加硫 生のシリコンをポリマーチェーン間に架橋を形成することにより、生のシリコンを堅牢で弾力性のある材料に変換する化学プロセスです。. このプロセスは機械的強度を大幅に向上させるため、不可欠です, 熱抵抗, シリコン製品の全体的な耐久性. 本質的に, 加硫はソフトを変換するものです, 順応性のあるシリコンは、要求の厳しいアプリケーションで確実に機能する高性能材料になります.
通常、プロセスは一連の定義された手順を通じて展開されます. 最初は, 生のシリコンは、特定の硬化剤または触媒とブレンドされています. 次, 混合物は制御された条件にさらされます - 熱を適用することにより, 放射線, または湿気さえ - 架橋反応を引き起こすために. この硬化位相は、シリコーンの構造を固めます, その後の冷却または治療後のステップは、その物理的特性の最終化に役立ちます. 各ステージは、ユニフォームを確保するために細心の注意を払って制御する必要があります, 欠陥のない製品.
ここでは、高温加硫化の加硫を導入します (HTV) シリコーン, 室温加硫 (RTV) シリコーン, 液体シリコンゴム (LSR).
高温加硫 (HTV) シリコーン
- 触媒と反応条件 HTVシリコンは通常、硬化プロセスを開始するために、有機過酸化物やプラチナベースの化合物などの触媒に依存しています. 多くの場合, 高温でフリーラジカルを生成する能力により、有機過酸化物が好まれます.
- HTVシリコンの反応条件は、150°Cから230°C以上の範囲での温度の上昇と、シリコンがカビを完全に満たし、均一に硬化させることを保証する重要な圧力を含みます.
- 硬化温度と圧力を正確に制御することが重要です; わずかな逸脱でさえ、最終製品の架橋や欠陥が不完全になる可能性があります. 高度な硬化オーブンまたは高圧オートクレーブは、通常、プロセス全体で一貫した条件を維持するために産業環境で使用されます.
- 反応メカニズム
- HTVシリコン加硫の主要なメカニズムはフリーラジカル開始です. 有機過酸化物が高熱下で分解するとき, シリコンポリマーチェーンを攻撃するフリーラジカルを生成します.
- これらのフリーラジカルは連鎖反応を誘発します, 債券の破壊と改革, ポリマーチェーン間の架橋が形成されます.
- このプロセス中に作成された架橋の広範なネットワークは、シリコンをソフトから変換します, 剛毛への柔軟な材料, 過酷な状態に耐えることができる高性能エラストマー.
- 利点:
HTVシリコンは、極端な条件下での耐久性と安定性で知られている高性能材料です. 主要な利点は次のとおりです:
- 高耐熱性 - 極端な温度でも強くて安定したままです.
- 耐久性 & 厳しい - 長期にわたるパフォーマンスのための優れた機械的強度を提供します.
- 大きな耐薬品性 - 分解せずに過酷な化学物質に耐える.
- 低圧縮セット - 圧縮された後、すぐに元の形状に戻ります.
- 制限:
HTVシリコンは多くの利点を提供します, 考慮すべきいくつかの制限があります:
- 高エネルギー消費 - このプロセスには、高温と圧力が必要です, エネルギー集約的にします.
- 特殊な機器 - 製造HTVシリコンには、多くの場合、高度な機械が必要です, 生産コストの増加.
- プロセス感度 - 硬化条件の小さな変動は、製品の品質に影響を与える可能性があります, 厳格な制御が必要です.
- HTVシリコンの一般的なアプリケーション
HTVシリコンは、その熱と耐薬品性のために環境を厳しくするのに最適です. 重要なアプリケーションには含まれます:
- 自動車産業
- エンジンガスケット
- 高温シール
- 排気システムコンポーネント
- 産業用途
- 熱耐性コンベアベルト
- 保護マシンコンポーネント
- 化学処理装置のシール
- 航空宇宙セクター
- 熱耐性部品
- 極端な条件のためのシールとガスケット
室温加硫 (RTV) シリコーン
1. 触媒と反応条件
- RTVシリコンは通常、材料を周囲温度で治療できるようにする有機錫化合物またはその他の特殊な触媒を利用しています.
