A fröccsöntési eljárás arra a módszerre vonatkozik, amikor meghatározott formájú félkész termékeket állítanak elő{0}}olyan műveletekkel, mint a nyomás alá helyezés, az injektálás, a hűtés és az olvadt nyersanyagok kilökése. Ez a folyamat a kozmetikai csomagoló cégek termékeinek előállítási forrása. Ezeknek a félkész termékeknek a minősége meghatározza a további folyamatok stabilitását és a végtermék minőségét, így kulcsfontosságú eljárás a vállalati profit maximalizálása szempontjából.
Az évek során a fröccsöntő szakemberek számos kihívással küzdöttek le, különösen a vékony vagy vastag falú termékek gyakori hibáinak,-mint például a zsugorodás, hegesztési vonalak, folyási nyomok, légbuborékok, fényes foltok és vetemedés megoldása terén. Összefoglalva, a fröccsöntési folyamat elsősorban a következő két szempont megoldására összpontosít:
I. Folyamatfolyamat
A folyamat négy szakaszból áll: töltés, csomagolás, hűtés (plasztifikáció) és kilökődés. Ezek a lépések közvetlenül meghatározzák a termék formázási minőségét, és teljes, folyamatos folyamatot alkotnak.
(1) Töltési szakasz
A töltés a teljes fröccsöntési ciklus első lépése. Akkor kezdődik, amikor a forma bezárul és a befecskendezés elkezdődik, és akkor ér véget, amikor a formaüreg körülbelül 95%-a megtelik. Elméletileg a rövidebb töltési idő nagyobb formázási hatékonyságot eredményez. A gyakorlatban azonban az öntési időt vagy a fröccsöntési sebességet számos körülmény korlátozza, ami különösen nyilvánvaló a vastag falú termékeknél.
Nagy{0}}sebességű kitöltés:A nagy sebességű-töltés során nagy a nyírási sebesség. A nyíró-hígító hatások miatt a műanyag viszkozitása csökken, ami csökkenti az általános áramlási ellenállást. Helyi viszkózus melegítés a megszilárdult réteget is elvékonyítja. Ezért az áramlásszabályozási szakaszban a töltési mód gyakran a töltendő térfogattól függ. Ebben a szakaszban az olvadék nyíró-hígító hatása általában jelentős, míg a vékony falak hűtőhatása kevésbé észrevehető. Így a sebesség hatása dominál, így ez a módszer alkalmas vékony{8}falú termékekhez.
Alacsony-sebességű kitöltés:A hővezetési-szabályozott kis-sebességű töltésnél kisebb a nyírási sebesség, nagyobb a helyi viszkozitás és nagyobb az áramlási ellenállás. Mivel a forró műanyag utánpótlási sebessége lassabb, az áramlás fokozatosabb, így a hővezetési hatás kifejezettebb. A hideg penészfalak gyorsan elvezetik a hőt. Minimális viszkózus melegítéssel párosulva a megszilárdult réteg vastagabbá válik, tovább növelve az áramlási ellenállást a vékonyabb falterületeken. Ezért ez a töltési mód vastag falú termékekhez alkalmas, és akkor is alkalmazható, ha a formák hőmérséklete viszonylag magas.
(2) Csomagolási szakasz
A csomagolási szakasz feladata, hogy folyamatosan nyomást fejtsen ki az olvadék tömörítése és a műanyag sűrűségének növelése érdekében, kompenzálja a műanyag zsugorodási viselkedést.
A csomagolás során, mivel a formaüreg már meg van töltve műanyaggal, az olvadékból származó ellennyomás nagy. A tömörítés során a fröccsöntőgép csavarja csak lassan, apró lépésekben tud előre haladni, és a műanyag áramlási sebesség is viszonylag lassú. Ezt az áramlást tömörítő áramlásnak nevezik. A csomagolási szakaszban, amikor a műanyag gyorsabban lehűl és megszilárdul a formafalakkal szemben, az olvadék viszkozitása gyorsan növekszik, ami jelentős ellenállást eredményez a forma üregében. A csomagolás későbbi szakaszaiban az anyagsűrűség tovább növekszik, a műanyag rész fokozatosan formát ölt. A csomagolás állapotát a kapu megszilárdulásáig és lezárásáig fenn kell tartani. Ezen a ponton az üregnyomás eléri a legmagasabb értékét a csomagolási szakaszban.
