Guia de projeto de pré-formas da IBM:
Haste central e cavidade Engenharia

ZONA DO PESCOÇO

A cavidade de injeção forma o diâmetro externo da rosca, o perfil da rosca, a área de vedação e o acabamento do pescoço. A haste central forma o diâmetro interno do furo do pescoço e a superfície de vedação interna. Tolerância do diâmetro externo do pescoço: ±0,05 mm (padrão cosmético coreano); ±0,03 mm (padrão farmacêutico coreano).

ZONA DO OMBRO

O ângulo de inclinação do ombro da cavidade de injeção (tipicamente de 25 a 45° em relação à vertical para o ombro de frascos cosméticos coreanos) define a altura do ombro da pré-forma e o raio de transição. A parede do ombro da pré-forma é 20-35% mais espessa que a parede do corpo para compensar a maior taxa de sopro do ombro.

ZONA CORPORAL

A distância entre o diâmetro externo (DE) do corpo da haste do núcleo e o diâmetro interno (DI) do corpo da cavidade determina a espessura da parede do corpo da pré-forma. O DE do corpo da pré-forma (DI da cavidade) é o DE inicial da insuflação. A espessura da parede do corpo da pré-forma (tₚ) é igual à espessura final desejada (tᵢ) multiplicada pela taxa de insuflação (BR). Conicidade do corpo da haste do núcleo: 0,5-1,0° por lado para a extração.

ZONA BASE

Ponto de injeção no centro da base da pré-forma. A ponta da haste central forma a cúpula interna da base da pré-forma. O inserto da base da cavidade de injeção forma o perfil plano externo da base do recipiente. Espessura da parede da base: 1,5-4,0 mm. Diâmetro do ponto de injeção: 1,0-2,5 mm.

Material de inserção no pescoço

Aço inoxidável S136

Aço inoxidável S136 (420 SS) resistente à corrosão para inserções de gargalo em cosméticos e produtos farmacêuticos coreanos. A norma P20 é aceitável para gargalos industriais não farmacêuticos da IBM. Dureza Rc do S136: 50-54.

Rosca padrão do pescoço

GPI / PCO

Rosca cosmética coreana: 13/415, 18/415, 20/410, 24/410, 28/410, conforme padrões de acabamento GPI. Perfil da rosca: contraforte modificado de entrada única, conforme padrão de fechamento cosmético coreano.

Material da cavidade corporal

P20 / H13

P20 (Rc 28-32) para IBM cosmética coreana. Aço ferramenta H13 (Rc 44-46) para programas de alto volume, com mais de 10 milhões de ciclos antes do repolimento. S136 para IBM cosmética ABS que requer polimento de cavidade com Ra 0,025 µm.

Polimento de Cavidades

Ra 0,025-0,10 um

Espelho com Ra de 0,025 µm para inserções de pescoço cosméticas em ABS IBM e S136. Ra de 0,05 a 0,10 µm para cavidades em PP RCP e HDPE IBM. Ra de 0,20 a 0,40 µm para HDPE IBM industrial.

Parede da pré-forma 0,70 mm

Resfriamento de 1,0 a 1,2 segundos

Pré-forma farmacêutica fina. Ciclo total de aproximadamente 3,6 s.

Parede da pré-forma 1,00 mm

Resfriamento de 1,5 a 1,8 segundos

Pré-forma cosmética padrão. Ciclo total de aproximadamente 4,2 segundos.

Parede da pré-forma 1,20 mm

Resfriamento de 2,2 a 2,6 segundos

Pré-forma cosmética espessa (superdimensionada). Ciclo total de aproximadamente 4,8 a 5,0 segundos. Custo de ciclo evitável.

Parede da pré-forma 1,50 mm

Resfriamento de 3,2 a 3,8 segundos

Pré-forma de grande formato (classe de 250 ml). Ciclo total de aproximadamente 5,5 a 6,0 segundos.

Q 01

Como a Korea Ever-Power valida um novo projeto de pré-forma da IBM antes de se comprometer com a produção em larga escala de ferramentas?

