2色成形の原理について
2色成形の原理について解説します。ここでは2色成形と単色射出成形の原理の違いをはじめ2色成形（ダブルモールド）の基本的な原理（1次成形と2次成形、金型）、2色成形材料の組み合わせと一体化の原理（同材質組み合わせ、異材質組み合わせ、硬質樹脂＋軟質樹脂【エラストマー】）、2色成形機の構造・原理（2つの射出ユニット、可動側・固定側の役割、金型切替機構の仕組み、通常の射出成形機との違い）、2色成形の代表的な工法の原理（回転2色成形、コアバック成形、アウトサート成形）をご説明します。
目次
2色成形と単色射出成形の原理の違い
2色成形と単色射出成形の原理の違いを解説します。2色成形と単色射出成形は、どちらも樹脂を溶かして金型へ流し込み、冷却して製品を作るという基本原理は同じです。しかし、「何回射出するか」「どのように製品を完成させるか」という成形の原理に大きな違いがあります。ここでは2色成形と単色射出成形のそれぞれの原理をご案内します。
2色成形の基本的な原理
2色成形は、2種類の樹脂や2色の材料を順番に射出し、一体化した製品を作る成形方法です。基本的な流れとしては、1次材を射出して成形し、成形品を金型内で移動または回転します。そのうえで2次材を追加射出し冷却・一体化させ、完成品を取り出します。2種類の材料や色を使用可能で、異材質を一体成形できるのが最大の特徴です。また、射出工程が2回必要なのも２色成形の大きな特徴となります。さらに金型に回転・スライド機構を持つ場合があります。つまり、2色成形は複数工程を金型内で連続して行うのが基本的な原理になっています。また、単色射出成形が1回射出で1種類の樹脂を使用し、単一構造製品を生産するのに対し、2色成形は2回以上射出で複数材料・複数色、多層・複合構造を成形できます。金型内で成形品を移動するのも2色成形の原理となります。2色成形では、1次成形品をベースとして2次材を重ねるため、材料同士を接合するという工程が追加される点が単色射出成形との大きな違いです。金型内での動きにも大きな違いがあり、単色射出成形が基本的に開閉のみを行うのに対し、2色成形は次成形品を2次成形位置へ移動させるため金型内部で、回転、スライド、コア移動などの動作が加わります。使用目的も異なり、単色射出成形が単純形状部品、コスト重視、大量生産向けであるのに対し、2色成形はデザイン性向上、防水・シール性、グリップ性付加、部品一体化、組立削減などが主な使用目的となります。このように2色成形は、単なる色分けだけでなく、機能を追加する成形技術として使われます。
単色射出成形の基本的な原理
単色射出成形は、1種類の樹脂を1回射出して製品を作る最も基本的な成形方法です。基本的な流れとしては①樹脂を加熱して溶融②金型内へ射出③冷却・固化④金型を開いて取り出し、という工程を繰り返して製品を生産します。主な特徴としては、使用する材料は基本的に1種類という点です。また、1回の射出で製品が完成し、金型構造が2色成形と比べるとシンプルとなります。また、成形サイクルが安定しやすいのも特徴です。つまり、単色射出成形は、1工程で1製品を作るのが基本的な原理となります。金型構造も2色成形と異なり、2段階成形に対応、2つ以上のゲートが必要、回転盤やスライドを搭載、高精度位置決め機構が必要となる2色成形金型に対し、単色射出成形金型は、単一キャビティ構造、単一ゲート設計で比較的コンパクトとなっています。金型設計の面でも2色成形の場合は、材料同士の密着性、位置ズレ防止、1次材保持、温度バランス、剥離対策などがポイントとなりますが、単色射出成形金型を設計する際は、流動性、冷却性、離型性、サイクル短縮などが重視されます。金型コストの面でも通常の射出成形金型は比較的シンプルなため、製作コストを抑えやすい特徴があります。一方、2色成形金型は、機構部品が多いうえ加工精度が高い、設計工数が大きいため、金型コストは高くなる傾向があります。ただし、組立工程削減、部品点数削減、自動化対応などのメリットにより、量産では2色成形でもトータルコストを下げられる場合があります。
