IBM Preform-ontwerpgids:
Kernstaaf en holte Engineering

NEKZONE

De injectieholte vormt de buitendiameter van de schroefdraad, het schroefdraadprofiel, het afdichtingsvlak en de afwerking van de hals. De kernstaaf vormt de binnendiameter van de halsboring en het binnenste afdichtingsvlak. Tolerantie voor de buitendiameter van de hals: ±0,05 mm (Koreaanse cosmetische norm); ±0,03 mm (Koreaanse farmaceutische norm).

SCHOUDERZONE

De hoek van de injectieholteschouder (doorgaans 25-45° ten opzichte van de verticaal voor de schouder van Koreaanse cosmetische flessen) bepaalt de hoogte van de voorvormschouder en de overgangsradius. De voorvormschouderwand is 20-35% dikker dan de lichaamswand om de hogere schouderinjectieverhouding te compenseren.

LICHAAMSZONE

De afstand tussen de buitendiameter (OD) van de kernstaaf en de binnendiameter (ID) van de holte bepaalt de wanddikte van het voorvormlichaam. De buitendiameter van het voorvormlichaam (binnendiameter van de holte) is de buitendiameter waarmee het blaasproces begint. De wanddikte van het voorvormlichaam is gelijk aan de gewenste wanddikte (tᵢ) vermenigvuldigd met de blaasverhouding BR. De conische vorm van de kernstaaf bedraagt ​​0,5-1,0° per zijde voor het strippen.

BASISZONE

Injectiepoort (injectiepunt) in het midden van de voorvormbasis. De punt van de kernstaaf vormt de binnenste koepel van de voorvormbasis. Het inzetstuk in de basis van de injectieholte vormt het vlakke buitenprofiel van de containerbasis. Basiswanddikte: 1,5-4,0 mm. Poortdiameter: 1,0-2,5 mm.

Materiaal voor nek-inzetstuk

S136 roestvrij staal

Corrosiebestendig S136 (420 SS) voor Koreaanse cosmetische en farmaceutische halsinzetstukken. P20 is acceptabel voor niet-farmaceutische industriële IBM-halzen. S136 heeft een hardheid van Rc 50-54.

Halsdraad standaard

GPI / PCO

Koreaanse cosmetische standaard: 13/415, 18/415, 20/410, 24/410, 28/410 volgens GPI-afwerkingsnormen. Schroefdraadprofiel: enkelvoudige, aangepaste steunschroefdraad volgens de Koreaanse cosmetische sluitingsnorm.

Lichaamsholtemateriaal

P20 / H13

P20 (Rc 28-32) voor Koreaans cosmetisch IBM. H13 gereedschapsstaal (Rc 44-46) voor programma's met een hoger volume van meer dan 10 miljoen cycli vóór napolijsten. S136 voor ABS IBM cosmetisch, waarbij een holtepolijsting van Ra 0,025 µm vereist is.

Polijsten van gaatjes

Ra 0,025-0,10 µm

Ra 0,025 µm spiegel voor ABS cosmetische IBM en S136 halsinzetstukken. Ra 0,05-0,10 µm voor PP RCP en HDPE IBM holte. Ra 0,20-0,40 µm voor industriële HDPE IBM.

Voorvormwanddikte 0,70 mm

1,0-1,2 s afkoeling

Dunne farmaceutische voorvorm. Totale cyclus ~3,6 s.

Voorvormwanddikte 1,00 mm

1,5-1,8 s afkoeling

Standaard cosmetische voorvorm. Totale cyclus ~4,2 s.

Voorvormwanddikte 1,20 mm

2,2-2,6 s koeling

Dikke cosmetische voorvorm (overgedimensioneerd). Totale cyclustijd ~4,8-5,0 s. Vermijdbare cycluskosten.

Voorvormwand 1,50 mm

3,2-3,8 s afkoeling

Voorvorm van groot formaat (250 ml). Totale cyclusduur: ~5,5-6,0 s.

Vraag 01

Hoe valideert Korea Ever-Power een nieuw IBM-voorvormontwerp voordat het bedrijf overgaat tot volledige productie met behulp van de bijbehorende gereedschappen?

