非粘着コーティングとは？種類・選び方と金型への離型コーティング

食品生地が金型に張り付く、ホッパーの内壁に粉体が残るなど、製造設備への材料の付着は、作業効率の低下や清掃負担の増加につながります。こうした問題への対策の一つが、非粘着コーティングです。

ただし、コーティングには複数の種類があり、材料の性質や母材、使用温度によって適した方法は異なります。

本記事では、非粘着コーティングの仕組みや種類、離型コーティングとの違いを解説します。用途別の施工例や選定時の確認ポイントも紹介するので、導入を検討する際の参考にしてください。

非粘着コーティングとは、食品原料や樹脂、ゴムなどが設備・部品の表面に付着しにくくなるよう、皮膜を形成する表面処理です。その基本となるのは分子間力の弱さであり、この非粘着性を基礎として、防汚コーティング・離型剤・低摩擦コーティングなど、用途に応じたさまざまな技術が展開されています。それぞれの用途では、非粘着性に加えて特有の要因が性能に関係します。

代表的な種類にはフッ素樹脂系やシリコーン系があり、耐熱性や耐摩耗性、対応する母材などが異なります。焼成が必要なタイプだけでなく、常温乾燥で皮膜を形成するタイプもあります。ただし、コーティングによって付着を完全に防げるわけではありません。付着する材料の性質や使用温度、設備の条件に合わせた選定が重要です。

製造設備の表面に材料が付着する原因は、材料自体の粘着性だけではありません。水分や静電気、設備表面の状態なども付着に関係します。また、設備の形状は材料の滞留にも影響します。

非粘着コーティングは、主に材料と設備表面の付着を弱める処理であり、原因によっては別の対策を組み合わせる必要があります。

製造設備への付着には、材料と設備表面の間に働く力や、材料の接触状態などが関係します。

材料によっては、設備表面に付着した後、乾燥や冷却によって固まり、除去しにくくなることがあります。一方、粉体は粒子と壁面の間に働く力に加え、水分や静電気も付着の原因になります。特に粒子が細かい粉体は、自重に対する付着力の影響が相対的に大きく、壁面から落ちにくくなる傾向があります。

フッ素樹脂系コーティングは、一般に表面エネルギーが低く、材料が付着しにくい性質があります。この特性を利用して、設備表面へのこびり付きを抑えます。防汚用途では、非粘着性に加えて、汚れによる表面の外観変化や汚れの付着防止性、付着した汚れの除去しやすさなども重要になります。

設備に残る材料が少なくなれば、清掃作業の負担や原料のロスを軽減できます。また、設備に残った原料が後続の製品に混入するリスクの低減にもつながります。ただし、非粘着性の効果は、材料の性質やコーティングの種類によって異なります。

ホッパーで粉体の流れが止まる原因の一つに、排出口付近で粉体がアーチ状に詰まる「ブリッジ」があります。粉体の凝集性や排出口の寸法・形状などが関係するため、内壁への付着を抑えるだけでは解消しないことがあります。対策には、排出口やホッパーの形状・寸法、粉体の流動性などを確認する必要があります。

また、粉体が湿気を吸って固まったり、静電気によって内壁に引き寄せられたりする現象にも注意が必要です。湿気が関係する場合は水分・湿度管理、静電気が関係する場合は帯電防止や除電などの対策が考えられます。

非粘着コーティングは、使用する樹脂や皮膜の形成方法によって、耐熱性や施工条件が異なります。

代表的なのは、焼成型フッ素樹脂コーティング・常温型フッ素コーティング・シリコーン系の3種類です。付着防止の性能だけでなく、設備を加熱できるか、施工後の寸法に影響しないかも選定のポイントとなります。

焼成型は、母材にフッ素樹脂塗料を塗布し、高温で焼き付けて皮膜を形成する方法です。PTFE・PFA・FEPなどが用いられ、非粘着性に加えて耐熱性や耐薬品性を備えています。特にPTFEとPFAは、260℃程度までの使用温度に対応する代表的な樹脂です。

施工では、油分の除去や下地処理を行ったうえで塗装・焼成します。高温処理が必要なため、主な対象は金属やガラス、セラミックなどの耐熱性を持つ母材です。焼成炉に収まる寸法であることも条件となり、取り外せない大型設備への施工には制約があります。塗膜の厚さは樹脂や施工仕様で調整でき、PFAなどでは厚膜化も可能です。

ただし、厚い皮膜は部品の寸法やすき間に影響するため、金型や精密部品では仕上がり寸法を確認します。摩耗した皮膜を再施工する際は、一般に旧皮膜の除去と下地処理が必要です。

常温型は、フッ素系のコーティング剤を塗布し、焼成せずに皮膜を形成する方法です。高温の焼き付け工程を必要とせず、金属のほか、ガラスや樹脂などにも使用できる製品があります。加熱による変形が懸念される部品や、焼成設備を利用しにくい場所で検討できます。

