Как работает IBM:
3-станция Процесс литья под давлением с выдувом

ЗАКРЫТИЕ ФОРМЫ + ВВОД СТЕРЖНЯ · 0,2–0,4 с

Пресс-форма закрывается вокруг стержней литьевой формы по мере того, как револьверная головка перемещается в положение 1. Две половины пресс-формы (сторона А и сторона В) сжимаются с применением полного усилия зажима станка ZQ — от 400 кН на ZQ40 до 1350 кН на ZQ135. Теперь стержень центрирован внутри закрытой полости пресс-формы, при этом кольцевое пространство между стенкой полости и поверхностью стержня определяет геометрию заготовки, а горловина в верхней части полости окружает зону горловины стержня, образуя резьбу и другие элементы.

Впрыскивание/заполнение · 0,8–2,0 с

Пластифицирующий шнек продвигается вперед, впрыскивая дозированную порцию ПЭВП через горячеканальный коллектор во все полости одновременно. Горячеканальный коллектор поддерживает температуру расплава ПЭВП (195–225°C) через коллектор к литниковому каналу у основания каждого стержня сердечника, обеспечивая одновременное заполнение всех полостей при одинаковой температуре независимо от их положения в пресс-форме. Давление впрыска: 90–150 МПа, время заполнения 0,8–2,0 с в зависимости от размера заготовки и вязкости ПЭВП (MI).

УДЕРЖАНИЕ + ОХЛАЖДЕНИЕ · 0,4–1,0 с + 0,5–1,5 с

После заполнения шнек поддерживает давление (50–751 ТТ пикового давления впрыска), чтобы компенсировать объемную усадку ПЭВП по мере затвердевания заготовки. Контуры охлаждающей воды в литьевой форме (установленные на уровне 12–20 °C для фармацевтической продукции, 18–28 °C для бытовой химии/средств личной гигиены) быстро затвердевают заготовку от стенки полости внутрь. Заготовка затвердевает на стержне сердечника — поверхность стержня сердечника определяет внутренний диаметр отверстия заготовки и качество поверхности. Охлаждение должно достаточно затвердеть заготовку, чтобы сохранить стабильность размеров при открытии формы, но не настолько полностью, чтобы заготовка теряла остаточное тепло, необходимое для раздувания на станции 2.

ОТКРЫТИЕ ФОРМЫ + ВРАЩЕНИЕ РЕЗЕРВУАРА · 0,3–0,5 с

Пресс-форма открывается, в то время как заготовка остается на стержне — удерживаемая термоусадочной пленкой из полиэтилена высокой плотности (HDPE) на поверхности стержня. Револьверная головка поворачивается на 120°, чтобы переместить заготовки на станцию ​​2. Одновременно на станцию ​​1 поступает новый комплект пустых стержней для следующего цикла литья под давлением. Заготовка должна сохранять достаточное количество тепла (обычно 90–130 °C на поверхности стенки корпуса при попадании в выдувную форму), чтобы обеспечить раздувание без растрескивания — слишком низкая температура приведет к тому, что корпус заготовки будет сопротивляться раздуванию; слишком высокая температура приведет к деформации зоны горловины, которая была точно отлита под давлением на станции 1, во время перемещения револьверной головки.

Давление удара

0,5–0,95 МПа

Необходимо преодолеть сопротивление расплаву полиэтилена высокой плотности (HDPE) для надувания заготовки; слишком низкое сопротивление → неполное надувание тела; слишком высокое сопротивление → локальное истончение стенок в зонах с высоким коэффициентом надувания.

Задержка выдоха

0,9–2,0 с

Время контакта со стенкой выдувной формы для охлаждения. Слишком короткое → деформация основания контейнера после извлечения; достаточная выдержка обеспечивает стабильность размеров на станции 3.

Температура пресс-формы

14–30°C

Температура охлаждающей воды в выдувной форме. Чем ниже температура, тем быстрее затвердевание (возможно сокращение времени выдержки); чем выше температура, тем медленнее затвердевание, но тем лучше воспроизведение поверхности (косметические контейнеры).

Температура заготовки.

