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射出成形機とは？選定ポイントや導入メリット、おすすめ8製品を解説

射出成形機は、おもにプラスチックの原料を溶かし、型へ射出して成形する機械です。
身の回りのプラスチック製品は多くが射出成形機で作られており、生活の上でも欠かせません。

この射出成形機を導入する際には、型締力や金型サイズなど選定ポイントがいくつかあります。
この記事では、射出形成機の原理や、射出成形機を選定するためのポイント、おすすめメーカについてまとめました。

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１．射出成形機とは

射出成は、ペレット化したプラスチックを溶かして金型に注入し、冷やした後で管型の中の固まったプラスチック成型品を取りだす、プラスチック製品製造の方法の1つです。

射出成形法にも色々ありますが、最も使われているスクリュー型成形についてご紹介します。
図1は、射出成形機の構成のイメージ図です。

射出成形機は、金型にスクリューシリンダ―からブラスチックのペレットを溶融したものを注入し、成形品を製作します。
射出成形機の駆動力には、サーボモータを中心とした電力系と、油圧による機械系があります。
どちらも一長一短がありますが、サーボモータを制御する方式が、精密な加工が可能なため優勢のようです。

図2は、成形品ができるまでのステップです。

・射出：金型に溶融したプラスチックを導入します。
・冷却：射出が終わると、金型の溶融物を冷却します。
　　　　その間に、スクリュー側ではホッパーからのペレットを溶融して、次の準備をして待機します。
・成形：金型の中が冷えたら、金型を開いて成形品を取出します。

射出形成機については以下の動画も参考にしてください。

入門射出成形技術（ダイジェスト）

引用：日刊工業教育用映像

プラスチック製品ができるまで～射出成形～

引用：KANTO MFG channel

発泡成形の大型部品への展開　超大型電動式射出成形機

引用：ShibauraMachine

２．射出成形機の選び方

射出成形機を選ぶ場合、下記3つの項目をポイントとします。

・どれくらいの生産を行うのか
・どのような形状にするのか
・どの材料を使用するのか

（１）どれくらいの生産を行うのか

まずどれくらいの生産量を考えているのか、概算を立てましょう。
メーカの体制によって小規模生産が得意な企業、大規模生産が得意な企業と分かれています。大規模生産を見据えるなら、自動化も視野に入れましょう。

概算を立てるには生産計画を立案した上で、目標から逆算して生産量を予測します。
※状況によって複雑な計算が必要になるため、生産担当がいる場合は連携が必要です。

例えばプラスチック射出成形機の場合、1時間でおおむね100個の製品を作れます（小型から中型の射出成形機を目安）。そのため数百個クラスであれば、メーカから見るとかなり少ないロット数となるでしょう。

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（２）どのような形状にするのか

生産する製品の形状により、成形法がある程度決まります（型締力や金型のサイズ）。もし想定している製品の形状が中空製品や長尺でないなら、射出成形が最適です。

その中でも例えば極小成形品を作る場合、小型の「卓上型射出成形機」で十分役目を果たせます。記録メディアのような光ディスクを整形する際は、「ディスク専用射出成形機」が必要です。化粧品や飲料ボトルを作る場合、内部から空気を送り込む「インジェクションブロー射出成形機」が必要となるでしょう。

基本的には金型を変えることで、多くの形状に適合できます。ただし、形状次第では射出成形機を専用機にする必要があるため、事前に製品の形状が適合しているか確認しなくてはなりません。

（３）どの材料を使用するのか

射出成形機は、どの材料を使用するのか、予算と製品の用途を考えた上で選択しなければなりません。

例えば近年使われることが多い熱可塑性エラストマーは、非常に汎用性が広いです。一方で品質管理がほかの素材と違い、少し特殊なものとなっています。そのため素材の管理実績があるメーカを選ぶ必要があるでしょう。

３．射出成形機の導入メリット・デメリット

射出成形機はメリットが多く、大量生産を行うのであればぜひ導入すべきものです。
反面、期待していたほど効果が得られない場合もあります。そのため事前にメリットとデメリットを比較し、導入を入念に検討しましょう。

（1）射出成形機を導入するメリット

射出成形機は金型を使い、大量に安定した品質のプラスチック製品を作り出せます。また駆動方式によって特徴が変わり、求めている製品を探しやすいのも特徴です。
例えば油圧式であればイニシャルコストが安い上に、成形する際の条件を幅広く取れます。具体的な成形条件は、下記のとおりです。

・樹脂・金型温度
・充填時圧力と保圧
・射出速度・時間
・冷却時間

ほかにもスクリューの前進位置や回転数、突き出し速度と回数といった条件も油圧式なら余裕があります。高圧の型締力も出しやすく、構造がシンプルなので修理も容易です。
電動サーボモータであれば、より細かい制御と正確な動作が期待できます。ほかの成形手法と違い、複雑な型も連続成形が行いやすいです。

（2）射出成形機を導入するデメリット

射出成形機は非常にメリットが多い反面、導入時はデメリットもあります。

・導入までのコスト・手間がかかる
・一定のスペースが必要
・特徴に合わせて導入しなければならない

射出成形機は機種の選定の手間だけでなく、実際の導入コストも追加でかかります。
さらに大きなスペースが必要になる場合もあります。スペースによって横型・縦型が選べる反面、特徴も変わるのでよく吟味しなくてはなりません。
（縦型は省スペースで重力方向に型を開閉するため、成形安定や金型寿命が横型よりも優れている。しかし型締力と耐震性は横型が有利）

また電動式や油圧式、ハイブリッドと選べるものの、それぞれの特徴を理解していなければ狙った効果を発揮できない場合もあります。
例えばより細かい制御を必要としていたのに、コストを考えて油圧式を導入してしまう可能性はありますが、メーカーとの打ち合わせで、こちら側の仕様を提示すれば、誤ることはありません。。

導入時は自社が何を作りたいのか仕様や条件、環境を明確にした上で、実績のあるメーカー何社かと打ち合わせることで、誤った機器の導入することはありません。

４．射出成形機を用いて生産性を上げるポイント

射出成形機を用いて生産性を上げるポイントは、用途に合った射出成形機を導入することです。
生産量を高める目的であれば、大量生産に向いたメーカと射出成形機が重要となります。さらに生産量が高まると、製品のバリや不良品が出やすくなってしまうでしょう。
バリや不良品を無くすためには、強い圧力で射出・成形をしなくてはなりません。しかし成形品の形状が複雑だと、圧力が出しやすい油圧式では複雑な制御が難しくなります。

正しい用途とそこに見合った射出成形機の導入、ランニングコストや日々の売上も加味した上で入念な検討が必要です。大きなスペースと費用がかかるからこそ、効果的に生産性を高められるよう上記のポイントに沿って導入しましょう。