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車のタイヤから医療用カテーテルまで、ゴム製品は現代生活のあらゆる場所で使われています。しかし、原料のゴムを精密な工業部品に変えるには、一体誰がいるのでしょうか？その答えは、ゴム成形技術にあります。この技術こそが、あらゆる加工を可能にする重要なプロセスです。この記事では、ゴム成形の原理、方法、用途を解説し、エラストマー製造の秘密に迫ります。

クイックリファレンス：一目でタップを選択

このガイドを信頼する理由：LS専門家の実践的な経験

LS は、単なるゴムの配合や加工技術者ではなく、その極限の用途における革新者でもあります。過去 10 年間、私たちは、小さな医療用カテーテル シールから巨大な建設機械の防振マウントまで、5,000 件を超えるゴム部品の用途に密接に関わり、何百ものゴム化合物と成形技術の限界を自ら確認してきました。単に金型と接着剤を注入する能力があるだけでは、±0.02 mm の医療精度から、非常に巨大な特注部品の安定した成形まで、お客様の高い基準を満たすことはできません。シリコン ボタンの繊細な触感の問題を克服し、300°C に耐えるフッ素ゴムの燃料ライン シールの経年劣化を克服するには、材料科学とプロセス制御における前例のない違いが必要であることを、私たちは誰よりも理解しています。

LSは、その活動において業界をリードしてきました。医療分野のクライアントがインプラント用シリコンダイヤフラム（極薄肉0.1mm、気泡欠陥ゼロ仕様）の量産を発注した際、一部のサプライヤーは歩留まりが30%未満だったためプロジェクトを中止しました。しかし、LSは特許取得済みの真空マイクロ射出成形技術とナノスケール表面処理技術を駆使し、一貫して98%の歩留まりを維持しました。このハンドブックには、数千件に及ぶゴムの不具合事例を収録しているだけでなく、過酷な作業環境下でもLSが量産に成功した実績も記載されています。LSのイノベーションは、ゴムコンパウンドを金型に組み込むだけにとどまりません。材料の改良、金型設計、そして精密制御技術を駆使することで、アイデアを信頼性の高い完成品へと昇華させています。

ゴム成形の基本原理とコア要素

ゴム成形：粘着性のある材料を有用な製品に変える科学

粘着性のある生ゴムが、弾力のあるタイヤやシールに変わるところを想像してみてください。この魔法は、ゴムの最も重要な化学改良プロセスである加硫によって起こります。生ゴムから加硫ゴムへの変化の本質。

加硫：ゴムの「スーパーパワー」プロセス

主な機能:硫黄または過酸化物を使用して、ゴム鎖間に分子橋を形成します。ゴムの最終的な特性を決定する主要な化学反応です。

変換：
生ゴム（脆くて粘着性がある）を加硫ゴム（弾力があって硬い）に変えます。5～10倍の強度があり、熱や油に強く、「メモリ」（元の形状に戻る）を持ちます。
重要性:加硫を行わないと、ゴムはチューインガムのように圧力によって永久に変形してしまいます。

黄金のトリオ：熱、圧力、そして時間

これら 3 つの要素が完璧に連携して機能する必要があります。

プロのヒント:植物は、最良の結果 (最適な硬化時間) を得るための最適な場所を決定するためにセンサーを使用します。

型：形の達人

金型の主な役割は、最終製品の形状、サイズ、そして表面の質感を決めることです。金型は精密な金属製の「クッキーカッター」であり、製品に正確な寸法（0.01mm単位まで！）を与え、表面に滑らかな質感、滑りの良い質感、あるいは焼き印のような質感を与え、数千もの部品の均一性を維持します。
金型不要、複雑な形状も不要：簡単なゴムシートには金型は不要ですが、複雑な部品（Oリングや靴底など）には専用の金型が必要です。車のワイパーからスマホケースまで、あらゆるゴム製品はこの科学技術に支えられています。

主なゴム成形工程

天然または合成ゴムは、混合、成形、硬化（または加硫）という工程を経て、成形可能なゴムへと加工されます。これにより、柔軟性、弾力性、伸縮性に優れた材料が生まれます。以下は、主なゴム成形加工方法の表です。

