Guida alla progettazione dei preformati IBM:
Asta centrale e cavità Ingegneria

ZONA DEL COLLO

La cavità di iniezione forma il diametro esterno della filettatura, il profilo della filettatura, la superficie di tenuta e la finitura del collo. L'asta centrale forma il diametro interno del foro del collo e la superficie di tenuta interna. Tolleranza del diametro esterno del collo: ±0,05 mm standard cosmetico coreano; ±0,03 mm standard farmaceutico coreano.

ZONA SPALLE

L'angolo di rastrematura della spalla della cavità di iniezione (tipicamente 25-45° rispetto alla verticale per la spalla delle bottiglie cosmetiche coreane) determina l'altezza della spalla della preforma e il raggio di transizione. La parete della spalla della preforma è sbilanciata 20-35% più spessa della parete del corpo per compensare il maggiore rapporto di soffiaggio della spalla.

ZONA CORPOREA

Il divario tra il diametro esterno (OD) del corpo dell'anima e il diametro interno (ID) del corpo della cavità determina lo spessore della parete del preformato. Il diametro esterno del corpo del preformato (ID della cavità) è il diametro esterno iniziale del gonfiaggio per soffiaggio. Spessore della parete del corpo del preformato tₚ = spessore della parete finale target tᵢ x rapporto di soffiaggio BR. Conicità del corpo dell'anima: 0,5-1,0° per lato per la rimozione.

ZONA BASE

Punto di iniezione al centro della base della preforma. La punta dell'asta centrale forma la cupola interna della base della preforma. L'inserto della base della cavità di iniezione forma il profilo piatto esterno della base del contenitore. Spessore della parete di base: 1,5-4,0 mm. Diametro del punto di iniezione: 1,0-2,5 mm.

Materiale per inserto del collo

Acciaio inossidabile S136

Acciaio inossidabile S136 (420 SS) resistente alla corrosione, utilizzato per inserti per colli di valvole in ambito cosmetico e farmaceutico coreano. Adatto anche per colli di valvole IBM industriali non farmaceutici (P20). Durezza S136 Rc 50-54.

Filettatura del collo standard

GPI / PCO

Finitura cosmetica coreana: 13/415, 18/415, 20/410, 24/410, 28/410 secondo gli standard di finitura GPI. Profilo della filettatura: a singolo inizio modificato a contrafforte secondo lo standard di chiusura cosmetica coreano.

Materiale della cavità corporea

P20 / H13

P20 (Rc 28-32) per IBM cosmetico coreano. Acciaio per utensili H13 (Rc 44-46) per programmi ad alto volume che superano i 10 milioni di cicli prima della rilucidatura. S136 per IBM cosmetico ABS che richiede una lucidatura della cavità Ra 0,025 µm.

Lucidante per cavità

Ra 0,025-0,10 µm

Specchio Ra 0,025 µm per inserti per collo protesico cosmetico in ABS e S136. Ra 0,05-0,10 µm per cavità protesiche in PP RCP e HDPE. Ra 0,20-0,40 µm per cavità protesiche industriali in HDPE.

Parete della preforma 0,70 mm

Raffreddamento di 1,0-1,2 s

Preforma farmaceutica sottile. Ciclo totale ~3,6 s.

Parete della preforma 1,00 mm

Raffreddamento da 1,5 a 1,8 secondi

Preforma cosmetica standard. Ciclo totale ~4,2 s.

Parete della preforma 1,20 mm

Raffreddamento in 2,2-2,6 secondi

Preforma cosmetica spessa (sovradimensionata). Ciclo totale ~4,8-5,0 s. Costo del ciclo evitabile.

Parete della preforma 1,50 mm

3,2-3,8 s di raffreddamento

Preforma di grande formato (classe 250 ml). Ciclo totale ~5,5-6,0 s.

Q 01

Come fa Korea Ever-Power a convalidare un nuovo design di preforma IBM prima di avviare la produzione in serie?