A Korea Ever-Power valida novos projetos de pré-formas da IBM por meio de um processo de desenvolvimento estruturado que minimiza o risco de investimento em ferramentas para os novos programas de embalagens de clientes coreanos. Fase 1 — Revisão do projeto CAD: A Korea Ever-Power revisa o desenho CAD do projeto da embalagem do cliente coreano em relação às regras de projeto da IBM (taxa máxima de sopro, relação mínima entre o diâmetro externo do gargalo e o do corpo, compatibilidade do ângulo do ombro com o processo da IBM, requisitos de planicidade da base) antes da fabricação de qualquer ferramenta. Violações das regras de projeto são identificadas e corrigidas em CAD 2D/3D antes do investimento em ferramentas. Fase 2 — Protótipo da haste do núcleo e da cavidade de injeção: para novos projetos de embalagens com geometria inovadora (perfis de ombro não padronizados, características angulares, proporções de corpo estreitas), a Korea Ever-Power usina um conjunto de molde protótipo de cavidade única (1 cavidade, não a contagem total de cavidades de produção) em aço P20 pré-endurecido. O molde protótipo produz as primeiras embalagens físicas para verificação dimensional, medição da distribuição da espessura da parede (medidor ultrassônico em 8 pontos), teste de encaixe da tampa e aprovação visual da marca do cliente coreano. Fase 3 — Construção do molde de produção: após a aprovação do protótipo pelo cliente coreano, a Korea Ever-Power usina o conjunto completo do molde de produção (4 a 12 cavidades para ZQ40, dependendo do formato) em aço temperado P20 ou H13 com polimento de cavidades conforme as especificações de produção. O teste de produção pré-entrega no molde completo confirma que a espessura da parede de todas as cavidades está dentro da especificação de ±0,08 mm, a altura do recipiente dentro da especificação de ±0,3 mm e o diâmetro externo do gargalo dentro da especificação de ±0,05 mm em todas as cavidades antes da entrega ao cliente coreano. Esse processo de validação em três fases normalmente leva de 10 a 16 semanas, desde a aprovação do projeto do recipiente até a conclusão do teste de produção pré-entrega.

Q02

Qual regra de projeto de pré-formas da IBM impede que o diâmetro externo do corpo da embalagem cosmética coreana seja menor que o diâmetro externo do gargalo?

A restrição fundamental do projeto de embalagens IBM é que o diâmetro externo (DE) do corpo da embalagem deve ser maior ou igual ao diâmetro externo do gargalo. Isso é ditado pela arquitetura do processo IBM: a pré-forma deve ser capaz de passar pelo anel do gargalo do molde de sopro quando transferida na haste do núcleo da estação de injeção para a estação de sopro. Se o DE do corpo da embalagem fosse menor que o DE do gargalo, a cavidade do molde de sopro precisaria se fechar em torno de um corpo de embalagem mais estreito que o gargalo — tornando geometricamente impossível abrir e remover a embalagem soprada da haste do núcleo sem interferência entre o corpo da embalagem e o anel do gargalo do molde de sopro. Na prática, as embalagens IBM com DE do corpo igual ao DE do gargalo (1,0x BR do corpo) produzem os formatos de frascos de soro e ampolas cilíndricos altos e estreitos — a IBM consegue atingir DE do corpo igual ao DE do gargalo porque a pré-forma infla uniformemente a 1,0x BR (sem expansão radial, apenas extensão axial). As embalagens com DE do corpo ligeiramente maior que o DE do gargalo (1,05-1,20x BR do corpo) produzem as embalagens cilíndricas de cosméticos de luxo coreanas com corpo suavemente afilado ou paralelo. A restrição de projeto de pré-forma da IBM (diâmetro externo do corpo ≥ diâmetro externo do gargalo) não é, portanto, uma limitação para a maioria dos designs de embalagens de cosméticos coreanas, que naturalmente têm diâmetro externo do corpo maior que o diâmetro externo do gargalo — ela só se torna uma restrição para designs hipotéticos de frascos com ombro invertido ou cintura, onde o corpo se estreita abaixo do ombro antes de se alargar na base.

Q03

Como a Korea Ever-Power equilibra um molde de injeção IBM de 12 cavidades para atingir uma densidade de injeção de ±2% em todas as cavidades?