90–130°C

Температура поверхности стенки корпуса на входе в выдувную станцию. Оптимальная температура: выше температуры стеклования полиэтилена высокой плотности (HDPE) и ниже температуры плавления — достаточно высокая для свободного выдувания, достаточно низкая для сохранения формы после надувания.

ФУНКЦИЯ 01

ФУНКЦИЯ 02

ФУНКЦИЯ 03

ФУНКЦИЯ 04

Заготовка для сверления, оправка

Основа геометрии шейного отдела

Воздухопровод для продувки

Изолятор геометрии шейки

В процессе литья под давлением стержень находится внутри полости литьевой формы, определяя внутренний диаметр отверстия заготовки и качество поверхности. Поверхность стержня становится внутренней поверхностью заготовки — любая царапина или износ на поверхности стержня воспроизводятся в каждом контейнере, который он производит.

Заготовка перемещается с станции 1 на станцию ​​2 по стержню стержня — стержень удерживает заготовку за счет остаточной термической усадки. Элементы горловины (резьба, бортик, уплотнительная площадка), сформированные при литье под давлением, остаются нетронутыми во время перемещения, поскольку они прижимаются к поверхности стержня стержня.

Сердечник имеет полое внутреннее отверстие (обычно диаметром 2–5 мм), проходящее по всей его длине и соединенное с источником сжатого воздуха машины. Воздух выходит из наконечника стержня, проникая внутрь заготовки и раздувая ее корпус у стенки полости выдувной формы.

В процессе выдувания корпус стержня занимает отверстие в шейке, физически предотвращая контакт или деформацию зоны шейки под действием давления воздуха. Размеры шейки остаются точно такими же, как при литье под давлением, на протяжении всего процесса выдувания. Именно благодаря этой структурной изоляции внешний диаметр шейки изделия IBM остается в пределах ±0,05 мм на протяжении всего процесса.

10 мл HDPE Pharma (20 cav, ZQ80) — 4,0 с

Шампунь из полиэтилена высокой плотности (HDPE) 300 мл (6 флаконов, ZQ110) — 5,0 с

Структурная основа, а не управление процессом.

IBM: Заготовка формируется путем впрыскивания полиэтилена высокой плотности (HDPE) в закрытую форму вокруг стержня-стержня — без излишков материала, без защемления, без обрезки. Основание контейнера формируется кончиком стержня-стержня во время впрыскивания (основание — это сплошной конец трубки заготовки). Линия разъема основания отсутствует, поскольку основание заготовки никогда не было разделено формой — это была зона кончика стержня-стержня. Результат: отсутствие облоя, отсутствие операции обрезки, отсутствие риска загрязнения облоем.

EBM: Экструдированная заготовка (трубка с открытым концом) зажимается в нижней части выдувной формой, образуя сварной шов у основания и излишки материала (облой), которые необходимо обрезать. Сварной шов структурно слабее стенки корпуса контейнера, и обломки необходимо удалять на вторичном этапе. Это неизбежные последствия архитектуры выдувной формы с зажимом заготовки — их невозможно устранить путем оптимизации процесса.

Физическая изоляция, а не контроль размеров.

IBM: На станции 1 формирование горловины происходит в литьевой форме с использованием вставки (допуск ЧПУ ±0,01 мм). На станции 2 (выдувание) стержень физически занимает отверстие горловины — давление выдувания механически изолировано от зоны горловины. Внешний диаметр горловины после удаления материала на станции 3 совпадает с внешним диаметром горловины после впрыскивания на станции 1: ±0,05 мм. Никакие процессы на станциях 2 или 3 не могут изменить размеры горловины, поскольку никакая технологическая сила не достигает зоны горловины.

EBM: Горловина, сформированная методом электронно-лучевой плавки (ЭЛМ), образуется под действием давления продувочного воздуха, воздействующего на горячую заготовку изнутри — давление продувочного воздуха одновременно формирует корпус и горловину, без каких-либо механических ограничений, разделяющих их. Изменчивость давления продувочного воздуха (от цикла к циклу 0,5–2,0 МПа) напрямую приводит к изменчивости внешнего диаметра горловины в пределах ±0,15–0,25 мм. Эта неразрывная связь между давлением продувочного воздуха и геометрией горловины не может быть разорвана в процессе ЭЛМ без дополнительных операций по финишной обработке горловины.