Korea Ever-Power convalida i nuovi design delle preforme IBM attraverso un processo di sviluppo strutturato che minimizza il rischio di investimento negli stampi per i nuovi programmi di contenitori dei clienti coreani. Fase 1 - Revisione del progetto CAD: Korea Ever-Power esamina il disegno CAD del contenitore del cliente coreano rispetto alle regole di progettazione IBM (rapporto di soffiaggio massimo, rapporto minimo tra collo e corpo OD, compatibilità dell'angolo della spalla con il processo IBM, requisiti di planarità della base) prima di qualsiasi taglio degli stampi. Le violazioni delle regole di progettazione vengono identificate e corrette in CAD 2D/3D prima dell'investimento negli stampi. Fase 2 - Prototipo dell'anima e della cavità di iniezione: per i nuovi design di contenitori con geometria innovativa (profili della spalla non standard, caratteristiche angolari, rapporti di aspetto del corpo ridotti), Korea Ever-Power realizza un set di stampi prototipo a cavità singola (1 cavità, non il numero completo di cavità di produzione) in acciaio P20 pre-temprato. Lo stampo prototipo produce i primi contenitori fisici per la verifica dimensionale, la misurazione della distribuzione della parete (misurazione a ultrasuoni in 8 punti), il test di adattamento della chiusura e l'approvazione visiva del marchio del cliente coreano. Fase 3 — Realizzazione dello stampo di produzione: dopo l'approvazione del prototipo da parte del cliente coreano, Korea Ever-Power realizza l'intero set di stampi di produzione (da 4 a 12 cavità per ZQ40 a seconda del formato) in acciaio temprato P20 o H13 con lucidatura delle cavità secondo le specifiche di produzione. Una prova di produzione pre-consegna sullo stampo di produzione completo conferma che lo spessore delle pareti delle cavità rientri entro ±0,08 mm, l'altezza del contenitore entro ±0,3 mm e il diametro esterno del collo entro ±0,05 mm, come specificato, per tutte le cavità, prima della consegna al cliente coreano. Questo processo di validazione in tre fasi richiede in genere dalle 10 alle 16 settimane, dall'approvazione del design del contenitore al completamento della prova di produzione pre-consegna.

Q02

Quale regola di progettazione delle preforme IBM impedisce che il diametro esterno del corpo del contenitore cosmetico coreano sia inferiore al diametro esterno del collo?

Il vincolo fondamentale nella progettazione dei contenitori IBM è che il diametro esterno del corpo del contenitore deve essere maggiore o uguale al diametro esterno del collo. Questo è dettato dall'architettura del processo IBM: la preforma deve poter passare attraverso l'anello del collo dello stampo di soffiaggio quando viene trasferita sull'asta centrale dalla stazione di iniezione alla stazione di soffiaggio. Se il diametro esterno del corpo del contenitore fosse inferiore al diametro esterno del collo, la cavità dello stampo di soffiaggio dovrebbe chiudersi attorno a un corpo del contenitore più stretto del collo, rendendo geometricamente impossibile aprire e staccare il contenitore soffiato dall'asta centrale senza interferenze tra il corpo del contenitore e l'anello del collo dello stampo di soffiaggio. In pratica, i contenitori IBM con diametro esterno del corpo uguale al diametro esterno del collo (1,0x BR del corpo) producono i formati cilindrici alti e stretti di fiale e ampolle per siero: IBM può ottenere un diametro esterno del corpo uguale al diametro esterno del collo perché la preforma si gonfia uniformemente a 1,0x BR (nessuna espansione radiale, solo estensione assiale). I contenitori con diametro esterno del corpo leggermente maggiore del diametro esterno del collo (1,05-1,20x BR del corpo) producono i contenitori cilindrici per cosmetici di lusso coreani, leggermente conici o a corpo parallelo. Il vincolo di progettazione delle preforme IBM (diametro esterno del corpo ≥ diametro esterno del collo) non rappresenta quindi una limitazione per la maggior parte dei design di contenitori cosmetici coreani, che naturalmente hanno un diametro esterno del corpo maggiore del diametro esterno del collo; diventa un vincolo solo per ipotetici design di flaconi con spalla invertita o a clessidra, in cui il corpo si restringe sotto la spalla prima di allargarsi alla base.

Q03

Come fa la coreana Ever-Power a bilanciare uno stampo a iniezione IBM a 12 cavità per ottenere una distribuzione del peso di iniezione di ±2% in tutte le cavità?

