Postopek brizganja se nanaša na metodo izdelave poli-izdelkov posebnih oblik z operacijami, kot so tlačenje, vbrizgavanje, hlajenje in izmet staljenih surovin. Ta proces je proizvodni vir za izdelke podjetja za kozmetično embalažo. Kakovost teh poli-izdelkov določa stabilnost nadaljnjih procesov in kakovost končnega izdelka, zaradi česar je ključni postopek za maksimiranje dobička podjetja.
V preteklih letih so strokovnjaki za brizganje premagali številne izzive, zlasti pri odpravljanju pogostih napak pri izdelkih s tankimi ali debelimi stenami-, kot so krčenje, zvari, sledi pretoka, zračni mehurčki, sijoče lise in zvitost. Če povzamemo, se postopek brizganja osredotoča predvsem na reševanje naslednjih dveh vidikov:
I. Potek procesa
Procesni potek vključuje štiri stopnje: polnjenje, pakiranje, hlajenje (plastificiranje) in izmet. Te stopnje neposredno določajo kakovost oblikovanja izdelka in tvorijo popoln, neprekinjen proces.
(1) Stopnja polnjenja
Polnjenje je prvi korak v celotnem ciklu brizganja. Začne se, ko se kalup zapre in začne brizganje, in konča, ko je napolnjenih približno 95 % votline kalupa. Teoretično krajši čas polnjenja vodi do večje učinkovitosti oblikovanja. Vendar pa je v praksi čas oblikovanja ali hitrost brizganja omejena s številnimi pogoji, kar je še posebej očitno pri debelostenskih izdelkih.
Visoko{0}}hitro polnjenje:Med-hitrostnim polnjenjem je strižna hitrost visoka. Zaradi strižnih-učinkov redčenja se viskoznost plastike zmanjša, kar zmanjša skupni upor proti pretoku. Lokalno viskozno segrevanje tudi stanjša strjeno plast. Zato je med stopnjo nadzora pretoka metoda polnjenja pogosto odvisna od prostornine, ki jo je treba napolniti. V tej fazi je učinek strižnega-tanjšanja taline običajno pomemben, medtem ko je učinek hlajenja tankih sten manj opazen. Tako prevladuje učinek hitrosti, zaradi česar je ta metoda primerna za izdelke s tankimi-stenami.
Nizka-hitrost polnjenja:Pri-nadzorovanem-hitrostnem polnjenju s toplotno prevodnostjo je strižna hitrost nižja, lokalna viskoznost višja in upor proti toku večji. Ker je stopnja dopolnjevanja vroče plastike počasnejša, je tok bolj postopen, zaradi česar je učinek toplotne prevodnosti bolj izrazit. Hladne stene kalupa hitro odvajajo toploto. Skupaj z minimalnim viskoznim segrevanjem postane strjena plast debelejša, kar dodatno poveča odpornost proti pretoku na tanjših območjih sten. Zato je ta metoda polnjenja primerna za izdelke z debelimi stenami in se lahko uporablja tudi, ko je temperatura kalupa relativno visoka.
(2) Faza pakiranja
Vloga stopnje pakiranja je neprekinjen pritisk za stiskanje taline in povečanje gostote plastike, s čimer se kompenzira krčenje plastike.
Ker je votlina kalupa že napolnjena s plastiko, je med pakiranjem protitlak taline visok. Med stiskanjem embalaže se lahko vijak stroja za brizganje pomika naprej le počasi v majhnih korakih, pretok plastike pa je prav tako razmeroma počasen. Ta tok se imenuje tok pakiranja. Med fazo pakiranja, ko se plastika ohlaja in hitreje strdi ob stene kalupa, se viskoznost taline hitro poveča, kar povzroči znaten upor v votlini kalupa. V kasnejših fazah pakiranja se gostota materiala še naprej povečuje, plastični del pa postopoma dobiva obliko. Stanje embalaže je treba vzdrževati, dokler se vrata ne strdijo in zaprejo. Na tej točki doseže tlak v votlini najvišjo vrednost med fazo pakiranja.