2色成形（ダブルモールド）の基本的な原理
2色成形（ダブルモールド）の基本的な原理を解説します。前述のとおり、2色成形は、ならではの原理に基づいてさまざまなプラスチック製品を生産しますが、特徴的ともいえるのが1次成形と2次成形、金型です。ここでは2色成形における1次成形と2次成形、および金型について詳しくご紹介します。
1次成形と2次成形
2色成形の原理は、「1次成形」と「2次成形」を連続して行い、異なる色や異なる材料を一体化させることにあります。通常の射出成形では1回の射出で製品を完成させますが、2色成形では2段階の成形工程を金型内で行う点が大きな特徴です。1次成形でベース部分を作る、成形品を金型内で移動・回転、2次成形で別の樹脂を追加、冷却して一体化、完成品を取り出すというのが2色成形の基本的な流れであり、つまり、2色成形は1次成形品を土台にして、2次成形を重ねるのが基本的な原理になっています。1次成形は、製品のベースとなる部分を作る工程で、製品の骨格を形成する、寸法基準を作る、2次材を保持する土台づくりが1次成形の主な役割です。例えば、硬質樹脂の本体や透明部品のベース、ボタンの芯材などが1次成形で作られます。1次成形では、通常の射出成形と同じように樹脂を金型へ射出します。ただし、後工程で2次成形を行うため、密着性、温度管理、位置精度を考慮した設計が必要です。そのうえで2次成形は、1次成形品に別の樹脂や色を追加する工程です。機能追加、意匠性向上、防水性・グリップ性付加、多色化などが2次成形の主な役割で、例えば、軟質エラストマーを被覆、別色樹脂で加飾、シール部を形成などが行われます。1次成形品を金型内で回転・移動させ、2次側キャビティへセットした後、別の樹脂を射出します。このとき、熱による融着、樹脂同士の密着、アンカー効果などによって、一体化が行われます。2色成形では、1次成形と2次成形のバランスが非常に重要です。1次成形側で重要なのは適切な肉厚、寸法精度、保持構造、表面温度などですが2次成形側で重要なのは流動性、密着性、射出圧力、冷却条件などが含まれます。1次成形品が冷えすぎると、2次材との接着が弱くなり、剥離不良の原因になるので要注意です。
金型
2色成形では、金型が単なる形を作る道具ではなく、成形品を移動・保持しながら複数工程を実現する役割を持っています。通常の射出成形用金型は1回の射出で製品を成形し基本動作は開閉のみで、単一キャビティ構造が中心です。一方、2色成形用金型は1次成形と2次成形を連続実施し、成形品を金型内で移動します。さらに回転・スライド機構を搭載し複数キャビティを持つ場合があるなど、2色成形用金型は通常の射出成形金型よりも構造が複雑になります。1次成形では、金型内で製品のベース部分を作ります。例えば、本体部分、骨格部、硬質部分などを先に成形します。このとき金型には、寸法精度、冷却性、保持機能が求められます。特に2色成形では、1次成形品をそのまま2次成形へ使用するため、金型による高精度な位置決めが重要になります。1次成形後、金型内で成形品を移動させ、2次成形用の空間へセットします。その後、別色樹脂、軟質樹脂、異材質樹脂などを追加で射出します。このとき金型は、1次成形品を正確に保持し、樹脂漏れを防止するとともに密着性を確保する役割を担います。2色成形では、金型設計が製品品質に大きく影響します。特に重要なのは位置決め精度でズレが発生すると、バリや寸法不良の原因になります。また温度管理も重要で1次成形品が冷えすぎると、2次材との密着不良が発生します。さらに2次成形時は空気が逃げにくいため、ベント設計、いわゆるガス抜きが不可欠です。そして1次成形時は保持し、最終工程ではスムーズに離型できる離型設計構造が重要となります。
