型取りにおける付加型シリコーンのメリット

付加型シリコーン（プラチナシリコーンとも呼ばれます）は、精密な型取りに広く使用されている2液型の液状シリコーン材料です。白金触媒による付加反応で硬化し、一般的に硬化収縮が小さく、寸法安定性、柔軟性に優れているほか、型の長期保管にも適しています。

多くのスズシリコーン（縮合型シリコーン）製品と比較して、付加型シリコーンは一般的に硬化収縮が小さく、長期的な寸法安定性に優れています。配合によっては、高い引裂強度と優れた機械的特性も備えています。これらの特長から、樹脂注型、ジュエリー製作、試作品の複製、彫刻作品など、高い型精度と耐久性が求められる用途に適しています。

ただし、プラチナシリコーンは製品によって硬度、粘度、引裂強度、硬化時間、耐熱性が異なります。適切な製品を選ぶには、型の設計、原型の材質、注型材料を慎重に考慮する必要があります。

付加型シリコーン

1. 付加型シリコーンとは？

付加型シリコーンは、白金触媒を使用する付加硬化型の液状シリコーンです。一般的にA剤とB剤の2成分で構成されています。指定された比率で混合すると、両成分が架橋反応を起こし、徐々に弾性のあるシリコーンゴムへと硬化します。

スズシリコーンとは異なり、付加型シリコーンは一般的に硬化反応中に低分子の副生成物を放出しません。そのため、硬化収縮が小さく、優れた寸法安定性を実現できます。

型取り用途において、付加型シリコーンは次のような特長を備えています。

• 低収縮性：原型のディテールと寸法精度を維持しやすくなります。
• 優れた柔軟性：特に複雑な形状やアンダーカットのあるモデルを離型しやすくなります。
• 幅広い硬度の選択肢：柔らかい型から中硬度、硬い型まで、用途に応じた配合を選べます。
• 優れた機械的特性：製品によっては、高い引裂強度、引張強度、伸びを備えています。
• 長期保管安定性：適切に製作・保管された付加型シリコーン型は、一般的に長期間保管できます。

ただし、これらは付加型シリコーンに一般的に見られる特性であり、すべての製品に保証されるものではありません。実際の性能については、対象製品の技術データシート（TDS）で確認してください。

2. 主なメリット

2.1 硬化収縮が小さい

硬化収縮が小さいことは、精密な型取りにおける付加型シリコーンの主なメリットの一つです。

硬化が進むにつれて、材料は安定したゴム状の構造を形成します。付加硬化型シリコーンは、一般的に縮合反応に伴って発生する低分子の副生成物を生じないため、硬化収縮が小さく、型の寸法変化を最小限に抑えやすくなります。

この特性は、特に次のような用途で重要です。

• 精密な樹脂部品や製品試作品の複製。
• ジュエリー、アクセサリー、小型のクラフト製品。
• 複雑な質感や細かなディテールを持つアートモデルの複製。
• 寸法の一貫性が重要となる繰り返し生産。

ただし、完成した型の寸法精度は、シリコンの収縮率だけで決まるものではありません。原型の精度、注型方法、硬化条件、型の設計、さらに注型材料自体の成形収縮も、完成品の寸法に影響を与える可能性があります。

2.2 優れたディテール再現性

型取りでは、シリコンを原型の表面に密着させ、質感、溝、エッジ、細かな構造的特徴を正確に再現することが一般的に求められます。

プラチナシリコーンには、用途に応じて選べるさまざまな粘度の製品があります。一般的に低粘度の製品は流動性に優れ、原型の細かな部分まで行き渡りやすく、気泡の浮上や排出も促進します。

精密なモデル、ジュエリーの原型、複雑な質感を持つ型を製作する場合は、次の製品仕様に特に注意してください。

• 混合後の粘度。
• 可使時間。
• 硬化時間。
• 真空脱泡への適性。
• 注型成形または刷毛塗り成形への適性。

白金触媒による付加硬化システムを採用しているからといって、すべての製品が低粘度であるとは限りません。実際の流動性は、製品固有の配合によって異なります。刷毛塗りで大型の型を製作する場合は、この用途向けに設計されたチキソ性のある製品や高粘度の製品も適しています。

2.3 優れた柔軟性

硬化後の付加型シリコーンは、ある程度変形できる弾性シリコーンゴムになります。そのため、溝、アンダーカット、細長い部分、複雑な表面形状を持つモデルも取り出しやすくなります。

