1. オーバーモールディング プロセスステップ
1.1 材料の選択
材料選定は極めて重要なステップです。選定する材料は、製品の内外両方の物理的特性に関する要件を満たす必要があります。人間工学、快適性、衝撃吸収性能など、製品の用途を考慮し、防水性や耐熱性が必要かどうかを検討してください。さらに、成形後の剥離を防ぐため、コーティング成形材料自体もしっかりと接着されている必要があります。
1.2 金型の設計と製作
金型設計においては、両材料の特性と厚みを考慮する必要があります。これは標準的な金型設計とは異なります。壁厚は均一（4mm以下）にする必要があります。ゲートは最も厚い壁面部分に配置する必要があります。流量比は1リットルあたり150以下にする必要があります。
他の射出成形金型と同様に、オーバーモールディング金型もCNC加工機で製造されます。材質は鋼鉄やアルミニウムなどの耐久性の高い金属が用いられ、射出成形時の圧力と温度に耐えられるようになっています。
1.3 射出成形 機器
この装置は、使用する材料とその積層順序に基づいてカスタム設計されます。2種類の材料を用いたオーバーモールディングの場合、複数の射出ユニットを使用する場合があります。これらのユニットは回転金型を備えており、各射出成形機がそれぞれの材料を正確に射出できるようになっています。
まず、射出成形機で基材層を射出します。冷却後、剛性の高いオーバーモールド基材が形成されます。次に、別の射出成形機でその上に材料を注入します。場合によっては、基材は1台の射出成形機で別々に製造されます。その後、エラストマー層が射出されます。
1.4 ポップとチェック
成形が完了したら、金型から部品を取り出します。その後、部品の総合的な検査を行い、接着不良、気泡、表面欠陥などの不具合を検出します。
1.5 後処理
このプロセスを経て最終的に得られるのは、射出成形されたすべての材料が組み合わさった固体部品です。ただし、この部品には後処理が必要となる場合があります。例えば、余分な材料を除去したり、表面仕上げを向上させるために研磨したり、材料性能を高めるためにさらに硬化させたりといった処理です。目的は、オーバーモールドされた部品に望ましい美的魅力と機能特性を持たせることです。
2. オーバーモールディング設計のヒント
2.1 材料特性を理解する
成形技術の核心は、必要な特性を備えたプラスチック部品を設計することである。したがって、材料の選定はこの核心に基づいて行うべきである。しかし、材料の適合性や、融点や熱膨張係数といった物理的特性も考慮に入れなければならない。
2つの材料は異なるため、融点や熱膨張係数も異なる場合があります。樹脂によっては、沈降過程で収縮し、反りの原因となることがあります。このような事態を避けるため、コア材（基材）には、補助材よりも曲げ弾性率と融点が高いものを使用することをお勧めします。
厚みも非常に重要です。エラストマー（TPE）層が厚いほど、衝撃吸収性と柔軟性が向上します。逆に、エラストマー層が薄いと硬く感じられ、補強リブ構造を作るのに最適です。
2.2 部品と金型の形状を最適化する
金型設計は、2～4ミリメートルの均一な肉厚を確保するために、複数回の射出成形に対応できるものでなければならない。応力集中を軽減し、溶融材料の流れをスムーズにするため、深いリブや鋭角な角の使用は避けること。
鋭角部の最大半径は0.5ミリメートル未満とする。一般的に、部品の離型を容易にするため、1インチ深さあたり1度の抜き勾配を採用する。
2.3 接続の強化
理想的には、材料は化学結合を介して分子レベルで混合されるべきである。最適な結合効果を得るためには、接触温度を材料の融点に近い値にする必要がある。
化学結合が不可能な場合は、機械的な嵌合方法を採用することができる。別の方法としては、基材に表面加工を施し、樹脂が隙間を埋めて接着力を高める方法がある。
3. オーバーモールディング材の種類
3.1熱可塑性プラスチック
熱可塑性樹脂は、加熱するとより可塑性が高まり、冷却すると硬化する材料です。これらの材料は再利用可能です。化学変化を起こすことなく、何度も溶かして成形し直すことができます。一般的な熱可塑性樹脂には以下のようなものがあります。
3.2 ポリカーボネート（PC）
PCは優れた耐衝撃性と透明度を備えています。一般的な用途としては、防弾ガラスや防護具などが挙げられます。強度と耐久性に優れているだけでなく、色褪せにも強いという特徴があります。しかし、PCは傷がつきやすく、長時間の紫外線照射によって黄変するなど劣化する性質があります。