La coreana Ever-Power raggiunge un bilanciamento del peso di iniezione di ±2% negli stampi a iniezione IBM a 12 cavità grazie a quattro tecniche applicate in combinazione durante la progettazione, la produzione e la qualificazione dello stampo. Layout del canale di alimentazione ad albero a H naturalmente bilanciato: il sistema di canali di alimentazione è progettato come un albero a H simmetrico in cui ogni cavità è equidistante dal canale di colata in termini di lunghezza del percorso del canale e sezione trasversale. Questa geometria naturalmente bilanciata garantisce una caduta di pressione uguale dal canale di colata a ogni punto di iniezione della cavità, producendo un tasso di riempimento e un peso di iniezione uguali in ogni cavità senza alcuna regolazione del diametro del canale. Dimensionamento della sezione trasversale del canale: il diametro del canale viene calcolato per produrre un tempo di permanenza di 0,3-0,5 s in ogni ramo del canale alla velocità di iniezione utilizzata, garantendo che il fuso sia a temperatura e viscosità costanti in ogni punto di iniezione. Canali di dimensioni insufficienti riscaldano il fuso per effetto del taglio, riducendo la viscosità e riempiendo eccessivamente le cavità distali. Verifica delle dimensioni delle cavità: ciascuna delle 12 cavità di iniezione viene misurata in 6 dimensioni critiche (diametro del corpo della cavità, altezza della cavità, diametro del foro del collo, diametro del canale di iniezione, raggio della spalla) mediante CMM prima dell'assemblaggio, con tutte le dimensioni entro ±0,01 mm dal valore nominale. La variazione dimensionale entro questo intervallo contribuisce per meno di ±0,5% alla variazione del peso dello stampo. Verifica della bilancia di prova in produzione: durante la prova di produzione pre-consegna, Korea Ever-Power pesa simultaneamente tutte le 12 cavità (tutti gli stampi raccolti e ordinati in base al segno di identificazione della cavità) su 20 stampi consecutivi, calcola il peso medio per cavità e conferma che tutte le cavità siano entro ±2% dalla media delle 12 cavità. Le cavità al di fuori di ±2% vengono corrette mediante la regolazione del diametro del canale di iniezione (leggero allargamento delle cavità sottopeso) o la regolazione del diametro del canale di alimentazione prima della consegna finale.

Q04

Quali modifiche alla progettazione delle preforme sono necessarie quando si passa da HDPE a PP RCP IBM sullo stesso set di stampi?

Il passaggio tra HDPE e PP RCP IBM sullo stesso stampo a iniezione e set di anime non richiede modifiche alla progettazione della preforma quando il contenitore è progettato per PP RCP IBM per cosmetici coreani (il materiale più esigente). Le dimensioni della cavità dello stampo a iniezione per PP IBM e HDPE IBM sono identiche in fase di progettazione perché entrambi i materiali vengono lavorati a pressioni di iniezione simili (80-120 MPa) ed entrambi i materiali hanno un ritiro lineare comparabile (HDPE 1,5-3,0%, PP RCP 1,2-2,0%) alle dimensioni della cavità utilizzate per i contenitori cosmetici coreani. I tassi di ritiro leggermente diversi tra HDPE e PP RCP producono una piccola differenza dimensionale nel contenitore finito: uno stampo progettato per PP RCP IBM con un ritiro di 2,0% produce contenitori HDPE IBM con un ritiro di 2,5%, ovvero circa 0,1-0,3 mm di diametro esterno e altezza inferiori per HDPE rispetto a PP RCP dallo stesso stampo. Per le specifiche coreane dei contenitori cosmetici, dove la tolleranza del diametro esterno del contenitore è di ±0,5 mm o superiore, questa variazione dimensionale da materiale a materiale rientra nelle specifiche. Per i contenitori farmaceutici coreani con tolleranze del diametro esterno più strette (±0,05-0,10 mm), è necessario uno stampo separato calibrato per ogni materiale specifico. Le modifiche al processo quando si cambia materiale: la temperatura del cilindro (PP 210-245 °C contro HDPE 195-220 °C), la temperatura dello stampo (PP cosmetico 55-70 °C contro HDPE domestico 18-26 °C o HDPE cosmetico 24-32 °C) e il profilo della pressione di mantenimento dell'iniezione potrebbero richiedere tutti delle regolazioni, ma l'utensile fisico dello stampo rimane invariato.

Q 05

Qual è la durata utile di uno stampo a iniezione Ever-Power IBM prodotto in Corea?