A csomagolás során a viszonylag nagy nyomás miatt a műanyag összenyomható tulajdonságokat mutat. A nagyobb nyomású területeken a műanyag tömörebb és sűrűbb; alacsonyabb nyomású területeken a műanyag lazább és kevésbé sűrű. Ezért a sűrűségeloszlás helytől és időtől függően változik. A csomagolás során a képlékeny áramlási sebesség rendkívül alacsony, és az áramlás már nem játszik domináns szerepet; a nyomás a csomagolási folyamatot befolyásoló fő tényező. Mivel a formaüreg már a csomagolás során megtelt műanyaggal, a fokozatosan megszilárduló olvadék a nyomásátvitel közegeként működik. A formaüregben lévő nyomás a műanyagon keresztül továbbítódik a formafal felületére, ami segíthet javítani a termék felületi fényét.
(3) Hűtési szakasz (plasztifikáció)
A fröccsöntő öntőformákban a hűtőrendszer kialakítása kulcsfontosságú. Ennek az az oka, hogy az öntött műanyag termék műanyag molekuláit bizonyos merevségig kell kristályosítani és megszilárdítani, hogy elkerüljék a kilökődés során a külső erők által okozott deformációt. Mivel a hűtési idő a teljes fröccsöntési ciklus 70-80%-át teszi ki, egy jól-megtervezett hűtőrendszer jelentősen lerövidítheti a fröccsöntési időt és javíthatja a fröccsöntési termelékenységet.
Az öntőformában az üregben lévő műanyagból a hő a formakereten keresztül hővezetés útján a hűtővíz csatornákhoz jut, majd a hűtőfolyadékon keresztül hőkonvekcióval távozik. A hűtővíz által el nem vitt kis mennyiségű hő továbbra is vezet a formán belül, és a külső környezettel érintkezve végül a levegőbe oszlik.
A fröccsöntési ciklus magában foglalja a szerszám zárási idejét, a töltési időt, a csomagolási időt, a hűtési időt (az olvadáspont alatti idő) és a kilökési időt. Ezek közül a hűtési idő foglalja el a legnagyobb részt, 70-80%-ot. Ezért a hűtési idő közvetlenül befolyásolja a műanyag termék fröccsöntési ciklusának hosszát és a gyártási teljesítményt.
A termék hűtési sebességét befolyásoló tényezők a következők:
A műanyag termék kialakítása.
A műanyag termék falvastagsága; a vastag falak hosszabb hűtési időt eredményeznek.
A forma hűtését befolyásoló tényezők:
Forma anyaga:Beleértve a formamag, az üreg és a formaalap anyagát, ami nagyban befolyásolja a hűtési sebességet. Minél nagyobb az öntőforma anyagának hővezető képessége, annál hatékonyabban vezeti le a hőt a műanyagról egységnyi idő alatt, ami rövidebb hűtési időt eredményez.
Hűtővíz csatorna konfiguráció:Minél közelebb vannak a hűtőcsatornák az üreghez, annál nagyobb az átmérőjük, és minél nagyobb a számuk, annál jobb a hűtőhatás és annál rövidebb a hűtési idő.
Hűtőfolyadék áramlási sebesség:A nagyobb hűtőfolyadék áramlási sebesség (általában a turbulens áramlás az ideális) javítja a hőkonvekción keresztüli hőelvonást.
A hűtőfolyadék tulajdonságai:A hűtőfolyadék viszkozitása és hővezető képessége is befolyásolja a forma hőátadási hatékonyságát. A hűtőfolyadék alacsonyabb viszkozitása, nagyobb hővezető képessége és alacsonyabb hőmérséklete jobb hűtési teljesítményt eredményez.
A formahűtés három-dimenziós fém-nyomtatott alkatrészeket használhat, hogy összetett három- hűtőcsatorna-struktúrákat hozzon létre a jobb hűtési hatások elérése érdekében.
(4) Kidobási szakasz
A kilökődés a fröccsöntési ciklus utolsó lépése. Bár a termék megszilárdult és formálódott, a kilökődés még mindig jelentősen befolyásolja a termék minőségét. A nem megfelelő kilökési módszerek olyan hibákat okozhatnak, mint például a termék deformációja a kilökődés során fellépő egyenetlen erő miatt.
A fő kilökési módszer kétféle: a kidobócsapos kilökődés és a lehúzólemez kilökése. A forma tervezésekor a megfelelő kilökési módot a termék szerkezeti jellemzői alapján kell kiválasztani a termék minőségének biztosítása érdekében.
Az ejektorcsapos kilökődést alkalmazó formáknál a csapokat a lehető legegyenletesebben kell elhelyezni, és ott kell elhelyezni, ahol a legnagyobb a kilökési ellenállás, és ahol a műanyag rész maximális szilárdságú és merev, hogy elkerülje a deformációt vagy sérülést.