3.3ポリエチレン（PE）
ポリエチレン（PE）は、ビニール袋から高強度容器まで、非常に幅広い用途に使用されています。オーバーモールディングにおいては、その派生素材であるHDPEとLDPEが多くの選択肢を提供します。これらは、硬質構造物から柔軟な部品まで、様々な用途に使用できます。
3.4ポリプロピレン（PP）
ポリプロピレン（PP）は、優れた耐薬品性と機械的特性を備えています。一般的な用途としては、自動車部品、消費財、繰り返し曲げる必要のあるヒンジなどが挙げられます。耐薬品性に優れているため、衛生用途にも最適です。ただし、PPの耐紫外線性は平均的であるため、屋外で使用する場合は安定剤が必要です。
3.5 アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）
ABS樹脂は、丈夫で耐久性に優れた熱可塑性樹脂で、多くの産業分野で幅広く使用されています。耐衝撃性、耐熱性に優れ、表面も滑らかです。成形や塗装も容易で、外観重視の用途に最適です。ただし、耐薬品性はあまり高くありません。
3.6エラストマー
エラストマーの主な特徴は、その弾力性と柔らかな質感です。そのため、硬質プラスチック製品の外層を形成することがよくあります。オーバーモールディングでは、以下の3種類のエラストマーが一般的に使用されます。
3.7 熱可塑性ポリウレタン（TPU）
TPUは、ゴムとプラスチックの利点を兼ね備えた多用途素材です。耐久性、柔軟性、耐摩耗性に優れています。スマートフォンケース、シール、ガスケットなど、柔らかな手触りが求められる用途に最適です。耐油性にも優れ、PCやABSなどのプラスチックとの接着性も良好です。ただし、価格は高めです。
3.8 熱可塑性エラストマー（TPE）
TPEは、共重合体（通常はプラスチックとゴムポリマーの混合物）の一種です。熱可塑性樹脂の機械的特性と熱特性に、エラストマーの弾性を兼ね備えています。歯ブラシの柄、工具の柄、パーソナルケア製品など、ソフトなグリップが求められるオーバーモールディング用途に適しています。
3.9 シリコンゴム
シリコーンは優れた耐熱性、柔軟性、断熱性を備えています。オーバーモールディングでは、シリコーンは主に防水シール、断熱材として使用されます。
ケーブルや電子機器の保護筐体などに使用されます。金属や一部のプラスチックとの接着性も良好です。高温耐性や滅菌処理が必要な医療機器や調理器具に最適です。
| 業種 | 特定の用途 | 達成された機能 |
| 家電 | コンセントカバー | 耐久性と安全性の向上 |
| ガスケット | 優れたシール性能 | |
| オーバーモールド携帯電話ケース | グリップ力と衝撃吸収性が向上しました | |
| 電子筐体 | 環境要因からの保護 | |
| 自動車 | 内装部品（ダッシュボード、ノブなど） | 見た目も良く、着心地も快適です。 |
| 外装部品（バンパー、トリム） | 耐候性 | |
| 医療機器 | 携帯型成形装置（スキャナー、コントローラー） | 人間工学デザイン |
| ウェアラブル医療機器 | 快適で耐久性 | |
| 注射器、患者モニター | 安全性と機能性 | |
| 研究室消耗品、針、カテーテル、拡張器 | ユーザーの快適性、安全性 | |
| ソフトタッチボタン | より簡単な操作 | |
| 産業機器 | ツールハンドルとグリップ | グリップ力向上、振動軽減 |
| 保護カバー | 機械的および環境的保護 | |
| 消費財 | 家電製品（取っ手、つまみ） | 使いやすさとデザインの向上 |
| スポーツ用品（自転車用ハンドル、フィットネス用グリップなど） | 握り心地が良く、耐久性があります。 | |
| 電気通信 | オーバーモールドケーブル、オーバーモールドコネクタ | 耐久性、断熱性、応力緩和 |
4. オーバーモールディングの応用
オーバーモールディングは、一般的な射出成形プロセスです。TPEは、オーバーモールド材としてよく用いられます。基材は、プラスチックから金属まで、あらゆる材料を使用できます。そのため、オーバーモールディングは重要な工業プロセスとなっています。その多くの用途を以下に示します。
5. オーバーモールディングの利点
デザイン、グリップ、外観を重視するメーカーにとって、オーバーモールド製品は非常に魅力的です。製造コストも高くなく、長年の改良を経て顧客満足度も非常に高くなっています。以下に、オーバーモールドの主な利点をご紹介します。
5.1 耐久性の向上
