ガスインジェクション成形とは？

一般的な樹脂成形といえば、溶かした樹脂を金型に流し込んで固めた、しっかりしたプラスチック製品を思い浮かべる方が多いでしょう。しかし近年では、見た目以上に軽い製品も多く見られるようになりました。これは一体どのような仕組みなのでしょうか？

私たちの身の回りには、自動車の部品や家電のハンドル、オフィス家具など、軽量でありながら十分な強度を持つ樹脂製品が数多く使われています。これらの製品では、コスト削減や燃費向上、取り扱いやすさを目的に、製品の軽量化が強く求められています。しかし、従来の射出成形では、製品内部まで樹脂が詰まっており、重量が増すだけでなく、ひけや反りといった成形不良も発生しやすくなるという課題がありました。こうした課題に対して柿原工業では、製品の内部を中空構造とすることで軽量化を図る「ガスインジェクション成形技術」を導入しています。この技術では、樹脂を充填した後にガスを注入し、内側に空洞を形成することで、材料の使用量を削減しながらも、十分な剛性と外観品質を実現しています。それではこれから、この成形技術についてご紹介いたします。

ガスインジェクションの仕組み

なぜ、ガスインジェクション成形は従来の成形技術より軽いのか？

ガスインジェクション成形とは、プラスチック成形技術の一つであり、まず、ペレット状のプラスチック原料を加熱によって溶かし、柔らかく流動性のある状態にします。この溶けたプラスチックを射出成形機などの専用の機械を用いて金型の内部に正確に流し込み、製品の外側の形状や輪郭を形成します。ここまでの工程は、従来の射出成形とほぼ同じですが、ガスインジェクション成形の特徴はここから始まります。外周部がある程度形作られた後、まだ完全に固化していない樹脂の内部に高圧の窒素ガスを注入します。この窒素ガスは、注入された瞬間から樹脂の中心部を押し広げ、周囲の樹脂を外側に押し付ける力として働きます。その結果、樹脂の中心部分がガスによって置き換えられ、中空の空洞構造を意図的に作り出す技術です。

どうやって軽量化しつつ、綺麗な外見の製品をつくっているの？

ガスインジェクションの軽量化と高品質を両立させるためには、製品の内部構造と製造プロセスの両面で工夫が必要です。ガスインジェクション成形では、製品内部に空洞（中空構造）を形成します。この空洞があることで、使用する樹脂の量を大幅に減らせるため、製品全体の重量を軽くできると紹介しましたが、軽くできる以外にも、外側の樹脂部分は金型の形状にしっかり沿って固まるため、見た目の美しさや機械的な強度、剛性は保たれます。さらに、注入されたガスの圧力が内部から樹脂を支えるため、製品の反りやひけなどの成形不良が抑えられ、均一で高品質な製品が作れます。
このように、材料を無駄なく配置しながら成形時の物理的な変形を制御することで、軽量でありながら綺麗な外見の製品を実現しています。また、材料コストの削減や製造時間の短縮にもつながり、経済性と環境負荷の低減も図れるのが大きな特徴です。

ガスインジェクションは、普段どういうところに使われているのか？

ガスインジェクション成形は、製品の中を空洞にできるので、軽くて強いものを作れるのが特徴です。このため、身のまわりのいろいろなものに使われています。
たとえば、自動車の部品ではステアリングハンドルやドアハンドルなどがあります。車の部品はしっかりした強さが必要ですが、同時に軽くしないと燃費が悪くなるので、中を空洞にできるガスインジェクションがとても役立っています。
家の中では、掃除機の持ち手やアイロンの取っ手などにも使われています。これらは人が手で持つものなので、軽くて持ちやすく、しかも表面がきれいにできることが大切です。中を空洞にしても外側はしっかりしているので、長く使えます。テレビの枠などにも使われ、表面がきれいに仕上がるので見た目も良くなります。また、家具や日用品にも使われます。たとえばプラスチックの椅子やテーブルの脚、収納ケースの取っ手などです。軽く作れるので持ち運びが楽になり、それでいて必要な強さはきちんとあります。
さらに、電動ドリルや園芸用の機械のハンドルなどにも利用されています。握りやすい形を保ちながら軽く作れるので、長時間作業をしても疲れにくくなるのです。このように、ガスインジェクション成形は「軽くしたい」「持ちやすくしたい」「表面をきれいにしたい」というときに、とても便利な方法としていろいろな場面で使われています。

柿原工業のガスインジェクション活用例

当社ではガスインジェクション成形の特徴を活かし、以下のような用途で使用しています。
　自動車部品（ドアハンドル）
ガスインジェクションで作られた自動車部品は、そのままでも軽くて丈夫という特徴がありますが、当社では、さらに外観や性能を高めるために、めっきや塗装を組み合わせることがあります。めっきを行うと表面に金属の層ができるため、部品の見た目をより美しくするだけでなく、強度が上がり、サビや腐食を防ぐ効果も期待できます。さらに、当社では光沢めっきや艶消しのサテンめっきや明るい色調から黒色まで、幅広いバリエーションを取り揃えており、お客様のニーズに合わせた仕上がりをお選びいただけます。また、当社ではめっきだけでなく、塗装にも対応しており、塗装を加えることで色や質感を自由に変えられるため、デザイン性を高めたり、製品ごとの用途に合わせて仕上げることが可能になります。このように、ガスインジェクション成形とめっき・塗装を組み合わせることで、軽くて強く、見た目も優れた自動車部品を作ることができ、品質や耐久性の面でも大きなメリットがあります。