Глянцевый оттенок является одной из первых свойств, которые покупатель замечает на литую бутылку, канистру или косметическую тару, а также одной из наиболее чувствительных к небольшим изменениям в состоянии смолы, пресса и настройке оборудования. Контейнер, который выглядит тусклым, туманным или неравномерно глянцевым, считается низкого качества даже тогда, когда его толщина стенки и прочность полностью удовлетворяют стандартам. Для производителей литейных линий жидкостной экструзии поверхностный блеск одновременно является и коммерческим отличительным фактором, и средством контроля процесса. В этой статье разбирается, как определяется и измеряется блеск, почему на литой поверхности он появляется таким образом и как увеличить и стабилизировать его путем выбора материала, проектирования поверхности пресса, проектирования системы охлаждения и осмотрительного настройки процесса. Статья адресована инженеров-процессистов, специалистам по инструменту и менеджерам по качеству, работающим с оборудованием для экструзионной литья под давлением, такими как модели ABLB, ABLD и линейки полностью электрических машин, произведенные компанией Apollo, фабрикой Wanplas с более чем двадцатилетним опытом в создании оборудования для литья поштучного литья. Предлагаемые рекомендации распространяются на всю отрасль, включая машины других производителей, таких как Kautex, Bekum, Milacron, Uniloy, Компания «Грэхем инженеринг» (Graham Engineering) и Magic, так как физика образования блеска является одинаковой.
Глянцевость – это не единое число, наличие или отсутствие которого можно приписать материалу. Это отношение отражаемого света к падающему свету при определённой геометрии, и оно зависит от микрорельефа поверхности и оптического поведения полимерного слоя. Это означает, что проблема глянца может возникнуть в смоле, в форме, в системе охлаждения или в процессе формирования и раздувания детали. Легко словить себя на мысли рассматривать глянец как нечто приходящееся в приоритете на заключительном этапе работы. Ведь метод простой: разработать этот параметр на каждом этапе: выбрать смолу и набор добавок, поддерживающих необходимую отблеску, отшлифовать и поддерживать форму, чтобы она повторяла чистую поверхность, контролировать охлаждение, чтобы пленка застывала с низким кристаллообразованием и полным контактам, и откорректировать параметры процесса, чтобы деталь выходила горячей и полностью соответствовала запросам заказчика. В следующих разделах мы рассмотрим каждый из этих аспектов с конкретными значениями и таблицей корректировки дефектов, которую команды завода могут использовать на машинах.
Что такое глянцевость поверхности и как ее измеряют
Показатель глянцевости (gloss) – это визуальное свойство, которое делает поверхность пластика блестящей или матово-матоватой. Для определения глянцевости используется нормализованный отношение отражаемой интенсивности к исходной интенсивности света, приходящего на испытуемый материал. Измерение производится в специализированной аппаратуре. Этот показатель является показателем геометрических параметров поверхности.
Три общепринятых геометрии измерений – 20°, 60° и 85°. Геометрия 60° является универсальной по умолчанию и используется для широкого диапазона поверхностей. Когда показания при 60° превышают примерно 70 единиц блеска, поверхность считается высокоблестящей, и следует использовать геометрию 20°, поскольку она увеличивает разрешающую способность на высоких значениях и позволяет различать очень яркие поверхности, которые выглядят идентично при 60°. С другой стороны, когда показания при 60° падают ниже примерно 10 единиц блеска, поверхность считается матовой, и следует использовать геометрию 85°, поскольку она обеспечивает лучшую чувствительность в низком диапазоне. Использование неправильной геометрии приводит к тому, что измерение переходит в сжатое или нелинейное состояние реакции и выдает показания, которые не соответствуют визуальному восприятию.
Глянец описывает зеркальное отражение, но это только один аспект внешнего вида. Волокнистость, измеряема по стандарту ASTM D1003, отражает долю прошедшего или отраженного света, который рассеивается вблизи от направления повседневного использования, и придает мутный или облачный вид, даже когда глянец высок. На бутылке может быть отображено 80 единиц глянца при угле 60 градусов, но внешний вид может оставаться тусклым из-за микроморщинистики поверхности или внутреннего рассеивания света из наполнителей. Ясность изображения, обычно сокращаемая как DOI, описывает, насколько четко отражающийся объект выглядит; высокий DOI означает, что отражения ясные, а низкий DOI указывает на то, что они размыты из-за микроморщинистости. При изготовлении изделий методом напыления параболической формой естественный DOI зависит от копирования поверхности формы и наличия орнаментов от полирования или следов упаковки.
Грубоватость поверхности, нормированная как Ra в соответствии с ISO 4287, является наиболее непосредственным физическим корреспондентом блеска на литой детали. В качестве практического правила, кожа с Ra ниже 0,1 микрона соответствует поверхности с высоким блеском, Ra в диапазоне от 0,4 до 0,8 микрона выглядит наполовину матовым, а Ra выше 1,6 микрона явно выглядит матовым. Это не строгие пороги, поскольку значение показателя преломления и кристалличность также имеют значение, но они позволяют командам по разработке и производству определить мерки. При экструзионном прессовании форма части почти никогда не улучшается самим полимером; она определяется тем, насколько точно расплав воспроизводил лицевую сторону формы, и тем, насколько кристаллизировалась кожа во время остывания.