2色成形材料の組み合わせと一体化の原理
2色成形材料の組み合わせと一体化の原理について解析します。ここでは同材質組み合わせ、異材質組み合わせ、硬質樹脂＋軟質樹脂（エラストマー）のそれぞれの組み合わせと一体化の原理についてご案内します。
同材質組み合わせ
2色成形では、製品の用途や求められる機能に応じて、さまざまな材料の組み合わせが使用されます。その中でも代表的なのが同材質の組み合わせです。同材質組み合わせは、同じ種類の樹脂をベースに、色違いやグレード違いの材料を組み合わせて成形する方法です。例えば、ABS樹脂同士やポリカーボネート同士など、基本的な樹脂特性が共通している材料を使用します。この方法の大きなメリットは、材料同士の密着性を確保しやすい点です。樹脂の相性が良いため、2次成形時に高い接合強度を得やすく、剥離不良のリスクを低減できます。また、熱収縮率の差も小さいため、寸法精度が安定しやすい特徴があります。さらに、同材質の組み合わせはリサイクル性にも優れています。異材質を使用した場合は分別が難しくなることがありますが、同系統の樹脂であれば再利用しやすく、環境対応の面でも有利です。一方で、同材質組み合わせは機能差を大きく出しにくいという側面もあります。例えば、硬質樹脂と軟質エラストマーを組み合わせるような大きな機能変化は得にくいため、主に意匠性向上や部分的な色分けを目的として採用されます。このように、2色成形における同材質組み合わせは、密着性・寸法安定性・成形安定性に優れた方法であり、外観品質を重視する製品や量産性を重視する製品で広く活用されています。
異材質組み合わせ
2色成形では、異なる特性を持つ樹脂を一体化できることが大きな特徴であり、異材質であっても組み合わせは可能です。異材質組み合わせとは、性質の異なる2種類の材料を組み合わせて成形する方法を指します。例えば、硬質樹脂と軟質エラストマー、透明樹脂と耐衝撃性樹脂など、それぞれの材料特性を活かして製品性能を向上させます。代表的な組み合わせとしては、ABS＋TPE、PC＋シリコーン系エラストマー、PBT＋TPUなどがあります。この異材質組み合わせの最大のメリットは、1つの部品に複数の機能を持たせられる点です。例えば、硬質樹脂で製品の骨格を形成し、その上に軟質材料を被覆することで、グリップ性や防滑性、防水性を付加できます。また、クッション性やシール性を持たせる用途でも多く採用されています。さらに、従来であれば別部品として組み立てていた構造を、2色成形によって一体化できるため、部品点数削減や組立工数削減にもつながります。これにより、生産効率向上や品質安定化が期待できます。一方で、異材質組み合わせでは材料同士の相性が非常に重要になります。樹脂によっては密着性が低く、成形後に剥離が発生する場合があります。そのため、材料選定では、接着性、熱収縮率、成形温度、流動性などを考慮する必要があります。また、金型設計や成形条件の管理も重要です。2次成形時の温度が低すぎると密着不良を起こしやすく、高すぎると変形やバリの原因になります。このように、2色成形における異材質組み合わせは、高機能化や高付加価値化を実現できる一方で、材料特性を理解した適切な設計と成形技術が求められる重要な技術です。
硬質樹脂＋軟質樹脂（エラストマー）
