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射出成形の基礎をおさえる プラスチック製品の流麗さと大量生産が叶う成形方法の魅力とは?

プラスチック製品のサンプル写真

私たちの身の回りにあるプラスチック製品の数々。
知っていましたか?世の中の7~8割のプラスチック製品は射出成形と言う工法で作られているのです。

射出成形とは『成形機』と呼ばれる機械を使用し、溶けた樹脂を金型に注入することで、思い通りの形のプラスチック製品を生み出す工法です。

射出成型の説明

この記事では射出成形の基礎として、身の回りにある代表的な製品の紹介と、射出成形のメリットをまとめました。

射出成形は「溶かす→流す→固まる→完成」の4ステップ

射出成形による製造工程は、「溶かす→流す→固まる→完成」の4ステップです。

プラスチックの成形原料である「樹脂ペレット」を溶かし、注射器のように注入していきます。注入先には金型があり、流れこんだ樹脂が固まったのち金型が開いて成形完了です。
射出成形で作られる製品の大きさも、例えばペットボトルのボトルキャップから、大きいものだと車のバンパーまで幅広く対応しています。

 

下記動画は射出成形の工程を紹介した、(株)関東製作所オリジナルの動画になります。
プラスチックの原料を射出成形機に投入するところから、実際に成形品が出来上がるまでの詳細が分かります。

 

代表的な射出成形品を紹介

【射出成形品①】プラモデル

よくおもちゃ売り場にあるプラモデル製品。

パーツがすべて繋がっており、それぞれニッパーで切って組み立てるプラスチック製の模型です。
実はこのプラモデル、上記の説明のように、射出成形で成形機からでてきた製品そのまま袋に封入され、製品化されています。パーツがつながっている部分をランナー、パーツ同士をくっつける穴をボス、パーツの強度を保つための仕切りのようなものをリブといい、こういった部分に「射出成形で作られた製品らしさ」が特長として表れていますね。

 

プラモデルのサンプル写真

 

【射出成形品②】容器のふた

特に私たちの生活に欠かせない飲料水のペットボトル。このキャップ(蓋)も射出成形でできています。
ロゴが印刷されていたり、触り心地が部分によって違ったり、内側はねじ構造であったりと、射出成形の技術があの小さなキャップに詰まっています。世界中で使用されているペットボトルのキャップ、射出成形の魅力の一つである大量生産で支えられています。

 

ペットボトルのキャップの写真

 

【射出成形品③】自動車を構成する部品

この金型業界で射出成形といったら自動車部品が代表的でしょう!車の外観、内観ほとんどに射出成形品が使われており、自動車関連の製品は射出成形品のオンパレードです。

様々な種類の樹脂に対応できる射出成形は、使用用途ごとに材料を変えることで、それぞれに適したプラスチック部品を作ることが可能です。ドアそのものや取手、座席シート、内装の各パネル類、バンパーなどなど、言い出したキリがないくらい、自動車には射出成形品が使われているのです。

自動車のパーツイメージ

複雑な形状に様々な樹脂材で対応できる、そして大量生産に最も適している!
自動車部品は、射出成形の強みを存分に発揮できる製品なのです。

また塗装も可能なので、プラスチック製品であってもメッキ加工を施すことで、自動車の外観に使用されるケースもあります。

 

射出成形のメリット 金型を使ったその他工法と比較して

【メリット①】金型だからこそできる超大量生産!