В 01

Почему IBM использует вращающуюся поворотную платформу, а не линейную систему перемещения между станциями?

Вращающаяся револьверная головка — это определяющее архитектурное решение IBM в области механики, и именно благодаря ей машины IBM компактны, механически просты и имеют одинаковые размеры. Револьверная головка удерживает все три комплекта стержней в одной жесткой пластине, вращаясь на 120° между станциями, при этом все стержни одновременно перемещаются на одинаковое угловое расстояние. Это означает, что все стержни постоянно находятся одновременно на всех трех станциях — ни один стержень не простаивает и не находится в движении. В отличие от этого, линейная система перемещения потребовала бы, чтобы стержни стояли в очереди, перемещались и ждали, что привело бы к: увеличению длины машины (в 2–3 раза больше площади основания по сравнению с револьверной головкой IBM); износу механизма перемещения, что приводит к изменению положения; и простою, в течение которого стержни охлаждаются между станциями, что потребовало бы повторного нагрева зон подготовки. Архитектура револьверной головки также означает, что каждый стержень в машине следует точно по одной и той же угловой траектории с одинаковым временем вращения — геометрическая согласованность, которая способствует однородности от полости к полости в машинах IBM. Единственная центральная ось вращения башни также позволяет блоку впрыска, станции продувки и станции снятия окалины постоянно ориентироваться относительно друг друга под фиксированными углами в 120°, что устраняет необходимость в регулируемых механизмах выравнивания, которые могли бы вызывать смещение положения в течение всего срока эксплуатации.

В 02

Что вызывает дефекты поверхности контейнеров IBM — и на какой станции производится каждый тип дефектов?

Дефекты поверхности контейнеров IBM являются специфичными для каждой станции, что позволяет систематически выявлять первопричины в процессе устранения неполадок в производстве. Дефекты станции 1 (в зоне горловины заготовки/контейнера): усадочные раковины в месте соединения стенок горловины → недостаточное давление или время выдержки; серебристые полосы у литникового канала горловины → влажность HDPE выше 0,02% (требуется предварительная сушка); неполное впрыскивание в резьбу горловины → засорение литникового канала или горячего канала; облой на линии разъема наружного диаметра горловины → износ литьевой формы на линии разъема вставки горловины (требуется замена вставки горловины или притирка). Дефекты станции 2 (на корпусе контейнера): побеление/помутнение на стенке корпуса → слишком низкая температура заготовки при впрыске (охлаждение на станции 1 слишком быстрое — уменьшите время охлаждения или увеличьте температуру охлаждающей воды); неполное надувание корпуса → слишком низкое давление впрыска или слишком низкая температура заготовки; истончение стенки корпуса в области плеча → недостаточное распределение толщины стенки заготовки в зоне плеча (необходимо изменение конструкции заготовки); Поверхностные следы от выдувной формы → повреждение полости выдувной формы (осмотрите выдувную форму и отполируйте, если есть царапины). Дефекты станции 3 (дно контейнера / плечевая зона): деформация плеча → слишком высокое усилие выдувания или слишком высокая температура контейнера при выдувании (увеличьте время выдержки при выдувании или снизьте температуру выдувной формы); следы от трения основания → царапина на кончике стержня сердечника (осмотрите и отполируйте или замените стержень сердечника); помутнение основания / следы кристаллизации → слишком низкая температура контейнера при выдувании (незначительно уменьшите время выдержки при выдувании). Специфический характер дефектов IBM для каждой станции является существенным преимуществом при поиске неисправностей — дефект, расположенный точно на горловине, указывает на станцию ​​1, дефект на корпусе — на станцию ​​2, а дефект на основании или плече — на станцию ​​3, что немедленно сужает область поиска первопричины.

В 03

Как изменение температуры пресс-формы влияет на соотношение качества и времени цикла при производстве контейнеров IBM?