Выбор и классификация глянцевой геометрии
| Geometry | Обычный диапазон четкости: | Класс поверхности | Стандартна справка. |
|---|---|---|---|
| 20 градусов | более 70 единиц глянца (премиальная модель) | Высокий блеск, используемый для разделения очень блестящих поверхностей | ASTM D2457, ISO 2813 |
| 60° | 10–70 единиц блеска. | Универсальный первоначальный настройка для общих поверхностей. | ASTM D2457, ISO 2813 |
| 85 градусов | ниже 10 единиц блеска (нижний уровень) | Матовый материал, предназначенный для глянцевых поверхностей. | ASTM D2457, ISO 2813 |
| Заметность | Процент рассеянного тепла вблизи отражательной поверхности. | Покрытие облаками не зависит от блеска | ASTM D1003 |
| Текстура Ra | менее 0,1/0,4 до 0,8/выше 1,6 микрона | Высокий блеск / полуматовый / матовой | ISO 4287 |
Измерение блеска при одной и той же геометрии, на одном и том же месте расположения детали при помощи калиброванного инструмента. Число без указания угла и положения не является действительным.
Механизм формирования блеска при экструзионном формовании.
Блеск на отлитом детали создается в момент застывания расплавы на стенке формовки, и он зависит от того, насколько точно кожа полимера копирует поверхность формовки. Эта способность к копированию называется верностью воспроизведения. Если расплав полностью контактирует с полостью, заполняет каждую микро-особенность и застывает, прежде чем успеет расслабиться, поверхность детали становится почти точным негативом лицевой части формовки и наследует ее блеск. Если расплав достигает поверхности холодным, оказывается под низким давлением, захватывает воздух или отстает в процессе усадки, поверхность ровная, изрезанная ритмами или ямками, и блеск снижается. Следовательно, верность воспроизведения является основным переменным, и практически каждое регулирование в настоящем руководстве либо повышает, либо защищает ее.
Cooling rate controls surface crystallinity, and crystallinity controls gloss for semi-crystalline polymers such as HDPE, PP, and PETG. When the skin cools slowly, polymer chains have time to organise into spherulites and other crystalline superstructures whose boundaries scatter light. When the skin is quenched, crystal growth is suppressed, the surface layer stays more amorphous, and light reflection becomes more specular. This is why HDPE bottles often gain gloss when the mold runs cold: a fast chill on the cavity side lowers surface crystallinity and the part reads shinier. The effect is strongest for materials with a large crystallization window and is less pronounced for amorphous polymers such as PC and PVC, where gloss is set more by surface continuity than by crystallinity.
Температура плавления и вязкость определяют, насколько хорошо полимер может течь в самые мелкие поверхностные детали формовочной ячейки. Чрезвычайно высокая температура и низкая вязкость плавины обеспечивают более полное намокание полости и воспроизводят превосходный блеск, поэтому повышение температуры плавины обычно улучшает глянец. Однако слишком высокая температура также упрочит резину, усилит усадку, продлит цикл и может привести к деградации, если процент будет доведен слишком высоко. Имеется некоторая компромиссная линия: достаточная температура, чтобы влажное намокание и полное покрывание поверхности, и не слишком высокая, чтобы полимер не деформировался из-за понижения прочности. Вязкость зависит и от молекулярной массы, поэтому продукт с большой молекулярной массой для толкающейся литья может быть труднее для полировки, чем продукт с меньшей молекулярной массой из той же категории.
Поглощающая способность поверхности пресс-формы и остатки антипригарных веществ влияют на то, расплывется ли расплавившийся полимер или образуются капли. Чистая, умеренно высокопоглощающая поверхность форм позволяет полимеру намокать и дублировать покрытие; поверхность, покрытая толстым слоем антипригарного вещества, пластиковых остатков или дегенерированного полимера, теряет эту способность и образует туманную или зернистую пленку. Вот почему при нанесении антипригарного покрытия важна старанность: если его нанесено слишком мало, изделие пристает или деформируется, а если слишком много – поверхность покрывается распыристым пеной. Солвенты или силикон, которые могут переноситься из отделения печати и декорирования в следующее, могут также сделать кожу изделий, имеющего блеск, матовой.
Нам необходимо понять, что дефекты поверхности, такие как микроволны, кожа акулы и растрескивание расплава, нарушают глянцевый эффект, заменив гладкую зеркальную поверхность на ребристую. Кожа акулы — это деформация поверхности, которая возникает, когда расплав выходит из пресс-форми под критическим нагрузанием, образуя шероховатость, которая копируется в полутовар и затем в бутылку. Растрескивание расплава — более серьезная нестабильность потока, которая создает грубые волны. Оба эти явления — это проблемы с потоком в пресс-форме, а не с формой, и их необходимо решать путем регулирования температуры, скорости истирания и геометрии пресс-формы, а не шлифованием полости. Для проведения успешной диагностики необходимо определить, откуда берется потеря глянцевого эффекта — от пресс-формы, полутовара, пресс-мастеров или циркуляции охлаждения.
Факторы материала, которые влияют на блеск
Выбор смолы — основная особенность блеска, поскольку полимер определяет верхнюю границу, до которой может приблизиться инструментарий и процесс. В рамках одной семьи полимеров молекулярная масса, распределение молекулярной массы и состав добавок могут изменять уровень блеска на несколько единиц. В таблице ниже приводится краткое описание поведения распространенных смол для литья под давлением, а также общие принципы выбора.