- RTVシリコンの硬化プロセスは、HTVまたはLSRと比較して大幅に穏やかです, 外部熱源を必要とせずに室温でしばしば発生する.
- これらの条件により、RTVシリコンは、高温が製品を損傷する可能性のあるアプリケーションやエネルギー効率が優先事項であるアプリケーションに特に適しています. しかし, 湿度などの環境条件は、硬化時間と均一性に影響を与える可能性があります.
2.反応メカニズム
- RTVシリコン加硫において, 架橋反応は、空気中の水分によって開始されます (1部構成のシステム用) または2つのコンポーネントを混合します (2部構成のシステム用) 室温で.
- メカニズムは、触媒が化学反応を引き起こすため、シリコン分子間の架橋の段階的な形成を伴います.
- 反応は熱または放射線硬化方法よりもゆっくりと進行しますが, このプロセスは安定します, 全体的なパフォーマンスを提供する弾性ネットワーク.
3.利点:
- RTVシリコーンは室温で硬化する利便性を提供します, 高エネルギー暖房装置の必要性を排除します.
- 低温プロセスは、熱分解のリスクを最小限に抑えます, 接着剤やシーラントなどの敏感なアプリケーションに適しています.
- そのシンプルさと使いやすさは、複雑な機械が非現実的である小規模またはオンサイトのアプリケーションにとって魅力的です.
4.制限:
- 硬化プロセスは遅くなる可能性があります, 大量の生産環境には理想的ではないかもしれません.
- RTVシリコンから作られた製品は、HTVまたはLSRメソッドを介して生産されたものと比較して、機械的強度と耐久性がわずかに低い場合があります.
- 湿度などの周囲条件に対する感度は、適切に制御されていない場合、最終製品品質の変動につながる可能性があります.
5.アプリケーションケース
- RTVシリコンは、建設業界ではシーラントとして一般的に使用され、窓の接着剤, ドア, その優れた結合特性と柔軟性のために他の建築要素.
- コンポーネントをカプセル化するために電子フィールドに広く適用されています, 湿気やほこりから敏感な部分を保護します.
- 自動車アプリケーションで, RTVシリコンは、さまざまな内部および外部コンポーネントの信頼できる接着剤およびシーラントとして機能します, 特に、高熱が重要な要因ではない場合.
- RTVシリコンは、DIYプロジェクトや低容量の生産に人気があり、アプリケーションの容易さと最小限の機器投資が重要な考慮事項です.
液状シリコーンゴム (LSR)
1.触媒と反応条件
- LSRは、通常、プラチナ触媒を使用して急速な加硫を達成する2部構成のシステムです。. この触媒システムは、非常に一貫性のある正確な部品を生産する能力に好まれています.
- LSRの反応条件には、中程度から高温（典型的には160°Cから230°C）と、射出成形プロセス中の制御圧力が含まれます。.
- 硬化前の液体状態のため, LSRには、2つのコンポーネントが正しいもので結合することを確認するために、正確なメータリングとミキシングシステムが必要です 1:1 比率, これは、最適なクロスリンク密度を達成するために重要です.
2.反応メカニズム
- LSRの加硫は、付加反応メカニズムに依存しています, プラチナ触媒が副産物を生成せずに架橋の形成を開始する場所.
- コンポーネントが混合されたら, 材料が加熱型に注入されると、反応はすぐに進行します. 迅速な架橋プロセスは、液体シリコンを正確な寸法と優れた表面仕上げを持つ固体エラストマーに変換します.
- この方法は、残留応力の発生を最小限に抑え、成形部品の高いレベルの詳細と一貫性を保証します.
