プラスチックリブ設計ガイドライン

さらに、補強リブは射出金型キャビティの充填を助ける内部ランナーとしても機能し、部品の分岐部へプラスチックを流すうえで非常に有効です。

補強材は一般的にプラスチック製品の非接触側に配置され、その伸長方向は製品の最大応力と最大たわみの方向に従うべきである。補強材の位置は、空洞充填、収縮、脱型などの生産上の考慮事項にも左右されます。

補強材の長さは、製品の長さと同じで、両端が製品の外壁に取り付けられていてもよいし、製品の一部の剛性を部分的に高めるために製品の一部だけを占めていてもよい。

補強材が製品の外壁に取り付けられていない場合、エンドセクションは突然終了させるのではなく、完成するまで徐々に高さを下げるべきである。こうすることで、通気不足の場所や閉鎖的な場所でしばしば発生する、空気の閉じ込め、充填不足、焦げのヒケの問題を減らすことができる。

補強材の最も単純な形状は、製品の表面に取り付けられた長方形の柱だが、生産や構造上の考慮事項を満たすためには、補強材の形状やサイズを変更する必要がある。

過剰な応力集中をなくすため、補強材の底は丸みを帯びていなければならない。また、鋭角の角を丸くすることで、流路を緩やかな形状にし、空洞の充填をよりスムーズにする。

補強材の下部の幅を製品の厚みに対して半分にすると（図b）、位置に対する厚みの増加は20%程度に抑えられ、収縮の可能性は大幅に減少する。

このため、高い補強筋を1本使用するよりも短い補強筋を2本以上使用する方が望ましいが、複数の補強筋を使用する場合は、補強筋間の距離を隣接する外壁の厚さよりも大きくする必要がある。

鉄筋の形状は一般的に細くて長く、鉄筋の一般的な設計は鉄筋設計の基本原則を示している。

厚すぎる補強設計は、収縮パターン、空洞、変形のたわみ、ピンチパターン、その他の問題が発生しやすく、生産サイクルも長くなり、生産コストも高くなることに注意。

プラスチック補強の役割

射出成形されたプラスチック部品の機能には、補強が欠かせない。

(1) プラスチック製品の肉厚を増やさずに強度と剛性を高め、射出成形工程での樹脂の浪費や重量増加を避け、コストを削減します。

(2)ペットボトルの肉厚差に起因する不均一な力による製品の歪みや変形を抑制できる。

(3) 樹脂溶融物の流動を促し、プラスチックボトル本体の一部にある薄肉射出成形部品へ溶融物を充填する流路を設けます。

プラスチック補強の設計で考慮すべき要因

(1) 補強材の設計は、使用されるプラスチック材料にも関係する。製造の観点からは、溶融物の粘度や収縮率といった材料の物理的特性が、補強材の設計に大きな影響を与えます。

(2) プラスチックのクリープ特性は、構造的な観点からも重要な考慮事項である。例えば、製造の観点からは、補強材の高さはメルトフローと排出特性（収縮率、摩擦係数、安定性）によって制限される。

(3)長尺補強材の出口角度を大きくすることは、一般的に製品の排出に役立ちますが、底部の幅が変わらないまま出口角度が大きくなると、製品の剛性、強度、排出可能面積が低下します。

射出面積の減少という問題は、製品の補強部分に射出バンプをいくつか追加するか、より高価な平らな射出ピンを使用することで解決できる。また、射出方向に研磨することも、製品を射出しやすくするのに役立つ。

(4)構造的な観点からは、補強を深くすることで、重量を大幅に増加させることなく製品の剛性と強度を高めることができるが、同時に製品の最高点と最低点における曲げ応力が増加するため、製品設計者はこの部分の曲げ応力が許容範囲を超えないように計算し、確認しなければならない。

(5) 生産の観点からは、深くて幅の広い鉄筋を何本も使うよりも、短くて幅の狭い鉄筋を大量に使う方がよい。

(6) 金型製作時（特に試作型の場合）は、リブの幅（必要に応じて深さ）と本数に調整余地を残してください。金型試験で製品の剛性や強度が不足すると判明した際に、適切に増やせるようにするためです。溶接や入れ子の追加で鋼材を増やすより、金型から鋼材を削る方が容易で安価です。

異なる素材の設計ポイント

ABS 主要部品表面のヒケを抑えるには、リブ厚を交差する壁厚の50%以下とし、外観要求の低い面でも最大70%にします。薄肉の発泡プラスチック構造部品では80%、厚肉部では100%まで許容できます。

リブの高さは接着剤の厚さの3倍以下とする。リブが2本以上の場合、リブ間の距離はゴムの厚さの2倍以上とする。リブの出口角度は、剥離しやすいように片側と反対側の間にする。

PA 個々のリブの高さは、リブ基部の厚さの3倍未満にしてください。冷却時にリブが裏面へヒケを生じさせるため、リブの背面には小さなリブまたは溝を設けます。

PBT 気泡、ヒケ、応力集中を避けるため、厚いリブはできる限り使用しません。対策はリブ寸法を制限することです。肉厚が3.2 mm（1/8 in）未満の場合、リブ厚は肉厚の60%以下とし、3.2 mmを超える場合は40%以下にします。