Температура пресс-формы в литье под давлением является критически важным технологическим параметром, создающим прямой компромисс между качеством и временем цикла, и понимание этого компромисса имеет важное значение для оптимизации производства литьевых форм. Температура пресс-формы (станция 1): более низкая температура (12–18°C) → более быстрое затвердевание заготовки → более короткое время охлаждения на станции 1 → потенциально более короткое время цикла. Но слишком низкая температура пресс-формы приводит к: недостаточному воспроизведению поверхности заготовки (снижение блеска в косметических целях), более высокому остаточному напряжению в зоне горловины заготовки (потенциально снижающему стабильность размеров наружного диаметра горловины под действием сил заполнения) и недостаточной температуре переноса на входе на станцию ​​2 (заготовка слишком холодная для чистого раздувания). Таким образом, оптимальная температура пресс-формы представляет собой баланс между скоростью охлаждения и качеством заготовки — в фармацевтической промышленности в литьевых формах обычно используется 14–18°C, в косметической — 55–70°C (приоритет отдается качеству поверхности, а не скорости цикла). Температура выдувной формы (Станция 2): более низкая температура выдувной формы → более быстрое затвердевание корпуса контейнера → требуется меньшая выдержка при выдуве → сокращается время цикла. Однако слишком низкая температура выдувной формы приводит к: побелению поверхности корпуса контейнера (ПЭВП кристаллизуется слишком быстро, образуя видимые сферолиты на поверхности); плохому воспроизведению текстуры поверхности (рельефные детали менее четкие при низких температурах формы, поскольку поверхность ПЭВП затвердевает до полного контакта со стенкой полости формы); и деформации основания при снятии покрытия (контейнер становится слишком жестким и хрупким при снятии покрытия при слишком низкой температуре, образуя микротрещины в угловой зоне основания). Для каждого применения (фармацевтика, пищевая промышленность, средства личной гигиены, косметика) и каждого сорта ПЭВП компания Korea Ever-Power устанавливает оптимальный диапазон температур формы во время предпродажных производственных испытаний — диапазон, который минимизирует время цикла при сохранении всех спецификаций качества контейнера — и регистрирует его как квалифицированный диапазон параметров процесса в отчете о производственных испытаниях.

В 04

Что такое заготовка IBM, и как её конструкция определяет распределение стенок готового контейнера?

Заготовка для производства контейнеров методом IBM представляет собой толстостенную полую трубку, изготавливаемую на станции 1. На ее верхнем конце уже сформирована готовая горловина контейнера (резьба, элементы, уплотнительная площадка), а ниже горловины находится свободная трубка корпуса, которая будет надута на станции 2, образуя корпус контейнера. Конструкция заготовки — в частности, толщина ее стенки в зависимости от осевого положения от горловины до основания — определяет, как материал HDPE распределяется в готовом корпусе контейнера во время надувания. Это основной инженерный параметр стенки контейнера методом IBM. В цилиндрическом контейнере заготовка с равномерными стенками (одинаковая толщина стенки от плеча до основания) обеспечивает приблизительно равномерную толщину стенки корпуса контейнера от плеча до основания — коэффициент надувания (диаметр корпуса ÷ внешний диаметр заготовки) постоянен по высоте контейнера, поэтому HDPE растягивается на одинаковую величину в каждом осевом положении. В нецилиндрическом контейнере — с овальным поперечным сечением, сужающимся корпусом, широким плечом с узким основанием или овальной формой для шампуня — коэффициент надувания изменяется в зависимости от осевого положения. Зона плеча (где корпус переходит от узкого горловины к максимальному диаметру) имеет самый высокий коэффициент продувки и, следовательно, самый высокий риск утонения стенок. Инженеры компании Korea Ever-Power рассчитывают профиль толщины стенки заготовки для каждой конструкции контейнера IBM, используя расчет коэффициента продувки: в каждой осевой точке толщина стенки заготовки × окружность заготовки = толщина стенки готового контейнера × окружность готового контейнера (закон сохранения массы). Там, где окружность готового контейнера наибольшая по отношению к окружности заготовки, стенка заготовки в этой зоне должна быть самой толстой для компенсации — это смещение толщины стенки в зоне плеча, используемое при проектировании заготовок для контейнеров IBM для шампуней и приправ. Профиль стенки заготовки обрабатывается на станке с ЧПУ в полости литьевой формы с точностью ±0,02 мм, обеспечивая заданное распределение толщины стенок в готовом контейнере IBM.