2色成形で多く採用されている材料構成のひとつが、「硬質樹脂＋軟質樹脂（エラストマー）」の組み合わせです。これは、硬さを持つ樹脂と柔軟性を持つエラストマーを一体成形することで、機能性と使いやすさを両立させる成形方法です。まず、1次成形でABSやポリカーボネート、PBTなどの硬質樹脂を成形し、製品の骨格部分を作ります。その後、2次成形でTPEやTPUなどの軟質樹脂（エラストマー）を射出し、必要な部分へ被覆成形を行います。これにより、異なる特性を持つ材料を一体化できます。「硬質樹脂＋軟質樹脂（エラストマー）」の組み合わせの大きなメリットは、製品へ多機能性を付加できる点です。硬質樹脂によって強度や寸法安定性を確保しながら、軟質樹脂によってグリップ性、防滑性、クッション性、防水性などを持たせることができます。例えば、電動工具のグリップ、自動車内装部品、医療機器、防水コネクタ、家電製品の操作ボタンなどで広く使用されています。また、従来は別部品として取り付けていたゴム部品を2色成形で一体化できるため、組立工数削減や部品点数削減にもつながります。さらに、接着剤や後付け工程が不要になることで、生産性向上や品質安定化にも効果があります。一方で、「硬質樹脂＋軟質樹脂（エラストマー）」の組み合わせでは、材料同士の密着性が重要になります。相性が悪い材料を使用すると、成形後に剥離が発生する場合があります。そのため、材料選定では、樹脂同士の接着性、成形温度、熱収縮率、表面状態などを十分に考慮する必要があります。また、金型設計も重要であり、軟質樹脂が確実に充填されるゲート設計や、密着性を高めるためのアンカー形状を取り入れることもあります。「硬質樹脂＋軟質樹脂（エラストマー）」を用いた2色成形は、デザイン性だけでなく、機能性・操作性・耐久性を向上できる非常に重要な成形技術として幅広い分野で活用されています。
2色成形機の構造・原理
1次Cavityと2次Cavityを組合せ型締め
CoreA稼働側に射出充填
型を開きCoreAとCoreBの金型を回転
180°回転しCoreAとCoreBの場所が入れ替わる
再型締め。CoreA側には1次製品があり、CoreB側には製品はない状態
同時射出をしてCoreAとCoreBにそれぞれ異なる材料を射出充填
CoreA、CoreBの成形が完了したら型が開き製品が突き出され完成
型が開いて180°回転し、再度同じプロセスを繰り返し量産
2色成形機の構造・原理を解説します。ここでは2色成形機の主要な構造である2つの射出ユニット、可動側・固定側の役割、金型切替機構の仕組みをご紹介します。あわせて通常の射出成形機との違いもご案内します。
2つの射出ユニット
2色成形機の大きな特徴のひとつが2つの射出ユニットを搭載している点です。これは、異なる色や異なる材料を1台の成形機で連続して射出するために必要な構造であり、2色成形の原理を支える重要な要素となっています。通常の射出成形機では、1つの射出ユニットで1種類の樹脂を溶融し、金型へ射出します。一方、2色成形機では2つの射出ユニットを使用し、それぞれが別々の材料や色を担当します。これにより、1次成形と2次成形を連続して行うことが可能になります。まず、1つ目の射出ユニットで1次材を金型へ射出し、製品のベース部分を成形します。その後、金型内で成形品を回転または移動させ、2つ目の射出ユニットから2次材を射出します。これによって、異なる材料や色が金型内で一体化され、1つの製品として完成します。2つの射出ユニットは、それぞれ独立して温度管理や射出条件を設定できる点も特徴です。例えば、1次側は硬質樹脂、2次側は軟質エラストマーといった異材質成形にも対応できます。また、色違い材料を使用することで、意匠性を高めた製品を作ることも可能です。さらに、2色成形機では、射出タイミングや射出量の同期制御が非常に重要になります。2つの射出ユニットの動作精度が低いと、寸法ズレや剥離不良、バリなどの成形不良につながるため、高精度な制御技術が求められます。また、2つの射出ユニットを効率的に活用するため、金型側にも回転機構やスライド機構などが組み込まれる場合があります。これにより、1次成形品を2次成形位置へ自動で移動させ、生産効率を高めています。2色成形機における2つの射出ユニットは、異なる材料や色を連続して成形するための中核構造であり、2色成形の高機能化・高付加価値化を実現する重要な役割を担っています。
可動側・固定側の役割
