Formowanie wtryskowe jest jedną z najważniejszych technologii produkcyjnych w nowoczesnym przemyśle tworzyw sztucznych. Wraz z rosnącym naciskiem na ochronę środowiska i dążeniem do zrównoważonego świata, popularne stały się jednorazowe kubki wykonane z materiałów PET (politereftalan etylenu) i PLA (kwas polimlekowy). Materiały te mają nie tylko doskonałe właściwości fizyczne, ale także spełniają wymagania środowiskowe. Gdzie i w jaki sposób można wykorzystać wtryskarki do produkcji kubków PET i PLA? W tym artykule przeanalizujemy tę kwestię z wielu punktów widzenia, w tym właściwości materiału, Procesy formowania wtryskowego, wymagania sprzętowe i praktyczne przypadki zastosowań.

Właściwości materiałów PET i PLA

Materiał PET

PET jest materiałem termoplastycznym, który jest częściowo krystaliczny i jest używany do produkcji włókien, żywności i pojemników na napoje. PET ma następujące właściwości:

Wysoka przejrzystość i połysk: PET jest wysoce przezroczysty i ma wysoki połysk, dzięki czemu idealnie nadaje się do przezroczystych materiałów opakowaniowych.

Doskonałe właściwości mechaniczne: PET ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie i jest wytrzymały, zdolny do wytrzymania nacisku i uderzenia bez znaczących uszkodzeń.

Odporność chemiczna: PET jest odporny na korozję chemiczną, dlatego nosi nazwę PET.

Możliwość recyklingu: PET w dużym stopniu nadaje się do recyklingu i jest zgodny z przepisami dotyczącymi ochrony środowiska.

Dobra odporność na ciepło: PET ma wysoką odporność na ciepło i nie mięknie ani nie odkształca się w wysokich temperaturach, w przeciwieństwie do PVC. Dzięki temu nadaje się do pakowania żywności wymagającej sterylizacji w wysokiej temperaturze.

Materiał PLA

PLA to tworzywo sztuczne, które jest przyjazne dla środowiska, ponieważ jest wytwarzane z zasobów odnawialnych, takich jak kukurydza lub trzcina cukrowa. PLA ma następujące właściwości:

Biodegradowalność: PLA może ulegać biodegradacji w środowisku kompostowania przemysłowego, dzięki czemu jest przyjazny dla środowiska.

Dobra przejrzystość: Podobnie jak PET, PLA ma również wysoką przezroczystość, która może być stosowana w przezroczystych opakowaniach, takich jak produkty cienkowarstwowe i opakowania elastyczne.

Łatwe przetwarzanie: Będąc alifatycznym poliamidem, PLA wykazuje doskonałe właściwości przetwórcze i może być przetwarzany przy użyciu różnych technik.

Niska stabilność termiczna: W związku z tym jest on ograniczony w różnych obszarach zastosowań, zwłaszcza w obszarach wymagających wysokich temperatur, ponieważ w takich temperaturach PLA mięknie i ulega degradacji.

Bezpieczeństwo w kontakcie z żywnością: PLA jest biodegradowalny i produkowany z odnawialnych zasobów i surowców, zgodny z materiałami przeznaczonymi do kontaktu z żywnością i napojami.

Proces formowania wtryskowego

Zasada formowania wtryskowego

Formowanie wtryskowe to proces wytwarzania rzeczy poprzez umieszczanie stopionego materiału w otworze, a następnie pozostawienie go do ostygnięcia i stwardnienia. Proces ten obejmuje podgrzewanie plastiku, topienie go, wtryskiwanie do otworu, zgniatanie, chłodzenie, a następnie wyjmowanie. Niektóre z głównych części to squirter, uchwyt, otwornica, grzałka i kontroler.

Parametry formowania wtryskowego

Kluczowe parametry Proces formowania wtryskowego obejmują:

Temperatura: Temperatura topnienia tworzywa sztucznego i temperatura formy to dwa ważne czynniki, które decydują o jakości produktu końcowego.

Ciśnienie: Ciśnienie wtrysku i ciśnienie utrzymywania określają ilość tworzywa sztucznego wypełniającego formę.

Czas: Czas wtrysku, czas utrzymywania i czas chłodzenia określają wymiary i właściwości mechaniczne produktu.

Zalety formowania wtryskowego

Formowanie wtryskowe ma następujące zalety:

Wysoka wydajność produkcji: Ta technika produkcji jest idealna do szybkiego wytwarzania dużej ilości produktów przy użyciu wtryskarek.

Wysoka precyzja: Formy do formowania wtryskowego tworzyw sztucznych są bardzo dokładne i świetnie nadają się do tworzenia naprawdę skomplikowanych kształtów.

