紹介
液体シリコーンゴム (LSR) は金型製作を革新し、細部の再現において比類ない精度、優れた耐熱性（最大250°C）を実現し、数百回の鋳造サイクルに耐える耐久性を備えています。繊細なジュエリーや彫刻の複製から、食品グレードのチョコレート金型、高温用樹脂鋳造まで、幅広い用途で中心的な材料となっています。
しかし、液体シリコーンから完璧な金型を作るまでのプロセスには、さまざまな落とし穴があります。微細な気泡によってディテールが損なわれる、硬化不十分によるベタつき、あるいは金型の早期破損などの問題は、生産を停止させ、貴重な材料を無駄にし、プロジェクトのスケジュールに影響を与える可能性があります。こうした問題の多くは材料自体ではなく、工程理解の不足に起因しています。
このガイドでは、表面的なヒントを超えて掘り下げており、LSR金型製作における5つの最も厄介な課題の根本原因とプロフェッショナルレベルの解決策を詳細に解説しています。これらの原則を習得することで、生産効率と最終製品の品質を高めるスタジオ品質の金型を一貫して作成できるようになります。
1. 金型内に過剰な気泡が発生する
閉じ込められた空気は、光学的透明性と表面の完全性にとって最も一般的な敵であり、細かい質感を曇らせたり、金型構造に弱点を作り出す目立たない空洞として現れます。
根本原因の分析：
- 機械的巻き込み： 激しいまたは不適切な混合（折りたたむべきところをホイッピングするなど）により、多数の微細な気泡が混入する。
- 基材からの脱気： 多孔質の原型（例：3Dプリント、木材、石膏）には空気が含まれており、これがシリコーンによって押し出され、混合物内に上昇する。
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粘度の不一致： 形状に対して粘度の高いシリコーンを使用すると、ゲル化前に気泡が表面まで上昇することができなくなる。
プロ向けソリューションと技術：
- 2段階流し込みおよび塗布法： 細部まで精密な原型の場合、まず非常に低粘度のシリコーン（例：3,000 mPa·s）を少量混合する。このシリコーンを原型に刷毛塗りまたはスプレーして薄い層を作り、すべての隙間に浸透させ、空気を追い出す。この「ディテールコート」は、後に流し込む thicker な本体部のシリコーンを流す前に、部分的にゲル化させておくことができる。
- 制御された真空脱泡： シリコーンを真空チャンバー内に単に置くだけでは不十分です。重要なのは、圧力を段階的に低下させ、混合物が激しく沸騰してこぼれ出ることなく、気泡が膨張して上昇できるようにすることです。気泡の発生が止まるまで（通常-29 inHgの完全真空状態で）、ボリュームに応じて2〜5分程度保持してください。
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戦略的な注ぎ方： 成形ボックスの低い一点に向かって高い位置から注ぎます。これにより、落下する際に薄く連続した流れができ、気泡が引き伸ばされて破裂します。細部の複雑な部分に直接注がず、シリコーンがマスター上で自然に流れるようにしてください。
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2.硬化不完全または著しく延長された硬化時間
シリコーンがベタベタしたままになる、または特定の箇所が硬化しない場合、それは混合の問題というよりも化学的な問題であることが多いです。これは収縮ゼロと食品安全性に優れるプラチナ加成型シリコーンにおいて特に重要です。
根本原因分析
- 化学的阻害剤： 硫黄（一部の粘土やゴムに含まれる）、スズ（他のRTV製品由来）、アミン（エポキシ硬化剤、一部の塗料に含まれる）、および特定のプラスチック（PVC、PET）は、白金触媒を不活性化させ、接触面での反応を停止させる可能性があります。
- 環境要因 20°C以下の温度では反応速度が著しく低下し、過度の湿度は縮合硬化型（スズ系）システムに干渉する可能性があります。
プロ向けソリューションと技術：
1. 隔離バリアテスト： 使用しているマスターモデルに阻害物質が含まれていると思われる場合は、汎用バリアコーティングを施してください。選択肢には以下のようなものがあります：