硬質の型材と比較して、柔軟なシリコン型は複雑な形状を複製する際に扱いやすく、離型時に型や成形品が機械的な損傷を受けるリスクも軽減できます。

型の設計に応じて、次のような硬度のシリコンを選べます。

• 低硬度シリコン：曲げたり伸ばしたりしやすく、複雑な構造、深いアンダーカット、離型時に大きな変形が必要な型に適しています。
• 中硬度シリコン：柔軟性と型の支持力のバランスに優れ、幅広い型取り用途に適しています。
• 高硬度シリコン：形状を保持する力に優れており、比較的シンプルな設計や、型自体に一定の形状保持性が求められる用途に適しています。

硬度を選ぶ際は、離型のしやすさだけに注目してはいけません。薄肉部分、鋭い角、裂けやすい構造を持つ型では、引裂強度や伸びも評価する必要があります。

付加型シリコーンの柔軟性

2.4 優れた機械的特性

注型と離型を繰り返すと、型には継続的に引張、曲げ、局所的な引裂の力が加わります。そのため、シリコンの機械的特性は型の性能に直接影響します。

付加型シリコーンを購入する際は、特に次のパラメータを確認してください。

硬度が高ければ必ず引裂強度も高いというわけではなく、柔らかいシリコンが必ずしも耐久性に優れているわけでもありません。異なる製品の機械的特性は、それぞれのTDSをもとに比較してください。

実際の使用における型の寿命は、注型材料、離型方法、離型剤、型の厚さ、生産頻度、使用条件などにも左右されます。

2.5 型の長期保管に適している

付加型シリコーンのもう一つのメリットは、一般的に型の保管寿命が長いことです。

ここでは、次の2つの概念を区別する必要があります。

型の保管寿命（Mold Library Life）

これは、完成したシリコン型を注型生産に使用せず、適切に保管した場合に、どのくらいの期間使用可能な状態を維持できるかを指します。付加型シリコーンは一般的に長期保管安定性に優れているため、原型の複製能力を維持する必要があるプロジェクトや、将来の使用に備えて予備の型を保管する用途に適しています。

生産寿命（Production Life）

これは、実際の生産工程でシリコン型をどのくらいの期間使用できるかを指します。生産寿命は、注型材料、離型剤、型の設計、使用頻度、離型作業など、さまざまな要因によって変わります。

したがって、付加型シリコーンは一般的に長期保管安定性に優れていますが、すべての型に一定の使用寿命が保証されるわけでも、特定の回数の注型に必ず耐えられるわけでもありません。

なお、型の保管寿命とは、硬化済みのシリコン型を使用可能な状態で保管できる期間を指します。未混合の液状シリコン原材料の保存期間とは異なります。

2.6 さまざまな注型材料に対応

製品固有の配合によって、付加型シリコーンは次のようなさまざまな材料で製作される製品の注型や複製に使用できます。

• エポキシ樹脂。
• ポリウレタン樹脂。
• ポリエステル樹脂。
• 石膏。
• ワックス。
• セメント・コンクリート。
• 一部の低融点金属または合金（実際の注湯温度が対象シリコン製品グレードの耐熱温度に適合するか確認する必要があります）。

一般的な多くの注型材料に対して、シリコン型は優れた離型性を発揮し、適切な使用条件であれば追加の離型剤を必要としない場合があります。

ただし、離型性能は注型材料、型の表面、構造の複雑さ、使用条件によって異なります。特殊な樹脂、型に付着しやすい材料、または型の長寿命が求められる生産工程では、適切な離型剤が必要になる場合もあります。

シリコン型にシリコンを注型する場合は、特に2つの点に注意が必要です。シリコン同士が接着する可能性があること、そして異なるシリコン硬化システム間で硬化適合性の問題が生じる可能性があることです。このような用途では、まず少量でテストを行い、必要に応じてシリコン専用のシリコン用離型剤を使用してください。

3. 用途

硬化収縮の小ささ、柔軟性、優れた機械的特性を備えた付加型シリコーンは、幅広い型取り用途に適しています。

3.1 樹脂用型の製作

付加型シリコーンは、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、その他の樹脂製品向けの型の製作に広く使用されています。

代表的な用途には、樹脂クラフト、装飾品、模型部品、試作品の複製などがあります。必要な硬度や引裂強度に応じて、サイズや複雑さの異なる型に適した配合を選択できます。

エポキシ樹脂用シリコン型

3.2 ジュエリー・精密クラフト用型

ジュエリー、アクセサリー、小型のクラフト製品には、細かな質感、複雑な輪郭、高い寸法精度が求められることがよくあります。

低粘度のプラチナシリコーンは原型表面の細部まで行き渡りやすく、柔軟性にも優れているため、複雑な構造を持つモデルの離型も容易になります。

ジュエリー・アクセサリー用シリコン型

3.3 彫刻・アートモデルの複製

付加型シリコーンは、彫刻、人物像、装飾品、その他の芸術作品を複製するための柔軟な型の製作に使用できます。

大型モデルや深いアンダーカットを持つモデルでは、離型時の型の変形や損傷を防ぐため、型の分割方法、シリコンの厚さ、外側の支持型の設計についても考慮する必要があります。

