Guida ai materiali per stampi IBM:
P20 H13 S136 Selezione dell'acciaio

P20 NON è adatto per inserti per colli IBM farmaceutici coreani (corrosione da umidità), lucidatura a specchio prolungata per IBM in ABS coreani (durezza insufficiente per il mantenimento della lucidatura oltre 3 milioni di cicli) o IBM in bioplastica coreana con esposizione ad acido acetico (PHA/EVA). Utilizzare S136 per queste applicazioni.

HDPE / PP / ABS IBM

Acciaio per utensili (DIN 1.2311 o equivalente) temprato a cuore o nitrurato a Rc 55-60. Cromatura o nichelatura standard (5-10 µm) per il distacco superficiale da HDPE e PP. Nessun rivestimento speciale necessario per ABS. Durata della barra centrale: 10-20 milioni di cicli prima della riaffilatura conica.

LDPE IBM (Pharma)

Barra centrale in acciaio inox S136 (Rc 50-54) con lucidatura standard (Ra 0,20-0,40 µm) per IBM in LDPE farmaceutico. L'acciaio S136 offre resistenza alla corrosione da vapori di formulazioni farmaceutiche acquose che causano vaiolatura delle barre centrali P20/H13 negli ambienti IBM farmaceutici.

EVA 18%+ VA IBM

Asta centrale standard con rivestimento antiaderente in PTFE (Teflon) (20-30 µm). Il PTFE riduce l'adesione tra EVA e metallo nella stazione di distacco, essenziale per EVA 18-28% VA dove i gruppi polari VA aderiscono al metallo non rivestito. Rivestire nuovamente ogni 1-2 milioni di cicli.

PHA / PLA IBM

Barra centrale S136 con lucidatura standard. IBM PHA e PLA utilizza temperature del cilindro inferiori (165-195 °C) e tempi di ciclo più brevi, con conseguente riduzione dei cicli termici rispetto a HDPE/PP. S136 per resistenza alla corrosione da vapori di acido acetico (sottoprodotto della degradazione termica di EVA e PHA).

Q 01

Come calcola Ever-Power Corea il costo del ciclo di vita tra gli strumenti IBM P20 e H13 per un programma cosmetico coreano?

Korea Ever-Power calcola il punto di incontro tra i costi del ciclo di vita degli stampi IBM P20 e H13 per ogni programma cosmetico coreano utilizzando un modello di costo totale quinquennale che tiene conto del costo iniziale degli stampi, del costo di rilucidatura, del costo di rilavorazione e del costo del fermo produzione. Gli input dell'analisi sono: (1) sovrapprezzo del costo iniziale degli stampi: il set di stampi IBM H13 ha in genere un costo dei materiali e della lavorazione superiore di 35-50% rispetto a P20 per lo stesso numero di cavità e design; (2) costo di rilucidatura: P20 richiede rilucidatura a 2-3 milioni di cicli; H13 a 5-8 milioni di cicli; ogni evento di rilucidatura ha approssimativamente lo stesso costo di manodopera indipendentemente dall'acciaio; (3) fermo per rilucidatura: la rilucidatura dello stampo IBM richiede 2-3 giorni di fermo macchina ZQ per evento (rimozione dello stampo, lucidatura in sala utensili, reinstallazione); (4) costo del fermo produzione al giorno al prezzo unitario del container del cliente coreano e alla velocità di produzione della macchina ZQ. Per un programma cosmetico coreano da 10 milioni di unità/anno (ZQ60, 8 cavità, ciclo di 3,8 s, HDPE), il calcolo P20 vs H13 è il seguente: P20 rilucidatura a 2,5 milioni di cicli = 4 eventi di rilucidatura all'anno a 10 milioni di unità/anno; H13 rilucidatura a 6 milioni di cicli = 1,7 eventi di rilucidatura all'anno. Il sovrapprezzo H13 dell'acciaio 40% su un ipotetico costo degli utensili si ripaga entro 2-3 anni di produzione a 10 milioni di unità/anno grazie alla riduzione dei costi di rilucidatura e dei tempi di inattività, rendendo H13 la scelta con il costo del ciclo di vita inferiore per i programmi cosmetici coreani superiori a circa 8-10 milioni di unità/anno. Al di sotto di 5 milioni di unità/anno, il costo iniziale inferiore di P20 offre una migliore economia complessiva del ciclo di vita.