Wysoki stopień automatyzacji: Dzisiejsze maszyny mają mnóstwo automatyzacji, więc nie trzeba robić wiele, co oznacza, że można zrobić wiele rzeczy, które wyglądają tak samo.

Wszechstronność: Za pomocą formowania wtryskowego można wykonać niemal wszystko i użyć niemal każdego rodzaju materiału.

Procesy formowania wtryskowego PET i PLA

Formowanie wtryskowe PET

Kluczowe kwestie dotyczące formowania wtryskowego PET obejmują:

Obróbka suszenia: PET jest materiałem wymagającym i nie lubi być mokry. Gdy PET zamoknie, może się zepsuć i stać się mniej użyteczny. Dlatego należy go wysuszyć. Po przygotowaniu próbki należy umieścić ją w piekarniku na 4-6 godzin w temperaturze 150 ℃.

Kontrola temperatury: PET ma wysoką temperaturę mięknienia wynoszącą około 250-280°C, a temperatura formy powinna być kontrolowana w zakresie 80-120°C, aby uzyskać lepiej wyglądający i dokładny produkt.

Kontrola ciśnienia: W związku z tym PET ma niską charakterystykę przepływu i aby osiągnąć ten przepływ, potrzebne jest wysokie ciśnienie wtrysku około 80-140 MPa, a nawet ciśnienie utrzymywania jest wysokie. Zazwyczaj czas utrzymywania powinien wynosić od 10 do 20 sekund, w zależności od średniej grubości ścianki produktu.

Konstrukcja formy: Możliwe problemy, które mogą wystąpić podczas formowania produktów PET, obejmują krystalizację produktów; system chłodzenia formy musi być zatem zaprojektowany tak, aby chłodzić produkty równomiernie i szybko.

Rozważania dotyczące rozformowywania: Produkty PET są dość sztywne, więc należy zachować ostrożność podczas ich rozformowywania, aby ich nie złamać. W tym przypadku użycie ramienia do rozformowania jest dobrym sposobem na rozformowanie, które przyspiesza i sprawia, że produkt jest lepszy.

Formowanie wtryskowe PLA

Kluczowe punkty dla formowania wtryskowego PLA obejmują:

Obróbka suszenia: PLA jest również bardzo wrażliwy na wilgoć i musi zostać wysuszony przed przetworzeniem do zawartości wilgoci 0,02%. Zazwyczaj PLA jest suszony w suszarce w temperaturze 80 ℃ przez 2-4 godziny.

Kontrola temperatury: PLA, rodzaj polimeru termoplastycznego, ma niższą temperaturę topnienia 160-180 ℃. Temperatura formy powinna być kontrolowana na poziomie 30-50 ℃.

Kontrola ciśnienia: Charakterystyka przepływu, czyli łatwość płynięcia, jest całkiem dobra, ponieważ wymaga tylko niskiego ciśnienia wtrysku, np. 60-100 MPa i ciśnienia utrzymywania. Należy zmniejszyć prędkość wtrysku, aby pozbyć się problemu pękania stopu, który pojawia się przy dużej prędkości wtrysku.

Konstrukcja formy: Ponieważ produkty PLA mają tendencję do wypaczania się i odkształcania, konstrukcja formy musi umożliwiać równomierne chłodzenie w całej formie, aby pomóc zmniejszyć naprężenia wewnętrzne.

Rozważania dotyczące rozformowywania: Zmniejszając złożoność, produkty PLA łatwo ulegają deformacji podczas wyjmowania z formy, dlatego należy zachować ostrożność podczas obchodzenia się z nimi. W przypadku jakichkolwiek problemów z przywieraniem, należy stosować powłoki o niskiej przyczepności, aby zminimalizować występowanie problemów.

Wybór i konfiguracja maszyn do formowania wtryskowego

Rodzaje maszyn do formowania wtryskowego

Standard formowanie wtryskowe Maszyny mogą być używane do formowania wtryskowego PET i PLA, ale potrzebne są odpowiednie konfiguracje w oparciu o charakterystykę materiału i wymagania dotyczące produktu. Typowe rodzaje wtryskarek obejmują:

Hydrauliczne maszyny do formowania wtryskowego: Siła zacisku ton Konwencjonalne wtryskarki zdolne do przetwarzania szerokiej gamy tworzyw sztucznych. Ten układ hydrauliczny zapewnia znaczne ciśnienie wtrysku i siłę zacisku dla tworzyw PET i innych materiałów o wysokiej lepkości.

W pełni elektryczne maszyny do formowania wtryskowego: Maszyny te są uważane za bardziej dokładne, idealne do tworzenia bardzo dokładnych rzeczy i rzeczy, które mają duże zapotrzebowanie na rynku. Dzieje się tak dlatego, że system sterowania serwomotorem w maszynach all-electic daje możliwość ustawienia początkowej prędkości i ciśnienia wtrysku w wąskim zakresie dla materiału takiego jak PLA.

