金型設計におけるホットランナーシステムは、効率的かつコスト効果の高い射出成形を実現し、製品品質の向上と材料の無駄を最小限に抑えるために不可欠です。適切なホットランナーを慎重に選択し、金型アプリケーションに適切に活用することで、製造メーカーは一貫した結果、サイクル時間の短縮、およびコスト削減を実現できます。
このガイドでは、ホットランナーシステムを選択する際の重要な要因を、設計上の考慮事項から材料の互換性まで詳しく解説し、金型設定が生産要件を満たすように支援します。
ホットランナーの選択と使用
ホットランナーシステムは射出成形の分野では比較的複雑な技術である。金型設計者や金型ユーザーがホットランナーシステムを選択・購入する際、考慮・注意すべき点が多くあります。BFY Moldは、業界の専門家からヒントのリストをいただきました：
ホットランナーサプライヤーの選択
金型製造会社がホットランナー金型を設計・製造する場合、単にサプライヤーからホットランナーシステムを購入して金型に組み込むだけではありません。ホットランナー金型の概念設計段階から、金型の実際の製造工程、そして最終的な金型の使用に至るまで、金型製造会社とホットランナーサプライヤーの間では、技術面や取引面において、細心の注意を払った綿密な調整と協力が行われています。
ホットランナーサプライヤーの選び方
ホットランナーサプライヤーを選ぶ際には、2つの基本的な側面に注目する必要がある：
1. ホットランナー部品の数と品質
ホットランナーシステムには、ホットチップ、スプルーゲーティング、バルブゲーティングの3種類がある。各タイプは多くの製品ファミリーに細分化されます。例えばノズルの場合、ノズル断面の直径は4mmから12mmまであります。ノズルの形状も様々なサイズがあります。ノズルゲートインサートも様々な用途に対応できるよう多くの種類があり、ホットランナーサプライヤーの製品ラインナップは豊富であればあるほど有利です。
このように、ユーザーはホットランナー部品の選択性を高めることができ、ホットランナーで生産されるプラスチック部品の種類、サイズ、重量、適用範囲が広がり、射出成形生産工程と製品品質の最適化に貢献する。
プラスチック製品を射出成形で加工する場合、ホットランナーシステムとホットランナー金型は高温・高圧の負荷の下で作動する。射出成形は主に大量のプラスチック部品の生産に使用される。もし停止があれば、経済的損失は非常に深刻である。
従って、ホットランナーシステムの品質と信頼性は非常に重要である。顧客はホットランナーサプライヤーが生産するホットランナーコンポーネン トの品質と応用履歴を深く理解する必要がある。より優秀なホットランナーメーカーの中には、ISO 品質規格の国際機関から認定を受けているところもある。
2. 技術サポートとアフターサービス
ホットランナー金型を使用する際には、まず信頼できるホットランナーシステムを選択することに加え、ホットランナーに問題が発生した場合に、タイムリーで効果的な技術サポートやアフターサービスを受けられるかどうかも考慮する必要がある。
多くのサプライヤーは、本社を置く国や地域において強力な技術サポートとサービスネットワークを保有しており、顧客のトラブルシューティングのためいつでも訪問可能な専任のサービススタッフを配置しています。しかし、本社以外の国や地域におけるこれらのメーカーは、製品販売事務所を一部設置するに留まり、技術サポートは相対的に劣る傾向にあります。ユーザーはこの点を注意深く検討する必要があります。
技術的な詳細とホットランナーの選び方は？
ホットランナーシステムの選択と購入には、多くの専門的な技術的な要素が関与します。ユーザーがホットランナーに関する十分な技術知識を有している場合、適切な選択と購入が容易になり、射出成形の生産プロセスをスムーズに進行させ、製品品質の向上を実現できます。
1. ホットランナー製品シリーズの正しい選択
ホットランナーサプライヤーは、加工するプラスチック部品のサイズと重量に応じて、ホットランナーの部品を製品シリーズにすることがよくあります。例えば、大型プラスチック部品は大型ノズルで処理し、小型プラスチック部品は小型ノズルで処理します。従って、ユーザーがホットランナータイプ（ホットチップタイプとバルブタイプシステムの両方）を正しく選択した後、ホットランナ製品シリーズを選択することになり、それによって金型構造のサイズと設計および製造が決定されます。
ホットランナー製品シリーズの選択が正しくないと、金型加工やプラスチック部品製造の後期に発見され、その間違いは非常に深刻で、救うことが難しい。ホットランナー製品シリーズを正しく選択するために、各ホットランナーサプライヤーは参考のためにいくつかのガイド技術文書を用意しています。ユーザーはホットランナーサプライヤーと密接に協力して、良いホットランナー製品シリーズを選択する必要があります。
2. ホットランナーシステムにおける噴射圧力損失