2色成形機の構造において可動側・固定側は極めて大きな役割を果たします。2色成形では、通常の射出成形よりも複雑な工程を金型内で行うため、可動側と固定側それぞれが重要な機能を担っています。まず、固定側は射出ユニットと接続される側であり、溶融した樹脂を金型内へ流し込み充填する役割を持っています。2色成形機では、1次材用と2次材用の射出ユニットが配置されるため、固定側には複数のゲートや流路構造が設けられる場合があります。固定側は成形精度に直結する部分であり、樹脂の流動性や圧力伝達を安定させる重要な役割を果たします。一方、可動側は金型の開閉を行うだけでなく、2色成形特有の移動機構を支える役割も担っています。通常の射出成形では、可動側は製品を離型するために開閉動作を行いますが、2色成形ではそれに加えて、回転、スライド、コアバックなどの動作を行う場合があります。回転2色成形では、1次成形後に可動側の一部が180度回転し、成形品を2次成形位置へ移動させます。これによって、別の射出ユニットから2次材を追加成形できるようになります。また、可動側・固定側の役割は製品保持にも大きく関係しています。2色成形では、1次成形品を金型内で正確に保持した状態で2次成形を行う必要があります。そのため、可動側と固定側のどちらで製品を保持するかを適切に設計しなければ、位置ズレや変形、剥離不良の原因になります。さらに、冷却設計も重要です。固定側と可動側で温度バランスが崩れると、収縮差による反りや寸法不良が発生しやすくなります。そのため、2色成形機では金型内部の冷却回路設計も高度化しています。以上のことから2色成形機における可動側・固定側の役割は、単なる金型の開閉だけではなく、樹脂の射出、成形品の保持、移動機構、精密位置決め、冷却制御など、多くの機能を分担しながら2色成形を成立させる重要な構造要素となっています。
金型切替機構の仕組み
2色成形機の主要構造のひとつが金型切替機構の仕組みです。2色成形では、1次成形と2次成形を連続して行う必要があるため、通常の射出成形機にはない特殊な金型切替機構が採用されています。この機構によって、異なる材料や色を効率よく一体化することが可能になります。まず、2色成形では1次成形で製品のベース部分を作り、その後に2次成形で別の材料や色を追加します。この工程を実現するために、金型切替機構の仕組みが重要な役割を担っています。代表的な方式のひとつが回転方式です。回転2色成形では、1次成形後に金型内部の回転盤が180度回転し、1次成形品を2次成形側へ移動させます。その後、別の射出ユニットから2次材を射出することで、一体化成形を行います。この回転動作が、金型切替機構の代表的な仕組みです。また、スライド方式もあります。この方式では、金型の一部が横方向へスライドし、1次成形品を別のキャビティ位置へ移動させます。回転機構より省スペース化しやすい一方で、高精度な位置決め機構が必要になります。さらに、コアバック方式では、金型内部のコアを前後に移動させることで2次材を流し込む空間を作ります。これも金型切替機構の仕組みの一種であり、特に軟質エラストマーの被覆成形などで多く使用されています。このような金型切替機構では、位置決め精度が非常に重要です。わずかなズレでも、バリ、寸法不良、密着不良、剥離などの原因になります。そのため、2色成形機では高精度なサーボ制御やロック機構が採用されることもあります。また、金型切替機構の仕組みは生産性にも大きく影響します。切替動作を自動化することで、成形サイクルを短縮でき、人手による移載工程を削減できます。これにより、量産性向上や品質安定化につながります。一方で、金型切替機構を持つ2色成形機は構造が複雑になるため、金型コスト増加、メンテナンス性、設備大型化などの課題もあります。そのため、製品形状や生産数量に応じて適切な方式を選定することが重要です。
通常の射出成形機との違い