塗布方法には刷毛塗りやスプレー、浸漬などがあります。対象物の形状に合わせて塗布方法を選べるため、設備の一部だけに処理したいときにも利用しやすい方法です。

ただし、樹脂製の部品では、コーティング剤に含まれる溶剤によって表面が膨らんだり、ひび割れたりすることがあります。加熱せずに施工できても、すべての樹脂に対応しているわけではないため、母材とコーティング剤の相性を確認する必要があります。

シリコーン系は、シリコーン樹脂の非粘着性や離型性を利用したコーティングです。食品の焼き型や樹脂・ゴムの成形金型などに使用され、材料のこびり付きを抑えたり、型から取り出しやすくしたりする目的で用いられます。耐熱性にも優れており、加熱を伴う製造工程でも利用されています。

施工では、母材の表面にコーティング剤を塗布し、硬化させて皮膜を形成します。常温で硬化するタイプと加熱して硬化するタイプがあり、部品の材質や耐熱性に合わせて選びます。加熱硬化型では、母材が硬化時の温度に耐えられるか確認が必要です。

ただし、原料との摩擦や繰り返しの洗浄によって皮膜が摩耗すると、非粘着性や離型性が低下することがあります。使用温度だけでなく、母材への密着性や耐摩耗性も選定のポイントです。また、食品に直接触れる設備では、食品接触用途への適合性も確認する必要があります。

ここまで紹介した3種類のコーティングは、耐熱性や施工できる母材、メンテナンスの方法に違いがあります。選定時に確認したい4つの項目を比較表にまとめました。

※数値はおおよその目安であり、皮膜の仕様や使用条件によって異なります。

選定時に注意したいのは、皮膜の耐熱温度と施工時の加熱温度は異なるという点です。例えば、焼成型では施工時に母材を高温で加熱するため、使用時の温度条件を満たしていても、母材が焼成温度に耐えられなければ施工できません。

また、皮膜の厚さは施工後の部品の寸法に影響します。特に金型や精密部品では、必要な仕上がり寸法を確認することが重要です。再施工時に旧皮膜の除去や設備の取り外しが必要になるかも含め、使用環境に適した方法を選びましょう。

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非粘着コーティングと離型コーティングは、どちらも材料が表面にくっつくのを抑える処理です。離型コーティングは非粘着性を応用した用途の一つであり、膜厚や滑りやすさ、ワークへの離型剤成分の付着性など、離型用途に特有の要因も性能に関係します。また、これら以外にも、十分に解明されていない要因が存在します。

非粘着コーティングは、材料が表面に付着しにくくなるようにする処理です。一方、離型コーティングは、金型から成形品を取り出しやすくすることを目的としています。

金型への施工では、非粘着性によって樹脂やゴムの付着を抑え、離型性によって成形品をスムーズに取り出せるようにします。どちらもフッ素樹脂系やシリコーン系が使用されるため、コーティング材料ではなく、重視する効果によって呼び分けられます。

金型に樹脂やゴムが張り付くと、成形品を取り出す際に変形や傷が生じたり、金型に材料が残ったりすることがあります。離型コーティングによって型離れをよくすることで、成形品の取り出しがスムーズになり、清掃の負担や成形不良の軽減につながります。

施工時には、皮膜の厚さが金型の寸法や成形品の形状に影響しないか確認が必要です。また、成形時の温度や材料との相性、繰り返し使用したときの耐久性も選定のポイントとなります。

離型コーティングと離型剤は、どちらも金型から成形品を取り出しやすくするために用いられます。ただし、離型剤は型離れをよくするための薬剤を指し、離型コーティングは金型の表面に皮膜を形成して離型性を高める処理を指します。

離型剤には、成形のたびに塗布するものから、1回の塗布で繰り返し成形できるものまであります。また、離型剤自体が金型の表面に皮膜を形成することもあるため、離型剤と離型コーティングには、共通する部分もあります。

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非粘着コーティングは、食品製造から樹脂・ゴムの成形まで、さまざまな製造工程で利用されています。設備に付着する材料や発生する問題によって、施工する部位と求められる効果は異なります。代表的な用途を3つに分けて紹介します。

食品製造ラインでは、パンや焼き菓子の生地が金型や型板に張り付き、製品を取り出しにくくなることがあります。非粘着コーティングを施すことで、生地の焼き付きや型離れの悪さを抑え、製品の型崩れや清掃の手間を減らせます。

具体的な施工部位には、焼き菓子用の金型や製パン用の天板などが挙げられます。生地が接触する面の非粘着性を高めることで、焼き上がった製品を取り出しやすくし、型に残る付着物の軽減につながります。

また、包装機のヒートシールバーにも、加熱した包装フィルムの付着を抑える目的でコーティングが使用されます。食品に直接触れる金型や型板では、非粘着性や耐熱性に加え、コーティング皮膜が食品衛生法に基づく規格基準に適合しているか確認する必要があります。