В 05

Может ли IBM производить контейнеры с ручками, и каковы ограничения в их конструкции?

IBM не может производить полые цельные ручки — архитектура выдувной формы, исключающая образование облоя (отсутствие сварного шва), также исключает возможность формирования полой петлеобразной ручки, поскольку для формирования полой ручки при выдувном формовании требуется зажим и сварка заготовки поперек отверстия ручки во время закрытия выдувной формы. Поскольку в IBM отсутствует зажим заготовки, отсутствует и зажим ручки — цельные полые ручки являются исключительной возможностью EBM. Однако контейнеры IBM могут включать в себя несколько видов неполых элементов ручек: (1) сплошные зоны захвата — выдувная форма IBM может включать эргономичные углубления (выемки) на боковых сторонах корпуса контейнера; корпус из HDPE заполняет эти углубления, создавая элементы захвата, которые функционируют как ручки для удержания бутылки во время дозирования, не являясь полыми сквозными ручками; (2) сплошные текстурированные зоны захвата — кольцевые ребра, углубления или ромбовидные насечки на полости выдувной формы IBM переносятся на поверхность корпуса контейнера, обеспечивая захват без изменения поперечного сечения корпуса; (3) Внешние зажимы для ручек — отдельный компонент ручки, изготовленный методом литья под давлением, крепится к горлышку или корпусу бутылки IBM после производства; обычно используется на корейских контейнерах IBM большого формата (500 мл и более) для бытовой химии. Для корейских применений, требующих настоящих сквозных ручек (корейский стиральный порошок в галлонах, корейский отбеливатель большого формата), EBM является правильным процессом — ограничение IBM, связанное с наличием ручек, является структурным и не может быть преодолено изменением оснастки или параметров.

В 06

Каков максимальный объем контейнеров, которые может производить IBM, и что его ограничивает?

Практический максимальный объем контейнера для впрыска в заготовку (IBM) на корейском станке Ever-Power ZQ135 (1350 кН) составляет приблизительно 1000–1500 мл при 1–2 полостях для нефармацевтических применений и приблизительно 500 мл при 4 полостях для фармацевтических применений. Теоретический предел объема IBM определяется пересечением трех ограничений, которые ужесточаются с увеличением объема: усилие смыкания, размер плиты и масса впрыска. По мере увеличения объема контейнера корпус заготовки становится длиннее и шире, что увеличивает как требуемое усилие смыкания при впрыске в каждую полость (пропорционально площади проекции × давлению впрыска), так и площадь опоры плиты на каждую полость (пропорционально площади поперечного сечения корпуса). Ограничение по весу впрыска: для контейнера из полиэтилена высокой плотности (HDPE) объемом 1000 мл со средней толщиной стенки 1,0 мм вес впрыска составляет приблизительно 55–65 г на контейнер — для двухгнездной формы объемом 1000 мл на ZQ135 требуется вес впрыска 110–130 г за цикл, что приближается к предельному весу впрыска ZQ135 и не оставляет запаса на задержку формы и системы горячего канала. На практике корейские приложения для литья под давлением объемом более 500 мл встречаются редко, поскольку: (1) корейские бренды продуктов питания и средств личной гигиены объемом 500 мл и более обычно указывают EBM (с ручками, для больших контейнеров для моющих средств и ополаскивателей, где предпочтительны бутылки с ручками); (2) корейские фармацевтические контейнеры почти никогда не превышают 250 мл при литье под давлением; (3) корейские косметические контейнеры для литья под давлением не указываются в спецификации для объемов более 500 мл. Оптимальный объем производства IBM для коммерческого использования — диапазон объемов, в котором преимущества IBM в качестве по сравнению с EBM наиболее ценны, а экономика производства наиболее конкурентоспособна, — составляет 10–500 мл, что является основным целевым диапазоном для серии ZQ.