MIM射出成形金型設計におけるゲート位置及び構造形式の長所短所及び選択方法

 

発売日：[2024/3/8]
 

ゲートは供給口とも呼ばれ、シャント通路とキャビティ溶融体を接続する通路である。ゲートの選択が適切かどうかは、射出成形品が完全で高品質に射出成形できるかどうかに直接関係する。ゲート設計には、ゲート断面形状と寸法の決定とゲート位置の選択が含まれます。ゲート断面の形状や寸法の決定については、多くの教科書が言及しているが、ここでは繰り返さない。筆者は現在、異なる射出成形製品の特徴に基づいて、各タイプのゲートの違いを比較し、ゲート位置とその構造形式の選択方法と原則を討論している。
ゲート位置は溶融物の流れの最前線の形状と保圧圧力の効果に決定的な役割を果たしているため、射出成形品の強度とその他の性能も決定している。ゲート位置の決定に影響する要素には、製品の形状、大きさ、肉厚、寸法精度、外観品質、機械的性能などが含まれる。また、ゲートの加工、離型、およびゲートの除去の容易さも考慮しなければならない。正しいゲート位置は、予見可能な問題を回避することができます。
一.ゲートのタイプと位置
射出成形型の設計において、ゲートの構造形式と特徴によって、よく使われるゲート形式は以下の11種類がある。
1.ストレートゲート：すなわち主流ゲートであり、非制限ゲートに属する
（1）利点：プラスチック溶融体は主流路の大端から直接キャビティに入るため、流動抵抗が小さく、流れが短く、補給時間が長いなどの特徴がある。このようなゲートは良好な溶融流動状態があり、溶融体はキャビティ底面の中心部から分離面に流れ、排気に有利である、このゲート形式は射出成形品と射出システムの型分離面への投影面積を最小にし、金型構造がコンパクトで、射出機の受力が均一である。
（2）欠点：材料供給所に大きな残留応力があり、射出成形製品の反り変形を招きやすく、同時にゲートが大きく、ゲート跡を除去するのが難しく、痕跡が大きく、美観に影響するため、このようなゲートは射出成形大中型長プロセス、深型キャビティ、筒形または殻形射出成形製品に多く用いられ、特にポリカーボネート、ポリスルホンなどの高粘度プラスチックに適している。また、この形式のゲートは単一キャビティ金型にのみ適しています。
このようなゲートを設計する際には、射出成形品との接触部のゲート面積を小さくし、そこに収縮や変形などの欠陥が発生するのを防止するために、できるだけ小さいテーパの主流のテーパ角（2〜4°）を選択する一方で、定型板と定型ホルダの厚さをできるだけ小さくしなければならない。
2.サイドゲート：国外ではサイドゲートを標準ゲートと呼ぶ。サイドゲートは一般的に分離面に開設され、プラスチック溶融体は内側または外側から金型キャビティに充満し、その断面形状は矩形（扁溝）であることが多く、ゲート幅と厚さを変えることで溶融体のせん断速度とゲートの凍結時間を調節することができる。このようなゲートは射出成形品の形状特徴に基づいてその位置を選択することができ、加工と修理が便利であるため、その応用は比較的に広い。
（1）利点：ゲート断面が小さく、注入システムの溶融材料の消費量を減少でき、ゲートを除去するのが容易で、痕跡が明らかではない。様々な形状の射出成形製品に適しているが、細長いバレル射出成形製品には適していない。
（2）欠点：射出成形製品とゲートは自己分離できず、溶着痕があり、射出圧力損失が大きく、深型キャビティ射出成形製品の排気に不利である。
3.扇形ゲート：扇形ゲートは、一般的に分離面に開設され、キャビティ外側面から供給され、ゲートは供給方向に沿って徐々に広がり、厚さは徐々に薄くなる。ゲートからキャビティに入るプラスチック溶融物の波面は比較的平らで、反り変形を減らすことができ、幅の大きい板状プラスチック製品を成形するのに適している。
4.シートゲート：平縫いゲートとも呼ばれる。ゲートの分配流路はキャビティ側縁と平行であり、その長さは一般的にプラスチック製品の幅より大きい。
（1）利点：プラスチック溶融体はシートゲートを通じて比較的に低い速度で均一にキャビティに入り、その材料流は平行流を呈し、反り変形を避けることができ、通常は平らな大面積薄肉プラスチック製品を成形する。
（2）欠点：ゲートの除去が困難であり、プラスチック製品の生産コストが増加する。
5.耳保護ゲート：耳保護ゲートは主に高透明の平板状プラスチック製品及び変形要求の小さいプラスチック製品に用いられる。
（1）利点：耳保護ゲートはキャビティ側面に耳溝を開設し、溶融体はゲート衝撃によって耳溝側面に摩擦熱を発生し、それによって流動性を改善し、方向と速度を調整した後、耳保護箇所で均一かつ平穏にキャビティに入り、噴流を回避することができる。
（2）欠点：ゲート切除が困難で、ゲート跡が大きい。