ランナーと成型品の重量比

質問

プラスチック射出成形金型についてお伺いしたくお願い致します。

全くの専門外であり、質問自体が意味のある事かどうかも分からないのですが、成型品の重量とランナー（含むスプル）の重量との理想的な比率というものはあるのでしょうか？

現在私は中国東南部の玩具工場におるのですが、ここの成型品を見ると以前他の多くの工場で見たものと比べ異常にランナーの径が太いのです。スプル部とランナー部の重量は成型品重量の2.7倍ほどありました。成型品はダイキャストのミニカー内部に使用する小さなパーツで、8～10ヶの多数個取の金型が殆どです。成型機は海天というメーカーの88tと120t（新品）です。特にウィンドウ部などの透明ABSの場合はその傾向が強まります。

お聞きしたいのは、例えばランナー径を太くすると材料の浪費は多くなるが成型性が良くなり成型機の設定等が簡単になるのかどうか？と言う事であります。言い換えますと、コストを無視しても不良が出難い金型設計を意図的に行っている可能性があるのか？と言う事であります。それとも他に何か理由はあるのでしょうか？

成型品や成型機も見ずにご判断し難いとは思いますが何卒宜しくお願い致します。

回答No.4

noname#230359

こんにちは、ランナー径の設定には成形品が外観品か機構部品か？で分かれる
と思います。
また、メーカーにもよりますが成形機の能力が同じトン数の機械でも機構構造
により細いランナーでも問題なく流れたり流れなかったりします。

確かに歩留まりの観点から見ればできるだけランナーは細くするのが理想です
流動性のよい樹脂では細いランナーの方が毛細管現象を発生しノズルからゲー
トまでの到達時間が短く成形タイムの短縮にもなりますが、樹脂の硬化が早い
のでウエルドやフローマーク等の外観不良発生を成形条件で改善する作業は困
難になり外観品には不向きな欠点があります。
逆に、ランナー径を太くすると樹脂の硬化は遅れ２次射出３次射出の速度や保
圧などの成形条件の設定範囲が広がり成形不良の対策が講じやすくなり外観品
の量産には適しています。

それではなぜ型屋さんはランナー径を異常なまでに太く掘り込むのか？になり
ますが、上記の通り、その型がどのメーカーのどの機種の成形機に乗りどんな
成形条件で加工するのか確定していない汎用的な場合は「こんな細いランナー
じゃ成形できない！」と、叱りをもらう前に太く加工してしまうものです。

可塑化射出能力の高い成形機ならΦ３ランナー（鏡面磨き）でもＡＢＳ８ヶ取り
は十分可能でしょう。その成形機で樹脂の溶融温度設定や型温度設定など条件
を型発注側が確立し起型打ち合わせで、型屋さんに良品を提示しランナー径や
ゲート径を指示すれば納得して細いランナーで加工してくれるはずです。

お礼

ご回答頂き、有難う御座います。
この工場では金型を自社生産しており、成形部門とは隣同士ですので成形の情報等は十分に得ているはずです。実はいくつかご回答を頂いた後に金型部門のボスに直接理由を聞いた所、成形部門からの「バリの出難い金型」、との要求に沿った結果であるとの事でした。その後ネットでバリの原因を調べましたが、「圧力を弱くして成形する」と言う点では理に適っているのかな、と素人乍考えております。
外観要求はさほどシビアではないので、たつさんが仰る通り、「成形不良の対策が講じ易い金型」、が理由なのでしょう。

>成形機ならΦ３ランナー（鏡面磨き）
これには驚きです。今丸型ランナーの径をノギスで測った所Φ6.8、透明ABSの台形ランナーは下部8.5、上部6.3ほどありました。やっぱし太いですね。因みにスプルのランナーと接続部はさらに太くΦ10.3、透明ですので根元に長さ10くらいの枝豆形の空気が見えます（大丈夫なのかな？）。