Hybrydowe maszyny do formowania wtryskowego: Maszyny te stanowią połączenie maszyn hydraulicznych i elektrycznych i są bardzo elastyczne i energooszczędne. Stanowią one połączenie maszyn hydraulicznych i elektrycznych. Wiele z nich może zapewnić wysokie ciśnienie wtrysku, a także są bardzo precyzyjne i energooszczędne - dzięki czemu maszyny hybrydowe są najlepszym wyborem.

Konfiguracja maszyn do formowania wtryskowego

Podczas produkcji kubków PET i PLA należy wziąć pod uwagę następujące konfiguracje:

Konstrukcja śruby: PET i PLA mają różne profile topnienia, więc używają różnych ślimaków. W przypadku przetwarzania PET należy użyć ślimaka z krótką sekcją kompresji, aby uzyskać największą wydajność plastyfikacji, podczas gdy w przypadku PLA można użyć profilu ślimaka ogólnego przeznaczenia, ale należy mieć odpowiednią geometrię, aby zminimalizować czas spędzony w stopie, a tym samym ilość degradacji.

System ogrzewania: Aby uniknąć zbyt wysokiej temperatury i rozkładu stopionego materiału, trzeba być w stanie naprawdę dobrze kontrolować temperaturę. Wężownice grzewcze i regulator temperatury muszą być utrzymywane w dobrym stanie i skalibrowane, aby można było utrzymać ciepło w pomieszczeniach.

System rozformowywania: Formy obejmują produkty PET i PLA, które są słabe i wymagają ostrożnego obchodzenia się z nimi podczas rozformowywania. Opisano długość procesu formowania, a ramię robota lub pneumatyczny system wyrzucania można zaprojektować tak, aby usprawnić rozformowywanie.

Przypadki praktycznego zastosowania

Obudowa do produkcji kubków PET

Firma produkująca napoje używa PET formowanie wtryskowe proces produkcji przezroczystych kubków do napojów z następującym procesem:

Przygotowanie surowców: Używamy najlepszych surowców PET i upewniamy się, że ich zawartość wilgoci jest mniejsza niż 0,005%.

Konstrukcja formy: Używamy precyzyjnych form i projektujemy je z dobrym systemem chłodzenia, aby upewnić się, że produkt ma stabilny rozmiar. Wybieramy ten materiał, ponieważ może się on szybko i równomiernie nagrzewać dzięki dobrej przewodności cieplnej.

Ustawienia parametrów procesu: Powinien być formowany w temperaturze 260 ℃, podczas gdy forma powinna być utrzymywana w temperaturze 100 ℃, ciśnienie wtrysku wynosi 120 MPa, ciśnienie utrzymywania 80 MPa, czas wtrysku 2 sekundy, czas utrzymywania 8 sekund, czas chłodzenia 15 sekund.

Kontrola procesu produkcji: Wykorzystuje adaptacyjną automatyzację produkcji. Oznacza to, że istnieje system kontroli online, który sprawdza wymiary, wagę i przezroczystość każdego wyprodukowanego kubka, aby upewnić się, że spełnia on wymagania jakościowe.

Kontrola jakości: System wykrywania online monitoruje wymiary, wagę i przezroczystość produktu, aby zapewnić, że każdy kubek spełnia standardy jakości. Regularnie pobierane są próbki w celu sprawdzenia właściwości mechanicznych i odporności chemicznej produktu.

Obudowa do produkcji kubków PLA

Firma produkująca ekologiczne produkty wykorzystuje proces formowania wtryskowego PLA do produkcji jednorazowych biodegradowalnych kubków w następującym procesie:

Przygotowanie surowców: Używamy biodegradowalnych surowców PLA, a następnie suszymy je do poziomu utraty wilgoci poniżej 0,02%.

Konstrukcja formy: Używamy prostej struktury formy jako cyklu formowania i zwiększamy wydajność produkcji. To, co odróżnia nas od konkurencji, to powłoka o niskiej przyczepności na powierzchni formy, dzięki czemu PLA przywiera w niewielkim stopniu.

Ustawienia parametrów procesu: Temperatura topnienia 170 ℃, temperatura formy 40 ℃, ciśnienie wtrysku 80 MPa, ciśnienie podtrzymania 60 MPa, czas wtrysku 1. Pożądany czas cyklu dla wybranego produktu wynosi 5 sekund, czas podtrzymania 5 sekund, a czas chłodzenia 10 sekund.

