ナイロン樹脂 アミラン®

テクニカル情報|射出成形|ゲート設計

ゲート設計は金型設計以前の、製品設計の段階ですでに検討しておくべきことがらです。

ゲートなどの関係位置

図4.1. ゲートなどの関係位置

図4.1. ゲートなどの関係位置

スブルー(sprue) ランナー(runner) ゲート(gate) キャビティ(cavity) 冷塊溜り(coldslugwell)の関係位置は図4.1のとおりです。

ランナー

断面形状は円、半円、台形があり、円形が最も流動抵抗が小さく一般的です。円ランナーについては表4.1に直径と長さ及び製品の肉厚の関係を示します。

表4.1.ランナの寸法,長さ
ランナー径
(mmφ)
キャビティに最も近いスブルーブッシュ
からの最大ランナーの長さ(mm)
製品の肉厚
(mm)
3~4.5 150 4.5

6~7.5

300 6
9 370 6
図4.2. 半円及び台形ランナーの形成

図4.2. 半円及び台形ランナーの形成

半円及び台形ランナーについては図4.2に探さhと、幅W、B、半径rの関係を示します。

ゲートの種類

一般的に使用されている10種類のゲートを表4.2に示します。ナイロン用には赤字で書かれたゲートが適します。
ゲート断面形状の種類については図4.3に示します。

図4.3.ゲート断面形状の種類

図4.3.ゲート断面形状の種類

表4.1.ランナの寸法,長さ
ゲートの図解 ゲートの種類 特長
ゲートの図解 直接ゲート 成形品の側面、または周縁に直接設けたもの。
ゲートの機械加工は正確にでき、キャビティ充てん率がゲート・シール時間と相対的に独立しセコニントロール可能
ゲートの図解 ファンゲート 大型の平板状の成形品に適する。
ゲート付近の欠陥をなくし、歪を最小におさえられる。
材料のキャビティ充てん速度を早くできる。
ゲートの図解 トレート・トップゲート 成形品の先端または面に設ける。側面が重要な成形品に敵する。ジュッテング現象が解決できる。仕上げがめんどうである。
ゲートの図解 ファン・トップ ゲート 大型で側面が重要な成形品に敵する。
ゲートの図解 リング・ゲート 成形品の外周に設ける。材料は外周から中心に向って流れる。ウェルド・ラインや仕上げに難点あり。
ゲートの図解 センター・ダイヤフラム・ゲート 材料は中心から外周に向かって流れる。同心性を有する成形品に敵する。仕上げに難点あり。
ゲートの図解 カラー・ゲート 円筒状の成形品に適する。
型構造上、三面割にしなければな らない。
ウエルド・ラインが生じない。
仕上げが困難。
ゲートの図解 サブマリン・ゲート 雛形時にランナと成形分が分離し仕上げ作業が不要。
微結晶性ナイロンなら成形可能。
ゲート位置と注入角度の充分な検討の要あり。
ゲートの図解 ピン・ポイント・ゲート 仕上げ作業不要。
型構造上、三面割にしなければならない。
微結晶性ナイロンなら成形容易。
ゲートの図解 タブ・ゲート ランナーとタブ間の第一ゲートは溶融材料の流動を止めるバルブの役目をなし、第ニゲートはキヤビティへの均一な充てんをなし、ゲート付近の残留応力を成形品中にあまり残さない仕上げがめんどう。

ゲート位置の選定

Ⅰ. 製品性能から

  • デザイン:外観上ゲート跡、仕上げ跡が残ってもよい位置。
  • 寸法精度:歯車、軸受などのように真円性が重要なものは中心から注入する。寸法精度が厳しく要求される箇所にはゲートをつけない。
  • 強 度:ウェルド・ライン発生位置を推定し、その強度はどうか。問題ありと判断される場合はゲート位置を変更する。

Ⅱ. 金型の取数から

取数は1個取りか多数個取りか。
ランナ、キャビティ配置、ポリマーの射出庄による金型の型開き圧力のバランスがよいか。型開き圧力が集中するとばりが発生したり、金型が歪曲する。

Ⅲ. 仕上げの経済性から

三面割り金型によるピンポイントゲートを採用するか、仕上げ不要のサブマリンゲートにするか。普通のゲートにするか。

Ⅳ. 材料の成形性から

材料の流動性、耐熱変色性、成形歪などからゲートの種類の選定とゲートの位置をきめます。

ゲートバランス

溶融ポリマーはすべてのゲートに同時に到達し、キャビティを同時に充満するように設計しなければなりません。 ゲート・バランスが悪い場合、フローマーク、ひけなどの外観上の問題、強度の差が各成形品に起ります。

Ⅰ. キャビティ配置をバランスよくとる。

図4.4~図4.5に示すようにランナを均一に走らせ、全ゲートに同時に到達させます。しかしランナは比較 的長くなるのが欠点です。

図4.4. ゲートバランス

図4.4. ゲートバランス

図4.5. ゲートバランス

図4.5. ゲートバランス

Ⅱ. ゲート断面積を変える

ランナーの一般的なとり方の場合、各ゲートの断面積を変えて、均一な充てんを行なわせてゲートバランスをとります。
すなわち各ゲートの断面積は次式で算出されます。


ただしW : (g)通過するポリマーの重量
SG : (mm2)ゲート断面積
: (mm)ゲートまでのランナーの長さ
: (mm)ゲートランドの長さ
K:ポリマーの性質、金型などによりきまる定数

問題例
下図に示すようなランナーがある。各ゲートの断面積SG1、SG2、SG3、SG4、SG5を算出する。 問題例

<解>
スブルーにすぐ接したゲートSG3の断面積はランナー(直径4.5mmの円形)のその1%とすればSG3=0.01×π×4.52/4=0.159mm2、ゲート断面形状が長方形でゲート幅W,ゲート深さhとの関係がW=3hとすればSG3=W×h=3h2=0.159故にh2=0.053従ってh=0.23mm、W=0.69mm、ゲートランドLG3はゲート深さと同じ0.23mmとする。
1=5=60、2=4=30、3=4.5/2、SG=3h2=hとすれば2.3式から



1=5=60を代入するとhi,5=1.25、2=4=30を代入するとh24=0.887、まとめると
SG1とSG5は4.68mm2、SG2、SG4は2.42mm2、SG3は0.159mm2、W1とW5は3.75mmW2とW4は2.7mm、W3は0.69mm、
h1とh5は1.25mm、h2とh4は0.887mm、h3は0,23mm。

ゲートの寸法

表4.3をめやすとして参照下さい。
成形し成形品のでき栄えを見ながらゲートを太くして行くのが安全で確実な方法です。

表4.3.ゲートの寸法
製品肉厚 ゲート
円形 長方形
直径 mm ランドの長さmm 深さmm 巾mm ランドの長さmm
3
mm

ナイロン6 1.0~肉厚の
1/2
最大1.0 肉厚の1/2 肉厚に等(等)
(最小1.5)
最大1.0
ナイロン66 0.75~肉厚の
1/2
0.75~肉厚の
1/2
- - -
3

6
mm
ナイロン6 1.0~3.0 最大1.5 肉厚の1/2 肉厚の1/2~3/4 最大1.5
ナイロン66 0.75~3.0 0.75~3.0 - - -
6
mm

ナイロン6 3.0~4.5 最大ゲート径の
1/2
3.0~4.5 4.5 最大3.1
ナイロン66 3.0~4.5 3.0~4.5 - - -