3.利点:
- LSRの射出成形プロセスにより、非常に迅速な硬化時間と、優れた寸法精度のある大量生産が可能になります.
- 硬化する前の粘度が低いことで、複雑な型を満たすことができます, 複雑で小規模なコンポーネントに最適です.
- 結果として得られる部品は、優れた柔軟性を示します, 強さ, 熱などの環境要因に対する耐性, 化学薬品, および紫外線.
4.制限:
- このプロセスは、混合と噴射段階を正確に制御する必要があります; 不均衡は、欠陥や一貫性のない硬化につながる可能性があります.
- LSR射出成形装置の初期セットアップコストが高くなる可能性があります, 多くの場合、この利点は大規模な生産環境でこれらのコストを上回りますが.
5.アプリケーションケース
- LSRは、カテーテルなどのアイテムについて医療分野で広く使用されています, シリンジストッパー, その生体適合性と成形の優れた精度のために埋め込み型デバイス.
- コンシューマーエレクトロニクスで, キーパッドの製造に使用されています, シール, 詳細な機能と高い耐久性が必要な柔軟なコネクタ.
- 自動車アプリケーションには、Oリングなどのコンポーネントが含まれます, ガスケット, 振動湿潤者, 温度の変動と化学物質に対する材料の抵抗が不可欠である場合.
- LSRは、安全性の組み合わせでキッチン用品やパーソナルケア製品の生産にも人気があります, 美学, そして、回復力が必要です.
加硫されたシリコーンタイプのこの包括的な検査は、触媒と反応条件をカバーしています, 反応メカニズム, 利点と制限, 各タイプの典型的なアプリケーションケース. 各方法には明確な強みがあります, 特定のパフォーマンスと生産の要件に基づいて、幅広いアプリケーションに適したものにする.
| タイプ | 触媒 & 条件 | 反応メカニズム | 利点 | 制限 | アプリケーション |
| 高温加硫 (HTV) シリコーン | 有機過酸化物またはプラチナ触媒を使用します. 高圧下で150°C-230°Cでの治療. | フリーラジカル開始は、強度と耐久性のためにクロスリンクを作成します. | 高熱と耐薬品性, 強力な機械的特性. | エネルギー集約型, 特殊な機器が必要です. | 自動車ガスケット, ハイテンプルシール, コンベアベルト, 航空宇宙部品. |
| 室温加硫 (RTV) シリコーン | スズベースまたは湿気に敏感な触媒を使用します. 室温で治療します. | 緩やかな架橋は、水分への曝露または2部構成の混合を介して発生します. | 暖房は必要ありません, 使いやすい, シーラントと接着剤に最適です. | 遅い硬化, 強度が低い, 湿度に敏感です. | ウィンドウ & ドアシーラント, 防湿コーティング, インテリア & 外部結合, カビ製造, コーティング. |
| 液状シリコーンゴム (LSR) | プラチナ触媒を使用します. 射出成形中の160°C-230°Cでの治療. | 追加反応は、副産物なしで架橋を形成します. | 速い硬化, 正確な成形, フレキシブル, 耐久性が高い. | 高い機器コスト, 正確な混合が必要です. | 医療機器, キーパッド, Oリング, ガスケット, キッチン用品. |
結論
シリコン加硫は、シリコン材料の性能を高める礎石技術です, 彼らがさまざまな産業用途の厳しい要求を満たすことを可能にする. 慎重に制御されたプロセスを通じて、高温によるものであれ, 液体注入, または室温の方法 - 加硫プロセスは耐熱性を改善します, 弾性, および化学的安定性. 加硫の各タイプ, HTVおよびLSRからRTVまで, 意図したアプリケーションと一致する必要がある明確な利点とトレードオフを提供します. 触媒技術とプロセス制御の進歩が進化し続けるにつれて, 加硫シリコンの汎用性と信頼性はさらに拡大すると予想されます, 現代の製造において不可欠な材料としての地位を強化する.