La durata degli stampi a iniezione Ever-Power IBM coreani dipende dalle specifiche dell'acciaio, dal numero di cavità e dal materiale di produzione. Stampo a iniezione in acciaio P20 (IBM cosmetico coreano standard): 2-3 milioni di cicli prima che sia necessaria una rilucidatura per mantenere la tenuta del collo e la qualità della superficie della cavità; 8-12 milioni di cicli totali prima che le dimensioni della cavità P20 escano dalla tolleranza a causa dell'usura progressiva e richiedano una rilavorazione o la sostituzione della cavità. Stampo a iniezione in acciaio per utensili H13 (IBM cosmetico e farmaceutico coreano ad alto volume): 5-8 milioni di cicli prima della rilucidatura; 15-25 milioni di cicli totali prima della rilavorazione. Inserti del collo in acciaio inossidabile S136 (tutti gli IBM cosmetico e farmaceutico coreano): 5-8 milioni di cicli prima della rilucidatura; oltre 20 milioni di cicli totali (la resistenza alla corrosione dell'S136 previene la vaiolatura che interrompe prematuramente la durata degli inserti del collo P20 negli ambienti di produzione umidi coreani). Durata dell'anima: anima in acciaio nitrurato temprato (durezza del corpo dell'anima Rc 55-60) — 10-20 milioni di cicli prima che l'usura conica del corpo dell'anima richieda una nuova rettifica; il diametro dell'orifizio del canale dell'aria di soffiaggio viene monitorato per l'allargamento dovuto all'erosione a intervalli di 0,5 milioni di cicli. Korea Ever-Power tiene traccia del numero di cicli dello stampo con la registrazione della produzione su tutte le macchine ZQ IBM ed emette raccomandazioni di servizio di rilucidatura e rilavorazione agli intervalli appropriati, garantendo che le specifiche dimensionali dei contenitori IBM siano mantenute per l'intero ciclo di vita del programma di produzione del marchio coreano.

Q 06

È possibile utilizzare lo stesso set di aste di centraggio IBM con diverse configurazioni della cavità di iniezione per ottenere la stessa finitura del collo?

Sì, un singolo set di aste di stampaggio IBM può essere utilizzato con diverse configurazioni di cavità di iniezione per la stessa finitura del collo (stesso diametro esterno del collo e standard di filettatura), purché il diametro esterno del corpo del contenitore non superi il diametro massimo della cavità dello stampo di soffiaggio nella stazione di soffiaggio per ciascuna configurazione di cavità. Questa capacità è commercialmente vantaggiosa per i marchi coreani di K-beauty con diverse configurazioni di contenitori che condividono lo stesso standard di collo: ad esempio, l'intera gamma di contenitori 24/410 di un marchio coreano (tonico da 50 ml, essenza da 100 ml, lozione da 150 ml) può condividere lo stesso set di aste di stampaggio 24/410 con tre diverse configurazioni di cavità di iniezione, riducendo l'investimento totale in attrezzature del costo di due set di aste di stampaggio aggiuntivi. Limitazioni di intercambiabilità delle aste di stampaggio: il diametro esterno del corpo dell'asta di stampaggio (diametro interno del corpo della preforma) è fisso, quindi la parete del corpo della preforma è determinata dal diametro interno del corpo della cavità di iniezione per ciascuna configurazione di contenitore. Se un progetto di contenitore richiede una parete del corpo della preforma significativamente diversa (e quindi un diametro interno del corpo della cavità di iniezione diverso) rispetto a un altro progetto che condivide la stessa asta centrale, la parete della preforma e la conseguente parete finita saranno diverse tra i contenitori che utilizzano la stessa asta centrale. Korea Ever-Power verifica la compatibilità dell'asta centrale tra diversi progetti di cavità di iniezione durante la fase di progettazione dello stampo, controllando che la parete del corpo della preforma per ciascun progetto di cavità rientri nell'intervallo di tolleranza di lavoro dell'asta centrale. Per i programmi di sviluppo della gamma di marchi coreani di K-beauty, Korea Ever-Power progetta in modo proattivo la gamma di contenitori in modo da condividere le aste centrali ove possibile, fornendo ai clienti coreani un'analisi dettagliata dei costi di stampaggio che mostra il risparmio derivante dalla condivisione dell'asta centrale rispetto a set di aste centrali individuali per ciascun progetto di contenitore.