Med pakiranjem ima plastika zaradi razmeroma visokega tlaka stisljive lastnosti. V območjih višjega tlaka je plastika kompaktnejša in gostejša; na območjih z nižjim tlakom je plastika bolj ohlapna in manj gosta. Zato se porazdelitev gostote spreminja glede na lokacijo in čas. Med pakiranjem je hitrost plastičnega toka izjemno nizka in pretok nima več prevladujoče vloge; tlak je glavni dejavnik, ki vpliva na proces pakiranja. Ker je votlina kalupa že med pakiranjem napolnjena s plastiko, talina, ki se postopoma strjuje, deluje kot medij za prenos tlaka. Tlak v votlini kalupa se skozi plastiko prenaša na površino stene kalupa, kar lahko pomaga izboljšati površinski sijaj izdelka.
(3) Stopnja hlajenja (plastificiranje)
Pri kalupih za brizganje je zasnova hladilnega sistema ključnega pomena. To je zato, ker morajo biti plastične molekule oblikovanega plastičnega izdelka kristalizirane in strjene do določene togosti, da se prepreči deformacija, ki jo povzročijo zunanje sile med izmetom. Ker čas hlajenja predstavlja 70 % do 80 % celotnega cikla oblikovanja, lahko dobro-zasnovan hladilni sistem znatno skrajša čas oblikovanja in izboljša produktivnost brizganja.
V kalupu se toplota iz plastike v votlini prenese s toplotno prevodnostjo skozi okvir kalupa v kanale hladilne vode in se nato odstrani s konvekcijo toplote skozi hladilno tekočino. Majhna količina toplote, ki je hladilna voda ne odnese, še naprej prehaja znotraj kalupa in se sčasoma razprši v zrak ob stiku z zunanjim okoljem.
Cikel brizganja vključuje čas zapiranja kalupa, čas polnjenja, čas pakiranja, čas ohlajanja (čas pod temperaturo taline) in čas izmeta. Med temi zavzema čas hlajenja največji delež, in sicer od 70 % do 80 %. Zato čas ohlajanja neposredno vpliva na dolžino cikla oblikovanja plastičnih izdelkov in proizvodnjo.
Dejavniki, ki vplivajo na hitrost hlajenja izdelka, vključujejo:
Zasnova plastičnega izdelka.
Debelina stene plastičnega izdelka; debelejše stene povzročijo daljši čas ohlajanja.
Dejavniki, ki vplivajo na hlajenje kalupa:
Material plesni:Vključno z materialom jedra kalupa, votlino in osnovo kalupa, ki močno vpliva na hitrost hlajenja. Višja kot je toplotna prevodnost materiala kalupa, učinkovitejši je pri prenosu toplote stran od plastike na časovno enoto, kar ima za posledico krajše čase ohlajanja.
Konfiguracija kanala za hladilno vodo:Bližje kot so hladilni kanali votlini, večji je njihov premer in večje kot je njihovo število, boljši je učinek hlajenja in krajši je čas hlajenja.
Stopnja pretoka hladilne tekočine:Večji pretok hladilne tekočine (na splošno je idealno doseči turbulenten tok) izboljša odvajanje toplote s toplotno konvekcijo.
Lastnosti hladilne tekočine:Viskoznost in toplotna prevodnost hladilne tekočine vplivata tudi na učinkovitost prenosa toplote kalupa. Nižja viskoznost hladilne tekočine, večja toplotna prevodnost in nižja temperatura imajo za posledico boljše hlajenje.
Hlajenje kalupov lahko uporabi-tridimenzionalne kovinske-natisnjene komponente za ustvarjanje kompleksnih tri{2}}dimenzionalnih struktur hladilnih kanalov za doseganje boljših učinkov hlajenja.
(4) Izmetna stopnja
Izmet je zadnji korak v ciklu brizganja. Čeprav se je izdelek strdil in oblikoval, izmet še vedno pomembno vpliva na kakovost izdelka. Nepravilni načini izmeta lahko povzročijo napake, kot je deformacija izdelka zaradi neenakomerne sile med izmetom.
Glavni metodi izmeta sta dve: izmet z izmetnim zatičem in izmet s ploščo za odstranjevanje. Pri načrtovanju kalupa je treba izbrati ustrezno metodo izmeta na podlagi strukturnih značilnosti izdelka, da se zagotovi kakovost izdelka.