射出成形は金型を使用します。

金型はたった一つ作ってしまえば、そこから全く同じ外観・品質の製品を生産できます。ということは射出成形機を動かせば動かすほど、全く同じ製品を大量に生産できるのです。
基本的には一つの金型で、丁寧にメンテナンスを行いさえすれば、100万個以上ものプラスチック製品を成形する事が可能です。

射出成形機に乗せられた金型写真

 

【メリット②】さまざまな樹脂材料に対応可能

射出成形は、溶けた樹脂を注射器のような細いノズルを通し、押し出して型へ流し込みます。よって溶かしてしまえばある程度の種類の樹脂なら対応できてしまう!ということです。
一般的な樹脂であるPP(※)から、スーパーエンプラ(※)と呼ばれる超高性能プラスチックまで幅広く対応ができます。

また純粋な樹脂だけでなく、ガラス繊維や炭素繊維を配合して強度を高めた樹脂や、染料を加えて希望の色を着色した樹脂、絶縁性対候性といった樹脂まで、用途に合わせた成形が可能なのです。

PP
ポリプロピレンの略で、プラスチック素材の一つです。最も多く使用されているプラスチック素材の一つと言えます。
一般家庭で使用される身の回りのさまざまな製品に使用されており、家電製品や文房具、自動車用のパーツ、おもちゃやスポーツ用品など普段目にするものばかりで、その使用範囲は非常に幅広いです。
スーパーエンプラ
金属に近い強度を持ち、金属の代替えとしても使われています。ロケットのパーツなどにも採用されているほどの優秀な素材。
しかし高性能な分、素材費が高く、成形も特殊な設備が必要な事もあるので、一般製品ではあまり使われていません。

 

【メリット③】複雑な形状も再現でき、製品としての仕上りもとっても綺麗!

射出成形の成形品で最も特徴的なのが、意匠面の美しさを高めたいということで、かっこいいギザギザしたデザイン、かわいい丸みを表現したデザイン、文字やロゴマークを入れたりと、複雑な形状も再現できてしまうのが射出成形です。
成形機上で、閉じられた金型の中に高圧力で溶けた樹脂を注入するので、金型の転写性が非常に高いのがそれを可能にする理由です。

また、カチッと嵌め込むスペースがあったり、穴が開いていたり、ヒンジがあってグネグネと曲げることができたり・・・
それ実は、後から加工を加えたわけでなく、射出成形のワンショットで出来上がっているのです。前述したように金型の転写性が非常に高いので、製品設計時点で入念に機能性を詰め込んだうえで、型さえ作ってしまえば、その製品としての『機能』もそのまま再現しやすいのです。

 

加飾が施された射出成形品などの写真

製品によっては表面をメッキにしたり肌感を求めて少しザラザラにしたりと、後から加工することもありますが、基本的にはワンショットの成形が、そのまま製品となります。

この「後加工」という煩わしさが不要な点も、射出成形が量産に向いている要因と言えますね。

 

> 射出成形ラボサイトで射出成形を基礎からを学ぶ
射出成形とは、複雑な形状・流麗な意匠面の再現性が高く、大量生産を得意とする、最もメジャーなプラスチック成形工法です。

射出成形ラボサイトで射出成形を基礎からを学ぶ

まとめ

こんなにも私たちの身の回りにあるプラスチック製品。そしてその多くを『射出成形』という工法で作られていること、お分かりいただけましたでしょうか。

超大量生産ができ、さまざまな樹脂に対応可能。そして複雑な形状も再現できてしまう大変優れた製造技術。
そんなメリットばかりの射出成形ではありますが、その分、思い通りの製品を生み出すには、それ相応の技術・知識・経験が伴っていないと困難をきたすでしょう。

 

関東製作所浜松工場の成形機写真

 

弊社はプラスチック製品の総合メーカーであり、射出成形の金型も設計から製作まで一貫して対応しております。もちろん射出だけにとどまらず、ブロー成形金型や真空成形金型、または金型以外のプラスチック製品の製造にも長けております。

こんなのプラスチックで作れる?といった話から大規模な大量生産製品まであらゆる分野で、クライアント様の“プラスチックベストパートナー!”として活動しております。

関東製作所では、射出成形機1,800t~180tまで対応することができますので、お客様のご希望に合わせた製品開発の提案が可能です。
ぜひ一度、ご用命ください。

 

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