オーバーモールディングとは、主要部品を保護し、機械的ストレスや環境要因から守るために、材料の層を追加する加工方法です。例えば、防水カメラのシーリング部分は、埃や水の侵入を防ぎ、内部部品を保護します。
5.2 見た目が良くなり、ユーザーフレンドリーにもなった
手の形にフィットする形状と柔らかい持ち手を作り出すことで、製品の操作性を向上させることができます。例えば、ミキサーなどのキッチン家電では、握り心地の良いラミネート加工の持ち手が使われています。
5.3 材料を節約する
2種類の材料を同じ金型内で融合させて一体成形する。別々に成形すると、より多くの材料が必要となり、さらに後工程で無駄になる材料も増える。
5.4 より統合された機能
リモコンは、ラミネート加工されたソフトキーを採用しており、感度が高く、押し心地も快適です。電動工具も同様です。グリップ部分は硬質プラスチック製で、握った時の安定性と使いやすさを向上させています。
5.5はより優れたパフォーマンスを発揮します
オーバーモールディングは、複数の材料を組み合わせることで、単一材料で作られたものよりも優れた複合部品を製造できる技術です。例えば、自動車のダッシュボードにある操作部品は、軟質プラスチックでラミネート加工することで、触り心地が良くなり、耐摩耗性も向上します。
6. オーバーモールディングの限界
6.1 実質的な蓋然性の問題
すべての材料が良好に接着するとは限りません。層間接着が不十分な場合、接着力が弱くなります。接着力が弱いため、最終製品は力を加えた際に破損する可能性があります。
6.2 製造工程の複雑化
オーバーモールディングは複数の射出成形工程を伴い、異なる材料を使用する場合もあるため、複雑な金型設計が必要となります。この複雑さゆえに生産サイクルが長くなり、専用の設備が必要となります。
6.3 初期費用が高い
複数の材料在庫と、材料ごとに専用のクラッディング成形金型が必要となるため、このプロセスの初期費用は比較的高額になります。したがって、単位生産コストも比較的高くなります。
6.4 設計上の制約
オーバーモールディングには、部品の幾何学的形状や材料の選択に関して一定の制約があります。融点や機械的特性の違いにより、複雑な形状や材料の組み合わせが実現できない場合があります。
7. ツーショット成形とオーバーモールディング
ツーショット成形とオーバーモールディングは混同されがちですが、両者は同じものではありません。
オーバーモールディングは通常、2段階の工程で行われます。まず、硬い基材を成形します。次に、その基材を別の金型に入れます。そして、柔らかいプラスチックを射出成形して表面を覆います。そのため、2つの金型、つまり2回の射出成形が必要となります。
ツーショット成形はワンステッププロセスです。ツーショット射出成形機1台と回転金型1個を使用し、2種類の材料を同じ機械で連続的に射出します。成形は1サイクルで完了し、基材の手作業による取り扱いは不要です。効率が高く、品質の安定性にも優れています。
簡単に言うと、オーバーモールディングは、グリップやシーリングといった「柔らかい素材を硬い素材で覆う」機能に重点を置いています。一方、ツーショット成形は「1つの成形品に複数の色を付ける」効率性を重視しており、大量生産に適しています。
8. 共成形およびオーバーモールディング
共成形は、実はオーバーモールディングの一種です。オーバーモールディングの派生形と言えるでしょう。両者の特徴や用途は基本的に同じです。違いは、共成形では2つの材料を同時に溶融させる点にあります。そのため、材料に関する要件があり、融点が近く、接合特性が一致している必要があります。
最も一般的な組み合わせは、硬質プラスチック基材とゴム層の組み合わせです。ただし、類似した2種類の材料を共成形することも可能です。
9. オーバーモールディングサプライヤーはどのような能力を備えているべきか？
信頼できるオーバーモールディングサプライヤーは、まず材料の適合性に関する知識を備えている必要があります。どの硬質プラスチックと軟質プラスチックが接着可能か、またどのプラスチックに機械的な固定が必要かを把握していなければなりません。これにより、製造後の剥離を防ぐことができます。
第二に、金型設計および製造能力が必要です。オーバーモールディングは通常、2つの金型、または1つの2色成形金型を必要とします。位置決め精度とランナー設計には高い要求が課せられます。サプライヤーは、ゲート位置、プラスチックの流れ経路、および冷却効果を評価する必要があります。
