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自動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用されています。しかし、疑問は残ります。原材料のゴムがどのようにして精密な工業部品に変身するのでしょうか。その答えは、すべてを可能にする重要なプロセスであるゴム成形技術です。この記事では、ゴム成形の原理、方法、および用途を詳しく説明し、エラストマー製造の秘密を解き明かします。

クイックリファレンス：一目でわかるタップの選択

要素	コアコンテンツ
定義	ゴム材料を所定の形状、サイズ、特性に成形するプロセスを使用する製造プロセス。
目的	特定の機能（弾力性、密閉性など）を備えた環境に優しい製品を作成すること。
原理	ゴムの可塑性を利用して、加熱と圧力をかけながら金型にゴムを充填し、加硫、架橋させて硬化させます。
手順	原材料 → 混合 → 成形 → 加硫 →後処理
方法	成形、射出成形、押し出し、カレンダー加工など
用途	自動車、産業、医療、および 消費財（タイヤ、シール、手袋、靴底）。

このガイドを信頼する理由LS の専門家による実践的な経験

LS は、ゴムの配合とプロセスを開発するだけでなく、それらの極限の用途の推進者でもあります。過去 10 年間で、超小型の 医療用カテーテル シールから巨大な建設機械の防振パッドまで、5,000 件を超えるゴム部品プロジェクトに深く関わり、数百種類のゴム配合と 成形プロセスの限界を自ら検証してきました。単に金型と接着剤を注入する能力があるだけでは、医療グレードの精度 +/-0.02 mm から超大型のカスタム形状部品の安定した成形まで、厳しい要件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課題を解決し、300℃に耐えるフッ素ゴム製燃料ラインの長期的なシール不良を克服するには、材料科学とプロセス制御における根本的な変化が必要であることを、私たちは誰よりもよく理解しています。

LS は、その活動によって業界標準を確立しました。医療分野のクライアントが、インプラント可能な シリコン ダイアフラム（壁厚 0.1mm の超薄型で気泡欠陥ゼロが要件）の大量生産を注文したとき、一部のサプライヤーは歩留まりが 30% 未満だったため、プロジェクトを断念しました。しかし LS は、特許取得済みの真空マイクロ射出成形プロセスとナノスケールの表面処理テクノロジーを活用して、98% の歩留まりを繰り返し達成しました。このガイドには、ゴムの故障事例の何千件ものデータベースが含まれているだけでなく、過酷な作業条件下での LS の大量生産の成功にも依存しています。私たちのイノベーションは、ゴム化合物を単に金型に変えるだけではありません。むしろ、材料の修正、金型設計、および精密制御テクノロジーを使用して、コンセプトを非常に信頼性の高い最終製品に変えています。

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

粘着性のある生のゴムを弾力のあるタイヤやシールに変えることを想像してみてください。この魔法のような変化は、加硫（ゴムの主要な化学的アップグレード プロセス）によって実現されます。生ゴムから加硫ゴムへの移行の性質。

加硫：ゴムの「スーパーパワー」プロセス

コア機能：硫黄または過酸化物を使用して、ゴム鎖の間に分子橋を作成します。ゴムに最終的な特性を与える重要な化学反応。
変換：
生ゴム（粘着性があり脆い）を加硫ゴム（弾力性があり耐久性がある）に変換します。 5～10 倍の強度があり、耐熱性や耐油性があり、「形状記憶」（元の形状に戻る）特性があります。
重要: 加硫を行わないと、ゴムはチューインガムのように、圧力がかかると永久に変形してしまいます。

黄金のトリオ: 熱、圧力、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。

要因	効果	実質的な影響
加熱	開始架橋	温度が低すぎる場合: ゴムはまだ柔らかい。温度が高すぎる場合: 燃えたり脆くなったりする。
圧力	ゴムを型の細部に押し付けます。	気泡を排除します。欠陥（隙間、スポンジ状の質感）を防ぎます
時間	反応を完了します。	短すぎる：製品は弱くなり、「硬化不足」になります。長すぎるとゴムが脆くなり、「過剰硬化」が発生します。

プロのヒント: 工場では、センサーを活用して、最適な結果（最適な硬化時間）を得るための最適なポイントを見つけます。

金型: 形状の達人

金型の主な目的: 最終製品の形状、サイズ、表面の質感を決定します。 金型は、製品に正確な寸法（最小 0.01 mm まで！）を与える精密な金属製の「クッキーカッター」です。 表面にテクスチャを付与（滑らか、滑りにくい、またはブランド化）し、何千もの部品にわたって一貫性を維持します。
金型不要、複雑な形状不要：簡単なゴムシートには金型は必要ありませんが、複雑な部品（O リングや靴底など）にはカスタム金型が必要です。車のワイパーから携帯電話ケースまで、使用するすべてのゴム製品はこの科学に依存しています。

主なゴム成形プロセス方法

天然または合成の生のゴムは、混合、成形、硬化（または加硫）のプロセスにかけられ、成形可能なゴムが生成されます。これにより、非常に展性が高く、弾力性と伸縮性がある材料が生成されます。以下は、主なゴムの成形プロセス方法の表です。

