Guide de conception IBM Preform :
Tige centrale et cavité Ingénierie

ZONE DU COU

La cavité d'injection forme le diamètre extérieur du filetage, son profil, la zone d'étanchéité et la finition du col. La tige centrale forme le diamètre intérieur de l'alésage du col et la surface d'étanchéité interne. Tolérance du diamètre extérieur du col : ±0,05 mm (norme cosmétique coréenne) ; ±0,03 mm (norme pharmaceutique coréenne).

ZONE DES ÉPAULES

L'angle de conicité de l'épaulement de la cavité d'injection (généralement de 25 à 45° par rapport à la verticale pour les flacons cosmétiques coréens) détermine la hauteur de l'épaulement et le rayon de transition de la préforme. L'épaisseur de la paroi de l'épaulement de la préforme est supérieure de 20 à 35 % à celle de la paroi du corps afin de compenser le taux de soufflage plus élevé de l'épaulement.

ZONE CORPORELLE

L'écart entre le diamètre extérieur du corps de la tige de noyau et le diamètre intérieur du corps de la cavité détermine l'épaisseur de paroi de la préforme. Le diamètre extérieur de la préforme (diamètre intérieur de la cavité) correspond au diamètre extérieur de départ du soufflage. L'épaisseur de paroi de la préforme (tₚ) est égale à l'épaisseur de paroi finale cible (tᵢ) multipliée par le taux de soufflage (BR). Conicité du corps de la tige de noyau : 0,5 à 1,0° de chaque côté pour le démoulage.

ZONE DE BASE

Point d'injection au centre de la base de la préforme. L'extrémité de la tige de noyau forme le dôme intérieur de la base de la préforme. L'insert de base de la cavité d'injection forme le profil plat extérieur de la base du récipient. Épaisseur de paroi de la base : 1,5 à 4,0 mm. Diamètre du point d'injection : 1,0 à 2,5 mm.

Matériau d'insert de cou

Acier inoxydable S136

Acier inoxydable S136 (420 SS) résistant à la corrosion pour les inserts de col destinés aux industries cosmétiques et pharmaceutiques coréennes. Acier inoxydable P20 acceptable pour les cols IBM industriels non pharmaceutiques. Dureté de l'acier inoxydable S136 : Rc 50-54.

Filetage de cou standard

GPI / PCO

Finition cosmétique coréenne : 13/415, 18/415, 20/410, 24/410, 28/410 selon les normes GPI. Profil du filetage : filetage à un seul pas modifié, conforme à la norme coréenne de fermeture cosmétique.

Matériau de la cavité corporelle

P20 / H13

Acier P20 (Rc 28-32) pour le polissage cosmétique IBM coréen. Acier à outils H13 (Rc 44-46) pour les programmes à volume élevé dépassant 10 millions de cycles avant repolissage. Acier S136 pour le polissage cosmétique IBM ABS nécessitant un polissage des cavités Ra 0,025 µm.

Polissage des cavités

Ra 0,025-0,10 µm

Ra 0,025 µm pour les inserts cosmétiques IBM en ABS et les inserts de col S136. Ra 0,05-0,10 µm pour les cavités IBM en PP RCP et HDPE. Ra 0,20-0,40 µm pour les inserts IBM industriels en HDPE.

Épaisseur de paroi de la préforme : 0,70 mm

Refroidissement en 1,0 à 1,2 s

Préforme pharmaceutique mince. Cycle total ~3,6 s.

Épaisseur de paroi de la préforme : 1,00 mm

Refroidissement en 1,5 à 1,8 s

Préforme cosmétique standard. Cycle total ~4,2 s.

Épaisseur de paroi de la préforme : 1,20 mm

Refroidissement en 2,2 à 2,6 s

Préforme cosmétique épaisse (surdimensionnée). Cycle total : environ 4,8 à 5,0 s. Coût du cycle évitable.

Paroi de préforme 1,50 mm

Refroidissement en 3,2 à 3,8 s

Préforme grand format (classe 250 ml). Cycle total ~5,5-6,0 s.

Q 01

Comment Korea Ever-Power valide-t-elle la conception d'une nouvelle préforme IBM avant de s'engager dans l'outillage de production complet ?