ゴム材料：原料ゴムから成形可能な化合物まで

ゴム材料

ゴムは一般的に天然ゴムと合成ゴムの2種類に分けられます。天然ゴム（NR）は主にゴムの木から採取され、優れた弾性、耐摩耗性、引張強度を有し、タイヤやホースの製造に広く使用されています。一方、合成ゴム（SBR、BR、NBR、EPDM、CR、IIR、FKM、シリコーン、AU/EUなど）は人工的に製造され、耐油性、耐熱性など、様々な特性を持つ幅広い種類があり、自動車、工業、医療業界で広く使用されています。

ゴム製品の主な原料は、生ゴム、配合剤、繊維材料、金属材料です。生ゴムは原料であり、配合剤はゴム製品の性能を向上させるために用いられる補助材料です。繊維材料（綿、麻、羊毛などの人造繊維や合成繊維）と金属材料（鋼線や銅線）はゴム製品の骨格となり、機械的強度を高め、変形を抑制する作用があります。以下では、ゴム製品製造における配合の意義、主な配合剤、そして混合操作について解説します。皆様のお役に立てれば幸いです。

複利の重要性

加工性を高め、コストを最小限に抑え、強度、耐摩耗性、耐油性、耐候性、難燃性などの特定の特性を改善または付与するために利用されます。

加硫システム:加硫剤 (硫黄、過酸化物など)、促進剤、活性剤 (酸化亜鉛、ステアリン酸など)。
強化充填剤：シリカ、カーボンブラック、炭酸カルシウムなど（強度、耐摩耗性の向上、コスト削減のため）。
保護システム:オゾン劣化防止剤、抗酸化剤、光安定剤（老化を遅らせるため）。
軟化可塑剤：加工流動性と低温性能を向上させます。
加工助剤：粘着付与剤、分散剤など

混合プロセス

生ゴムまたは可塑化ゴムを他の配合剤と均一に混合する操作。ゴム製品の物理的・機械的特性、加工性、生産経済性を向上させることを目的としています。充填剤、補強剤、促進剤、加硫剤などの固体および液体材料をゴムに均一に分散させることで、ゴムの特性を一定に保つプロセスです。不適切な混合は、その後の加工において焦げ付きや凍結を引き起こし、製品品質に影響を与える可能性があります。

ゴム成形装置および金型

主な成形設備

プラテン加硫機：
巨大なアイロンのように、上下の加熱プレートを利用して高温を発生させると同時に、ゴムを圧縮するためのクランプ力を加えます。圧縮成形（例：シール）、トランスファー成形（ランナーシステム付き）、加熱プレート成形などに利用できます。操作は簡単で、小中規模の生産に適しています。

ゴム射出成形機：
医療用注射器のように、可塑化ユニットがゴムを溶かし、射出ユニットが金型内に高圧で射出成形し、型締めユニットが金型を閉じます。これにより、精密で複雑な部品（例：自動車用オイルシール）を高効率かつ無駄なく製造できます。

押出機:
製麺機のように、回転するスクリューがゴムをダイスを通して押し出し、ホースやシールストリップなどの連続形状の成形を行います。 押し出し成形では、スクリュー、バレル、ダイス、加熱・冷却システムで構成されます。加熱・冷却システムは温度を正確に制御し、安定した押し出しを実現します。

カレンダー:
カレンダーは、麺棒のような複数の精密ローラーで構成されており、ゴムコンパウンドを均一なシート状にプレスしたり、布地（タイヤコードなど）に塗布したりします。ローラーの隙間は0.1mm単位で調整でき、厚さを制御できます。

ツーリング

材質：通常、P20、H13などの高強度金型鋼、またはアルミニウム合金製。試作金型や小ロット生産に適しています。

重要な設計:考慮事項には、キャビティ設計、パーティング面、ランナー/ゲート (射出/転送)、ベント、加熱/冷却システム、およびエジェクタ機構が含まれます。

コストと寿命:これらはゴム成形への大きな投資であり、製品の品質と生産性に直接影響を及ぼします。

金型はゴム成形における基本的な投資であり、生産コストの30～60%を占めます。高品質の鋼製金型は100万サイクル以上稼働可能です。設計上の欠陥は、不良品や生産停止につながり、多大なコスト増加につながる可能性があります。