方法	原理	特徴/アプリケーション
圧縮成形	予め成形された ゴム化合物が、加熱された 金型キャビティ に配置され、金型が閉じられて加圧され、加硫が行われます。	比較的シンプルな設備と安価な金型。 小規模から中規模のバッチサイズ、非常に大きなサイズ、または厚肉の部品に適しています。効率はかなり低くなります。
トランスファー成形	ゴム化合物はフィードキャビティ内で予熱され、可塑化されます。次に、コンパウンドは、プランジャー圧力によって流路を介して閉じた金型キャビティに注入され、加硫されます。	製品の寸法精度が向上し、バリが少なくなり、より複雑な部品やインサート付きの部品を成形できるようになります。圧縮成形よりも効率が高い。
射出成形	プラスチック射出成形と同様に、ゴム化合物はバレル内で可塑化され、スクリューまたはプランジャーを介して高圧および高速で閉じられた加熱された金型キャビティに注入され、加硫されます。	最高の効率、高度な自動化、高精度、最小限のフラッシュ、大型、複雑、精密部品に適しています。設備と金型のコストが最も高くなります。
押し出し	ゴム化合物の可塑化は、押し出し機で実現され、一定断面のプロファイル（チューブ、ロッド、ストリップ、またはプロファイル）にダイを通して連続的に押し出されます。プロファイルの硬化は、その後の加硫（熱風、マイクロ波、または塩浴）によって達成されます。	用途：ホース、シーリングストリップ、電線およびケーブル被覆、プロファイルなど
カレンダー加工	ゴム化合物は、一連の回転する熱ロールに通され、カレンダー加工されて、希望の厚さのフィルムまたは布地カバー（例：タイヤコード）になります。	用途:フィルム、テープ (インナーライナーなど)、および特定のシート材料。
ディップ成形	金型 (雄型) を ラテックスまたはゴム溶液に浸します。ゴムは引き抜かれ、乾燥され、その後加硫されて中空の製品（手袋、風船、コンドームなど）が製造されます。	薄壁、中空、使い捨てアイテムに最適です。

ゴム材料：生のゴムから成形可能な化合物まで

ゴム材料

ゴム材料は一般に、天然ゴムと合成ゴムの 2 つのカテゴリに分けられます。 天然ゴム（NR）は主にゴムの木から採取され、優れた弾力性、耐摩耗性、引張強度を持ち、タイヤやホースの製造に広く使用されています。合成ゴム （SBR、BR、NBR、EPDM、CR、IIR、FKM、シリコン、AU / EUなど）は人工的に製造され、耐油性、耐熱性など、特定の要件を満たすさまざまな特性を持つ幅広い品種があります。これらは、自動車、工業、医療業界で幅広く使用されています。

ゴム製品の主な原材料は、生ゴム、配合剤、繊維材料、金属材料です。生ゴムが原材料です。 配合剤はゴム製品の性能向上を目的とした補助材料です。繊維材料（綿、麻、羊毛などの人造繊維・合成繊維）と金属材料（鋼線、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、主要な配合剤、そして混合操作について解説します。お役に立てれば幸いです。

コンパウンドの重要性

コンパウンドは、加工性の向上、コストの最小化、強度、耐摩耗性、耐油性、耐候性、難燃性などの特定の特性の向上または付与に利用されます。

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）。
補強充填剤: シリカ、カーボンブラック、炭酸カルシウムなど（強度と耐摩耗性の向上、コスト削減のため）。
保護システム: オゾン劣化防止剤、酸化防止剤、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

混合工程

生ゴムまたは可塑化ゴムを他の配合剤と均一に混ぜる操作。目的は、ゴム製品の物理的および機械的特性、加工性能、および生産経済性を向上させることです。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、ゴムが一貫した特性を持つようにするプロセスです。混合が不適切な場合、その後の加工で焦げ付きや霜が降りる問題が発生し、製品の品質に影響する可能性があります。

ゴム成形装置と金型

主な成形装置

プラテン加硫装置:
巨大なアイロンのように、上部と下部の加熱プレートを使用して高温を発生させると同時に、クランプ力を加えてゴムを圧縮します。圧縮成形（シールなど）、トランスファー成形（ランナーシステムを使用）、加熱プレートに使用できます。使い方は簡単で、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に高圧注入を行い、クランプユニットが金型を閉じます。精密で複雑な部品（自動車のオイルシールなど）を、高効率かつ無駄を少なく製造するために活用できます。

押出機：
麺棒のように、回転するスクリューがゴムを金型を通して前方に押し出し、連続した形状（ホース、シールストリップなど）を作ります。 押し出し成形では、スクリュー、バレル、ダイ、加熱・冷却システムで構成されています。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：
めん棒アセンブリのような複数の精密ローラーで構成されるカレンダーは、ゴム化合物を均一なシートにプレスしたり、布地の表面にコーティングしたりします（タイヤコードなど）。ローラーギャップを 0.1mm に調整して厚さを制御できます。

