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離型シリコーン

ゴム、プラスチックなどの工業製品の圧縮成形、射出成形などの成形加工の際に、これらの材料が金型などに接着あるいは粘着するのを防ぎ、成形品の取り出し性や成形品の表面美観を向上する目的で、型に離型剤を塗布することが行われています。

離型シリコーンの特長
シリコーンが離型剤として優れている点としては次のようなことが挙げられます。
(1)表面張力が小さいために広がりやすく、型の細部に至るまで薄い油膜をつくる。
(2)有機高分子との親和性が小さいために優れた離型性を与え、離型効果の持続性も優れている。
(3)耐熱性に優れ、化学的に不活性であるために金型にスケール(残さ)を残したり、成形材料と化学反応を起こさないため、成形品を汚さず、光沢をあたえる。

応用される分野としては、ゴム、プラスチック、精密鋳造、陶器、繊維、紙、食品などのいろいろの工業にわたっています。このほか、離型シリコーンはそのシリコーンの特性を利用して、離型の目的以外の潤滑剤、柔軟剤および艶出し剤として使用されます。

離型シリコーンの種類と製品
離型シリコーンにはオイル型、溶剤型、エマルジョン型、オイルコンパウンド型、エアゾル型などがあり、これらの使用にあたっては用途と目的により品種、使用濃度、塗布方法、熱処理条件などを選択する必要があります。
(1)オイル型
溶剤や水の使用ができない場合のプラスチック、ゴム、塗料、機器などへ適用され、はけや布地のようなものに染み込ませて直接塗布します。通常は100−1000cSt程度のオイルが用いられるが、長時間の持続性を要求される場合には1万-10万cSt程度の高粘度オイルが用いられます。また、対象物にペインタブル性が要求される場合には変性シリコーンが用いられます。
(2)溶液型
水の使用ができない場合や金型の冷却を嫌う場合に用いられ、シェルモールドの鋳造製造、ダイキャスト、ゴム、繊維などの離型や、フェノール樹脂、ポリウレタン、ポリエステルなどの熱硬化樹脂およびPE,PP,ABSなどの熱可塑性樹脂の成形の際の離型剤として有用です。ベースとなるオイルの粘度としては、ゴム、プラスチックのように成形温度が比較的低く、表面が平滑な場合には100−1000cSt程度のものでよいが、成形温度が高い精密鋳造や紙、石膏などの多孔質材料を成形する場合には、さらに高粘度のオイルが用いられます。また、希釈溶剤は型の温度により選ばれ、100℃以下の低い場合にはトルエン、キシレンなどの沸点の比較的低いものが、また精密鋳造のように型温が高い場合にはミネラルターペンなどのような高沸点のものが用いられます。使用濃度は通常、0.5-2%程度であり、吹き付け、はけ塗り、浸漬などの方法により塗布されます。
(3)エマルジョン型
ゴム、プラスチックの成形やシェルモールド、アルミダイキャストの成形の際の離型剤として用いられます。水で希釈できるので経済的にも、また安全上(火災および衛生上)からも有利であるが、溶液型と比べても希釈剤が揮発しにくいので、型の温度が低い場合には適当でありません。
使用の際は通常、0.5-2%程度になるよう水で希釈し、吹き付け、はけ塗り、浸漬などの方法により塗布できます。希釈剤として硬水を連続的に使用すると型 にスケールがついたり、エマルジョンの安定性が低下するなどの弊害がでるので、希釈剤として軟水を使用することをお勧めします。一方、ベースポリマーであるシリコーンの特性を利用して、離型の目的以外にプラスチックや、繊維の滑剤、繊維製品の柔軟仕上げ剤、ゴム製品などのつや出し剤として用いられることがあります。
(4)オイルコンパウンド型
オイルコンパウンド型は、シリコーンオイルに微粉末シリカを配合したペースト状のもので、耐熱性が極めて良好なため、高温・高圧下での離型剤として適しています。また離型剤の塗布膜の厚みが比較的大きくとれるため、シリコーンオイル単独では型から流れてしまって効果がない場合にも使用できます。太物のゴムホースの成形や、エポキシ樹脂、ポリエステルなどの熱硬化性樹脂の成形の際に離型剤として用いられるほか、ポリエステル、ナイロンなどの合成繊維の溶融紡糸工程のノズルの離型剤として用いられる。
(5)エアゾル型
PE、PP、ABS、PSなどの熱可塑性樹脂を成形するときの離型およびナイロン、ポリエステルなどの合成繊維の溶融紡糸のノズルへの付着防止などに用いられるほか、ドアやレールの滑り性の向上、縫製糸の滑剤など、潤滑を目的とした用途にも用いられます。スプレー缶入りなので、吹き付け塗布で使用できるという手軽さがあります。

焼き付け型離型シリコーン
離型剤にはオイルの性質をほとんどそのまま利用するものに加えて、加熱などによりシリコーンを架橋、反応させて硬化皮膜の形で利用する、いわゆる焼きつけ型離型剤があります。その代表的なものが剥離紙用シリコーンです。焼き付け型はシリコーンオイルの応用製品とはいえないが、オイル型と同様な離型剤として用いられています。焼きつけ型には2つの製品があります。 (1)ワニス型
硬化皮膜が3次元架橋した、硬い状態のシリコーンレジンを構成成分として用いるもので、長期間の離型効果を希望する場合や、パン、ビスケットなどの食品加工で金型からの離型剤の移行を嫌う場合に用いられます。なお、離型剤の移行がないことから、成形品に塗装や接着を行うことができます。 使用は原液のまま、あるいは溶剤で希釈した液を金型などに吹き付け・はけ塗りなどにより塗布したのち、150-200℃程度の温度で数時間の加熱処理による焼きつけを行います。高温の加熱処理ができない場合には、対象物に影響のない硬化触媒を選択使用することにより、常温―100℃程度の温度で硬化させることができます。 (2)ゴム型
硬化皮膜の3次元架橋点がワニス型より少なく、硬化皮膜がゴム状弾性体となるもので、長期間の離型効果を希望する場合や、シリコーン皮膜に柔軟性が要求される場合に用いられます。対象物としては紙・繊維・ゴム・プラスチックフィルムなどが挙げられます。処理したシリコーンの皮膜に持続性がなかったり、皮膜の脱落があったりしてはならないので、触媒や接着向上剤を併用して、対象物上に柔軟性のあるシリコーン皮膜を形成します。

離型シリコーン使用の際の注意点
離型シリコーンを使用する場合、次のようなことに注意する必要があります。
(1)食品包装容器やフィルムなどに離型シリコーンを使用するときは、ポリオレフィン等衛生協議会または塩ビ食品衛生協議会のポジティブリストに適合する品種を選定してください。
(2)溶剤またはエアゾル型の離型シリコーンを使用するときは、火気に十分注意するとともに、作業場所の換気を十分に行ってください。
(3)触媒の種類によっては、空気中の水分により特性が変化するので、容器の密栓などに注意を要する。
(4)エマルジョン型は長期間経過すると、エマルジョンの分離などが生ずることがあるので、長期保管には注意が必要です。
(5)成形品にメッキや塗装の後工程がある場合には、ペインタブル性のある離型剤を使用する必要があります。


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