Влияние смол и добавок на глянец
| Материал | Технология литья под давлением | Яркость поверхности | Основной торговым блоком является противоречие между уменьшением количества пластиковых добавок синтетическим или натуральным материалом и их вкладом в глянцевый товар. Влияние добавок на глянцевый товар явственно проявляется как в пределах производства так и в подгруппе пластиков в готовом виде на рынке. Влияние добавок на глянцевый товар достигает своего апогея, когда в пластиковые заготовки вводятся органические добавки, как правило, красящие органические пигменты, которые подавляют традиционное сияние пластика, а потому глянцевый товар приобретает грязнее и не так ясно видно в нем изображение. |
|---|---|---|---|
| ПВХ (категория бутылок). | МFI 0,2-0,8 типичный для бутылок | При высокой молекулярной массе показания блеска ниже, но материал более прочный; повышение МКИ до 1,0-2,0 улучшает блеск. | Высокое значение MFI уменьшает стойкость к трещинам, испытываемым в соответствии со стандартом ASTM D1693. |
| LDPE/LLDPE | Часто смешивается с HDPE | Более низкая жесткость позволяет улучшить гладкость поверхности при смешивании. | Снижает жесткость и термостойкость |
| ПП | Рассмотрим разницу между однородным полимером и сополимером. Гладкие полимеры позволяют получать базовые материалы, обеспечивающие максимальное сияние (gloss) на поверхности. Такой эффект напоминает глянцевую базовую пластиковую панель, имеющую на испытуемой поверхности отражение, так похожее на вкусное блюдо из воды и красок. Светом с сиянием мешаются не только внешние, но и внутренние дефекты материала. Такие материалы формируют отражение, напоминающее сквозное отражение, отлично выделяющее предметы на фоне поверхности пластика. | Яркость гомополимера выше, чем у сополимера; нуклеаторный агент добавляет 5-15 единиц яркости | Ядрамирование может снизить влияние при низкой температуре |
| ПВХ | обладает высоким глянцем | Очень высокий блеск возможен при хорошем температурном контроле. | Требует точного контроля температуры, чтобы избежать деградации |
| PETG2. LDPE/LLDPE3. Температура плавления и вязкость определяют, насколько хорошо полимер может заполнять мельчайшие поверхностные детали формы. Более горячая, менее вязкая растапленная масса лучше смочит полость и воспроизводит тонкий блеск, поэтому более высокая температура плавления, как правило, улучшает глянцевый эффект. Но повышение температуры также делает раствор более мягким, увеличивает усадку, удлиняет цикл и может способствовать ухудшению качества, если превысить допустимые параметры. Существует баланс: достаточно тепла, чтобы впитать поверхность, но не так много, чтобы раствор терял форму или полимер разрушался. Вязкость также зависит от молекулярной массы, поэтому высокомолекулярная стеклопластиковая композиция для инъекционного формования может быть более трудной для полировки, чем композиция с более низкой молекулярной массой, относящаяся к тому же семейству. | Аморфный кополиэфир | Высокая четкость и хороший глянцевый эффект, легко полировать. | Более низкая термостойкость, чем у ПВХ |
| ПКМЭ. | Максимальная блеск общего полимерного сырья EBM | Отличный блеск и отражение на зрительном угле; необходимо высушить при температуре 120 градусов Цельсия в течение 4 часов. | Высокая стоимость и строгие требования к сушению. |
В случае HDPE центральным вопросом является показатель текучести расплава. Марки бутылок с показателем МФИ в диапазоне от 0,2 до 0,8 обеспечивают необходимую прочность и устойчивость к трещинам под воздействием внешних факторов, которые требуются для упаковки химических веществ и моющих средств, но более высокий молекулярный вес делает расплав более вязким и несколько сложнее выравнивать поверхность. Переход к показателю МФИ в диапазоне от 1,0 до 2,0 снижает вязкость, улучшает смачивание поверхности и повышает блеск, но снижает устойчивость к трещинам под воздействием внешних факторов, поэтому такой шаг должен быть проверен на соответствие требованиям совместимости с заполненным продуктом согласно стандарту ASTM D1693. В ежедневных бутылках для химических и косметических средств, где товарный вид играет важную роль, предпочтительнее использовать более дорогие марки с более высоким показателем МФИ; в жестких химических бочках это обычно запрещено.
Полипропилен повышает вероятность образования ядер. Гомополимер PP дает более высокую блескость, чем случайный сополимер, и добавление нуклеирующего агента может поднять показание в 60 градусов примерно на 5–15 единиц блескости, способствуя образованию более мелкозернистой и более однородной кристаллической структуры, которая распространяет меньше света. Стоимость иногда является небольшой потерей низкотемпературной прочности, поэтому уровень добавки следует настраивать, а не максимально увеличивать. PVC достигает очень высокой блескости, но является невероятно требовательным к температуре; разрушение приводит к выделению соляной кислоты и к переходу оттенка и потемнению поверхности, поэтому обязательно должна быть обеспечена строгая термическая регуляция и стабилизация. PETG и PC — лидеры по внешнему виду, причем PC находится на первом месте, но PC необходимо сушить при около 120 градусах по Цельсию в течение четырех часов перед обработкой, иначе влага может вызвать раздувание и хрустальные, низкоблестящие покрытия.
Добавки действуют по двум направлениям. Диоксид титана для получения белой оптической прозрачности и карбонат кальция для снижения стоимости оба снижают блеск, поскольку их частицы нарушают поверхность и рассеивают свет; более мелкие сорта и более низкие концентрации увеличивают блеск. Смазочные и антиблокующие вещества предназначены для перемещения на поверхность, и когда они перестают покрывать лист, образуется тонкая пленочка, которая выглядит как мат или муть. Выход из положения – выбрать сорт с минимальным количеством эффективных добавок и управлять условиями охлаждения и хранения, чтобы блокирование контролировалось. Поэтому выбор мастербата имеет такое же значение, как и выбор базовой смолы, для конечного результата по блеску.
