射出成形加工樹脂加工

樹脂加工の基本!射出成形について

プラスチックともよばれる樹脂製品は、軽く、丈夫で大量生産がしやすいことから、日用品や電子機器、機械のカバーなど、幅広い分野で使われています。今回は、樹脂製品を作る方法でよく行われている射出成形について紹介します。

樹脂加工の基本!射出成形について

射出成形とは

射出成形とは

プラスチック製品を作ることを「樹脂加工」といいます。樹脂加工では熱可塑性樹脂とよばれる、熱を加えると柔らかくなる樹脂が使用されます。ペレット状の材料樹脂を温めて溶かし、金属で作った型(金型)の中に流し込みます。しかし、溶けた樹脂は水などと違ってかなり粘りが強く、ドロっとしているため、注射器のような装置で力をかけながら流し込まなければなりません。そのため樹脂の加工は「射出成形」とよばれています。

樹脂加工-ゲート

樹脂加工-ゲート

樹脂製品に見られる写真のような突起は、ゲートとよばれる樹脂が射出された場所の跡です。

金型は、たい焼きの型やワッフルメーカーのように、2つに分かれています。一般的に部品の外観側を作る型を「キャビティ」、内側にあたる金型を「コア」といいます。樹脂加工では、樹脂がすぐに冷えて固まらない程度に温めた上下の金型をあわせ、そこに樹脂を射出します。その後、数秒待ち、中の樹脂が冷えて固まった頃合いを見計らって金型を開きます。そして、出来上がった樹脂製品を金型の内側からEピン(イジェクターピン)とよばれる棒で押し出して、金型から外します。

樹脂加工-Eピン跡

樹脂加工-Eピン跡

樹脂製品の裏側によく見られる、写真のような丸い跡は、Eピンの跡です。

射出成形では作れない形状

射出成形では作れない形状

さまざまな形が作れる射出成形ですが、作れない形状もあります。代表的なものを下記に挙げます

  • 薄肉形状
    薄すぎる形状は、粘りの強い樹脂が金型の中に入り込むことができなくなってしまうため、作れません。樹脂の種類や形状にもよりますが、厚さ1mm以下になると注意が必要だと考えていいでしょう。
  • 垂直な壁
    射出成形では、出来上がった部品を金型からはがすため「抜き勾配」が必要です。そのため、一見垂直に見える立壁でも、根元に向かって少しずつ太くなる勾配形状になっています。抜き勾配を考慮しない、垂直な形状は作れません。
  • アンダーカット
    金型は上下に開くため、金型の動きを妨げる形状は作れません。たとえば、立壁の内側にある突起や、側面に開いた穴などがこれに該当します。このような形状はアンダーカット、通称「アンダー」とよばれ、そのままでは作ることができません。
  • 隅Rのない尖った形状
    樹脂成型に使う金型は、金属の塊を機械加工で彫り、そこにさまざまな金型部品を追加して作製します。金属を彫る工具は全て角に丸みがあり、面と面がぴったりと合わさった直角を作ることはできません。そのため射出成形でも、隅Rのない尖った形状は作れません。また樹脂の流れの観点からも尖った形状は推奨されていません。

不可能を可能にする、入れ子とスライド

樹脂加工-ツメ

樹脂加工-ツメ

射出成形では、基本的にはアンダーカットの形状は作れません。しかし、部品同士を組み合わせることを考えると、やはり側面の穴や爪などが必要になるケースも少なくありません。その際に使うのが「スライド」とよばれる機構です。スライドは、金型の開閉に合わせて、横または斜めに動き、本来ならば作れなかった形状を可能にします。
また溶けた樹脂から発生するガスを抜くためのガス抜き穴や、他の部分に比べて細かい形状を要する場所などには「入れ子」と呼ばれる金型部品が使われることがあります。入れ子とは、金型の中にはめ込むパーツのことで、金型加工のコストを下げたり、メンテナンス性をよくしたりするなどの効果があります。

まとめ

射出成形は最も一般的な樹脂加工のひとつです。射出成形の方法と特徴をよく知ることが、よりよい樹脂部品の設計開発につながります。

こちらから、ものづくりに関するお役立ち資料を無料でダウンロードいただけます。

ピックアップ記事