です。
オーバーモールド機能: プラスチックまたは金属インサート上にシリコンを直接注入し、強力な接着力と層間剥離がなく、IP67/IP68 の防水シーリングを実現します。
閉鎖された生産により汚染が回避されます。 FDA、LFGB、ISO 10993 生体適合性認証に簡単に合格します。
短所
設備や金型への巨額の先行投資。高価なサンプリングと少量生産。
厚肉部品は放熱が悪く、内部で泡が発生しやすい。極厚で特大の製品にはお勧めできません。
原材料単価の上昇。固体シリコーンと比較して、修飾された特殊配合（導電性、超耐摩耗性）が少ない。
代表的な用途
乳児用乳首、シリコーン製食品器具、医療用カテーテルおよびシール、スマートウォッチ/イヤホン用防水ガスケット、高精度キーパッド、極薄保護フィルム、プラスチック/金属一体型オーバーモールド部品、光学的に透明なシリコーン部品。
II.固形シリコーンと液状シリコーンの複合成形（二工程複合成形）
3 つの主流の複合ソリューション:
ソリューション 1: 固体シリコン基板 + 二次 LSR オーバーモールディング (最も広く使用されている)
プロセス：
固体圧縮成形により厚い構造ベースを製造します (構造サポートと大量部品のコスト管理のため)。
あらかじめ成形された固体シリコーン半製品部品を LSR 射出成形金型に配置し、プライマー処理によって表面の接着を活性化します。
外皮として液体シリコンの薄い層を注入します。
利点:
固体ベースにより大型部品の総コストが削減され、液体の外層により滑らかで肌に優しく、臭いがなく、透明度の高い表面仕上げが実現します。
構造的な剛性と高級感のある外観のバランスを保ちます。シリコンハンドル、美容機器のグリップ、大型水容器のガスケットの外側シール層などに広く使用されています。
ソリューション 2: プラスチック ハード コア + 固体シリコーン下層 + 液体シリコーン シーリング層
主に防水電子部品用: 固体シリコーンは厚いクッションサポートを提供し、液体シリコーンは単一の固体シリコーン部品よりもはるかに優れたシール性能を備えた精密な防水シール層を形成します。
ソリューション 3: 2 色複合金型 (固体および液体の連続成形用の 1 つの金型)
デュアルキャビティを備えた 1 つの金型: 最初に固体シリコーンを圧縮成形し、次に液体シリコーン射出用のトランスファー ステーションで、組み立てギャップのない一体型部品を形成し、中量の複合外観部品に適しています。
固液複合成形に適した製品
コスト管理が必要な大型部品で、接触面には食品グレードまたは肌に優しい無臭性能が求められます。
厚い構造サポートと精密な防水シール層の両方が必要な部品。
二層構造: 内部の固体シリコーンは耐摩耗性を実現し、外部の液体シリコーンは高い柔軟性と透明性を実現します。
欠点
2 つのプロセスを組み合わせると、金型と生産ラインの複雑さが増大します。非常に小さなバッチの場合、単価は急激に上昇します。中量から大量の複合構造製品にのみ経済的です。