Korea Ever-Power valideert nieuwe IBM-voorvormontwerpen via een gestructureerd ontwikkelingsproces dat het investeringsrisico in gereedschap voor nieuwe containerprogramma's van Koreaanse klanten minimaliseert. Fase 1 — CAD-ontwerpbeoordeling: Korea Ever-Power beoordeelt de CAD-tekening van het containerontwerp van de Koreaanse klant aan de hand van de IBM-ontwerpvoorschriften (maximale blaasverhouding, minimale verhouding hals-tot-lichaam buitendiameter, compatibiliteit van de schouderhoek met het IBM-proces, eisen aan de vlakheid van de basis) voordat er gereedschap wordt gefreesd. Schendingen van de ontwerpvoorschriften worden geïdentificeerd en gecorrigeerd in 2D/3D CAD voordat er in gereedschap wordt geïnvesteerd. Fase 2 — Prototype kernstaaf en injectieholte: voor nieuwe containerontwerpen met een nieuwe geometrie (niet-standaard schouderprofielen, hoekige kenmerken, smalle lichaamsaspectverhoudingen) freest Korea Ever-Power een prototype matrijsset met één holte (1 holte, niet het volledige aantal holtes voor de productie) in voorgehard P20-staal. De prototype matrijs produceert de eerste fysieke containers voor dimensionale verificatie, meting van de wandverdeling (ultrasone meting op 8 punten), test van de sluitingspassing en visuele goedkeuring van het merk van de Koreaanse klant. Fase 3 — Productie van de matrijs: na goedkeuring van het prototype door de Koreaanse klant, produceert Korea Ever-Power de complete matrijs (4-12 holtes voor ZQ40, afhankelijk van het formaat) in gehard P20- of H13-staal met polijsting van de holtes volgens productiespecificaties. Een productieproef met de complete matrijs bevestigt dat de wanddikte van alle holtes binnen ±0,08 mm, de hoogte van de container binnen ±0,3 mm en de buitendiameter van de hals binnen ±0,05 mm blijven, voordat de matrijs aan de Koreaanse klant wordt geleverd. Dit validatieproces in drie fasen duurt doorgaans 10-16 weken, van goedkeuring van het containerontwerp tot voltooiing van de productieproef.

Q02

Welke ontwerpvoorschrift van IBM voorkomt dat de buitendiameter van de behuizing van de Koreaanse cosmeticaverpakking kleiner is dan de buitendiameter van de hals?

De fundamentele ontwerpbeperking voor IBM-containers is dat de buitendiameter (OD) van de container groter of gelijk moet zijn aan de buitendiameter van de hals. Dit wordt bepaald door de IBM-procesarchitectuur: de preform moet door de halsring van de blaasvorm kunnen passeren wanneer deze op de kernstaaf van het injectiestation naar het blaasstation wordt overgebracht. Als de buitendiameter van de container kleiner zou zijn dan de buitendiameter van de hals, zou de blaasvormholte moeten sluiten rond een container die smaller is dan de hals. Dit zou het geometrisch onmogelijk maken om de geblazen container van de kernstaaf te openen en te verwijderen zonder dat de container de halsring van de blaasvorm raakt. In de praktijk produceren IBM-containers met een buitendiameter van de container gelijk aan de buitendiameter van de hals (1,0x BR van de container) de hoge, smalle cilindrische serumflacons en ampullen. IBM kan een buitendiameter van de container gelijk aan de buitendiameter van de hals bereiken omdat de preform uniform opblaast bij 1,0x BR (geen radiale uitzetting, alleen axiale uitzetting). Containers met een buitendiameter van de romp die iets groter is dan de buitendiameter van de hals (1,05-1,20x de buitendiameter van de romp) produceren de licht taps toelopende of parallelle cilindervormige Koreaanse luxe cosmeticaverpakkingen. De ontwerpbeperking van IBM (buitendiameter romp ≥ buitendiameter hals) is daarom geen beperking voor de meeste Koreaanse cosmeticaverpakkingen, die van nature een grotere buitendiameter van de romp hebben dan van de hals. Deze beperking treedt alleen op bij hypothetische flessen met een omgekeerde schouder of een taille, waarbij de romp smaller wordt onder de schouder voordat deze breder wordt aan de basis.

Q03

Hoe balanceert Korea Ever-Power een IBM-spuitgietmatrijs met 12 caviteiten om een ​​injectiegewicht van ±2% over alle caviteiten te bereiken?