Обработка поверхности пластика и сравнение материалов
Пресс-форму называют физическим образцом, определяющим поверхность детали, поэтому ее покрытие, основа и материал являются решающими факторами. Уровень владения поверхностью обычно определяют по шкале SPI/SPE, на которой отражается степень сверхчистого полировки от отражательной на зернистой и ребристой, а также на матовой. Класс A-1 – это зеркально чистое покрытие с уровнем истирания около 0,012 микрона Ra, которое обеспечивает максимальный блеск. A-2 и A-3 – постепенно менее чистые поверхности, B-1 примыкает к значению 0,05–0,1 микрона Ra, классы C и D – брызги о пути или текстурированные матовые поверхности, используемые в тех случаях, когда вы хотите получить поверхность без блеска или с характеристиками схватывания. Для бутылки со смарагдовым блеском канавка должна быть дополнительно вычищена до класса A-1 или A-2 и максимально поддерживаться в этом состоянии.
Покрытия продлевают срок службы полированной поверхности и могут повышать блеск поверхности. Твёрдое хромирование образует слой толщиной от 0,02 до 0,05 мм и твердостью 800-1000 по шкале Виккерса, обеспечивая превосходную устойчивость к изнашиванию и разъединению, при этом материал остаётся зеркальным. Покрытие из беспарочного никеля и фосфора обеспечивает равномерное покрытие сложных поверхностей и хорошую устойчивость к коррозии. Покрытия физического вакуумного осаждения формируют очень твёрдые, тонкие и хорошо смазывающиеся поверхности для изнашивающихся материалов и материалов с высокой степенью абразивности. Для различных текстур используются нори и гравировки VDI 3400 от 12 до 45: в этом семействе доступны от матовых до сатиновых оттенков с контролируемым блеском.
Mold Обработка поверхности and Coating Comparison
| Финишное покрытие/нанесение. | Полная рассеивающая способность (Ra) ± 3 % | Эффект глянца | Относительная стоимость |
|---|---|---|---|
| Полировка алмаза SPI A-1 | 0,012 микрона. | Максимальный блеск, лучшее копирование. | Высокая степень очистки |
| 3. Спилополь, A-2. | короче, чем А-3 | 3. Очень высокая блеск. | Средний уровень |
| польская сплошная полировка | Надежное покрытие | High gloss | Средний уровень |
| Камень SPI B-1. | 0,05-0,1 мкм | От полуглянцевого до сатинированного | Низкий |
| Камень SPI C-1 | грубее-рпыстое камня. | Низкий блеск. | Низкий |
| Спилополь, D-1-D-3. | матовый отблеск | Матовая, преднамеренно структурированная поверхность. | Низкий |
| твердая хромированная пластина | 0,02-0,05 мм слой, HV 800-1000 | сохраняет полировку, улучшает отполировку | Средний уровень |
| Химическое покрытие Ni-P. | Единый тонкий слой | Хороший глянец, стойкость к коррозии | Средний уровень |
| Покрытие PVD | очень тонкий твердый слой. | Высокий блеск, высокая износостойкость. | Высокая степень очистки |
| ВДИ 3400, гравировка 12–45. | фактурный | Контролируемый матовый эффект до сатинового. | Средний уровень |
материал основы для формы косвенно влияет на блеск через теплопроводность, поскольку равномерное и быстрое отведения тепла приводит к образованию чистой поверхности. Оцинкованная аллюминия 7075 проводит тепло примерно с 130 до 150 ватт на метр кельвина, сталь марки P20 гораздо медленнее, а берилиево-медная латунь имеет показатель примерно 105-130 ватт на метр кельвина и часто используется в вставках, где важна местная охлаждающая способность. Литая форма, которая быстро и равномерно удаляет тепло, позволяет коже застыть, прежде чем она сможет расслабиться и кристаллизоваться грубо, что поддерживает более высокий блеск и лучшую воспроизводимость. Выбор также экономически обоснован: алюминий легче механизировать и легче, сталь более прочная, а берилиево-медная латунь имеет высокую цену, но при грамотном использовании при гарантированном удалении теплоты проявляет превосходные свойства.
Сравнение теплоотдачи и теплопроводности пластиков основы
| Материал | теплопроводность (Вт/м·К) | Преимущество, связанное с глянцевым эффектом. | Относительная стоимость |
|---|---|---|---|
| Алюминий 7075 | От 130 до 150 | Быстрое, равномерное охлаждение; быстрая разрядка улучшает блеск | Средний уровень |
| Сталь P20. | ниже, чем у алюминия. | Машина прочна, хорошо полируется, более медленно удаляет тепло. | Средний уровень |
| кобальто-батырный | 105 до | превосходное местное охлаждение в вставках | Премиум-класс |
Фабрика Wanplas «Аполлон» поставляет машины для экструзионного литья под давлением, такие как серия ABLB от 200 мл до 20 л, серия ABLD от 20 л до 1500 л и полностью электрическая серия для производства, требующего особых условий. Они обрабатывают ПЭ, ПП, ПВХ, ПА, ПК, АБС, ПС, ЭВА, ТПУ и ПЕТГ, поэтому вышеуказанные решения по обшивке и материалу непосредственно применимы к полосам, подходящим для использования. Такая же логика финишной обработки действует как для печати на оборудовании марки «Аполлон», так и для оборудования конкурентов, таких как «Бекум», «Каттекс» или «Милакроун».
Система охлаждения Optimization for Higher Gloss
охлаждение – это то, где физически фиксируется блеск. Цель состоит в том, чтобы быстро и равномерно удалять тепло с поверхности полости, чтобы кожу застыла гладкой и аморфной. Доминирующие конструктивные параметры: диаметр струи воды, расстояние от поверхности полости, интервал между струями, температура воды, режим потока и равномерность температуры. Выполнение этих требований не менее важно, чем отполировка стали.
