射出成形金型

射出成形における ゲートとは ゲートの種類と特徴

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射出成形におけるゲートとは、金型内の製品部の樹脂の入り口です。

製品の形状や、ゲートカットの有無、金型の構造などによってさまざまな種類のゲートがあります。
本日は、ゲートの説明と各ゲートの特徴を説明します。

 

射出成形加工の金型内の名称

射出成形は、現代のプラスチック製造の主要な手段です。樹脂原料を加熱して溶融したのち、締め付けられた金型内に射出して冷却固化させることで、成形品を作り出します。

金型内の空間のことをキャビティと呼び、キャビティによって成形品の外観が決まります。
金型内のキャビティに溶融した樹脂原料を射出しますが、射出装置から金型までの通り道が必要です。

射出装置のノズルから金型までの経路は、スプルーと呼ばれています。
スプルーを通った溶融樹脂は、ランナーと呼ばれる金型のキャビティ内の経路を通り、最後にゲートと呼ばれるキャビティ内に充填されるための入り口を通り、キャビティに充填されます。

 

ゲートの役割

ゲートは、樹脂を流し込むための入り口ですが、圧力や流入速度の調整、逆流防止などの機能もあります。
また、ゲートによって成形品の品質や製造コストも変わるため、成形品の形状や樹脂の材質に合ったゲートを選ぶことが重要です。
金型内で冷却固化されて成形品ができますが、成形品にはスプルー、ランナー、ゲートなど、溶解樹脂の経路の部分が残されます。このため、成形が終了した後は、これらの余分な部分を取り除く必要があります。

ポイント

ゲートは、製品部の入り口のこと

【ゲートの役割】

  • 充填圧力、速度の調整
  • 充填の均一化
  • 流動バランスの調整
  • 逆流防止  など

 

ゲートの種類

ゲートはキャビティまでの経路であり、成形品には樹脂が充填された時のゲート跡が残ります。ゲート跡が製品では確認しにくい位置に作られることが一般的であり、製品を組み合わせる部分、商品シールの下の部分、製品内部などに作られます。

ゲートは大きく分けて、非制限ゲートと制限ゲートの2つに分けられます。

  1. 非制限ゲート:ダイレクトゲート
  2. 制限ゲート:サイドゲート(標準ゲート)、ファンゲート、フィルムゲート、ディスクゲート、ピンゲート、トンネルゲート(サブマリンゲート)など

1.非制限ゲート

ダイレクトゲート

非制限ゲートは、スプルーから直接キャビティに樹脂を注入させる方式で、ダイレクトゲートまたはスプルーゲートとも呼ばれます。ダイレクトゲートは、製品部に直接ゲートがあるので成型性が良い引けが少ないなどの長所があります。一方、多数個取りができない、ゲート仕上げが必要、ゲート付近での不良が発生しやすいなどの短所があります。

 

2.制限ゲート

制限ゲートは、ランナーとキャビティの間に断面積を絞った部分を設けて、溶融樹脂の流れをコントロールするようにしたものです。射出成形では、制限ゲートの方が一般的です。制限ゲートには、サイドゲート(標準ゲート)、ファンゲート、フィルムゲート、ディスクゲート、ピンポイントゲート、トンネルゲート(サブマリンゲート)など、様々な種類があります。

サイドゲート

サイドゲートの写真

サイドゲートの写真

サイドゲートは、標準ゲートとも呼ばれる最も一般的な制限ゲートです。成形品の側面に設けられており、ゲート部の加工が容易です。多数個取りの金型に多く採用されています。

ファンゲート

ファンゲートは、ゲート幅を広く、深さを浅くして、扇状にしたものです。製品にゲート跡が残り、ゲート仕上げも困難であるという短所がありますが、流れにくい特殊な用途の樹脂や、引けが発生しやすい肉厚の成形品に使用されています。

フィルムゲート

フィルムゲートは、成形品の幅とゲートの幅が同じであるゲートです。ゲート幅が広いため、後仕上げが必要になりますが、ゲートの断面積が高いため、流れにくい特殊な用途の樹脂や、引けが発生しやすい肉厚の成形品に使用されます。ファンゲートで成型品が変形してしまう場合に、ゲートをフィルムゲートに変えることで改善することがあります。

ディスクゲート

ディスクゲートは、円盤状やリング状の成形品において、成形品全体に同時に溶融樹脂を充填させるためのゲートです。スプルーからリング状のゲートが製品の内周に付けられます。

ピンゲート

ピンポイントゲートは、3プレート(3枚構成)金型などに限定して使われるゲートです。ゲートを比較的自由な位置に決めることができるとともに、型開き時にゲートが自動カットされることから、成型後のゲートカットが不要になっています。

トンネル(サブマリン)ゲート

これまでのゲートは、すべて金型のPL面(キャビティ割面)にゲートが作られています。それに対して、トンネルゲート(サブマリンゲート)は、PL面より下にゲートを潜らせ、キャビティに通じるようにしているものです。トンネルゲートは、型開き時に自動的にゲートをカットすることができます

 

まとめ

このように、キャビティへの入り口であるゲートには様々な種類があり、製品に応じて適切に選定する必要があります。ゲートは、成形品の品質や製造コストにも影響します。ゲートの種類のみならず、ゲートの寸法や位置、ゲート同士のバランスなども考える必要があるため、ゲートに関する知識は、射出成形によるプラスチック製造において、なくてはならないものと言えます。

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プラ太郎

プラ太郎

「射出成形業界を繋ぐ」プラファン運営者|特級技能士|若手に向けて射出成形スキルを熱血発信|俺たちの仕事 射出成形は超カッコいい|射出成形機をモチーフにしたプラモデルPLAIVE|

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