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

スブルー(sprue) ランナー(runner) ゲート(gate) キャビティ(cavity) コールドスラグウェル(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。

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。

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。

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  図4.4. ゲートバランス

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  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S_G1、S_G2、S_G3、S_G4、S_G5を算出する。


<解>
スブルーにすぐ接したゲートS_G3の断面積はランナー(直径4.5mmの円形)のその1%とすればS_G3=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S_G3=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L_G3はゲート深さと同じ0.23mmとする。
₁=₅=60、₂=₄=30、₃=4.5/2、S_G=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h₂、₄=0.887、まとめると
S_G1とS_G5は4.68mm²、S_G2、S_G4は2.42mm²、S_G3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。