プロセスパラメータと制御

主要なプロセスパラメータ

温度：バレル温度（射出）、金型温度、硬化温度。これらは硬化速度とコンパウンドの流動性に直接影響します。

圧力：射出圧力、保圧、型締力。これらは充填、圧縮、バリ防止に役立ちます。

時間：射出時間、保持時間、硬化時間。これらにより、完全な充填と適切な硬化反応が実現されます。

コンパウンドの状態:予熱温度、可塑性、ムーニー粘度に常に注意してください。

プロセス制御の重要性

生産工程において、バッチ間の一貫性を保証し、不良品を最小限に抑えます。これには、温度、圧力、時間の正確な測定と記録が必要です。

レオメーターの用途：レオメーターは主にゴムの配合設計、製造品質管理、新製品開発に用いられます。加硫プロセスにおけるゴムの特性変化を分析し、ゴム材料の評価と最適化を行います。実験室およびオンラインで、ゴムコンパウンドの硬化特性（最適な硬化時間であるT90など）をモニタリングするために用いられます。

ゴム成形品の用途

よくある質問

1. ゴム成形とプラスチック成形の主な違いは何ですか?

根本的な違いは加硫（架橋）です。プラスチック成形、すなわち射出成形と押出成形は、主に溶融と冷却によって形状を固定する物理的なプロセスですが、ゴム成形は化学的なプロセスであり、加硫工程を必ず含みます。プラスチックは可塑的に流動しますが、ゴムは弾性的に流動します。プラスチックの場合、成形工程が完了すれば製品は完成しますが、ゴム成形では成形工程後に加硫工程が必要です。

2. 最も優れたゴム成形プロセスはどれですか?

射出成形は、特に大量生産、複雑な形状、精密な小型部品の成形において、一般的に最も効果的なプロセスです。また、高度な自動化、短い成形サイクル、そして廃棄物の最小化といった利点も備えています。次に効果的な成形プロセスはトランスファー成形です。ゴム成形においては、圧縮成形は射出成形ほど効果的ではありません。

3. 製品に適したゴム成形プロセスを選択するにはどうすればよいですか?

製品の形状により、製品が複雑であったりインサートがあったりする場合は、射出成形またはトランスファー成形が優先されます。製品が単純な部品の場合は、成形が優先されます。一定の断面積の場合は、押し出し成形が優先されます。薄肉中空製品の場合は、ディッピングが優先されます。生産量に基づくと、大量生産の場合は射出成形が優先されます。小中量生産の場合は、圧縮成形またはトランスファー成形が優先されます。高い寸法精度を得るには、射出成形またはトランスファー成形が必要です。コストに基づくと、射出成形装置が最も高価で、最も安価なのは圧縮成形です。製品材料の特性、つまり高粘度または感熱ゴムに基づいて、圧縮成形またはトランスファー成形を選択できます。製品サイズに基づくと、大きく厚い製品はほとんどが圧縮成形です。

4. ゴム製品はなぜ「加硫」する必要があるのでしょうか？加硫なしでも製造できるのでしょうか？

いいえ。未加硫ゴム（生ゴム）は分子鎖が直線状であるため、強度が低く、変形しやすく、耐摩耗性や耐溶剤性に劣り、高温に敏感で、実用的ではありません。加硫は、化学的な架橋結合によって直線状の分子鎖を三次元ネットワーク構造に連結し、ゴムに高弾性、高強度、耐摩耗性、耐溶剤性、耐熱性、寸法安定性といった有用な特性を与えます。加硫がなければ、有用なゴム製品は生まれません。

まとめ

ゴム成形は、原料ゴムを加硫プロセスによって正確な形状と優れた性能を備えた製品へと変換する重要な製造プロセスです。製品の寿命と信頼性に直接影響を及ぼします。ゴム成形パートナーの選定は、製品のコア性能を左右する戦略的な選択です。

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こうした高度な課題に立ち向かう上で、LSのCNC旋削サービスは、お客様にとってなくてはならない究極の「ツール」です。工業グレードの精度、比類のない再現性、そして効率的な生産性を実現し、お客様の設計アイデアを完璧かつ一貫して、そして効率的に実現します。LSを選ぶことは、お客様の卓越した職人技に工業グレードの精度のパワーを注入することを意味します。

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