A lehúzólemezeket általában mély{0}}üregű, vékony-falú tartályokhoz és átlátszó termékekhez használják, ahol a kilökőcsapok nyomai nem megengedettek. Ez a módszer nagy, egyenletes kilökőerővel, egyenletes mozgással és jelentős látható nyomok nélkül jellemezhető.
II. Folyamatparaméterek
A fröccsöntés öt kulcseleme: nyomás, idő, sebesség, hőmérséklet és lövésméret.
(1) Befecskendezési nyomás
A befecskendezési nyomás a hidraulikus henger nyomása, amelyet a befecskendezőgép csavarja továbbít a műanyag olvadékhoz. Ennek a nyomásnak a hatására a műanyag olvadék a fröccsöntő gép fúvókáján keresztül jut be a formába, áthalad a csonkon és a csúszógyűrűkön, és belép a forma üregébe. Ez a folyamat az injekciós töltés szakasza. Nyomás van az ellenállás leküzdésére az olvadék áramlása során, biztosítva a töltési folyamat zökkenőmentes lefolyását.
A befecskendezés során a nyomás a legnagyobb a befecskendezőgép fúvókájánál, a legalacsonyabb az olvadék elején. A nyomás fokozatosan csökken az olvadék elejétől a fúvókáig visszafelé vezető úton.
Számos tényező befolyásolja az olvadék töltési nyomását:
A. Anyagi tényezők, mint például a műanyag típusa és viszkozitása.
B. Szerkezeti tényezők, például hideg/meleg csatornák, számuk és elhelyezkedésük, a formaüreg alakja és a termék falvastagsága.
C. Folyamatparaméter elemek.
Ez azt tükrözi, hogy a fröccsnyomás nem játszhat domináns szerepet a vékony{0}}falú termékek fröccsöntésében, de döntő fontosságú a vastag-falú termék fröccsöntésében. Döntő szerepet játszhat a termékhibák, például zsugorodás, hegesztési vezetékek és légbuborékok feloldásában is. A nyomás ésszerű beállítása a töltési sebesség és az idő összehangolásától függ. Az injektálás során a tömítési nyomás beállítása is nagyon kritikus. A befecskendezés vége felé a gép fúvókája tovább táplálja az anyagot az üregbe, hogy kitöltse a termék zsugorodása miatt maradt térfogatot. Ha az üreg feltöltése után nem alkalmaznak tömítőnyomást, a termék körülbelül 25%-kal zsugorodik, különösen a vastag falú területeken, ahol a túlzott zsugorodás süllyedésnyomokat képezhet. A tömítési nyomás általában a maximális töltési nyomás körülbelül 85%-a, bár ezt a tényleges körülmények alapján kell meghatározni.
(2) Befecskendezési idő
Az itt említett befecskendezési idő az az idő, amely a műanyag olvadéknak az üreg kitöltéséhez, az olvadék lágyulásához és a lehűléséhez szükséges. Nem tartalmazza az olyan segédidőket, mint a forma nyitása és zárása. Az, hogy ez az idő ésszerűen van-e beállítva, nagyban befolyásolja a termék minőségét. Bár a fröccsöntési idő nem teszi ki a fröccsöntési ciklus legnagyobb részét, a fröccsöntési idő beállítása jelentős szerepet játszik a nyomás szabályozásában a kapuban, a csúszóban és az üregben. Az ésszerű befecskendezési idő elősegíti az ideális ömledéktöltést, és döntő szerepet játszik a termék felületi minőségének javításában és a mérettűrések csökkentésében. A befecskendezési idő sokkal rövidebb, mint a hűtési idő, körülbelül a hűtési idő 1/10-e. Az arány növekszik vastagabb termékfalak esetén. Ez a minta alapul szolgálhat egy műanyag alkatrész teljes formázási idejének becsléséhez.
(3) Befecskendezési sebesség
A fröccsöntés sebessége és a termék minősége közötti szoros kapcsolat a fröccsöntés kulcsparaméterévé teszi. A töltési sebesség szegmensek kezdő-, közép- és végpontjának meghatározásával, valamint az alapértékek közötti egyenletes átmenetek elérésével stabil olvadékfelületi sebesség biztosítható. Ez létrehozza a kívánt molekuláris orientációt és minimalizálja a belső feszültséget. Ezért a termékfolyamat hibakeresése során a sebességparaméterek beállításakor a következő megközelítés javasolt:
A folyadék felületi sebességének állandónak kell lennie.