ホットランナーシステムにおける射出圧力損失は無視できません。多くのホットランナー金型ユーザーは、ホットランナーの射出圧力損失がコールドランナーよりもはるかに小さいという誤解を抱えています。その理由は、ホットランナー内のプラスチック溶融物が射出プロセス全体を通じて常に高温を維持しているためです。
多くの場合、状況は正反対です：ホットランナー金型では、金型構造設計の必要性から、ホットランナーシステム内の溶融樹脂の流動間隔が大幅に増加します。そのため、ホットランナーシステムにおける射出圧力損失はしばしば大きくなります。実際の応用では、ホットランナーシステムにおける過剰な圧力損失により、射出成形に多くの困難が生じます。したがって、加工性が悪いプラスチック（PC、POMなど）の場合、ホットランナーシステム内の溶融樹脂の流動間隔が大きい、または部品の重量が大きいなど、CAEソフトウェアを用いて流動経路の解析と計算を行う必要があります。
3. 標準および非標準ホットランナーシステムの選択
各ホットランナーメーカーは標準ホットランナーシステムと非標準ホットランナーシステムを提供しています。可能であれば、標準的なホットランナーシステムを選択するようにしてください。
利点は、標準ホットランナーシステムは非標準ホットランナーシステムより低く、納期がはるかに短いことです。部品には互換性があり、将来の使用やメンテナンスに役立ちます。部品が壊れたら、別の標準部品を買ってきて取り付ければよい。一般的な標準ホットランナープレートの形状は、2キャビティコラム、4キャビティコラム、8キャビティコラム、4キャビティX形状、8キャビティXX形状があります。
4. 金型上のキャビティ数とレイアウトの選択
ユーザーがホットランナー金型の設計でキャビティ数を選択する場合、できるだけ多くのキャビティを配置して生産効率を高めることに加えて、ホットランナーの設計も考慮する必要があります。金型上のキャビティ数とレイアウトの選択は、ホットランナーシステム内のプラスチック溶液の活性のバランスに資するものでなければなりません。
例えば、同じ形状のキャビティが何個か一列に並んでいる場合、キャビティの数は3個ではなく、2個または4個にすることをお勧めします。 2個または4個のキャビティが一列に並んでいる金型のため、そのホットランナーは完全に自然なバランスシステムに設計することができます。逆に、3キャビティの金型は、ホットランナーシャントプレートの人間の活動のバランスをとる必要があります。
活動のバランスは、特定のホットランナーデザインスタッフの仕事の質に依存するため、ユーザーは活動のバランスに資するキャビティ数（例えば、15キャビティではなく16キャビティを選択する等）を選択し、人的設計活動のバランスに起因するミスをなくすよう努めるべきである。
5. 最小キャビティ間隔の制限
小さな部品を生産するための金型を設計する場合、金型をコンパクトにし、より多くのキャビティを配置できるように、一般にキャビティ間隔をできるだけ狭くしたいと考える。しかし、キャビティの最小間隔は、ノズルなどのホットランナーエレメントの最小間隔の大きさによって制限されます。したがって、キャビティ間隔が非常に近い金型を設計する場合、ユーザーは金型設計の手戻りを避けるために、最小ノズル間隔のチェックに注意を払う必要があります。
6. 加工プラスチックの種類
加工されるプラスチックの種類は非常に重要な要素です。ガラス強化プラスチック（ガラス強化ナイロン材料など）を加工する場合、摩耗抵抗に優れたゲートインサートを選択する必要があります。熱分解が容易なプラスチック（PVCなど）を加工する場合、ホットランナーシステムにおいてランナーを滑らかにし、アクティブなデッドアングルを排除する必要があります。活動性が低いプラスチック（PCなど）を加工する場合、ホットランナープレートにおいてより大きなノズルシリーズを選択し、ランナーセクションのサイズを大きくする検討が必要です。
7. ホットランナー製品の成熟度
新しいホットランナー製品が徐々に改善されるには長い時間が必要である。ホットランナーメーカーは同時に新製品を発表し続け、不適当と証明されたホットランナー製品を排除する。従って、使用者は成熟した、比較的人気のある、使用歴の長いホットランナー製品を選ぶようにすべきである。この種の製品は、ホットランナーメーカーであろうと他のホットランナーユーザーであろうと、経験の少ない新規ユーザーにはより経験豊富で成功したケースがある。
8. 納入前のホットランナーシステムの状況
一部のサプライヤーは、ホットランナーシステムをユーザーに発送する前に、特定のテストを実施します。非常に重要なアプリケーションの場合、実際の射出成形実験まで行われることもあります。ただし、ホットランナーシステムが発送される前の各サプライヤーのテスト範囲は同じではありません。ユーザーは、その意図を理解するように努めるべきです。