Korea Ever-Power valide les nouvelles conceptions de préformes IBM grâce à un processus de développement structuré qui minimise les risques liés aux investissements d'outillage pour les nouveaux programmes de conditionnement des clients coréens. Phase 1 — Examen de la conception CAO : Korea Ever-Power examine le dessin CAO de la conception du conditionnement du client coréen en fonction des règles de conception IBM (taux de soufflage maximal, rapport diamètre extérieur minimal col/corps, compatibilité de l'angle d'épaulement avec le procédé IBM, exigences de planéité de la base) avant toute fabrication d'outillage. Les violations des règles de conception sont identifiées et corrigées en CAO 2D/3D avant tout investissement dans l'outillage. Phase 2 — Prototype de noyau et de cavité d'injection : pour les nouvelles conceptions de conditionnement présentant une géométrie inédite (profils d'épaulement non standard, formes angulaires, rapports d'aspect étroits), Korea Ever-Power usine un moule prototype à une seule cavité (et non le nombre total de cavités de production) en acier P20 pré-trempé. Le moule prototype produit les premiers conditionnements physiques pour la vérification dimensionnelle, la mesure de l'épaisseur des parois (par ultrasons en 8 points), le test d'ajustement du système de fermeture et l'approbation visuelle de la marque du client coréen. Phase 3 — Fabrication du moule de production : après validation du prototype par le client coréen, Korea Ever-Power usine l’ensemble du moule de production (4 à 12 cavités pour le ZQ40 selon le format) en acier trempé P20 ou H13, avec polissage des cavités conforme aux spécifications de production. Un essai de production avant livraison sur le moule complet confirme que l’épaisseur des parois de chaque cavité est conforme aux spécifications à ±0,08 mm près, la hauteur du contenant à ±0,3 mm près et le diamètre extérieur du col à ±0,05 mm près, pour toutes les cavités, avant la livraison au client coréen. Ce processus de validation en trois phases dure généralement de 10 à 16 semaines, de la validation de la conception du contenant à la fin de l’essai de production avant livraison.

Q02

Quelle règle de conception de préformes IBM empêche le diamètre extérieur du corps du récipient cosmétique coréen d'être inférieur au diamètre extérieur du col ?

La contrainte fondamentale de conception des contenants IBM est que le diamètre extérieur du corps doit être supérieur ou égal à celui du col. Cette exigence découle de l'architecture du procédé IBM : la préforme doit pouvoir passer à travers la bague du col du moule de soufflage lors de son transfert sur la tige de noyau, de la station d'injection à la station de soufflage. Si le diamètre extérieur du corps était inférieur à celui du col, la cavité du moule de soufflage devrait se refermer autour d'un corps plus étroit que le col, rendant géométriquement impossible l'ouverture et le démoulage du contenant sans interférence entre le corps et la bague du col. En pratique, les contenants IBM dont le diamètre extérieur est égal à celui du col (1,0 x BR) permettent de produire les flacons et ampoules de sérum cylindriques, hauts et étroits. IBM peut obtenir cette valeur car la préforme se gonfle uniformément à 1,0 x BR (sans expansion radiale, uniquement une extension axiale). Les contenants dont le diamètre extérieur est légèrement supérieur à celui du col (1,05 à 1,20 x BR) permettent de produire les flacons cylindriques de luxe coréens, légèrement coniques ou à corps parallèle. La contrainte de conception de préforme IBM (diamètre extérieur du corps ≥ diamètre extérieur du col) ne constitue donc pas une limitation pour la plupart des conceptions de contenants cosmétiques coréens, qui ont naturellement un diamètre extérieur du corps supérieur au diamètre extérieur du col ; elle ne devient une contrainte que pour les conceptions hypothétiques de bouteilles à épaule inversée ou rétrécies où le corps se rétrécit sous l'épaule avant de s'élargir à la base.

Q03

Comment Korea Ever-Power équilibre-t-elle un moule d'injection IBM à 12 cavités pour obtenir un poids d'injection de ±2% sur toutes les cavités ?