Q 02

Qual è il processo di lucidatura Ever-Power coreano per le cavità degli stampi a soffiaggio IBM e quanto tempo richiede?

La lucidatura della cavità dello stampo per soffiaggio Ever-Power IBM in Corea segue una sequenza di cinque fasi con pasta diamantata, dal ripristino iniziale della superficie alla finitura a specchio finale. La cavità dello stampo per soffiaggio viene rimossa dalla macchina ZQ, smontata e ispezionata per rilevare segni di usura, vaiolature di corrosione o danni al bordo della linea di separazione prima della lucidatura. Fase 1 - Carta abrasiva grana 600: rimuove l'usura superficiale e l'ossidazione dovute alla precedente produzione; crea un pattern di graffi uniforme per le successive fasi di lucidatura con pasta diamantata. Fase 2 - Pasta diamantata da 15 µm su tampone di feltro: rimuove i graffi da grana 600; produce una superficie Ra 0,30-0,40 µm. Fase 3 - Pasta diamantata da 6 µm: produce una superficie Ra 0,15-0,20 µm. Fase 4 - Pasta diamantata da 3 µm: produce una superficie Ra 0,05-0,10 µm (adeguata per PP RCP e HDPE secondo lo standard cosmetico IBM coreano). Fase 5 — Pasta diamantata da 1 µm e tampone in feltro: produce una finitura a specchio Ra 0,025 µm (richiesta per ABS IBM e PP IBM per cosmetici di lusso coreani secondo gli standard di qualità dei grandi magazzini). Tempo totale di lucidatura: una finitura a specchio Ra 0,025 µm richiede 8-12 ore di lavoro specializzato in officina per ogni cavità di uno stampo per soffiaggio IBM standard per cosmetici coreani (diametro 50-80 mm, altezza 80-120 mm). La rilucidatura di uno stampo per soffiaggio ZQ40 a 10 cavità richiede quindi 80-120 ore di lavoro in officina. Ever-Power Korea programma la rilucidatura degli stampi per soffiaggio durante i periodi di manutenzione programmata delle macchine ZQ per ridurre al minimo le interruzioni del programma di produzione dei clienti coreani.

Q 03

Quali sono le cause delle bave di stampaggio a soffiaggio IBM e quale materiale dello stampo o processo di lavorazione le previene?

La bava di stampaggio a soffiaggio IBM è una sottile aletta di polimero che si forma lungo la linea di separazione dello stampo quando le due metà dello stampo non si chiudono con forza o precisione dimensionale sufficienti a impedire la penetrazione del polimero sulla superficie di contatto dello stampo. Sebbene IBM sia commercializzato come un processo a zero bave (il preformato è già sostanzialmente formato prima del gonfiaggio per soffiaggio, non producendo bave di rifinitura di base primarie), possono verificarsi bave di stampaggio secondarie lungo la linea di separazione del corpo dello stampo in tre condizioni. Usura della linea di separazione dello stampo: le superfici di accoppiamento della linea di separazione dello stampo (le superfici piane delle due metà dello stampo che entrano in contatto tra loro quando sono chiuse) si usurano progressivamente a causa dell'impatto e della pressione ripetuti della chiusura dello stampo ad ogni ciclo. Le superfici della linea di separazione P20 mostrano un'usura misurabile dopo 5-8 milioni di cicli (0,01-0,03 mm di recessione superficiale per faccia); le superfici H13 si usurano più lentamente (5-8 milioni di cicli allo stesso livello di recessione). Quando l'arretramento della linea di separazione supera 0,05 mm per faccia (0,10 mm di spazio totale), la pressione di soffiaggio (4-8 bar) spinge il polimero nello spazio della linea di separazione, producendo bave. Correzione: rilavorare le superfici di contatto della linea di separazione rimuovendo 0,1-0,15 mm per faccia, quindi ricontrollare la forza di chiusura dello stampo. Forza di chiusura dello stampo insufficiente: se la forza di serraggio dello stampo di soffiaggio della macchina ZQ è insufficiente per la pressione di soffiaggio nell'area proiettata del contenitore, lo spazio dello stampo si apre sotto la pressione di soffiaggio. Korea Ever-Power verifica le specifiche della forza di serraggio dello stampo di soffiaggio rispetto all'area proiettata del contenitore e alla pressione di soffiaggio in fase di progettazione dello stampo. Contaminazione dello stampo: detriti di polimero o contaminazione sulle superfici di contatto della linea di separazione impediscono la completa chiusura dello stampo. Procedura operativa standard: ispezionare e pulire le superfici della linea di separazione dello stampo di soffiaggio ogni 200.000 cicli come parte del programma di manutenzione preventiva della macchina ZQ di Korea Ever-Power.