Az olvadékkristályosodás megelőzése érdekében gyors injekciót kell alkalmazni.
A befecskendezési sebesség beállításánál figyelembe kell venni a kritikus területeket (pl. futók), lelassulva a kapunál, miközben máshol gyorsan fel kell tölteni.
A befecskendezési sebességet az üreg feltöltése után azonnal le kell állítani, hogy elkerüljük a túl-tömörödést, a felvillanást és a maradék feszültséget.
A termék szerkezete alapján, a kristályosodás tényleges fokával kombinálva, állítsa be a magas és alacsony injektálási sebesség paramétereit a vékony/vastag falú területeken és ahol az olvadék áramlási iránya megváltozik.
Nagyon fontos a formázási feltételek más elemeivel való szoros koordináció.
(4) Befecskendezési hőmérséklet
A befecskendezési hőmérséklet a befecskendezési nyomást és sebességet befolyásoló fontos tényező. A befecskendező gépek hordói általában 5-6 fűtőzónával rendelkeznek. Minden nyersanyagnak megvan a megfelelő feldolgozási hőmérséklete. A gyakorlati tapasztalatokkal elsajátított hőmérsékleti paraméterek mellett a beállítások alapozhatók az alapanyag-beszállítók által megadott adatokra is, a gép aktuális állapotával kombinálva.
A befecskendezési hőmérsékletet meghatározott tartományon belül kell szabályozni. Ha a hőmérséklet túl alacsony, az olvadék gyengén lágyul, ami befolyásolja a fröccsöntött alkatrész minőségét és növeli a folyamat nehézségeit. Ha a hőmérséklet túl magas, az alapanyag hajlamos a bomlásra. A tényleges fröccsöntés során az olvadék hőmérséklete gyakran magasabb, mint a hordó hőmérséklete. A különbség a befecskendezési sebességtől és az anyag tulajdonságaitól függ. Ezt a nyírás által generált nagy hő okozza, amikor az olvadék áthalad a befecskendező fúvókán.
(5) Lövésméret
A fröccsöntésnél az ésszerű lövésméret szabályozza az egyéb folyamatparaméterek beállítását. A termékfolyamat hibakeresése során az olvadékpárnát (a fennmaradó lövésméretet) úgy kell beállítani, hogy a termék megtöltése után a csavarhelyzet körülbelül 15-20 mm-es párnát hagyjon. Ha túl közel van a nullához, a csavarellenőrző gyűrű csúcsa túl gyorsan elhasználódik, és a termék méretstabilitása nem garantálható. Ha a párna túl nagy, a túl sokáig a hordóban maradó maradék olvadék színváltozást okozhat a következő felvételnél, és növelheti a gázképződés valószínűségét az olvadék bomlása miatt a hosszabb tartózkodási idő miatt.
A lágyítás során az ellennyomás közvetlenül befolyásolja a lövés méretét. Az ellennyomás azt a nyomást jelenti, amelyet le kell győzni, amikor a csavar visszahúzódik az olvadék-előkészítés során. A nagy ellennyomás alkalmazása előnyös a színeloszlatáshoz és a műanyag olvasztásához, növelve az olvadék sűrűségét a hordóban. Ugyanakkor meghosszabbítja a csavar visszahúzási idejét is (ha meghaladja a hűtési időt, megnöveli a termék befecskendezési ciklusát). Ha a csavar forgási sebességét növeljük, a csavar felfoghatja a levegőt a műanyag pelletek közötti résekből, amelyek a henger belsejében lévő olvadékba vannak összenyomva, és azután a formaüregbe fecskendezhetők. Vastagabb termékeknél ez ennek megfelelően növeli annak valószínűségét, hogy légbuborékok képződjenek a falakon belül, és növeli a befecskendezőgép teljesítményterhelését. Ezért a közönséges anyagok lágyítása során az ellennyomásnak alacsonyabbnak kell lennie, általában nem haladhatja meg a befecskendezési nyomás 20%-át, és ideális a fúvókánál enyhe olvadékcsepp.
Összefoglalva, a fröccsöntési technológia javításához először meg kell érteni a fröccsöntés elveit és folyamatát. Másodszor, ügyesen kell koordinálnia az öt kulcselemet-a nyomást, az időt, a sebességet, a hőmérsékletet és a képméretet-a folyamathibakeresés során. Ezek az elemek csak így egészíthetik ki egymást a folyamaton belül, ami a termék optimális folyamatparamétereit eredményezi.