有難う御座いました。

回答No.3

noname#230359

型屋サイドから言えば、
ファースト(＆セカンド)トライの時点で良品が取れなければ、
型設計者はランナーを太くしたがる傾向がありますね。

また、たとえば10ヶ取りの型であれば、
成型品部分の10倍の面積のスプルー径にして、
ランナーは分岐の度に細くしていくように
描いていくのが「ランナーの設計」だと考えている
というのもあります。
スプルー太くしても成型機のノズルはφ2ぐらいじゃんとか
いう基本的なことは、この時点ではすっぱり忘れるようですね。

ランナーを太くして、期待通りの良好な成型品ができてくるということは
ないので、結局はランナーを太くしたことで
「これ以上できることはありません」
という口実作るネタのひとつなんですね。

他の方々の書き込みのように、太すぎるランナーにはそれに順ずる利点は
無いと思いますので、埋め子を作るかランナー板を取り替えるなどして
まずは細いランナーにすることをお勧めします。

ちなみに他の方にも質問なんですが、
今回の「透明ABS」の場合だとランナー径はどのくらい細いのから
使えるでしょうか？
(あるいはノズル径と同じサイズでひっぱっても良いものでしょうか？)

お礼

ご回答頂き、有難う御座います。大変参考になりました。
因みに透明ABSのランナーは他の材料が○形状なのに対して殆どが台形形状のランナーになっております。幅自体はノズル径と最後まで同じになっています。有難う御座いました。

回答No.2

noname#230359

#1さんのおっしゃるとおり難しく、かつ重要な問題です(特に多数個取りの場合)。
ランナー径は、充填可能な最低圧力を満足出来るパラメータであれば十分だと考えます。むしろ、一瞬たりとも樹脂の滞留が生じないような設計をするべきだと思います。
いたずらにスプルー、ランナー径を増やすことは、材料ロス、スプルー、ランナー未固化によるサイクルタイム増大といったコスト的な問題のみならず、離型不良やヘジテーションによる充填バラツキ等品質的な問題に結びつきます。

具体的な最適パラメータの設定については、最低圧力設定法について書かれた文献を参考にされると良いと思います。
また、樹脂流動解析ソフトがあればシミュレーションによる決定も可能です。

お礼

ご回答頂き、有難う御座います。やはりランナー径を太くする事はデメリットの方が多いのですね。私はバイヤーとしてここにいるのですが、「成型性ばっかり考えて金型作っているから値段が下がらないんだよ！」とハッタリがかませれば、今後の交渉で少し優位になるかな？などと儚い夢を見ておりましたが、やはり甘かったと言う事であります。有難う御座いました。

回答No.1

noname#230359

製品重量とゲート径のバランスは専門家でも難しいテーマです。細いランナーを樹脂が通過する場合、樹脂は、その狭い通路を無理に通ろうとするわけですから、流れが悪そうに考えられがちですが、無理に通過しようとすればするほど、樹脂は発熱という現象を起こします。発熱により樹脂の粘度が低下します。つまり、水に近い状態に近ずくと考えてください。つまり、太いランナーより樹脂の状態が流れやすくなります。肉厚が２倍になると、冷える時間は４倍になります。ランナーの良い事例はタミヤなどのプラモデルを参考にして下さい。かなり細いランナーを使用しているので参考になると思います。

お礼

早速のご回答、有難う御座います。大変良く理解出来ました。
私の推測は全くの的外れであったという事ですね。しかし何故あんなに太いランナーを使っているのでしょうか？不思議です。成型したものの不良としてカッター機（？）に回される部品を見ますと所謂「ショート」と言うのでしょうか、材料が最後まで届いていないが故の不良が多く見られます。全く逆の行為をしている事になりますね。まさか専門家がそのような事を知らないはずはないでしょうし。冷える時間が増えるという事は成型時間が長くなると言う事ですよね。。。。いずれにしろご回答有難う御座いました。