Pri kalupih, ki uporabljajo izmet z izmetalnim zatičem, morajo biti zatiči razporejeni čim bolj enakomerno in nameščeni tam, kjer je odpornost na izmet največja in kjer ima plastični del največjo trdnost in togost, da se prepreči deformacija ali poškodba.
Plošče za odstranjevanje se običajno uporabljajo za posode z globoko-votlino, tanke-stene in prozorne izdelke, pri katerih oznake izmetalnih zatičev niso dovoljene. To metodo odlikuje velika, enakomerna iztisna sila, gladko gibanje in nobenih pomembnih vidnih sledi.
II. Parametri procesa
Pet ključnih elementov brizganja je: tlak, čas, hitrost, temperatura in velikost brizga.
(1) Tlak vbrizgavanja
Tlak vbrizgavanja je tlak v hidravličnem cilindru, ki se prenaša preko vijaka stroja za vbrizgavanje na talino plastike. Talina plastike, ki jo poganja ta pritisk, vstopi v kalup skozi šobo stroja za brizganje, gre skozi kanale in vodila ter vstopi v votlino kalupa. Ta postopek je faza polnjenja z vbrizgavanjem. Pritisk obstaja za premagovanje upora med tokom taline, kar zagotavlja nemoten postopek polnjenja.
Med brizganjem je tlak najvišji na šobi brizgalnega stroja in najnižji na sprednji strani taline. Tlak postopoma pada na poti od sprednje strani taline nazaj do šobe.
Na tlak polnjenja taline vpliva veliko dejavnikov:
A. Materialni dejavniki, kot sta vrsta in viskoznost plastike.
B. Strukturni dejavniki, kot so hladno/vroče tekoči sistemi, njihovo število in lokacija, oblika kalupne votline in debelina stene izdelka.
C. Elementi procesnih parametrov.
To odraža, da tlak vbrizgavanja ne bi smel imeti prevladujoče vloge pri tankostenskem-livanju izdelkov, vendar je ključnega pomena pri debelo-stenskem brizganju izdelkov. Prav tako ima lahko odločilno vlogo pri odpravljanju napak na izdelku, kot so krčenje, varjene linije in zračni mehurčki. Razumna nastavitev tlaka je odvisna od usklajenosti hitrosti polnjenja in časa. Med vbrizgavanjem je zelo pomembna tudi nastavitev polnilnega tlaka. Proti koncu brizganja strojna šoba nadaljuje z dovajanjem materiala v votlino, da zapolni prostornino, ki ostane zaradi krčenja izdelka. Če se po polnjenju votline ne uporabi pritisk embalaže, se bo izdelek skrčil za približno 25 %, zlasti na območjih z debelimi-stenami, kjer lahko prekomerno krčenje povzroči ugreznine. Tlak embalaže je običajno približno 85 % največjega polnilnega tlaka, čeprav je to treba določiti na podlagi dejanskih pogojev.
(2) Čas vbrizgavanja
Tu omenjeni čas vbrizgavanja je čas, ki je potreben, da plastična talina napolni votlino, da se talina plastifikira in ohladi. Ne vključuje pomožnih časov, kot sta odpiranje in zapiranje kalupa. Ali je ta čas nastavljen razumno, močno vpliva na kakovost izdelka. Čeprav čas vbrizgavanja ne predstavlja največjega deleža cikla oblikovanja, igra prilagoditev časa vbrizgavanja pomembno vlogo pri nadzoru tlaka na vratih, tekaču in votlini. Razumen čas vbrizgavanja omogoča idealno polnjenje taline in je odločilen za izboljšanje kakovosti površine izdelka in zmanjšanje dimenzijskih toleranc. Čas vbrizgavanja je precej krajši od časa hlajenja, približno 1/10 časa hlajenja. Razmerje se poveča z debelejšimi stenami izdelka. Ta vzorec lahko služi kot osnova za oceno skupnega časa oblikovanja plastičnega dela.
(3) Hitrost vbrizgavanja
Zaradi tesne povezave med hitrostjo brizganja in kakovostjo izdelka je ključni parameter pri brizganju. Z določitvijo začetne, srednje in končne točke segmentov hitrosti polnjenja in doseganjem gladkih prehodov med nastavljenimi točkami je mogoče zagotoviti stabilno površinsko hitrost taline. To ustvari želeno molekularno orientacijo in zmanjša notranji stres. Zato se pri nastavljanju parametrov hitrosti med odpravljanjem napak v procesu izdelka priporoča naslednji pristop:
Hitrost površine tekočine mora biti konstantna.