Линии подачи воды обычно имеют диаметр от 8 до 14 миллиметров. Они должны располагаться на расстоянии 12–20 миллиметров от поверхности полости; слишком далеко, и остывание будет неравномерным, слишком близко, и форма ослабеет или линии разметки станут видны. Расстояние между линиями лучше всего поддерживать в пределах 2,5–3,5 диаметра линии, чтобы охлажденные полосы перекрывались и образовывали однородное температурное поле, а не оставляли теплые полосы, которые затем превращаются в полосы блеска. Температура воды должна соответствовать температуре смолы: для ПВХ температура форм составляет 10–15 градусов Цельсия и обеспечивает остывание, которое повышает блеск, а ПП предпочитает температуру 15–25 градусов Цельсия, чтобы избежать слишком быстрого замораживания, которое может испытывать на себе воздействие. Общий запас подачи охлаждающей воды обычно составляет от 8 до 20 градусов Цельсия в зависимости от продукта.
Поток должен быть турбулентным, с числом Рейнольдса выше 10000, поскольку турбулентный поток отводит тепло более эффективно, чем ламинарный поток. Это достигается путем адекватного давления и проектирования линии, а не только с помощью очень низкой температуры. Скорость потока должна быть достаточной, чтобы не допустить значительного нагрева воды вдоль цикла. Единство температуры по всей поверхности формы должно составлять около 3 градусов Цельсия; горячее ж число охлаждает кожу медленней, образует более крупные кристаллы и проявляется как тупое пятно. Единство контролируется сбалансированной подачей нескольких циклов и при сохранении схожести длины линий и ограничений.
Недостаточно очевидной, но очень важной опасностью является конденсация. Когда температура форми печати опускается ниже точки росы окружающего воздуха, влага конденсируется на металле и переносится на литые изделия в виде пятен воды или икринок, в результате чего снижается брохость и иногда появляются белые пятна. Как практическое правило, когда влажность в цехе превышает 70 процентов, температура форми печати не должна опускаться ниже примерно 12 градусов по Цельсию, а точку росы следует устранять с помощью осушителя или тщательно отрегулировать подачу воздуха. Установка температуры форми печати ниже допустимого уровня, чтобы добиться высокой брохости, при отсутствии контроля влажности, часто приводит как раз к появлению брака в виде икринок.
Руководство по параметрам охлаждения
| Параметр | Предусмотренный диапазон. | Эффект глянца |
|---|---|---|
| Диаметр линии для подачи воды. | От 8 до 14 мм. | устанавливает достижимый поток и турбулентность |
| Расстояние от полости. | 12 to 20 mm | Регулирует скорость и равномерность охлаждения |
| интервал между струями | от 2,5 до 3,5 диаметра; | Предотвращает появление теплых полос, снижающих блеск. |
| температура формы для производства HDPE | Температура от 10 до 15 градусов по Цельсию | Оплавление понижает кристалличность поверхности, повышает блеск. |
| Температура формы из полипропилена. | От 15 до 25 градусов Цельсия. | балансирует глянец с напряжением и провисанием |
| Число Рейнольда. | above 10000 | Турбулентный поток эффективно отводит тепло |
| равномерность температуры | в пределах 3 градусов Цельсия; | Предотвращает образование тупых пятен. |
| предельное значение точки росы | Выше 12 градусов при влажности более 70% | Отсутствие конденсационной обледенения. |
Холодная форма плюс влажный воздух равны заморозкам, а не блеску. Управляйте точкой росы, прежде чем снижать значение установки.
Матрица настройки параметров процесса.
При использовании подходящего смола и пресс-форми установки машины закрепляют гляневость. Каждый параметр изменяет гляневость в определенном направлении, но в то же время он несет и побочный эффект, поэтому настройка — это не поощряющее максимальное изменение какого-то параметра, а скорее выявление баланса интересов. В матрице ниже показаны изменения параметров экструзионного краевого формования, которые влияют на гляневость, и их маржа.
параметр для настройки глосса
| Параметр | Направление. | Эффект глянца | побочный эффект/ограничение |
|---|---|---|---|
| Температура плавления | increase (HDPE От 190 до 210 градусов Цельсияelsius) | блеск увеличивается за счет меньшей вязкости, лучшего смачивания; | Увеличение времени цикла, долговечность и риск деградации. |
| температура головки и матрицы | Повышение температуры от 5 до 15 градусов по Цельсию | поверхность растрескивания более гладкая, меньше линий оттока. | больший прогиб, требуется более строгое управление. |
| Скорость вращения винтов. | увеличивается | Большее количество механического тепла может улучшить однородность. | превышение привело бы к разрыву расплава |
| Давление затвора | Повышение (0,4-0,8 МПа; HDPE 0,6-1,0 МПа) | точность воспроизведения повышается, поверхность становится более четкой | более высокий спрос на воздух, возможное вспышки; |
| Отсрочка распыления. | сокращение температуры выливаемой массы | Парование при контакте приводит к повышению блеска | меньше охлаждения растрескивания, риск свисания. |
| Дренаж. | Недостаточное удаление запертогаза. | локальные матовые углубления, где задерживается воздух | глубина канавки для вентиляции — 0,02-0,05 мм. |
| Программирование майнинга | 20-100 контрольных точек | равномерная стена обеспечивает равномерный глянец | больше времени на настройку, профиль должен быть стабильным. |
Температура плавления является первым фактором. Повышение температуры ПЭВД примерно с 190 до 210 градусов Цельсия снижает вязкость, позволяет париснику промокать полость и повышает блеск, однако это также удлиняет цикл и увеличивает провисание, что может размыть стенки внизу. Увеличение температуры головки и формы на 5–15 градусов Цельсия выравнивает поверхность парисника еще до его нагнетания, уменьшая мелкие линии, которые впоследствии воспринимаются как низкий блеск. Скорость вращения привода нагрева добавляет термическое разрывание и может повышать однородность расплава, однако за определенным пределами это вызывает разрушение расплава, поэтому ограничениям предшествует стабильность поверхности, а не только температура.