3.4 ワックス・石膏・コンクリート用型

付加型シリコーンは、ワックス製品、石膏装飾品、一部のコンクリート製品向けの型の製作にも使用できます。

適切な製品を選ぶ際は、注型材料の温度と重量、材料に含まれる粒子や表面摩擦、型に求められる生産サイクル数を考慮してください。

キャンドル用シリコン型

3.5 食品接触用・焼き型

食品接触用途向けに特別に配合され、試験を受けた一部の付加型シリコーン製品は、焼き型、チョコレート型、キャンディ型などの食品用型に使用できます。

ただし、白金触媒を使用しているからといって、自動的に食品グレードになるわけではありません。また、すべての付加型シリコーン製品が食品との直接接触に適しているわけでもありません。

食品接触用シリコンは、対象市場の規制と具体的な使用条件に照らして評価する必要があります。また、関連する試験報告書や適合性関連書類を備えていなければなりません。硬化条件、後処理要件、顔料、離型剤なども、完成品の適合性に影響する可能性があります。

さらに、食品接触規制への適合性と焼成温度への耐性は別々の評価基準であり、それぞれ独立して確認する必要があります。

食品接触用シリコン型

4. 選び方

すべての付加型シリコーン製品が、同じ型取り工程に適しているわけではありません。製品を選ぶ際は、次の要素を評価してください。

4.1 型の設計に合わせて硬度を選ぶ

型のサイズ、肉厚、アンダーカット、離型方法は、いずれも適切なシリコン硬度の選択に影響します。

複雑なデザイン、深いアンダーカット、離型時に大きな変形が必要な型には、低硬度のシリコンを検討してください。一定の構造的な支持力が必要な型には、中硬度から高硬度の製品がより適している場合があります。

4.2 型のディテールと製造方法に合わせて粘度を選ぶ

細かな質感や複雑な構造を持つ原型には、一般的に低粘度の製品が適しており、優れた流動性とディテール再現性が期待できます。

大型の型を刷毛塗りで製作する場合は、原型の表面をシリコンが垂れ落ちないよう、粘度が高く、適切なチキソ性を持つ製品を検討してください。

4.3 生産要件に応じて耐引裂性を考慮する

型に薄肉部分、鋭い角、深い溝、複雑なアンダーカットがある場合は、引裂強度と破断伸びに特に注意してください。

このような用途では、ショアA硬度だけで材料の適性を判断することはできません。

4.4 可使時間と硬化時間を確認する

付加型シリコーンの可使時間と硬化時間は、製品によって大きく異なります。

可使時間が長い製品は、複雑な原型、大型の型、十分な脱泡が必要な工程に適しています。一方、硬化時間が短い製品は、生産効率の向上に役立ちます。

製品を選ぶ際は、作業温度、型のサイズ、生産スケジュールを考慮してください。

4.5 耐熱性と適合性関連書類を確認する

型が高温の注型材料に接触する場合、または焼き型や食品接触用途に使用される場合は、製品の耐熱データと関連する適合性書類をそれぞれ確認してください。

プラチナシリコーンという名称だけを理由に、耐熱性や食品接触への適合性があると判断してはいけません。必ず対象製品のTDS、試験報告書、指定された使用条件を確認してください。

5. 使用上の重要な注意点

付加型シリコーンは優れた性能を備えていますが、その付加硬化システムは特定の化学物質に敏感です。型を製作する前に、次の点に特に注意してください。

5.1 硬化阻害に注意する

付加型シリコーンは、一部の化学物質の影響を受けることがあり、その結果、硬化の遅延、局所的な未硬化、表面のべたつきなどが生じる可能性があります。

主な原因として、次のようなものが考えられます。

• 一部の硫黄系モデリングクレイなど、硫黄を含む材料。
• 特定のアミン化合物。
• スズ化合物、および一部のスズシリコーン（縮合型シリコーン）製品に由来する残留物。
• 一部の接着剤、コーティング剤、樹脂。
• 適切に洗浄または二次硬化されていない一部の3Dプリントモデル。

3Dプリントした原型を使用する場合は、付加型シリコーンとの適合性を確認してください。洗浄、二次硬化、表面処理については、プリント材料とシリコンサプライヤーの推奨事項に従ってください。

適合性が不明な原型材料を使用する場合は、本格的な型取りを始める前に、少量で硬化テストを行ってください。

5.2 製品の指示に従ってA剤とB剤を正確に混合する

付加型シリコーンは、一般的に2液型システムとして供給されます。混合比は製品によって異なる場合があります。必ずTDSに指定された重量比または体積比に従って各成分を計量してください。