Za preprečitev kristalizacije taline je treba uporabiti hitro vbrizgavanje.
Nastavitve hitrosti vbrizgavanja morajo upoštevati kritična področja (npr. tekače), upočasnitev pri vratih, medtem ko se drugje hitro polni.
Hitrost vbrizgavanja se mora ustaviti takoj, ko je votlina napolnjena, da preprečite prekomerno-pakiranje, bliskavico in preostalo napetost.
Na podlagi strukture izdelka v kombinaciji z dejansko stopnjo kristalizacije prilagodite visoke in nizke parametre hitrosti vbrizgavanja za področja s tankimi/debelimi stenami in kjer se spremeni smer toka taline.
Tesno usklajevanje z drugimi elementi pogojev oblikovanja je zelo pomembno.
(4) Temperatura vbrizgavanja
Temperatura vbrizgavanja je pomemben dejavnik, ki vpliva na tlak in hitrost vbrizgavanja. Sodi stroja za brizganje imajo običajno 5-6 ogrevalnih con. Vsaka surovina ima svojo primerno temperaturo obdelave. Poleg temperaturnih parametrov, pridobljenih s praktičnimi izkušnjami, lahko nastavitve temeljijo tudi na podatkih dobaviteljev surovin v kombinaciji z dejanskimi pogoji stroja.
Temperaturo vbrizgavanja je treba nadzorovati v določenem območju. Če je temperatura prenizka, se talina slabo plastificira, kar vpliva na kakovost oblikovanega dela in poveča težavnost postopka. Če je temperatura previsoka, je surovina nagnjena k razpadu. Pri dejanskem brizganju je temperatura taline pogosto višja od temperature cevi. Razlika je odvisna od hitrosti vbrizgavanja in lastnosti materiala. To je posledica visoke toplote, ki nastane zaradi striga, ko talina prehaja skozi brizgalno šobo.
(5) Velikost posnetka
Pri brizganju razumna velikost brizga določa nastavitev drugih elementov procesnih parametrov. Med odpravljanjem napak v proizvodnem procesu je treba talilno blazino (preostala velikost naboja) nastaviti tako, da po končanem polnjenju izdelka položaj vijaka pusti blazino približno 15–20 mm. Če je preblizu ničle, se bo konica kontrolnega obroča vijaka prehitro obrabila in dimenzijske stabilnosti izdelka ni mogoče zagotoviti. Če je blazina prevelika, lahko čezmerna preostala talina, ki predolgo ostane v cevi, povzroči spremembe barve pri naslednjem strelu in poveča verjetnost nastajanja plina zaradi razgradnje taline zaradi dolgotrajnega časa zadrževanja.
Med plastificiranjem protitlak neposredno vpliva na velikost strele. Protitlak se nanaša na tlak, ki ga je treba premagati, ko se vijak umakne med pripravo taline. Uporaba visokega protitlaka je koristna za barvno disperzijo in taljenje plastike, kar poveča gostoto taline v sodu. Vendar pa tudi podaljša čas umika vijaka (če preseže čas ohlajanja, poveča cikel vbrizgavanja izdelka). Če se hitrost vrtenja polža poveča, lahko polž ujame zrak iz rež med plastičnimi peleti, stisnjenimi v talino znotraj cevi, ki se nato vbrizga v votlino kalupa. Pri debelejših izdelkih to ustrezno poveča verjetnost nastajanja zračnih mehurčkov znotraj sten in poveča moč obremenitve stroja za brizganje. Zato mora biti pri plastificiranju običajnih materialov protitlak nižji, na splošno ne sme presegati 20 % tlaka vbrizgavanja, pri čemer je idealno rahlo slinjenje taline na šobi.
Če povzamemo, za izboljšanje tehnologije brizganja je treba najprej razumeti načela in postopek brizganja. Drugič, med odpravljanjem napak v procesu je treba spretno uskladiti pet ključnih elementov-tlak, čas, hitrost, temperaturo in velikost udarca-. Le tako se lahko ti elementi dopolnjujejo znotraj procesa, kar vodi do optimalnih procesnih parametrov za izdelek.