Напор удара — это непосредственный контроль репликации. Перемещение от 0,4 до 0,8 мегапаскаля и эксплуатация ППЭ в ее обычном диапазоне от 0,6 до 1,0 мегапаскаля направляет расплав в каждый деталь зазора и повышает точность. Сокращение времени между ударом и затвердеванием означает, что разплав все еще горячий и мягкий, когда он соприкасается с формой, поэтому он лучше спержется и блеск повысится; оправдает это менее жесткое подгоняемое вещество и более свободное сопряжение. Вентиляцию часто игнорируют: запертый воздух между формованным веществом и полостью образует локальные матовцы, и чтобы предотвратить это, необходимо поддерживать глубину вентиляционных канавок в пределах от 0,02 до 0,05 миллиметра, чтобы воздух мог выйти из них. Наконец, программирование формованного вещества с 20 до 100 точками толщины обеспечивает баланс распределения стенок; когда одна область слишком тонкая, она быстро соприкасается и дает другой блеск, чем толстая область, которая соприкасается позднее, поэтому программирование необходимо для равномерного блеска вокруг бутылки.
Defect, Root Cause, and Защитные меры. Matrix
Проблемы с блеском проявляются в виде видимых дефектов. Быстр, чтобы решить их на этапе производства — это составление структурированной карты от симптома к причине к действию. Далее приведён матричный список четырнадцати распространенных дефектов внешнего вида и настройок, восстанавливающих блеск. Он предназначен для печати и размещения рядом с машиной.
Четырнадцать мер по устранению дефектов.
| Дефект | Причина появления дефекта. | Защитные меры. |
|---|---|---|
| 1. Общее издевательство | Повышенная кристалличность поверхности или помутнение наполнителя. | Понизить температуру отливки, уменьшить добавки, проверить уровень добавок |
| 2. Местные вмятини / матовые пятна | застрявшая воздух, плохая вентиляция | Очищайте и углубляйте выхлопные канавки до 0,02-0,05 мм. |
| 3. Стойки для отметок уровня | горячие или неравномерно охлажденные литые изделия, низкая температура в области головки | Повышение температуры рабочей головки и пресс-формы на 5-15 градусов по Цельсию |
| 4. Апельсиновая цедра | Неравномерное выдувание, низкое давление, волнистая поверхность. | Повысить давление воздуха, сократить задержку, улучшить программирование. |
| 5. Кожа акулы | Нестабильность выхода пресса при критическом напряжении | снизить температуру расплава, уменьшить давление, пересмотреть конфигурацию формы |
| 6. Тектонический разлом | чрезмерное давление или неправильная геометрия формы | Уменьшите скорость вращения винта, повысьте температуру, оптимизируйте пресс-форму. |
| 7. Сброс пресс-форм/литья | разрушенное состояние смолы или аддитивного покрытия на полости | Недельная чистка с помощью металлической щетки и специального средства для очистки |
| 8. Марки газа | Сгорание или закупорка летучих органических соединений. | Совершить оптимизацию естественной вентиляции, слегка снизитьтемпературу расплава. |
| 9. Очень холодные следы от пуль | Охлаждение материала в прессе или месте нанесения | повысить температуру формы и адаптера, проверить нагреватели |
| 10. Отпечатки вытеснителя | избыток силикона или растворителя | Уменьшите использование выталкивающей силициевой массы, очистите полость, проверьте передачу вещества вниз по потоку. |
| 11. Спотки воды | течь или капания охлаждающей воды | Ремонт уплотнительных элементов, сухой контур, контроль формы ниже точки росы |
| 12. Сладкольник | Конденсация на холодных формах в холодном, влажном воздухе. | При высокой влажности повысить температуру пресс-форм до более 12 градусов. |
| 13. Неравномерность цвета и блеска | Дисперсияспутниками или тепловые колебания | улучшить смешивание, устранить разницу температур до 3 градусов |
| 14. Разница глянца в линии сварки | две грани прилипают при низком давлении или охлаждении | Повысьте температуру расплавленного материала, увеличьте давление выталкивания, отрегулируйте программирование. |
Большинство этих дефектов не являются независимыми. Затуманение и появление вмятин часто имеют ту же причину – нарушения охлаждения или отведения воздуха; цитрусовая корка и кожа акулы обе образуют волнистую поверхность, но в первом случае повреждение связано с ударной стороной, а во втором – с формной. Методика заключается в определении местоположения дефекта на изделии, принятии решения о том, является ли он связанным с формой, смесью, формой пресс-форма или нарушением системы охлаждения, и затем внесении единственного контрмер, направленного на удаление нарушения этого этапа. Беспорядочные изменения нескольких настроек одновременно обычно скрывают причину и делают блеск нестабильным от партии к партии.
Технологии обслуживания форм, уборки и вторичных процессов.
Блеск, полученный в результате обработки и настройки, рано или поздно идет на убыль, если не обеспечивается должный уход. Поверхность полости со временем изнашивается под воздействием ржавчины, сколов и отложений, и все это негативно влияет на точность копирования. Простой режим обслуживания позволит сохранить первозданный блеск в течение сотен тысяч сеансов изготовления.