Korea Ever-Power bereikt een caviteitsbalans van ±2% in 12-caviteit IBM-spuitgietmatrijzen door vier technieken te combineren tijdens het matrijsontwerp, de fabricage en de kwalificatie. Natuurlijk gebalanceerde H-vormige kanaalindeling: het kanaalsysteem is ontworpen als een symmetrische H-boom, waarbij elke caviteit even ver van de spruw verwijderd is, zowel qua kanaallengte als doorsnede. Deze natuurlijk gebalanceerde geometrie zorgt voor een gelijke drukval van de spruw naar elke caviteitpoort, wat resulteert in een gelijke vulsnelheid en spuitgewicht bij elke caviteit zonder aanpassing van de kanaaldiameter. Dikte van de kanaaldoorsnede: de kanaaldiameter is berekend om een ​​verblijftijd van 0,3-0,5 s in elke kanaaltak te bereiken bij de gebruikte injectiesnelheid, waardoor de smelt bij elke poort een constante temperatuur en viscositeit heeft. Ondergedimensioneerde kanalen verhitten de smelt door schuifspanning, waardoor de viscositeit afneemt en distale caviteiten overgevuld raken. Verificatie van de afmetingen van de matrijs: elk van de 12 injectiematrijzen wordt vóór de assemblage op 6 kritische afmetingen (diameter van de matrijswand, hoogte van de matrijs, diameter van de halsboring, diameter van de poort, radius van de schouder) gemeten met een CMM, waarbij alle afmetingen binnen ±0,01 mm van de nominale waarde vallen. Maatvariatie binnen dit bereik draagt ​​minder dan ±0,5% bij aan de variatie in het injectiegewicht. Proefbalanscontrole tijdens de productie: tijdens de proefproductie vóór levering weegt Korea Ever-Power alle 12 matrijsrijzen gelijktijdig (alle injecties worden verzameld en gesorteerd op matrijsidentificatie) gedurende 20 opeenvolgende injecties, berekent het gemiddelde gewicht per matrijs en bevestigt dat alle matrijsrijzen binnen ±2% van het gemiddelde van de 12 matrijsrijzen vallen. Matrijsrijzen die buiten ±2% vallen, worden gecorrigeerd door aanpassing van de poortdiameter (lichte vergroting van te lichte matrijsrijzen) of aanpassing van de kanaaldiameter vóór de uiteindelijke levering.

Q04

Welke aanpassingen aan het ontwerp van de voorvorm zijn nodig bij het wisselen tussen HDPE en PP RCP IBM op dezelfde matrijsset?

Het wisselen tussen HDPE en PP RCP IBM op dezelfde spuitgietmatrijs en kernstaafset vereist geen aanpassingen aan het ontwerp van de voorvorm wanneer de verpakking is ontworpen voor PP RCP Koreaans cosmetisch IBM (het materiaal dat meer eisen stelt). De afmetingen van de spuitgietmatrijs voor PP IBM en HDPE IBM zijn in de ontwerpfase identiek, omdat beide materialen worden verwerkt bij vergelijkbare injectiedrukken (80-120 MPa) en beide materialen een vergelijkbare lineaire krimp hebben (HDPE 1,5-3,0%, PP RCP 1,2-2,0%) bij de matrijsafmetingen die worden gebruikt voor Koreaanse cosmetische verpakkingen. De licht verschillende krimpsnelheden tussen HDPE en PP RCP resulteren in een klein dimensionaal verschil in de uiteindelijke verpakking: een matrijs ontworpen voor PP RCP IBM met een krimp van 2,0% produceert HDPE IBM-verpakkingen met een krimp van 2,5% — ongeveer 0,1-0,3 mm kleinere buitendiameter en hoogte voor HDPE vergeleken met PP RCP uit dezelfde matrijs. Voor Koreaanse cosmetische verpakkingen met een tolerantie voor de buitendiameter (OD) van ±0,5 mm of meer, valt deze dimensionale variatie tussen de materialen binnen de specificaties. Voor Koreaanse farmaceutische verpakkingen met een kleinere tolerantie voor de buitendiameter (±0,05-0,10 mm) is een aparte matrijs nodig, gekalibreerd voor elk specifiek materiaal. Proceswijzigingen bij het wisselen van materiaal: de temperatuur van de spuitcilinder (PP 210-245 °C versus HDPE 195-220 °C), de matrijstemperatuur (PP voor cosmetische verpakkingen 55-70 °C versus HDPE voor huishoudelijke verpakkingen 18-26 °C of HDPE voor cosmetische verpakkingen 24-32 °C) en het injectiedrukprofiel moeten mogelijk worden aangepast, maar de matrijs zelf blijft ongewijzigd.

Vraag 05

Hoe lang is de nuttige levensduur van een Korea Ever-Power IBM spuitgietmatrijzenset?