粉体や粘性材料を扱う設備では、ホッパーの内壁やシュートの底面、配管の内面に原料が付着することがあります。付着物が蓄積すると、原料の流れが悪くなったり、清掃のために設備を停止したりする原因になります。

ホッパーでは、粉体が内壁に残るのを抑え、排出口まで流れやすくする目的でコーティングが利用されます。シュートでは、材料が滑り落ちる面に施工し、途中での引っかかりや残留を軽減します。配管では、内面への材料のこびり付きや付着物の蓄積を抑えることが主な目的です。

施工時には、原料の性質だけでなく、設備内部の形状も確認が必要です。特に、曲がりや段差のある部分は原料が滞留しやすく、配管の内径や長さによっては均一な塗布が難しくなります。付着が発生する位置を把握し、必要な範囲に施工できるかを検討します。

樹脂やゴムの成形工程では、金型の成形面や押出機の口金などに非粘着コーティングが利用されます。金型への材料の張り付きは成形品の変形や破損につながり、押出機の口金に付着物がたまると、製品の外観不良や連続運転の妨げになります。

フロロテクノロジーの導入事例では、シリコーンエラストマーなどのゴム成形において、フッ素系離型剤の塗布によって連続成形が可能になった実績があります。また、プラスチックやエラストマーの押出成形では、口金に生じる「メヤニ」と呼ばれる付着物を減らし、連続稼働時間を延ばした事例もあります。

精密成形では、ガラス金型や電鋳金型への施工例もあります。微細な形状を持つ金型では、皮膜が厚すぎると成形品の寸法や形状に影響するため、薄い皮膜で離型性を確保することが重要です。

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非粘着コーティングの導入前には、施工する部品の材質や使用環境、コーティングする範囲を整理しておくことが重要です。母材・耐熱温度・寸法・数量を事前に確認しておくと、施工できる方法を絞り込みやすくなり、見積もりや納期の相談も進めやすくなります。

母材がステンレス・アルミニウム・樹脂などのどれに当たるかを確認します。材質によって適したコーティング剤や下地処理が異なるため、既存のめっきや塗膜の有無も重要です。また、油汚れや腐食、古い皮膜が残っている部品では、施工前に除去や洗浄が必要になることがあります。使用中の部品は、表面の状態も施工先に伝えましょう。

設備の通常の使用温度だけでなく、運転中の最高温度も確認します。高温の洗浄水や蒸気を使う設備では、洗浄時の温度や蒸気による皮膜への影響も確認が必要です。また、焼成型では施工時に母材を加熱するため、稼働時の温度に問題がなくても、加工中に部品が変形するおそれがあります。使用時と施工時の温度を分けて整理することが必要です。

部品の縦・横・高さに加え、配管であれば内径や長さも確認します。焼成型では焼成炉に収まる大きさか、複雑な形状では必要な位置まで塗布できるかが重要です。全面に施工するのか、付着しやすい部分だけに施工するのかも決めておきましょう。金型の合わせ面やねじ穴など、塗膜を付けたくない箇所は図面や写真で示すと伝わりやすくなります。

施工する部品の数量と、単発の施工か継続的な発注かを整理します。少量で性能を試す段階と、複数の部品をまとめて施工する段階では、作業の進め方や納期が変わります。また、稼働中の設備を取り外す場合は、停止できる期間も確認が必要です。数量と希望納期、設備の停止可能日を伝えると、具体的な施工計画を相談しやすくなるでしょう。

既存の設備にも施工できる方法があります。焼成型は通常、部品を取り外して加熱処理するため、設備の大きさや分解の可否が制約になります。一方、常温型は加熱工程が不要で、現場で塗布できる製品もあります。ただし、施工前には油分や付着物を取り除き、皮膜を形成できる表面状態に整えることが必要です。

非粘着コーティングは付着物を減らし、取り除きやすくするための処理であり、清掃を不要にするものではありません。また、硬い工具で表面をこすると皮膜に傷が付くことがあります。清掃時にはコーティングの仕様に合った洗浄方法を選び、汚れの残り具合と皮膜の状態を確認します。

一律の耐用年数はありません。原料との摩擦・使用温度・洗浄方法などが皮膜の摩耗や劣化に影響します。以前より付着物が増えた場合は、皮膜の傷や剥がれ、摩耗がないか確認しましょう。再施工が必要かどうかは、皮膜の状態と設備の使用条件を踏まえて判断します。

食品に触れる設備には、食品接触用途に適合した材料を使用する必要があります。非粘着性があるという理由だけで、すべてのコーティング剤を食品用金型や型板に使えるわけではありません。なお、フロロテクノロジーの「フロロサーフ」は食品に触れる用途に使用できません。

実際に扱う材料と設備の母材を使って試験すると、付着量や汚れの落としやすさを比較できます。フロロテクノロジーでは、工業用途向けにコーティング剤の無償サンプルを用意しています。申し込み時には母材・使用温度・求める性能などをお伝えください。送料は申込者負担で、食品接触用途などはサンプル提供の対象外です。

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