Ежедневно полость следует протирать мягкой, без ворса тканью и неагрессивным растворителем, безопасным для покрытия, чтобы удалить пыль и легкие остатки. Еженедельно любые отложения или налет следует удалять с помощью медной щетки и специального чистящего средства для форм; стальную войлок нельзя использовать, так как он царапает полированную поверхность, и царапины становятся постоянными линиями с низким блеском. Профилактика ржавчины важна в помещениях с повышенной влажностью: после чистки нанесите тонкий антикоррозийный слой и храните форму в сухом виде. Расщелины на вентиляционных канавках необходимо очищать по фиксированному графику, поскольку забитые вентиляционные отверстия вызывают описанный выше дефект подтека. Поломка канавки является распространенной, нежелательной причиной местного матового эффекта.
Реставрация полировки запланирована, а не реактивна. Полное повторное полирование или перекрашивание обычно запланировано после 200 000–500 000 выстрелов в зависимости от степени абразивности смолы, содержания наполнителя и практики удаления. Превышение этого предела позволяет накапливаться шероховатости и снижаться блеску до появления бракованных деталей. В самом простом способе контроля качества на протяжении эксплуатационного срока инструмента, для выполнения которого нужно вести отчетчик выстрелов по каждой полости и связывать его с планом реставрации, следует на протяжении всего процесса следить за соответствием условиям внешнего вида.
Вторичные процессы не меняют эстетичности запечатанной поверхности, но они определяют конечное восприятие ее качества. Обработка пламенем и коронная обработка повышают поверхностное натяжение, в результате чего краски, адгезивы и этикетки равномерно пропитывают деталь; часто корона приводит поверхность в диапазон от 38 до 44 дина (грамм на квадратный сантиметр). Это предотвращает тусклый или пятнистый отпечатанный вид, который покупатели могут причислить на недостаток блеска. После полировки и носика от покрытия деталь можно обновить методом полировки и повторной оксидации хрома для восстановления зеркальной поверхности, а не для уничтожения инструмента. Для заводов, интегрирующих рециклированный материал, фабрика Wanplas Polyretec поставляет линии для промывки и грануляции, которая позволяет получать чистые гранули и стабильное качество переработанной смеси. При использовании рециклинга в процессе смесивания при экструзионном формовании блюма подклетива блеск остается стабильным.
Справочная таблица частот и стоимости обслуживания.
| Действие | Периодичность | Глосс Бенефит | Относительная стоимость |
|---|---|---|---|
| Отмывание полости | Каждый сменный участок | Предотвращает попадание пыли и остатков света | Низкий |
| удалить отложения | Еженедельно, только медной щеткой. | Остановка процесса нанесения матовистого покрытия. | Низкий |
| Очистка желобков вентиляции. | Фиксированное время смены распылителя | Удаление локальных вмятин. | Низкий |
| Предотвращение коррозии. | После очистки и хранения. | Защита полированной поверхности. | Низкий |
| Полировка восстановления | от 200 000 до 500 000 выстрелов | Восстанавливает потерянный блеск | Средний уровень |
| Переполировка хрома | По мере необходимости после восстановления. | Восстановление зеркального вида и сокращение срока службы. | Средний уровень |
| Обработка пламенем или короной. | Поштучно после остывания | Улучшение равномерности отпечатков, а не глянца литья. | Средний уровень |
Ревизия и контроль качества блеска поверхности
Глянцевый показатель следует измерять в рамках обычного контроля качества, а не просто оценивать визуально. Инструмент должен быть калиброван на установленной основе, поскольку односторонние отклонения в глазомере часто являются скрытой причиной видимого изменения процесса. Положение для взвешивания имеет значение, так как глянцевый показатель различается между корпусом, плечом и основанием бутылки из-за различий в толщине и охлаждении; план контроля должен включать фиксированные точки измерения на каждой зоне и записывать их с использованием угла измерения.
План инспекции и контроля качества.
| Элемент контроля качества. | Технические характеристики. | Цель использования |
|---|---|---|
| Калибровка глянцеметра | Равномерная выкладка на стандартную плитку | Удаляет сдвиг инструмента от данных. |
| Точки проточного взвешивания. | Тел завёрток, плеча и дна. | Запись изменений местоположения |
| Запись геометрии. | 20/60/85 градусов указаны в инструкции. | Позволяет сравнивать показания. |
| Границы контроля SPC. | Верхний и нижний границы блеска | Флаги поднимаются до возникновения браков |
| Визуальный стандартный лист | Утвержденный образец мастера | Быстрая проверка линии между измерениями. |
| Проверка на затуманение. | Согласно стандарту ASTM D1003, при измерении чистоты важно учитывать такие показатели, как прозрачность, плотность и сияние. | Разделение запора от потери блеска |
Статистический контроль процесса превращает глянцевый отпечаток из претензии в контролируемую переменную. Создавая график показаний 60 градусов от заданной точки в отношении верхних и нижних границ контроля, команда видит тенденции дня до того, как детали выходят за пределы спецификации. Когда появляется сдвиг, матрица дефектов в предыдущем разделе сообщает оператору, где искать. Физическая одобренная стандартная доска, расположенная рядом с линией, предоставляет немедленный визуальный контроль показаний прибора и выявляет грубые изменения, которые могут быть упущены при выборе пробы. Для применений в сфере питания, медицины и косметики, где широко используются машины Apollo, эти записи также принимаются в качестве документации в соответствии с требованиями систем качества, такими как ISO
Не стоит забывать о плотности и консистенции материала, поскольку изменение партии смол или соотношения рециркуляции влияет на блеск, даже если машина остается нетронутой. Отслеживание плотности в соответствии с ISO 1183 вместе с оценкой блеска позволяет отделить проблему материала от проблемы в технологическом процессе. Когда поступают жалобы на внешний вид изделий, первым вопросом становится: испортился ли глазомер, смолы, форма или настройки процесса. Дисциплинированный отслеживание данных позволяет ответить на этот вопрос за несколько минут вместо нескольких дней.