A Korea Ever-Power alcançou um equilíbrio de peso de injeção de ±2% em moldes de injeção IBM de 12 cavidades por meio de quatro técnicas aplicadas em conjunto durante o projeto, fabricação e qualificação do molde. Layout de canais em H com equilíbrio natural: o sistema de canais é projetado como um H simétrico, onde cada cavidade é equidistante do canal de alimentação em termos de comprimento e seção transversal do canal. Essa geometria com equilíbrio natural garante uma queda de pressão igual do canal de alimentação até cada ponto de injeção da cavidade, produzindo taxas de preenchimento e peso de injeção iguais em cada cavidade sem qualquer ajuste no diâmetro do canal. Dimensionamento da seção transversal do canal: o diâmetro do canal é calculado para produzir um tempo de residência de 0,3 a 0,5 s em cada ramificação do canal na taxa de injeção utilizada, garantindo que o material fundido esteja em temperatura e viscosidade consistentes em cada ponto de injeção. Canais subdimensionados aquecem o material fundido por cisalhamento, reduzindo a viscosidade e preenchendo em excesso as cavidades distais. Verificação das dimensões das cavidades: cada uma das 12 cavidades de injeção é medida em 6 dimensões críticas (diâmetro do corpo da cavidade, altura da cavidade, diâmetro do furo do gargalo, diâmetro do ponto de injeção e raio do ombro) por meio de uma máquina de medição por coordenadas (MMC) antes da montagem, com todas as dimensões dentro de ±0,01 mm do valor nominal. A variação dimensional dentro dessa faixa contribui com menos de ±0,5% para a variação do peso da injeção. Verificação da balança de teste de produção: durante o teste de produção pré-entrega, a Korea Ever-Power pesa simultaneamente todas as 12 cavidades (todas as injeções coletadas e classificadas pela marca de identificação da cavidade) ao longo de 20 injeções consecutivas, calcula o peso médio por cavidade e confirma que todas as cavidades estão dentro de ±2% da média das 12 cavidades. As cavidades fora de ±2% são corrigidas por meio do ajuste do diâmetro do ponto de injeção (ligeiro alargamento das cavidades com peso inferior ao especificado) ou do ajuste do diâmetro do canal de injeção antes da entrega final.

Q04

Quais alterações no projeto da pré-forma são necessárias ao alternar entre HDPE e PP RCP IBM no mesmo conjunto de moldes?

A troca entre HDPE e PP RCP IBM no mesmo molde de injeção e conjunto de machos não requer alterações no projeto da pré-forma quando o recipiente é projetado para PP RCP IBM para cosméticos coreanos (o material mais exigente). As dimensões da cavidade do molde de injeção para PP IBM e HDPE IBM são idênticas na fase de projeto, pois ambos os materiais são processados ​​com pressões de injeção semelhantes (80-120 MPa) e ambos apresentam contração linear comparável (HDPE 1,5-3,0%, PP RCP 1,2-2,0%) nas dimensões de cavidade utilizadas para recipientes de cosméticos coreanos. As taxas de contração ligeiramente diferentes entre HDPE e PP RCP produzem uma pequena diferença dimensional no recipiente final: um molde projetado para PP RCP IBM com contração de 2,0% produz recipientes de HDPE IBM com contração de 2,5% — aproximadamente 0,1-0,3 mm a menos de diâmetro externo e altura para HDPE em comparação com PP RCP no mesmo molde. Para as especificações de embalagens cosméticas coreanas, onde a tolerância do diâmetro externo (DE) é de ±0,5 mm ou mais, essa variação dimensional entre materiais está dentro da especificação. Para embalagens farmacêuticas coreanas com tolerâncias de DE mais restritas (±0,05-0,10 mm), é necessário um molde calibrado separadamente para cada material específico. As alterações no processo ao trocar de materiais podem exigir ajustes na temperatura do cilindro (PP 210-245 °C vs. HDPE 195-220 °C), na temperatura do molde (PP cosmético 55-70 °C vs. HDPE doméstico 18-26 °C ou HDPE cosmético 24-32 °C) e no perfil de pressão de retenção da injeção, mas as ferramentas físicas do molde permanecem inalteradas.

Q 05

Qual é a vida útil das ferramentas de um conjunto de moldes de injeção Korea Ever-Power IBM?