前述のとおり、2色成形機は通常の射出成形機とさまざまな点で違いがあります。単色射出成形機は、1種類の樹脂を使用して製品を成形する最も一般的な射出成形機です。基本構造としては射出ユニットは1基、金型は1工程用、使用材料も基本的に1種類となっています。一方、2色成形機は射出ユニットが2基以上あり、特殊金型機構を搭載し、異材質成形に対応可能です。生産性の面でも違いがあり、単色射出成形機はシンプルで安定生産しやすいく、段取りが比較的容易で汎用性が高いといったメリットがありますが、2色成形機は組立工程削減、部品点数削減、自動化しやすい、高付加価値化が可能など、さまざまな強みがあります。特に、別部品を後工程で組み立てる必要がなくなる点は大きなメリットです。設備価格が高く金型構造が複雑、制御システムも高度なことから2色成形機は一定のコストがともないますが、量産時には組立削減によるトータルコスト低減が期待できます。また、2色成形機では、材料同士の密着性、温度管理、位置決め精度、射出タイミングなどにおいて、より高度な成形管理が必要になります。そのため、単色射出成形機よりも高い技術力が求められる場合があります。
2色成形の代表的な工法の原理
2色成形の代表的な工法の原理を解説します。ここでは回転2色成形、コアバック成形、アウトサート成形のそれぞれの工法の原理をご案内します。
回転2色成形
回転2色成形は、金型の一部を回転させながら、2種類の樹脂や2色の材料を連続して成形する2色成形方式のひとつです。1次成形品を金型内で回転移動させ、そのまま2次成形を行うことで、一体化した製品を効率よく生産できるのが特徴です。回転2色成形では、金型の可動側に回転盤（ロータリー盤）が組み込まれています。仕組みとしてはまず1次成形後に金型が開き、回転盤が180度回転します。そのうえで成形品が2次側へ移動し、金型を再度閉じた後に2次材を射出、充填します。この回転機構によって、1次成形品を人手で移載する必要がなくなります。
コアバック成形
コアバック成形は、2色成形や加飾成形で使用される代表的な成形方法のひとつで、金型内部の「コア」を移動（バック）させることで空間を作り、その部分へ別の樹脂を流し込む成形技術です。主に軟質樹脂の被覆、厚肉部分形成、中空構造形成、異材質一体化などに利用され、2色成形の中でも特に機能性付加に優れた工法として広く使用されています。コアバック成形では、まず1次成形を行った後、金型内部のコアを後退させます。このコアを下げる（バックさせる）動作によって新たな空間ができ、その空間へ2次材を射出します。コアバック成形はその名のとおり、金型内部のコア移動によって成形空間を変化させることを原理としています。
アウトサート成形
アウトサート成形は、あらかじめ成形した部品や異なる材料を金型内へセットし、その上から別の樹脂を射出して一体化する成形工法です。2色成形の一種として扱われることも多く、異材質部品や異素材部品を組み合わせた高機能製品の製造に利用されています。通常の2色成形が金型内で1次成形と2次成形を連続して行うのに対し、アウトサート成形は既存部品を金型へ挿入して追加成形するという点が特徴です。アウトサート成形は既存部品を金型内で包み込むように成形することを基本的な原理としています。
2色成形は三光ライト工業にお任せください
2色成形は三光ライト工業にお任せください。弊社は2色成形を含む射出成形で豊富な実績があるほか、インサート成形やLIM成形といった特殊技術にも対応します。また、アッセンブリ（組立加工）も可能なメーカーです。プラスチック成形品の製造だけでなく、塗装、印刷などの二次加工はじめ簡単なアッセンブリやパッケージ品も一貫で製造します。なお、弊社はブロー成形は非対応ですのでご了承ください。コスト削減やリードタイム短縮をはじめ、シリンダー、ノズルなど射出成形機のことであれば何でも弊社にご相談ください。ご連絡お待ちしています。