Часто задаваемые вопросы
Какой угол блеска следует использовать для бутылок из HDPE, сформированных путем формования при нагревании?
Для большинства слоенообжимных бутылок и емкостей из ПЭМД геометрия 60 градусов является исходной и указывается в единицах блеска по стандартам ASTM D2457 или ISO 2813. Используйте геометрию 20 градусов только для высокоблестящих поверхностей с показателем блеска выше 70 единиц, а геометрию 85 градусов для матовых или невысокоблестящих поверхностей с показателем блеска ниже 10 единиц. Выбор неправильного угла приводит к сбоям в результате измерения или некорректным результатам.
Почему быстрее охлаждение пресса иногда повышает блеск в HDPE?
Быстрое охлаждение поверхностного слоя подавляет время, доступное для роста сферититов, снижая кристалличность поверхности и уменьшая рассеивание света, вызванное кристаллическими сверхструктурами. Более низкая кристалличность покрова повторяет полированную поверхность пресс-формы более точно, поэтому блеск повышается. Поэтому HDPE часто выигрывает от температур в пресс-форме от 10 до 15 °C, а не от теплых форм.
Какой поверхностный финиш литья дает наибольший блеск?
Полировка алмазом SPI A-1 с точкой рубящей шероховальности около 0,012 микрона Ra дает максимальную точность воспроизведения и, следовательно, максимальный блеск. Твердое покрытие хрома на основании из стали улучшает износостойкость и разводку, сохраняя при этом зеркальный поверхность. Покрытия, нанесенные путем распыления или бомбардировки, такие как SPI D-1 до D-3, применяются, когда требуется с намерением матовая или текстурированная поверхность.
Как влияет программирование преформи на однородность блеска?
Программирование формировки с помощью от 20 до 100 контрольных точек толщины позволяет оператору поддерживать баланс толщины стен, чтобы каждый участок формировки контактировал с формой в нужное время и под нужным давлением. Неравномерные стены вызывают преждевременный контакт в тонких зонах и поздний, растянутый контакт в толстых зонах, что приводит к различм в блеске в различных участках детали. Отличное программирование помогает поддерживать постоянное давление впрыскивания и правильность копирования по всей поверхности детали.
Может ли наличие наполнителей и добавок повлиять на блеск изделия?
Да. Наполнители в виде титановокислого диоксида и карбоната кальция создают микроскопические поверхностные разрывы, которые раз散 свет и снижают глянец, а вещества, снижающие скольжение или не допускающие замирание, распрямляются на поверхности и образуют туманную пленку. Выбор меньшей насыпки наполнителя, более мелкого размера частиц или нанесения ядра на основе смолы может восстановить несколько или более десяти единиц глянца в зависимости от исходного полимера.
Какова опасность слишком холодного горячего штампа?
Ниже точки росы окружающего воздуха влага конденсируется на холодной поверхности формы и передается парышу в виде водяных пятен или эффекта заморозки, что постоянно снижает блеск и может вызывать локальные матовые участки. Когда влажность в цехе превышает 70%, следует поддерживать температуру формы выше примерно 12°C и управлять точкой росы с помощью обезвлажнителя или закачанного воздуха.
Как часто необходимо восстанавливать поверхности формы, чтобы сохранить стабильный блеск?
Плановое восстановление полированной или окрашенной поверхности обычно проводится после 200 000-500 000 выстрелов в зависимости от выбранного типа смолы и содержания наполнителей, а также от применяемой практики чистки. Меж тем, отложения следует удалять ежедневно с помощью проволочной подошвы из меди и специального средства для удаления загрязнений из пресс-формы, избегая применения жесткой стали и регулярно очищая канавки утечек, чтобы предотвратить образование матов с застрявшими газами.
Улучшает ли обработка пламени или короны блеск?
Обработка пламенем и короной не меняет самого блеска, отпечатанного на изделии, но повышает поверхностное натяжение, как правило, до 38–44 dyn на сантиметр, чтобы краски, клей и этикетки удерживались на поверхности равномерно. Это предотвращает непривлекательный или дряблый отпечаток, который может быть принят за низкий уровень блеска. Это заключительный этап обработки, осуществляемый после того, как изделие остынет. 008615251813688 (WhatsApp)
Заключение
Глянцевый внешний вид изделий, полученных методом литьевого формования, является технологическим параметром, а не последствием непредвиденных ситуаций. Он определяется составом смолы и добавок, фиксируется типом подготовки и покрытия пресс-формы, устанавливается скоростью охлаждения и равномерностью температуры и регулируется температурой плавления, давлением, задержкой дыхания, проветриванием и программой формирования. Практически путь к более высокому и стабильному глянцевому внешнему виду заключается в том, чтобы начать с глянца-чувствительной марки смолы, довести полость до класса SPI A-1 или А-2 и защитить ее хромом или твердопалыбным покрытием, быстро и равномерно охладить пресс-форму при соблюдении точки росы и затем настроить машину с помощью матрицы параметров, а не добиваться одного настройки. При появлении дефектов четырнадцатипозиционная матрица первопричин направляет исправления на правильную стадию, а простой план контроля на основе СМП позволяет получить нужный результат из перехода в переходе.
For operations running Apollo машина для экструзионного формования под давлениемs, a Wanplas factory with more than twenty years of hollow molding experience and thousands of machines in service across many countries, these principles apply directly to the ABLB, ABLD, and fully electric series and to the wide range of processable materials from HDPE and PP through PVC, PETG, and PC. Combined with the shared Wanplas brand commitment to spare parts support and documented quality, a disciplined gloss program turns appearance from a source of rejects into a measurable competitive advantage. Engineers who implement the measurement, material, mold, cooling, and process steps together will see gloss improve and, more importantly, stay improved.