A vida útil dos moldes de injeção IBM da Ever-Power, na Coreia, depende da especificação do aço, do número de cavidades e do material de produção. Moldes de injeção em aço P20 (IBM padrão para cosméticos na Coreia): 2 a 3 milhões de ciclos antes da necessidade de repolimento para manter a vedação do gargalo e a qualidade da superfície da cavidade; 8 a 12 milhões de ciclos totais antes que as dimensões da cavidade em P20 fiquem fora da tolerância devido ao desgaste progressivo, exigindo usinagem ou substituição da cavidade. Moldes de injeção em aço ferramenta H13 (IBM para cosméticos e produtos farmacêuticos de alto volume na Coreia): 5 a 8 milhões de ciclos antes do repolimento; 15 a 25 milhões de ciclos totais antes da usinagem. Insertos de gargalo em aço inoxidável S136 (todos os IBM para cosméticos e produtos farmacêuticos na Coreia): 5 a 8 milhões de ciclos antes do repolimento; mais de 20 milhões de ciclos totais (a resistência à corrosão do S136 previne a formação de pites que encerra prematuramente a vida útil do inserto de gargalo em P20 em ambientes de produção úmidos na Coreia). Vida útil da haste do núcleo: haste do núcleo em aço nitretado endurecido (dureza do corpo da haste do núcleo Rc 55-60) — 10 a 20 milhões de ciclos antes que o desgaste cônico do corpo da haste do núcleo exija retificação; o diâmetro do orifício do canal de ar de sopro é monitorado quanto ao aumento por erosão em intervalos de 0,5 milhão de ciclos. A Korea Ever-Power rastreia a contagem de ciclos do molde com o registro de produção em todas as máquinas IBM ZQ e emite recomendações de serviço de repolimento e reusinagem para clientes coreanos nos intervalos apropriados, garantindo que as especificações dimensionais dos contêineres IBM sejam mantidas durante todo o ciclo de vida do programa de produção da marca coreana.

Q 06

O mesmo conjunto de hastes de núcleo da IBM pode ser usado em diferentes designs de cavidades de injeção para o mesmo acabamento de gargalo?

Sim — um único conjunto de hastes de núcleo IBM pode ser usado com vários designs de cavidades de injeção para o mesmo acabamento de gargalo (mesmo diâmetro externo do gargalo e padrão de rosca), desde que o diâmetro externo do corpo do recipiente não exceda o diâmetro máximo da cavidade do molde de sopro na estação de sopro para cada design de cavidade. Essa capacidade é comercialmente valiosa para marcas coreanas de K-beauty com vários designs de recipientes que compartilham o mesmo padrão de gargalo: por exemplo, toda a linha de recipientes 24/410 de uma marca coreana (tônico de 50 ml, essência de 100 ml, loção de 150 ml) pode compartilhar o mesmo conjunto de hastes de núcleo 24/410 com três designs de cavidades de injeção diferentes, reduzindo o investimento total em ferramentas pelo custo de dois conjuntos de hastes de núcleo adicionais. Limitações de intercambialidade das hastes de núcleo: o diâmetro externo do corpo da haste de núcleo (diâmetro interno do corpo da pré-forma) é fixo, portanto, a parede do corpo da pré-forma é determinada pelo diâmetro interno do corpo da cavidade de injeção para cada design de recipiente. Se um design de recipiente exigir uma parede de corpo de pré-forma significativamente diferente (e, portanto, um diâmetro interno do corpo da cavidade de injeção diferente) de outro design que compartilha a mesma haste de núcleo, a parede da pré-forma e a parede acabada resultante serão diferentes entre os recipientes que usam a mesma haste de núcleo. Durante a fase de projeto do molde, a Korea Ever-Power confirma a compatibilidade das hastes de núcleo em diversos designs de cavidades de injeção, verificando se a parede do corpo da pré-forma para cada design de cavidade está dentro da faixa de tolerância de trabalho da haste de núcleo. Para os programas de desenvolvimento de linhas de produtos de marcas de beleza coreanas (K-beauty), a Korea Ever-Power projeta proativamente as linhas de embalagens para compartilhar hastes de núcleo sempre que possível, fornecendo aos clientes coreanos uma análise detalhada dos custos de ferramental, demonstrando a economia resultante do compartilhamento de hastes de núcleo em comparação com o uso de conjuntos individuais de hastes de núcleo para cada design de embalagem.