第三に、加工設備の能力が必要です。二色射出成形機、またはそれに適合する射出成形装置が必要です。温度と圧力を安定的に制御する必要があります。これにより、基材とオーバーモールド層がしっかりと接合されます。
第四に、品質管理能力が必要です。ISOシステム認証を取得する必要があります。CMMや画像計測機などの検査機器が必要です。接着強度、寸法精度、外観上の欠陥をチェックする必要があります。ロットの追跡可能性が必要です。
最後に、彼らにはエンジニアリングサポート能力が必要です。設計段階でDFM（製造性設計）に関するフィードバックを提供しなければなりません。顧客が構造や材料の選定を最適化できるよう支援します。図面が確定するまで見積もりを待つべきではありません。
10．オーバーモールディングの製造業者としてNOBLEを選ぶ理由とは？
NOBLEはオーバーモールディングプロジェクトを全面的にサポートします。設計レビューや材料選定のお手伝いをいたします。部品設計の改善に役立つDFMフィードバックを提供します。基材とオーバーモールドの両方に対応する精密金型を製作します。手動オーバーモールディングとツーショットオーバーモールディングに対応しています。また、接着品質を確認するためのインライン検査も実施しています。小ロット生産から量産まで、あらゆる生産に対応します。原材料から完成品まで、すべての部品を追跡管理します。これは医療機器プロジェクトにおけるISO 13485の要件を満たしています。試作品から量産まで、全工程をサポートします。
Fオーバーモールディングに関するよくある質問:
1. 鋳型鋳造とは何ですか？また、どのように機能するのですか？
金型鋳造は、2段階の射出成形プロセスです。まず、プラスチックから基本となる部品を成形します。この部品を基材と呼びます。次に、この基材を別の金型に入れます。そして、その上に2番目の材料を射出します。この材料は通常、軟質プラスチックまたはゴムです。この材料は基材を包み込み、薄い外層を形成します。この2つの材料は、化学的または機械的な方法で結合させる必要があります。そうしないと、外層が剥がれてしまいます。こうして、内部は硬く、外部は柔らかい部品が完成します。
2. モールディングを覆うのに使用できる材料は何ですか？
金型複製には2種類の材料が使用されます。基材は通常、ABS、PC、ナイロン、PBT、PPなどの硬質プラスチックですが、金属の場合もあります。上層の金型は通常、TPE、TPU、シリコーンなどの軟質材料です。これら2つの材料は互換性があり、融点が類似していて、接着性が良好である必要があります。TPEとABSのように化学的に接合される組み合わせもあれば、溝加工やローレット加工などの機械的な固定によって層同士を接合する組み合わせもあります。
3. 主な利点は何ですか？ 圧縮成形?
圧縮成形にはいくつかの重要な利点があります。グリップ力と快適性が向上するため、工具のハンドルや医療機器に最適です。また、密閉性と防水性が向上し、内部部品を埃や湿気の影響から保護します。さらに、衝撃や振動を吸収することもできます。積層成形は部品点数と組み立て工程を削減し、人件費を節約します。2色デザインやソフトタッチ表面を実現できます。層がしっかりと接着され、剥がれにくいため、最終製品の耐久性が向上します。
4. オーバーレイモールディングにおけるよくある設計上のミスは何ですか？
よくあるミスとしては、鋭角なコーナーや壁厚の不均一さが挙げられます。鋭角なコーナーは応力集中や亀裂の原因となり、壁厚の不均一さは陥没や弱点の発生につながります。また、ゲートの配置不良もミスの一つです。ゲートが基板に直接面している場合、溶融樹脂によってゲートが元の位置から押し出されてしまう可能性があります。さらに、材料の適合性を無視すると、層間剥離を引き起こす可能性があります。最後に、気流の角度を忘れると、吐出が困難になります。優れた設計では、鋭角なコーナーを避け、壁厚を2～4mmに保ち、適切な抜き勾配を使用します。
5．適切な金型複製業者を選ぶには？
探すべき重要な能力は4つあります。まず、材料の適合性です。サプライヤーは、どの硬質プラスチックと軟質プラスチックがうまく接着するかを知っている必要があります。次に、金型の設計と製造です。デュアルモードと精密位置決めに関する経験が必要です。3つ目は品質管理です。ISO認証、CMM機器、完全なトレーサビリティを備えている必要があります。4つ目はエンジニアリングサポートです。優れたサプライヤーは、最終図面の見積もりを待つだけでなく、設計の最適化を支援するために、できるだけ早い段階でDFM（製造性設計）に関するフィードバックを提供します。