Kontrola procesu produkcji: W pełni elektryczne wtryskarki są zaprojektowane i dostrojone tak, aby zapewnić precyzyjną kontrolę wszystkich ruchów przy jednoczesnym bardzo niskim zużyciu energii. Niektóre z rzeczy, które sprawiają, że linia produkcyjna jest bardziej wydajna, to zastosowanie systemów podawania i rozformowywania, które wymagają minimalnej interwencji człowieka.

Kontrola jakości: Regularne pobieranie próbek gwarantuje, że każda partia produktów spełnia normy biodegradowalności i właściwości mechanicznych. Testy biodegradowalności i wydajności mechanicznej są przeprowadzane w celu zweryfikowania szybkości degradacji produktu i wytrzymałości użytkowej.

Analiza wpływu na gospodarkę i środowisko

Analiza korzyści ekonomicznych

Wykorzystanie materiałów PET i PLA do Produkcja form wtryskowych kubków przynosi następujące korzyści ekonomiczne:

Wysoka wydajność produkcji: Formowanie wtryskowe jest nadal korzystne pod względem wydajności i automatyzacji, dzięki czemu jest tańsze w zastosowaniach, w których ma być wytwarzanych wiele podobnych produktów.

Koszt materiałów: Podczas gdy podstawowy materiał PLA ma zalety kosztowe w odniesieniu do zrównoważonego rozwoju, rozdrobniony materiał sprawia, że produkt jest bardziej pożądany w krajach o wyższych standardach środowiskowych dla produktów sprzedawanych w ich granicach.

Inwestycje w sprzęt: Początkowa inwestycja w sprzęt jest wysoka, ale koszt może się szybko zwrócić wraz ze wzrostem skali produkcji i wydajności.

Analiza wpływu na środowisko

Korzystanie z materiałów PET i PLA ma znaczące zalety środowiskowe:

Możliwość recyklingu PET: Możliwość recyklingu PET zmniejsza obciążenie dla środowiska po jego użyciu. Recykling i ponowne użycie mogą zmniejszyć zużycie materiałów pierwotnych i wytwarzanie odpadów.

Biodegradowalność PLA: Biodegradowalność PLA pozwala mu rozkładać się w środowisku naturalnym po utylizacji, zmniejszając zanieczyszczenie plastikiem.

Zużycie energii: Korzystanie z w pełni elektrycznych wtryskarek może zmniejszyć zużycie energii i emisję dwutlenku węgla, czyniąc produkcję bardziej przyjazną dla środowiska.

Wnioski

Podsumowując, cechy wtryskarek pokazują, że różne rodzaje kubków, takie jak PET i PLA, mogą być rzeczywiście produkowane poprzez odpowiednią konfigurację sprzętu i dostrojenie parametrów dla każdego rodzaju materiału. Kubki PET charakteryzują się bardzo dobrą przepuszczalnością światła i doskonałymi właściwościami mechanicznymi, które idealnie nadają się do pakowania napojów. Kubki z PLA kosztują jednak więcej, ale są biodegradowalne i odpowiednie do jednorazowych zastosowań, aby wspierać proces przyjazny dla środowiska. Ze względu na rozwój technologii oraz zmieniające się trendy i wymagania klientów, procesy formowania wtryskowego będą miały w przyszłości bardziej znaczącą pozycję w produkcji produktów PET i PLA.

Być może w przyszłości standard zgodności z przepisami dotyczącymi ochrony środowiska będzie jeszcze wyższy, a wraz z rosnącą świadomością konsumentów w zakresie ochrony środowiska, stosowanie materiałów biodegradowalnych, takich jak PLA, będzie bardzo pożądane. Obecnie procesy formowania wtryskowego wymagają udoskonalenia w celu dostosowania do różnych zastosowań dla różnych materiałów i produktów, aby zapewnić skuteczne, wydajne, energooszczędne i przyjazne dla środowiska rozwiązania procesowe. Z drugiej strony, producenci formowanie wtryskowe Zawsze byliśmy na bieżąco, starając się projektować i produkować nowsze i inteligentniejsze maszyny, które byłyby w stanie zaspokoić niezliczone wymagania rynku w świecie produktów z tworzyw sztucznych.

W tym przypadku kierownictwo musi kłaść nacisk na wprowadzanie ciągłych zmian w procesie, uzyskiwanie dostępu do lepszego sprzętu i narzędzi produkcyjnych, aby poprawić całkowitą produktywność, podnieść jakość produktów, a jednocześnie obniżyć koszty produkcji i działać jako dobrodziejstwo zarówno dla gospodarki, jak i lekarza. Konsumenci i producenci również odnoszą znaczne korzyści, ponieważ możliwości technologii formowania wtryskowego zostały szeroko zastosowane na całej linii produkcyjnej kubków PET i PLA, nie tylko przyczyniając się do popularyzacji ekologicznej produkcji, ale także zapewniając nowe możliwości dalszej ewolucji i wydajnego wykorzystania zasobów.