Q 04

L'acciaio utilizzato per le cavità degli stampi a soffiaggio IBM influisce sulla qualità della superficie del contenitore indipendentemente dalla lucidatura?

Sì, l'acciaio della cavità dello stampo per soffiaggio IBM influisce sulla qualità della superficie del contenitore attraverso tre meccanismi, oltre al livello di lucidatura della cavità. Conduttività termica: P20 (conduttività termica ~29 W/mK), H13 (~24 W/mK) e S136 (~20 W/mK) hanno diverse conduttività termiche. Il P20, con la sua maggiore conduttività, dissipa il calore dalla superficie del contenitore più rapidamente durante il contatto con lo stampo per soffiaggio, il che è vantaggioso per gli stampi IBM in HDPE e PP per uso domestico (raffreddamento più rapido = tempo di ciclo più breve), ma può produrre una superficie leggermente meno opaca sugli stampi IBM in PP cosmetico (un raffreddamento superficiale troppo rapido impedisce il trasferimento completo della lucentezza dalla cavità). La minore conduttività termica dell'S136 sulla superficie dello stampo per soffiaggio consente al PP fuso di rimanere a contatto con la cavità più a lungo prima del raffreddamento, migliorando il trasferimento della lucentezza superficiale degli stampi IBM in PP cosmetico. Questo è uno dei motivi per cui Ever-Power Corea a volte specifica cavità dello stampo per soffiaggio in S136 (non solo inserti del collo) per gli stampi IBM RCP in PP di lusso coreani a una temperatura dello stampo di 55-70 °C, anche quando il contenitore è in PP anziché in ABS. Mantenimento della microstruttura superficiale: gli acciai più duri (S136 Rc 50-54, H13 Rc 44-48) mantengono la microstruttura superficiale lucida più a lungo rispetto al P20 (Rc 28-34) in caso di contatto ripetuto con polimeri fusi. Dopo 1 milione di cicli sulla cavità in P20, la rugosità superficiale su scala micrometrica diventa misurabile (Ra aumenta da 0,025 µm a 0,05-0,08 µm); lo stesso degrado su H13 o S136 si verifica dopo 4-6 milioni di cicli. Per IBM, azienda coreana di cosmetici di lusso, dove le misurazioni della brillantezza vengono effettuate durante il controllo qualità in entrata del marchio coreano e il marchio si aspetta un GU costante di 85-95 su tutti i contenitori per tutta la durata del programma, l'acciaio della cavità più duro garantisce un maggior numero di cicli di brillantezza costante prima che sia necessaria una nuova lucidatura. Corrosione puntiforme: come già osservato per IBM nel settore farmaceutico, la corrosione puntiforme dovuta all'umidità sulla superficie P20 degrada la microstruttura superficiale indipendentemente dall'usura della lucidatura; questo è un altro motivo per cui la superficie S136 è specificata per le applicazioni IBM nel settore farmaceutico coreano e negli ambienti di produzione ad alta umidità in Corea.

Q 05

Quali modifiche apporta Ever-Power Korea agli stampi IBM per bioplastiche (PHA/PLA) rispetto agli stampi IBM convenzionali in HDPE/PP?