De levensduur van de spuitgietmatrijzen van Korea Ever-Power IBM is afhankelijk van de staalspecificatie, het aantal matrijsopeningen en het productiemateriaal. Spuitgietmatrijzen van P20-staal (standaard IBM voor cosmetica in Korea): 2-3 miljoen cycli voordat opnieuw polijsten nodig is om de afdichtingsrand van de hals en de oppervlaktekwaliteit van de matrijsopening te behouden; 8-12 miljoen cycli in totaal voordat de afmetingen van de P20-matrijsopening door progressieve slijtage buiten de tolerantie vallen en nabewerking of vervanging van de matrijsopening vereisen. Spuitgietmatrijzen van H13-gereedschapsstaal (IBM voor cosmetica en farmaceutica in grote volumes in Korea): 5-8 miljoen cycli voordat opnieuw polijsten nodig is; 15-25 miljoen cycli in totaal voordat nabewerking nodig is. Halsinzetstukken van S136-roestvrij staal (alle IBM voor cosmetica en farmaceutica in Korea): 5-8 miljoen cycli voordat opnieuw polijsten nodig is; meer dan 20 miljoen cycli in totaal (de corrosiebestendigheid van S136 voorkomt putcorrosie die de levensduur van de halsinzetstukken van P20 voortijdig beëindigt in vochtige Koreaanse productieomgevingen). Levensduur van de kernstaaf: geharde, genitreerde stalen kernstaaf (hardheid van het kernstaaflichaam Rc 55-60) — 10-20 miljoen cycli voordat slijtage van de conische kernstaafwand naslijpen vereist; de diameter van de blaasluchtkanaalopening wordt elke 0,5 miljoen cycli gecontroleerd op vergroting door erosie. Korea Ever-Power registreert het aantal matrijscycli met behulp van productielogboeken op alle ZQ IBM-machines en geeft op de juiste intervallen aanbevelingen voor napolijsten en nabewerken aan Koreaanse klanten, zodat de dimensionale specificaties van de IBM-container gedurende de volledige levenscyclus van het Koreaanse merkproductieprogramma worden gehandhaafd.

Vraag 06

Kan dezelfde IBM-kernstaafset worden gebruikt voor verschillende injectieholteontwerpen met behoud van dezelfde halsafwerking?

Ja, één IBM-kernstaafset kan worden gebruikt met meerdere spuitgietmatrijsontwerpen voor dezelfde halsafwerking (zelfde halsdiameter en schroefdraadstandaard), zolang de buitendiameter van de verpakking niet groter is dan de maximale diameter van de blaasvormmatrijs bij het blaasstation voor elk matrijsontwerp. Deze mogelijkheid is commercieel waardevol voor Koreaanse K-beautymerken met meerdere verpakkingsontwerpen die dezelfde halsstandaard delen: bijvoorbeeld, het volledige 24/410-assortiment van een Koreaans merk (50 ml toner, 100 ml essence, 150 ml lotion) kan dezelfde 24/410-kernstaafset delen met drie verschillende spuitgietmatrijsontwerpen, waardoor de totale investering in gereedschap wordt verlaagd met de kosten van twee extra kernstaafsets. Beperkingen met betrekking tot de uitwisselbaarheid van kernstaven: de buitendiameter van de kernstaaf (binnendiameter van de voorvorm) is vast, dus de wanddikte van de voorvorm wordt bepaald door de binnendiameter van de spuitgietmatrijs voor elk verpakkingsontwerp. Als een verpakkingsontwerp een significant andere wanddikte van de voorvorm (en dus een andere binnendiameter van de spuitgietmatrijs) vereist dan een ander ontwerp dat dezelfde kernstaaf gebruikt, zullen de wanddikte van de voorvorm en de resulterende afgewerkte wand verschillen tussen verpakkingen die dezelfde kernstaaf gebruiken. Korea Ever-Power bevestigt de compatibiliteit van de kernstaaf voor verschillende spuitgietmatrijzen tijdens de matrijsontwerpfase door te controleren of de wanddikte van de voorvorm voor elk matrijsontwerp binnen de tolerantie van de kernstaaf valt. Voor productontwikkelingsprogramma's van Koreaanse K-beautymerken ontwerpt Korea Ever-Power proactief de verpakkingen zo dat waar mogelijk dezelfde kernstaven gebruikt kunnen worden. Koreaanse klanten ontvangen een gedetailleerde kostenanalyse van de matrijs, waaruit de besparingen blijken die voortvloeien uit het delen van kernstaven in vergelijking met afzonderlijke sets kernstaven voor elk verpakkingsontwerp.