Korea Ever-Power atteint un équilibre pondéral de ±2% dans les moules d'injection IBM à 12 cavités grâce à quatre techniques appliquées conjointement lors de la conception, de la fabrication et de la qualification du moule. Disposition naturelle des canaux d'alimentation en H : le système de canaux est conçu comme une structure en H symétrique où chaque cavité est équidistante du canal d'alimentation, tant en termes de longueur de trajet que de section. Cette géométrie naturellement équilibrée garantit une chute de pression égale du canal d'alimentation à chaque point d'injection, assurant ainsi un taux de remplissage et un poids d'injection identiques dans chaque cavité, sans aucun ajustement du diamètre des canaux. Dimensionnement de la section des canaux : le diamètre des canaux est calculé pour obtenir un temps de séjour de 0,3 à 0,5 s dans chaque branche au débit d'injection utilisé, garantissant une température et une viscosité constantes du métal en fusion à chaque point d'injection. Des canaux sous-dimensionnés provoquent un échauffement par cisaillement du métal en fusion, réduisant sa viscosité et entraînant un surremplissage des cavités distales. Vérification dimensionnelle des cavités : chacune des 12 cavités d’injection est mesurée selon 6 dimensions critiques (diamètre du corps de la cavité, hauteur de la cavité, diamètre de l’alésage du col, diamètre de la buse, rayon de l’épaulement) par machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) avant assemblage. Toutes les dimensions sont conformes aux valeurs nominales à ±0,01 mm près. Les variations dimensionnelles dans cette plage contribuent à une variation de poids d’injection inférieure à ±0,51 TP3T. Vérification de la balance d’essai de production : lors de l’essai de production avant livraison, Korea Ever-Power pèse simultanément les 12 cavités (toutes les injections sont collectées et triées par marque d’identification de cavité) sur 20 injections consécutives, calcule le poids moyen par cavité et vérifie que toutes les cavités sont conformes à la moyenne des 12 cavités dans une plage de ±21 TP3T. Les cavités dont le poids est hors de cette plage sont corrigées par ajustement du diamètre de la buse (léger agrandissement des cavités sous-pondérées) ou du diamètre du canal d’alimentation avant la livraison finale.

Q04

Quelles modifications de conception de préformes sont nécessaires lors du passage du PEHD au PP RCP IBM sur le même jeu de moules ?

Le passage d'un moule d'injection en PEHD à un moule en polypropylène renforcé de fibres de verre (PPRCP) avec le même jeu de noyaux ne nécessite aucune modification de la conception de la préforme lorsque le contenant est destiné à l'injection de PPRCP pour les cosmétiques coréens (matériau plus exigeant). Les dimensions de la cavité du moule d'injection sont identiques pour le PPRCP et le PEHD dès la conception, car les deux matériaux sont transformés à des pressions d'injection similaires (80-120 MPa) et présentent un retrait linéaire comparable (PEHD : 1,5-3,0% ; PPRCP : 1,2-2,0%) aux dimensions de cavité utilisées pour les contenants de cosmétiques coréens. La légère différence de retrait entre le PEHD et le PPRCP induit une faible différence dimensionnelle dans le contenant fini : un moule conçu pour l'injection de PPRCP avec un retrait de 2,0% produit des contenants en PEHD avec un retrait de 2,5%, soit un diamètre extérieur et une hauteur inférieurs d'environ 0,1 à 0,3 mm pour le PEHD par rapport au PPRCP, pour un même moule. Pour les emballages cosmétiques coréens dont la tolérance sur le diamètre extérieur est de ±0,5 mm ou plus, cette variation dimensionnelle d'un matériau à l'autre est conforme aux spécifications. En revanche, pour les emballages pharmaceutiques coréens présentant des tolérances plus strictes (±0,05 à 0,10 mm), un moule spécifique, calibré pour chaque matériau, est requis. Le changement de matériau peut entraîner des modifications du processus : la température du cylindre (PP : 210-245 °C contre PEHD : 195-220 °C), la température du moule (PP cosmétique : 55-70 °C contre PEHD ménager : 18-26 °C ou PEHD cosmétique : 24-32 °C) et le profil de pression de maintien lors de l'injection peuvent nécessiter des ajustements, mais l'outillage du moule reste inchangé.

Q 05

Quelle est la durée de vie utile d'un jeu de moules d'injection Korea Ever-Power IBM ?

