技術コラム
ナイロン・PP対応の発泡射出成形技術で実現する「軽量×高強度」部品開発
2025.04.02
近年、製品設計では「軽量化」と「高強度」の両立が重要なテーマとなっています。金属部品をできるだけ軽くすることは燃費向上や扱いやすさに直結しますが、一方で強度や剛性も確保しなければなりません。こうしたニーズに応えるため、当社ではナイロンやPP（ポリプロピレン）をはじめとしたエンジニアリングプラスチックの射出成形に豊富な実績を持ち、さらに発泡成形技術やガラス繊維強化樹脂成形によって軽量性と強度を両立した部品づくりを実現しています。
エンジニアリングプラスチック活用による軽量化の可能性
エンジニアリングプラスチックとは、工業用途に適した高い強度や耐熱性を持つ合成樹脂の総称です。ナイロン、ポリカーボネート、POM（ポリアセタール）などは、金属よりも軽量で加工しやすく、それでいて機械的な強度に優れているため、金属と樹脂の中間的な素材として幅広く利用されています。
たとえば、ナイロンは耐摩耗性や耐熱性に優れ、自動車部品や歯車などで多く採用されています。一方、PPは軽量で耐薬品性にも優れ、日用品から自動車内装部品に至るまで幅広く使われています。当社では、これらエンジニアリングプラスチックの特性を最大限に活かし、設計提案から量産まで一貫したサポートを行っています。
エンジニアリングプラスチックを用いることで、部品の大幅な軽量化とコスト削減が可能です。樹脂成形は同一形状の部品を大量生産しやすく、材料ロスも少ないため、生産効率と経済性に優れています。また、同じ形状・強度レベルの部品であれば、金属製よりも格段に軽く仕上がるため、近年は自動車や航空機、電子機器など、様々な分野で「金属から樹脂への置き換え」が進んでいます。これにより、燃費やエネルギー効率の向上、さらには環境負荷低減といった効果が期待できます。
発泡射出成形技術によるさらなる軽量化
樹脂部品の軽量化手法として注目されるのが、発泡射出成形技術です。これは、成形品内部に微細な気泡構造を作り出すことで、使用する樹脂量を削減する方法です。化学発泡や物理発泡の手法があり、どちらも内部を発泡させることで密度を下げ、同じ体積でも大幅に重量を軽減することが可能です。実際、通常のソリッド成形と比べて25〜35%の軽量化が実現できるという報告もあります。
ただし、単に内部を発泡させるだけでは、強度が低下するリスクもあります。そのため、発泡射出成形では、外側に密実な樹脂スキン層を確保し、内部のみを発泡させる構造を採用しています。これにより、外観の品質や基本的な剛性を維持しながら、軽量化を達成することができます。実際、当社ではこの技術を用いて自動車部品など、従来は厚みやリブ構造で強度を確保していた部品の軽量化に成功しており、さらにCO2排出量の削減にも寄与しています。特に電気自動車（EV）では、車体のバッテリー重量が増す中、部品軽量化の重要性が一層高まっています。
当社は、発泡成形用の特殊な射出設備と金型技術を備え、樹脂材料や発泡剤の選定、金型内部での発泡制御を総合的に最適化することで、高い外観品質と寸法精度を両立した製品を量産できる体制を整えています。
ガラス繊維入り樹脂による強度・剛性の向上
もう一つのアプローチとして、ガラス繊維強化プラスチックの活用があります。これは、樹脂にガラス繊維を5〜40%程度混ぜ込むことで、繊維が補強材として機能し、通常のプラスチックよりも高い強度と剛性を実現するものです。ガラス繊維を加えることで、温度変化時の膨張や収縮が抑えられ、寸法安定性も向上します。これにより、精密な寸法が求められる部品や、厳しい使用環境下での耐荷重性を必要とする部品にも最適です。
ただし、ガラス繊維入り樹脂の成形には、射出成形機への摩耗や繊維の配向による異方性、反り変形といった課題も伴います。当社では、耐摩耗性に優れた金型材質の採用や、最適な射出条件の設定、さらにはアニール処理による残留応力の低減など、多角的な対策を講じることで、これらの課題を解決してきました。結果として、安定した品質と寸法精度、美しい外観を持つ成形品の量産が可能となっています。
当社の技術と差別化ポイント
製品の軽量化は、自動車や航空機、ポータブル電子機器など、さまざまな業界で求められています。また、SDGsやカーボンニュートラルの観点からも、素材生産時や使用時のエネルギー消費削減、環境負荷低減が重要視されています。当社の射出成形技術は、以下の点で業界内でも大きな強みとなっています。
- 大幅な軽量化
- 発泡射出成形技術により、従来比で25〜30%以上の重量削減が可能。軽量化は省エネルギーやユーザビリティ向上に直結します。
- 高強度・高剛性
- 発泡射出成形技術に ガラス繊維強化エンプラを活用することで、金属に匹敵する強度を実現し、薄肉化や小型化を可能にします。
- 高品質な外観
- 発泡技術と成形条件の最適化により、樹脂特有の成形痕や歪みを低減。意匠部品としても安心してご利用いただける美しい仕上がりを実現しています。
- 設計自由度と量産性
- 複雑な形状も一体成形できるため、設計の自由度が高く、部品点数の削減にもつながります。金型を用いた量産プロセスにより、大量生産時のコストメリットも大きいです。
- 環境・経済効果
- 軽量化による省エネ効果や、樹脂材料への置き換えによる加工工程の短縮、リサイクル性向上など、環境負荷の低減と直接的なコストダウンが期待できます。
メッセージ
「強度は欲しいが重量増は避けたい」や「金属から樹脂に置き換えて設計の自由度を高めたい」といったお悩みをお持ちの方、当社の技術がお力になれると自信を持っています。エンジニアリングプラスチック成形、発泡射出成形、そしてガラス繊維強化技術を組み合わせた当社独自のソリューションで、革新的な部品開発を実現しませんか？
各種技術サポートはもちろん、製品設計段階から量産まで、単なる成形加工メーカーの枠を超えたパートナーとして、お客様のアイデア実現を全力で支援いたします。まずはお気軽にご相談ください。