プラスチック金型とは？主な種類やメリット・デメリットを解説

プラスチック金型とは？

プラスチック金型は、プラスチック製品の製造に欠かせないものです。生産性が高く、プラスチック金型を使用した加工法は、日本だけでなく、世界中で広く用いられています。

金型によって、成形品の出来が8割決まると言われることもあるほど、プラスチック製品の製造において、非常に重要や役割を果たしています。

プラスチック金型の構造

ここでは、射出成形用のものを例に、その構造をご紹介します。

射出成形用のプラスチック金型は、コアと呼ばれる凸型と、キャビティーと呼ばれる凹型から構成されます。互いの接触面を合わせることでできた空洞内に材料を注入します。

プラスチック金型の鋼材

プラスチック金型には、一般的にスチール（鋼）が使用されています。スチールは熱が伝わりやすく、弾性が高いという特徴があります。

スチールにも多くの種類がありますが、プラスチック金型には、プレハードン鋼や焼入れ焼戻し鋼が、特に多いです。

プラスチック金型の耐用年数

プラスチック金型の法定耐用年数は、2年と定められています。ただし、耐用年数と寿命は異なり、製品を製造した回数によって、寿命は変わってきます。

メンテナンスによって金型の寿命は伸ばせますが、成形品の寸法に狂いが出てきた場合は、新しいものに替えが必要です。

プラスチック金型を使用するメリット

ここでは、プラスチック金型を使用することで得られる、4つのメリットをご紹介します。

大量生産が可能

プラスチック金型を使用すれば、製品の大量生産が可能です。ただし、少量生産の場合は、金型のコストが高くつくため不向きです。

高精度

プラスチック製品の製造方法としては、直接プラスチックを削って製造する方法、シリコンの型を使用して製造する方法などがあります。

ただし、これらの方法は、完成品の精度にばらつきが生じやすいため、高精度の製品を製作するためには、プラスチック金型を使用すると良いでしょう。

設計の変更に対応可能

金型は、削ったり肉盛りをしたりすることが可能です。そのため、設計の変更があった場合でも、ゼロから型を作り直さずに済むというメリットがあります。

後の加工が少なく済む

プラスチックの成形時、バリと呼ばれる設計にない突起が発生すると、寸法に狂いが生じたりケガにつながったりするため、バリ取りを行う必要があります。

プラスチック金型を使用することで、バリの発生が少なくなり、後の加工の負担も少なくなるというメリットがあります。

プラスチック金型を使用するデメリット

プラスチック金型の使用には、デメリットも存在します。メリット・デメリットの両方を踏まえた上で、金型の製作を検討すると良いでしょう。

高価格

プラスチック金型の製作には、安価なものであっても数十万円、高価なものであれば、数千万円もの費用がかかります。

また、金型の保管やメンテナンスにも、別途料金がかかります。

製品の生産数や生産期間、予算などを考慮し、プラスチック金型を製作するかどうかを決めると良いでしょう。

金型の作成に時間がかかる

金型の構造やメーカーによって異なりますが、金型の作成には、一か月以上の期間が必要となる場合がほとんどです。そのため、余裕を持った発注をしなくてはいけません。

対応メーカーが限られる場合がある

小型の金型を扱うメーカーは多いものの、中型・大型のものを扱うメーカーは限られるため、注意が必要です。

プラスチック金型の種類

プラスチック製品を製造する際、よく使用されている成形方法が射出成形です。

このほか、ブロー成形、真空・圧空成形など、さまざまな成型方法があります。

射出成形金型

射出成形は、複雑な形にも対応可能で、大量生産ができるというメリットがあります。

射出成形金型は、「コールドランナー金型」「ホットランナー金型」の二種類に分けられます。

コールドランナー金型

ランナーとは、プラスチックを流すための道のことです。コールドランナー金型は、このランナーを冷やし、成形した製品と一緒に取り出す設計です。

ホットランナー金型

ホットランナー金型は、ランナーレス金型とも呼ばれています。ランナーを熱してプラスチックが溶けた状態を保つことで、ランナーを取り出さずに成形ができる設計です。

一回ごとにランナーを取り出す必要がないため、ゴミとなるランナーが発生せず、経費の削減にもなるというメリットがあります。

射出成形型による製品の製作工程

まず、金型を閉じ、溶かしたプラスチックを流し込みます。次に、冷却または加熱をして成形を行います。最後に、金型を開いて成形品を取り出します。

プラスチック金型についてのまとめ

プラスチック金型を使用することにより、高精度の製品を大量生産できる、成形品の加工が少なく済むなどのメリットが生じます。

ただし、高価格で作成に時間がかかるというデメリットもあるため、生産数や生産期間、予算などを考慮し、適切な製造方法を選択すると良いでしょう。