9. ホットランナーのマルチゾーン温度制御の選択
ユーザーが大型で複雑なホットランナーシステムを購入する必要がある場合、または温度に敏感で処理パラメーター範囲が狭いプラスチックを処理する場合は、複数の温度制御エリアを持つホットランナー設計スキームを選択する必要があります。これにより、ユーザーは必要に応じて温度分布を局所的に調整・制御することができます。
理想的なホットランナーシステムは均一で安定した温度分布を持つべきですが、ホットランナーの発熱体の品質、ホットランナーシステムと金型の結合部での熱の過度の損失、ホットランナー内のプラスチック溶液のせん断熱の違いなど、ホットランナーの温度には多くの理由があるでしょう。ホットランナーシステムの規模が大きくなればなるほど、マルチゾーン温度制御のホットランナーシステムを選択するのはより複雑になります。
10. カラーチェンジの要望がある場合はどうすればよいですか？
一部のユーザーは、同じ金型を使って、色の異なる同じ種類のプラスチック部品を生産している。
ホット・ランナーを注文する際には、色替えプロセスをスピードアップし、無駄を省くために、ランナー量が少ないホット・ランナー・システムを選ぶようにしてください。同時に、ホットランナーシステム内のランナー折り返し点は、デッドコーナーがなく、丸く滑らかでなければなりません。バルブホットランナーシステムを使用して、色替えが必要なプラスチック部品を生産する場合、バルブニードルの後ろにデッドスポットがあることが多いので、特に注意が必要です！
11. マルチキャビティ金型
さまざまな形状や空洞を持つ金型を設計する際には、活性のバランスを考慮しなければならない。
部品の大きさと重量の差が大きすぎ、各キャビティの射出圧力の差が200-300bar以上ある場合、ホットランナーシステムのランナーの大きさを変えても、活性のバランスをとることは難しい。金型特殊形状の多キャビティ金型では、活性のバランスが悪いと、一部の部品は圧力を維持するのに十分でなく、他の部品は過充填になり、バリが大きく、残留応力が高くなります。この時、バルブホットランナーシステムを検討するか、金型全体の設計方式を変更する必要があります。バルブシステムは、適切なタイミングで初期のキャビティゲートを閉じることができ、これらのキャビティの過剰充填の問題を回避することができます。
12. キャビティとホットランナーの容積の比例関係
キャビティ容積に比べ、ホットランナーシステムのランナー容積は大きすぎない方がよい。さもないと、プラスチック溶液がホットランナーシステム内に長く滞留し、熱分解を起こす。高品質のプラスチック部品を生産できない。
プラスチック部品の重量が小さすぎる場合、コールドランナーとホットランナーのスキームを使用する必要があります。コールドランナーを使用した後、射出量が増加するので、キャビティとホットランナーの容積の比例関係を改善し、ホットランナーシステム内のプラスチック溶液の滞留時間を短縮するのに役立つ。
13. トライアルモールドの使用
ホットランナー金型はより貴重で、特にキャビティ数の多いホットランナー金型（96,128キャビティなど）は価格も高くなる。
新しい応用分野を開拓したい場合、経験が不足している場合、新しいホットランナーエレメント（ノズルや新しいゲートなど）を使用しようとする場合は、プログラムを検証するためのフィージビリティスタディを実施するために、簡単な単一キャビティのトライアル金型を作成することを検討する必要があります。十分な経験を積んだ後、正式な実用金型を貴重な価格で製作することができます。
14. 金型図面上のホットランナーエレメントの描画
ホットランナーサプライヤーは通常、ホットランナー部品を電子ギャラリーにし、ユーザーが利用できるようにしています。金型設計担当者は金型設計図面を作成する際、ホットランナー部品の電子ライブラリから必要なノズルやその他の部品図を選択し、適切な金型位置に配置することができます。ホットランナーメーカーは頻繁にホットランナー製品を更新するため、ユーザーは常に最新のギャラリーを要求するホットランナーメーカーに注意を払う必要があります。
金型設計に3D手法が使われ始めているが、現在、ホットランナー部品の電子ギャラリーのホットランナー供給業者のほとんどはまだ2Dである。一部のメーカーは、3D金型設計の発展ニーズに対応するため、3Dホットランナー部品ライブラリを確立し始めている。
15. 保証期間
ホットランナーのサプライヤーは、ホットランナー製品に保証期間を設けている。保証期間は、ホットランナー製造業者とユーザーが購入した特定のホットランナー製品品目によって、1年から5年の間である。保証期間中、ホットランナー製品がユーザーの通常の操作と使用で発生した場合、ホットランナー供給業者は無料交換を行う。
保証期間は長ければ長いほどユーザーにとって良い。品質保証の有効性を保証するために、ユーザーはホットランナーを尊重すべきである。