- アクリルスプレー封止剤（複数の薄い層で塗布）
- シェラック（有機素材用）
- 特殊な阻害剤耐性プライマー
- 成形前にバリアが完全に硬化するまで待つこと（24時間以上）。
2. 材料選定による解決策： 一貫して問題が生じるマスター（例：特定の3D樹脂）の場合、スズ硬化型（縮合反応型）シリコーンへ切り替える。収縮率は高くなるが、化学的阻害に対してははるかに耐性が高い。
3. プロセス管理： 温度管理されたキャビネットまたはスペースヒーターを使用し、温かく安定した硬化環境（25～30°C）を維持する。割れの原因となるため、過剰な熱で硬化を促進してはならない。 正確な混合比率と十分な攪拌を行うことが、完全に硬化し耐久性のある金型を得るための鍵である。
3. 金型の破断や金型寿命の短さ
数回の使用後に破断する金型は、生産効率を損ない、単価を上昇させる。
根本原因分析
- プロジェクトに適していない硬度（ショアA）を選択している；
- 金型の壁が薄すぎます。
- 脱型時の力が強すぎます。
- 適切な清掃やメンテナンスを行わずに頻繁に使用すること。
プロ向けソリューションと技術：
正しい硬度を選択してください。
- 複雑または非常に詳細な型には、ショアA硬度20～30を使用してください。
- 大型でシンプルな型には、ショアA硬度30～40を使用してください。
- 型の壁厚を5～15 mmの間になるようにしてください；
- 金型離型剤を使用して摩擦と応力を低減する；
- 使用後は、金型を清掃し、乾燥させて適切に保管する；
適切な硬度の選定と十分なサポートを行うことで、金型の寿命を大幅に延ばすことができる。
4. 金型の変形または表面のへこみ
わずかに小さめまたは反った部品を作る金型は、機能的な組立品としては使い物にならないことが多い。
根本原因分析
- 硬化中の移動または振動；
- 金型が完全に硬化する前に取り外すこと；
- シリコンの重量で変形する柔らかいまたは可撓性のあるマスターモデル；
- 不均一な硬化温度；
プロ向けソリューションと技術：
- 厚手金型のための熱管理： 4cmより厚いブロックの場合、深部用に設計されたシリコーン（硬化が遅く、発熱量が低い）を使用してください。2～3cmの厚さで層状に流し込み、各層がゲル化するまで待ってから次の層を追加することで、熱を逃がします。
- 後硬化処理は必須です。 推奨時間で脱型した後、制御された環境での後硬化処理を行ってください。金型を60～80°Cのオーブンに1～2時間入れてください。これにより反応が完全になり、寸法が安定し、引き裂き強度が向上します。
- 材料の選択が重要です。 寸法精度が極めて重要である場合（例：エンジニアリングプロトタイプ）、収縮率0.1%未満のプラチナ硬化付加形シリコーンは不可欠です。
硬化中の安定性は、正確な金型寸法を得るために極めて重要です。
5. 金型のくっつきや脱型困難
脱型が困難な場合、高価なマスターと新しく作成された金型の両方に損傷を与えるリスクがあります。
根本原因分析
- 離型剤が塗布されていない；
- 互換性のない材料（樹脂、金属、または特定のプラスチック）を使用している；
- 油、ほこり、硬化していないコーティングなどの汚染物質；
- 深いアンダーカットや複雑な形状；
プロ向けソリューションと技術：
- シリコーンを流し込む前には常に薄く均一な離型剤を塗布してください；
- 離型性を高めるために封着用ワックスまたは表面処理を使用してください；
- 原型モデルを十分に清掃し、完全に乾燥させてください；
- 深いアンダーカットがある場合は、複数のパーツまたは柔軟なゾーンを持つように金型を設計してください；
- より高い柔軟性を持つシリコーン（ショア硬度が低いもの）の使用を検討してください；
原型モデルの適切な準備により、スムーズで繰り返し可能な脱型が可能になります。
結論：優れた材料＋優れた技術＝優れた金型
液体シリコーンは非常に多用途で、金型製作に最適な選択肢ですが、最終的な結果は適切な混合、脱泡、硬化、および脱型方法に大きく依存します。上記の一般的な問題を理解し、防止することで、金型の一貫性、細部の再現性、および寿命を大幅に向上させることができます。
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