ツール

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

重要な設計: 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、エジェクタ機構などについて検討します。

要素	機能
キャビティ	最終的な形状とサイズを決定する、成形部品の「ネガティブスペース」。
パーティングライン	金型が開くポイント。バリや脱型のしやすさを決定します。
ランナー/ゲート	ゴム材料をキャビティに導く「チャネル」（射出成形/トランスファー成形のみ）。
ベント	気泡の発生を防ぐために空気を抜きます（ 0.02mm）。
冷却チャネル	金型温度を制御し、サイクルタイムを短縮します。
エジェクタピン	完成した製品を金型から押し出します。

コストと寿命: これらはゴム成形への主要な投資であり、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す (生産コストの 30～60% を占めます)。高品質の スチール製金型は、100 万サイクル以上稼働できます。設計上の欠陥があると、不良製品や製造停止につながり、多大なコストが追加され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、保持圧力、型締力。これらは、充填、圧縮、およびバリ防止に役立ちます。

時間: 射出時間、保持時間、および硬化時間。これらにより、完全な充填と適切な硬化反応が実現します。

コンパウンドの状態:常に予熱温度、可塑性、またはムーニー粘度に注意してください。

プロセス制御の重要性

製造中に、バッチ間の一貫性を保証し、スクラップを最小限に抑えます。これには、温度、圧力、および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、および新製品開発に使用されます。レオメーターは、加硫プロセス中のゴム特性の変化を分析し、ゴム材料を評価および最適化します。実験室およびオンラインで、最適な硬化時間である T90 などのゴム化合物の硬化特性を監視するために使用されます。

ゴム成形製品の用途

分野	用途
自動車産業	O リング、オイルシール、ガスケット、ショックアブソーバー、サスペンション、ホース、ウェザーストリップ、ワイパーストリップ、タイヤ（トレッド押し出し/成形）。
建設およびエンジニアリング	橋梁ベアリング、伸縮継手シール、建物用シーラント、防水膜、ショックアブソーバー。
産業機器	各種シール、コンベアベルト、ゴムロール、ライニング、衝撃吸収部品、フレキシブルコネクタ。
電子・電子機器	電線・ケーブルの絶縁材および被覆、ボタン、シーリング、絶縁ガスケット。
医療	医療用カテーテル、IV チューブ、シール、手袋（含浸済み）、おしゃぶり、人工部品。
消費者製品	靴底、おもちゃ、キッチン用品（例：ヘラ）、スポーツ用具のハンドル、ダイビング用具。
航空宇宙	燃料システム部品、ショックアブソーバー、高性能シール（FKM などの特殊ゴムが必要）。

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？

基本的な違いは加硫（架橋）です。 プラスチック成形、つまり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。一方、ゴム成形は化学的なプロセスであり、加硫工程を含める必要があります。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、成形が完了すればすぐに製品が完成しますが、ゴム成形では成形後に加硫工程が必要です。

2. ゴム成形に最適なプロセスはどれですか？

射出成形は、一般的に最も効果的なプロセスであり、特に大量生産、複雑な形状、精密な小型部品の場合に効果的です。また、高度な自動化、短い成形サイクル、廃棄物の最小化といった利点もあります。2番目に効果的な成形プロセスはトランスファー成形です。ゴム成形の場合、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?

製品の形状に応じて、製品が複雑またはインサートがある場合は、射出成形またはトランスファー成形が推奨されます。製品が単純な部品である場合は、成形が推奨されます。一定の断面の場合は、押し出し成形が推奨されます。薄肉中空製品の場合は、ディッピングが推奨されます。生産量に基づいて、大量生産の場合は射出成形が推奨されます。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推奨されます。高い寸法精度が必要な場合は、射出成形またはトランスファー成形が必要です。 コストで見ると、射出成形機が最も高価で、圧縮成形機が最も安価です。製品の材料特性（高粘度ゴムや熱に弱いゴムなど）に応じて、圧縮成形またはトランスファー成形を選択できます。製品サイズに基づいて、大型で厚みのある製品は主に圧縮成形されます。

4. ゴム製品はなぜ「加硫」する必要があるのですか？加硫なしで製造することは可能ですか？

いいえ。加硫されていない（生の）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、耐摩耗性と耐溶剤性が劣り、温度に敏感で、実用的ではありません。加硫により、化学的な架橋結合を介して直線状分子鎖が3次元ネットワーク構造に相互接続され、ゴムに高弾性、高強度、耐摩耗性、耐溶剤性、耐温度性、寸法安定性などの貴重な特性が付与されます。加硫がなければ、有用なゴム製品は生まれません。

概要

ゴム成形は、生ゴムを加硫処理によって正確な形状と優れた性能を持つ製品に変換する重要な製造プロセスです。これは製品の寿命と信頼性に直接影響します。ゴム成形パートナーの選択は、製品のコアパフォーマンスに影響を与える戦略的な選択です。

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