La durée de vie des moules d'injection Korea Ever-Power IBM dépend de la spécification de l'acier, du nombre d'empreintes et du matériau de production. Moule d'injection en acier P20 (moule standard coréen pour les cosmétiques) : 2 à 3 millions de cycles avant un repolissage nécessaire pour maintenir la qualité de la surface d'étanchéité du col et de l'empreinte ; 8 à 12 millions de cycles au total avant que les dimensions de l'empreinte P20 ne soient hors tolérance en raison de l'usure progressive et nécessitent un réusinage ou un remplacement de l'empreinte. Moule d'injection en acier à outils H13 (moule coréen pour les cosmétiques et les produits pharmaceutiques à haut volume) : 5 à 8 millions de cycles avant un repolissage ; 15 à 25 millions de cycles au total avant un réusinage. Inserts de col en acier inoxydable S136 (tous les moules coréens pour les cosmétiques et les produits pharmaceutiques) : 5 à 8 millions de cycles avant un repolissage ; plus de 20 millions de cycles au total (la résistance à la corrosion du S136 empêche la formation de piqûres qui réduisent prématurément la durée de vie des inserts de col P20 dans les environnements de production humides coréens). Durée de vie des noyaux : noyaux en acier nitruré trempé (dureté du corps du noyau Rc 55-60) — 10 à 20 millions de cycles avant que l'usure conique du corps du noyau ne nécessite un réusinage. Le diamètre de l'orifice du canal de soufflage est contrôlé par érosion tous les 0,5 million de cycles. Korea Ever-Power assure le suivi du nombre de cycles de moulage grâce à l'enregistrement de la production sur toutes les machines ZQ IBM et formule des recommandations de services de repolissage et de réusinage à l'intention des clients coréens aux intervalles appropriés, garantissant ainsi le respect des spécifications dimensionnelles des conteneurs IBM tout au long du cycle de vie du programme de production de la marque coréenne.

Q 06

Peut-on utiliser le même jeu de tiges de noyau IBM pour différentes conceptions de cavités d'injection, pour une même finition de col ?

Oui, un seul jeu de noyaux IBM peut être utilisé avec plusieurs modèles de cavités d'injection pour une même finition de col (même diamètre extérieur et même norme de filetage), à ​​condition que le diamètre extérieur du corps du contenant ne dépasse pas le diamètre maximal de la cavité de soufflage au niveau de la station de soufflage pour chaque modèle de cavité. Cette capacité est particulièrement intéressante pour les marques coréennes de cosmétiques (K-beauty) proposant plusieurs modèles de contenants partageant la même norme de col : par exemple, la gamme complète de contenants 24/410 d'une marque coréenne (50 ml de toner, 100 ml d'essence, 150 ml de lotion) peut utiliser le même jeu de noyaux 24/410 avec trois modèles de cavités d'injection différents, réduisant ainsi l'investissement total en outillage du coût de deux jeux de noyaux supplémentaires. Limites d'interchangeabilité des noyaux : le diamètre extérieur du corps du noyau (diamètre intérieur du corps de la préforme) étant fixe, l'épaisseur de la paroi du corps de la préforme est déterminée par le diamètre intérieur de la cavité d'injection pour chaque modèle de contenant. Si un modèle de contenant nécessite une épaisseur de paroi de préforme sensiblement différente (et donc un diamètre intérieur de cavité d'injection différent) d'un autre modèle utilisant le même noyau, l'épaisseur de la paroi de la préforme et l'épaisseur de la paroi finale différeront entre les contenants utilisant le même noyau. Korea Ever-Power garantit la compatibilité des noyaux pour différentes configurations de cavités d'injection lors de la conception des moules, en vérifiant que l'épaisseur de la paroi de la préforme de chaque cavité respecte les tolérances de fonctionnement du noyau. Pour les programmes de développement des gammes de marques de cosmétiques coréennes (K-beauty), Korea Ever-Power conçoit les contenants de manière à mutualiser les noyaux autant que possible, et fournit à ses clients coréens une analyse détaillée des coûts d'outillage, démontrant les économies réalisées grâce à la mutualisation des noyaux par rapport à l'utilisation de noyaux individuels pour chaque conception de contenant.