リブの高さは骨の厚さの3倍を超えないようにする。リブは、塑性流動を円滑にし、内部応力を軽減するため、両側が0.5mm（0.02インチ）のRで溶融プラスチック壁に接続されている。

PC 一般的に推奨されるリブ厚は、プラスチック材料の流動性と肉厚によって決まります。PCリブの設計は、次のPSリブの図を参照してください。

PS リブ厚は接合部の肉厚の50%を超えないようにしてください。この指針に反すると、表面の光沢が不均一になります。

PSU リブは製品の衝撃強度を高め、最も経済的なコストで効果を得られます。設計が不適切だと、ヒケや期待を下回る衝撃強度につながります。

補強の設計ポイント

(1)太い鉄筋の底が冷えて縮んだときに表面が凹むのを避けるため、高さを低くして本数を少し多くした1本の鉄筋に取り替える。腱の裏面に凹みが見られ美観に影響する場合は、化粧補強リブ構造のデザインでカバーすることができる。

(2) テンドンの配列方向は、溶融材料の充填方向と同じでなければならない。

(3）応力集中と破壊時に外力を避けるために、丸みを帯びた遷移と腱のルート。しかし、根元の丸みの半径が大きすぎると、凹みが現れます。

(4) 一般的に、腱の上にいかなる部品も置かない。

(5)プラスチックボトルの内壁にあるタブは、製品の変形を避け、プラスチックボトルの剛性を高めるために、タブの部分における溶融物の充填不足を避けるために、内壁に近すぎないようにする。

補強設計の原則：

(1)補強材の厚さは、継ぎ目の凹みを防ぐため、補強される製品の均一な肉厚より小さくする。

(2)鉄筋の高さはあまり高くしすぎると、力によって鉄筋が損傷し、剛性が低下する。製品の剛性を高めるには、鉄筋の高さよりも本数を増やすべきである。

(3)補強バーの勾配は大きくすることができ、一般的に1.5°より大きくする必要があります。

(4) 不均一な収縮を抑えるため、複数の鉄筋を適切な間隔で配置する。

(5) 一般に補強リブは斜めに配置します。これはエア溜まりを避け、プラスチック射出成形時の充填と強度を改善するためです。

鉄筋の配置

鉄筋の形状には、バー、ウェル、フォーク、扇形、円形、一体型などがある。

棒状リブ 外装の補強領域が小さく、大きな荷重を負担せず、外装単体の強度を高めるだけなら棒状リブを設計できます。補強リブを密集させすぎると、金型強度に影響し、離型時に製品が金型へ張り付きやすくなります。

一般的に、補強材の間隔は、3倍以上の補強材の位置でシェルの一定の壁厚を強化するように設計されており、実際の製品のニーズや設計に応じて補強材の高さは、金型に応じて、どのくらいよりも低くなるように絶対的なものはありませんが、ラインカットに行くか、ブロックスプライシングを行うことです。

しかし、製品の構造上の必要性を満たす場合、補強材の高さが低ければ低いほど、スクリュー・コラムの補強効果は高くなる。

したがって、補強バーの高さは、通常の補強バーよりもはるかに高く設計することができ、ネジ柱補強バーの特定の構造設計は、ネジ柱補強バーの高さの構造設計に入れ、高すぎるいくつかの問題があります。

補強材の高さが高ければ高いほど、完全な接着剤を使用することが難しくなり、補強材の一般的なデザインは設計されておらず、シェル材の厚さが厚いため、製品の実際のニーズに応じて補強材の厚さを増減することができます。

金型外問題：補強材の高さが高いほど、金型後に固着する可能性が高くなる。

強度の問題：補強材の高さが高くなればなるほど、ラバービットの上部が薄くなり、強度が低下する。

シェルは大きな補強面積で設計することができ、高強度荷重に耐える必要がある。

シェルは補強面積を大きく、扇形、円形に設計することができ、円形の荷重は最も強い力の中心点であり、均一な力の中心点にはよく似た形とフォーク状の荷重がかかる。

ウェル＆フォーク形状の補強は、素材の厚みからクロス部の厚みが厚くなりすぎ、シェル表面に凹み欠陥が発生する恐れがあり、外観に影響するため、ラウンド補強を設計に加え、総合的な補強タイプとしている。

丸い補強材を入れた後、シリンジピンで排出することで、金型のべたつきを回避することができます。

特に補強材の高さが比較的高い場合、製品が金型から出るのを助けるために、密な補強材の位置に一定数の柱を追加する必要がある。

概要

製品設計では、上記の補強リブ設計原則に従って最適化してください。補強リブは、プラスチック製品の強度と剛性を高めて反りを抑えるだけでなく、プラスチック成形時に射出金型キャビティを充填しやすくします。これにより、最適な製品設計を最も経済的な方法で実現できます。

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