高性能液状シリコーンゴム（LSR）成形：耐久性と柔軟性を兼ね備えた部品製造

液状シリコーンゴム成形とは

液状シリコーンゴム（LSR）成形は、液状射出成形（LIM：Liquid Injection Moulding）とも呼ばれ、2液性化合物を混合し、白金触媒を用いて金型内で加熱硬化させ、柔軟なシリコーン部品を製造する熱硬化性プロセスです。低永久圧縮歪みと極端な温度耐性により、LSR成形品は耐久性に優れ、厳しい用途に最適です。LSRエラストマーは、優れた光学透明性、耐久性、設計自由度を備え、幅広い温度範囲（-50℃〜250℃）で優れた機械的特性を維持します。

LSR射出成形は複雑な形状の製造に適し、設計と金型の自由度により複数の機能要素を単一パーツに統合可能です。製品信頼性と総金型コストの観点で、LIMは大きなメリットを提供します。

LSRと従来射出成形の違い

LSR成形は、パーツが金型内で形成される点では従来射出成形と非常に似ていますが、硬化メカニズムが異なります。

従来射出成形では、熱可塑性樹脂を溶融して射出し、圧力で硬化させます。一方LSRは、2液性熱硬化性化合物を射出前に冷却し、加熱金型に射出して最終パーツに硬化させます。熱硬化性LSRの成形状態は永久的で、熱可塑性樹脂のように再溶融・再利用はできません。A剤とB剤を1:1の比率で混合し、熱加速反応により液体から固体ゴムへ転化させます。

LSR成形プロセスの仕組み

下図の通り、液状射出成形機は、一対の供給ドラム/プランジャー、インジェクター、メータリングポンプ、スタティックコールドミキサー、ノズル、加熱金型で構成されます。

• まず、液状シリコーンゴム化合物のベース形成シリコーンと白金触媒部分（A剤・B剤）を供給ドラムでポンピングシステムに供給。これらはプランジャーとも呼ばれ、両剤の一次容器として機能。添加剤と着色顔料は別容器に保管

• インジェクターが液状シリコーンを加圧し、機械のメータリングポンプへ材料射出を支援。圧力と射出速度を制御してプロセス再現性と精度を向上
• メータリングポンプ/ユニットが2液成分（触媒とベースシリコーン）を混合し、1:1の一定比率を維持しながら同時供給
• ベースシリコーン、触媒、添加剤、顔料がコールドランナースタティックミキサー経由でノズルへ送られる
• メータリング部とミキサーから混合物が冷却ランナーシステム経由でノズルを通じて加熱金型キャビティへ押し出され、硫化反応によりパーツが形成。ノズルは混合物の金型内堆積を補助。漏れと過充填防止のため、ノズルに自動遮断弁を装備することが多い
• 金型クランプが射出成形プロセス全体で金型を固定し、完了後に金型を開放

液状シリコーンゴムの用途

液状シリコーンゴムは汎用性が高く、家電から極限産業用途まで幅広く使用されています。

• 光学 — 屋外、自動車、プロフェッショナル照明
• 自動車 — レンズLED照明、導光板、光学結合、Oリング、ボタン、部品、ガスケット、ワイヤーハーネス部品
• 電子機器 — LEDレンズ、導光板、保護スリーブ
• 消費財 — 鼻パッド、イヤーバッド、ゴーグル、ヘッドセット
• ヘルスケア・医療 — 医療用チューブ、内視鏡部品、カテーテル、レンズ、UV LED照明、流量制御バルブ、シリンジストッパー、その他部品

LSRとLIMのメリットとデメリット

以下のメリット・デメリットはLSR成形品とLIMプロセスの双方に適用されます。

液状シリコーンゴムのメリット

• 低粘度により、薄肉・複雑形状の金型隅々まで材料が流動
• 人体組織と体液への優れた適合性
• 優れた耐薬品性
• 大量生産に適する
• 優れた機械的特性：良好な伸び、優れた引裂き強度、高引張強度、幅広い硬度範囲（5〜80ショアA）
• プロセス再現性が高い
• 圧縮成形比でサイクルタイムが短い
• 細菌繁殖耐性
• プロセス自動化が容易
• 滅菌可能で医療・ヘルスケア製品に適する
• 厳格なFDAガイドラインに準拠
• 一般消費者環境での優れた耐性と安定性
• 熱可塑性樹脂より優れた耐熱性
• 複雑・高精度パーツに適する
• 高引裂き強度と引張強度

液状シリコーンゴムのデメリット

• 硬化後は再成形不可、LSRリサイクル不可
• 生産時間とコストが高い
• 未処理では粘着感があり、ほこり等を吸着しやすい
• アルコールやガソリンへの浸漬用途には不向き
• 硫黄やラテックスなど一部材料と接触すると硬化阻害
• LIMプロセス対応材料の選択肢が限定的
• シリコーンのグレード選択肢が限られる