液状シリコーンゴムをプラスチック基材に接着するためのソリューション

ケイティ・タトル | 2021 年 1 月 20 日

射出成形された液体シリコーンゴム (LSR) は、医療機器から調理器具、電子機器に至るまで、多くの製品の製造に使用されています。 多くの LSR アプリケーションでは、シリコーンをプラスチック基板に接着する必要があります。 しかし、LSR は表面エネルギーが非常に低く、耐薬品性があるため、歴史的に他の材料との接着が困難でした。

LSR を熱可塑性基板に接着するには、現在 3 つの一般的な方法が使用されています。 プライマーは、LSR を基材に接着できるようにするために長い間使用されてきました。 自己接着 LSR は、20 年以上前に市場に導入されたとき、プライマーに比べて大幅な時間を節約できました。 最近、標準的な LSR に自己接合特性を付与することで、接合プロセスをさらに高速化し、コスト効率を高める新技術が導入されました。 この新しい接着添加剤技術は、一般的な非自己接着 LSR に簡単に注入でき、自己接着機能を付与できます。 この接着添加剤技術は、着色剤で一般的に使用される典型的な添加剤投与システムを使用します。 推奨される接着添加剤の投与レベルは、非自己接着 LSR に対して 1wt% です。 この添加剤は、LSR の物理的特性に影響を与えることなく機能し、ポリアミド (PA)、ポリブチレンテレフタレート (PBT)、ポリフェニレンサルファイド (PPS)、ポリフタルアミド (PPA) などの熱可塑性プラスチックへのプライマーなしの接着を実現できます。

プライマー、自己接着 LSR、または接着添加剤と併用する標準 LSR など、どのような方法が使用されているとしても、それぞれの機能を知ることは、製造性、材料の選択、コスト削減を考慮した設計に役立ちます。

プライマーは、LSR を基材に接着できるようにするために長い間使用されてきました。 プライマーを使用する場合は、接着するプラスチック部品を最初に射出成形する必要があります。 成形後、部品は取り出されて洗浄され、表面に有機物および無機物（グリース、汚れ、錆、油、酸化物層など）が付着していないことを確認してから、プライマーでコーティングされます。 表面処理は、接合プロセスにおける接着力に影響を与える最も重要な要素の 1 つです。

最適な結果を得るには、適切なプライマー塗布も不可欠です。 プライマーは、スプレー、浸漬、または刷毛塗りによって塗布できます。 各塗布方法には異なる機器が必要であり、プライマーを基材の特定の部分にのみ塗布する必要がある場合は困難になる可能性があります。 LSR でオーバーモールドされていない領域の潜在的な変色や光沢を避けるために、マスキングが必要になる場合があります。 プライマーのスプレー塗布には、溶剤プライマーに関連する揮発性有機化合物を管理するための専用のスプレー装置と換気装置を備えたスプレー ブースが必要です。 プライマーを刷毛で塗布するには、すべての部品を手作業でコーティングする必要があり、非常に労働集約的なプロセスとなり、サイクルタイムが長くなります。 部品をプライマーの槽/タンクに浸す浸漬法は経済的ですが、膜厚を制御し、フィッシュアイ欠陥や槽の汚染を回避するという課題があります。 湿気に敏感なプライマーを使用する場合は、プライマーの寿命が短くなる可能性があるため、浸漬法の使用は避けてください。

塗布方法に関係なく、ほとんどのプライマーは溶媒を蒸発させるための乾燥ステップを必要とします。 室温では通常、これには 30 分以内かかります。 わずかに高い温度 (例: 65 ℃) で乾燥する場合は、数分しかかからない場合があります。 プライマーを塗布して乾燥させた後、プラスチック部品を LSR 射出用の LSR 金型にロードできます。 プライマーの塗布と LSR 成形の間の時間 (レイオーバー安定性として知られます) は、使用するプライマーの化学的性質によって異なります。 ただし、従来のプライマーのレイオーバー安定性は通常非常に短い (通常は 5 時間未満)。

LSR を難しい基材に接着するには、プライマーの使用が最も有力な方法です。 ただし、プライマーは製造コストとサイクル時間を大幅に増加させます。

自己接着 LSR、または接着添加剤と組み合わせた標準 LSR を使用する場合、オーバーモールディングまたはツーショット射出成形によって LSR をプラスチック部品に直接射出することができ、部品の取り外しとプライマー塗布の手順が不要になります。 ツーショット射出成形では、熱可塑性プラスチック部品が金型から取り出されないため、LSR を成形する前に熱可塑性プラスチック基板を洗浄する必要がありません。