Korea Ever-Power apporta tre modifiche specifiche agli stampi IBM per i programmi di produzione IBM di bioplastiche (PHA e PLA) rispetto agli stampi IBM standard per HDPE/PP. Acciaio inossidabile S136 per tutti i componenti dello stampo a contatto con il fluido: lo stampo IBM per PHA produce tracce di crotonato (derivante dalla degradazione termica del PHA) e lo stampo IBM per PLA produce tracce di vapore di acido lattico (derivante dalla degradazione idrolitica del PLA) che corroderanno lentamente le superfici della cavità di iniezione e dell'anima in acciaio P20 e H13 a livello di micropitting nel corso di programmi di produzione prolungati. Korea Ever-Power specifica cavità di iniezione, inserti del collo e anime in acciaio inossidabile S136 per tutti gli stampi IBM per bioplastiche al fine di garantire la resistenza alla corrosione contro questi vapori derivanti dalla degradazione delle bioplastiche. Canale caldo per bioplastiche di alto valore: i costi delle resine PHA e PLA (3-5 volte superiori a quelli dell'HDPE) rendono gli scarti del canale freddo (15-301 TP3T di peso di iniezione) commercialmente significativi per i programmi IBM per bioplastiche superiori a 2 milioni di unità/anno. Korea Ever-Power offre sistemi di stampaggio a iniezione a canale caldo per IBM bioplastici per eliminare gli sprechi di canale e ridurre il costo della resina per contenitore del 15-25%. Grazie alla ridotta massa termica degli stampi, la ristretta finestra di lavorazione di 25 °C del PHA richiede che la massa termica dello stampo a iniezione IBM sia ridotta al minimo per consentire una rapida risposta alla temperatura del cilindro. Korea Ever-Power progetta cavità di iniezione IBM bioplastiche con una disposizione ottimizzata dei canali di raffreddamento e una massa di acciaio intercavità ridotta per ottenere un rapido equilibrio e una rapida risposta alla temperatura. Questa progettazione termica modificata migliora anche il tempo di ciclo IBM del PLA, consentendo una più rapida solidificazione della preforma alla temperatura ridotta dello stampo PLA (30-50 °C rispetto allo stampo IBM cosmetico in PP a 55-70 °C), compensando parzialmente il tempo di raffreddamento più lungo del PLA dovuto alla sua minore conduttività termica rispetto a HDPE e PP.

Q 06

Quale tipo di acciaio per stampi IBM viene specificato per i canali di raffreddamento dello stampo di soffiaggio della serie ZQ di Ever-Power, prodotta in Corea, e perché?

La scelta del materiale per i canali di raffreddamento degli stampi di soffiaggio IBM è integrata con la scelta dell'acciaio della cavità dello stampo, poiché i canali di raffreddamento vengono forati direttamente attraverso la piastra dello stampo (lo stesso blocco P20, H13 o S136 che forma la superficie della cavità). Le superfici dei canali di raffreddamento entrano in contatto con il liquido di raffreddamento a circolazione d'acqua alla temperatura impostata dello stampo (8-70 °C a seconda dell'applicazione), creando un rischio di corrosione per i canali di raffreddamento in acciaio P20 e H13 a contatto con l'acqua di rete coreana durante lunghi intervalli di produzione. Korea Ever-Power affronta la corrosione dei canali di raffreddamento attraverso tre pratiche. In primo luogo, Korea Ever-Power utilizza acqua deionizzata o distillata con un additivo anticorrosivo per il liquido di raffreddamento (tipicamente l'inibitore di corrosione 5-10% nel circuito di raffreddamento del regolatore di temperatura dello stampo) per tutti i sistemi di raffreddamento degli stampi IBM. Il film inibitore sulla parete del canale di raffreddamento impedisce la formazione di depositi di corrosione di ossido di ferro dai canali di raffreddamento in P20 e H13. In secondo luogo, per gli stampi farmaceutici IBM coreani (che utilizzano S136 per motivi di resistenza alla corrosione sulla superficie della cavità), il materiale S136 offre anche una resistenza alla corrosione superiore sulle superfici dei canali di raffreddamento rispetto al P20, eliminando la necessità di additivi inibitori di corrosione nel circuito di raffreddamento degli stampi farmaceutici IBM, dove l'additivo del refrigerante potrebbe potenzialmente entrare nell'ambiente di produzione IBM tramite condensa. In terzo luogo, Ever-Power Korea ispeziona e lava tutti i canali di raffreddamento degli stampi IBM durante la manutenzione annuale degli stampi con una soluzione disincrostante leggermente acida per rimuovere eventuali depositi di calcare provenienti dall'acqua di rete coreana: l'accumulo di calcare nei canali di raffreddamento riduce la conduttività termica e aumenta il tempo di ciclo riducendo la portata del refrigerante attraverso canali di raffreddamento bloccati o parzialmente bloccati.