混合不足や誤った混合比は、硬化不良の原因となり、型の性能に影響する可能性があります。

5.3 指定された脱泡・硬化手順に従う

高精度な型を製作する場合、真空脱泡によって混合時に混入した気泡を減らすことができます。

注型後は、製品メーカーが指定する温度と時間でシリコンを硬化させてください。硬化条件は製品によって異なるため、別の製品グレードの加工条件をそのまま適用しないでください。

5.4 注型材料に応じて離型剤の必要性を判断する

一部のシリコン配合は、樹脂、石膏、ワックスなどの一般的な注型材料に対して優れた自然離型性を発揮します。

ただし、注型材料が型に付着しやすい場合や、型を繰り返し生産に使用する場合は、シリコンと注型材料の両方に適合する離型剤を選んでください。事前にテストを行い、表面品質と硬化工程への影響を評価することをおすすめします。

6. よくある質問

Q1：型取りには付加型シリコーンと縮合型シリコーンのどちらが適していますか？

どちらも型取りに使用できますが、性能特性と適した用途が異なります。

付加型シリコーンは一般的に硬化収縮が小さく、長期的な寸法安定性に優れ、型の保管寿命も長い傾向があります。そのため、精密な複製や長期的な安定性が求められるプロジェクトに適しています。

縮合型シリコーンは長年にわたる使用実績があり、幅広い製品が販売されています。また、多くの一般的な型取り用途にも適しています。

最終的な選択は硬化システムだけで判断するのではなく、型の精度、予算、原型の材質、生産要件、実際のテスト結果に基づいて行う必要があります。

Q2：付加型シリコーンの収縮率はどのくらいですか？

付加型シリコーンは一般的に硬化収縮が小さいですが、具体的な数値は製品の配合や試験条件によって異なります。

製品を選ぶ際はTDSを確認し、シリコン自体の硬化収縮と、注型材料の成形収縮を区別してください。どちらも最終製品の寸法に影響する可能性があります。

Q3：付加型シリコーンで型を製作する際、離型剤は必要ですか？

必ずしも必要ではありません。プラチナシリコーン型は、一般的な多くの注型材料に対して優れた離型性を発揮します。ただし、離型剤が必要かどうかは、注型材料、型の設計、実際の工程条件によって異なります。

シリコン型にシリコンを注型する場合は、シリコン同士が接着するリスクに特に注意してください。事前テストの結果に基づいて、専用の離型剤を使用してください。

Q4：付加型シリコーンはすべて耐熱性に優れていますか？

いいえ。耐熱性は製品固有の配合によって異なり、すべての付加型シリコーン製品が同じ耐熱性能を備えているわけではありません。

製品を選ぶ際は、指定された連続使用温度と短時間の耐熱温度を確認してください。また、注型材料の実際の温度や、繰り返される熱サイクルが型の性能に与える影響も考慮する必要があります。

Q5：付加型シリコーンはすべて食品接触に適していますか？

いいえ。付加硬化はシリコンの硬化システムを表すものであり、それだけで製品が食品接触規制に適合していることを証明するものではありません。対象市場で適用される要件を満たし、関連する試験を受けた特定の配合の製品のみが、指定された条件のもとで該当する食品接触用途に使用できます。例えば、米国FDAの関連要件への適合性を確認する場合は、対象製品が適用されるFDA規制の条項を満たしているかを確認し、対応する試験報告書と使用条件を確認してください。また、購入前に製品の硬化条件と後処理要件も確認する必要があります。

Q6：付加型シリコーンが硬化しない、または表面がべたつくのはなぜですか？

硬化阻害が原因である可能性があります。硫黄を含む物質、アミン、スズ化合物、原型表面の一部のコーティング剤や接着剤、さらに一部の3Dプリント材料は、付加型シリコーンの正常な架橋反応を妨げる可能性があります。

このような問題が発生した場合は、原型の材質、表面処理、洗浄工程を確認してください。本格的な生産を始める前に、実際に使用する原型材料で少量のテストを行ってください。

7. まとめ

硬化収縮の小ささ、優れた寸法安定性、柔軟性、幅広い機械的特性を備えた付加型シリコーンは、精密な型、樹脂の複製、ジュエリー製作、アートモデルなどに適した重要な材料です。

実際の型取りプロジェクトでは、適切なプラチナシリコーンを選ぶ際に、硬化システムだけを考慮するのでは不十分です。硬度、粘度、引裂強度、可使時間、耐熱性、原型材料との適合性についても評価する必要があります。

型の設計と生産要件に応じて適切な配合を選ぶことで、型取りにおける付加型シリコーンの性能を最大限に活用できます。