Quando un foglio di termoformazione entra nella stazione di riscaldamento, può sembrare un semplice pezzo di plastica.riprodurre i dettagli della muffa, fresco, e finalmente mantiene la sua forma.
Questa è una delle ragioni per cui diversi materiali di termoformazione non possono essere trattati con esattamente le stesse impostazioni.abbassamento eccessivo, deformazione o parte instabile quando applicata su un altro materiale.
Per i produttori di imballaggi, la comprensione di questa differenza è utile molto prima dell'inizio della produzione.,Geometria dello stampo, progettazione del plug-assist, condizioni di demolding e stabilità di produzione.
Due fogli di spessore simile possono comportarsi in modo molto diverso nella stessa macchina di termoformatura.
1. Che cos'è un materiale termoplastico?
Le termoplastiche sono costituite da lunghe molecole di polimeri, che possono essere relativamente lineari, ramificate, disposte in modo casuale o in parte organizzate in regioni ordinate.La disposizione di queste catene ha una grande influenza sulla reazione di un foglio quando viene applicato il calore.
Per la termoformazione, una delle distinzioni più utili è tratermoplastici amorfi- etermoplastici semicristallini.Questa classificazione aiuta a spiegare perché alcuni fogli si ammorbidiscono progressivamente su un intervallo di temperatura relativamente ampio mentre altri mostrano un cambiamento più evidente man mano che le loro regioni cristalline si avvicinano alla fusione.
La differenza non è puramente accademica, diventa visibile sulla linea di termoformazione attraverso la sagliazione del foglio, la risposta di formazione, la riproduzione dei dettagli, il comportamento di raffreddamento, la trasparenza, lo stress residuo,e stabilità dimensionale.
Le caratteristiche del materiale devono infine essere tradotte in pratiche decisioni di stampo, riscaldamento, raffreddamento e produzione.
2Le termoplastiche amorfe e semicristalline si comportano in modo diverso
Termoplastici amorfi
In un termoplastico amorfo, le catene molecolari non formano una struttura cristallina regolare.I materiali tipici di questo gruppo comprendono diversi tipi di materie prime, ABS, SAN, PMMA, PC e famiglie PVC.
Con l'aumentare della temperatura attraverso la regione di ammorbidimento del materiale, la rigidità e la resistenza diminuiscono mentre il materiale diventa più facile da deformare.Questa transizione graduale è utile nel termoformaggio perché il processore può riscaldare il foglio fino a quando non ha sufficiente flessibilità per lo stretching senza trattare il materiale come un liquido completamente fuso.
Molti termoplastici amorfi non modificati possono anche offrire una buona trasparenza.o altre modifiche della formulazione sono introdotte.
Termoplastiche semicristalline
Le termoplastiche semicristalline contengono sia regioni disordinate che regioni in cui le sezioni delle catene molecolari sono disposte in modo più regolare.L'HDPE e diversi materiali di poliestere e poliammide sono esempi di materie plastiche che possono mostrare questo tipo di struttura.
Queste regioni cristalline introducono un altro importante riferimento di temperatura: il range di fusione dei cristalli.la relazione tra la temperatura di formazione e questo comportamento di fusione può influenzare fortemente quanto liberamente il materiale si allunga e quanto sforzo interno rimane dopo la formazione.
Per questo motivo le lamiere semicristalline richiedono spesso un controllo particolarmente attento delle condizioni di uniformità di riscaldamento e di raffreddamento.
3La temperatura cambia il modo in cui un foglio può essere formato
Un foglio di termoformazione deve raggiungere una condizione in cui possa allungarsi nello stampo ma mantenere la forza sufficiente per rimanere controllabile.e può diventare difficile da gestire, abbassa eccessivamente, perde spessore nelle zone critiche o diventa instabile prima del contatto con lo stampo.
Quando un termoplastico viene riscaldato, il suo modulo elastico e la sua resistenza meccanica generalmente diminuiscono, mentre la sua capacità di deformazione aumenta.La zona utile di formazione non è quindi semplicemente la temperatura più alta che il foglio può tollerareSi tratta della gamma in cui il materiale ha il giusto equilibrio tra mobilità e resistenza per il metodo di modellazione previsto.
- Insufficiente riscaldamento:il foglio può resistere allo stretching e non riprodurre tratti più profondi o più affilati.
- Calore adeguato:il foglio può allungarsi mantenendo una resistenza sufficiente per la modellazione controllata.
- Scaldo eccessivo:In questo caso, la perdita di peso, l'instabilità della manipolazione e l'assottigliamento localizzato possono diventare più difficili da controllare.
La temperatura richiesta dipende anche dal metodo di modellazione: un processo che utilizza solo il vuoto non impone esattamente le stesse condizioni sul foglio come il modellare a pressione, il modellare a presa,o un processo combinato di pressione positiva-negativa.
4Perché la cristallinità è importante nella lavorazione del PP e del PET
La cristallinità è particolarmente importante quando una parte termoformata deve rimanere stabile a temperatura elevata.alcune strutture molecolari possono trattenere tensioni che poi cercano di recuperare quando la parte finita viene riscaldata.
Il polipropilene fornisce un esempio utile.Un foglio formato verso il lato inferiore di questa regione può contenere ancora aree cristalline che non sono completamente sciolteIl prodotto può apparire accettabile quando lascia lo stampo, ma l'esposizione successiva a temperature più elevate può consentire alle sollecitazioni trattenute di rilassarsi e la forma di cambiare.
Se il processo richiede una maggiore stabilità termica,Le condizioni di riscaldamento possono essere selezionate in modo che la struttura cristallina pertinente sia sufficientemente trasformata prima che il foglio venga formato e raffreddato nuovamente.L'impostazione corretta dipende comunque dal grado effettivo di PP, dallo spessore della lamiera, dalla macchina, dal sistema di riscaldamento, dalla velocità di formazione e dalle esigenze di utilizzo finale.
Un pezzo può apparire corretto immediatamente dopo la formazione e comportarsi ancora male in seguito.La stabilità dimensionale dopo la formazione deve essere considerata insieme al risultato iniziale della formazione..
La temperatura del materiale e il movimento del tappo devono funzionare insieme quando si controlla lo stretch in imballaggi termoformati profondi.
5Il raffreddamento può cambiare la struttura finale del materiale.
Il riscaldamento riceve la maggior parte dell'attenzione nella termoformazione, ma il materiale continua a cambiare dopo aver raggiunto lo stampo.Il raffreddamento determina quando la parte diventa abbastanza rigida da rilasciare e può anche influenzare la struttura che si sviluppa all'interno delle materie plastiche semicristalline.
In condizioni idonee, un raffreddamento rapido può sopprimere parte del processo di cristallizzazione.possono essere prodotti in PET termoformato trasparente quando le condizioni di processo limitano lo sviluppo di grandi regioni cristalline che altrimenti ridurrebbero la trasparenza.
Ciò significa che il raffreddamento dello stampo non deve essere considerato solo come un modo per ridurre il tempo di ciclo.e la ripetibilità del processo di produzione.
La precisione di lavorazione fornisce la base per la geometria di cavità controllata e la progettazione di raffreddamento su stampi di termoformatura multi-cavità.
6Cosa significa questo per la progettazione di muffe termoformanti
Lo stampo non può cambiare la chimica della lastra di plastica, ma può creare condizioni che funzionino con quel materiale invece che contro di esso.Le informazioni relative ai materiali devono essere confermate prima di finalizzare la struttura degli attrezzi.
Diverse decisioni relative allo stampo e al processo sono direttamente connesse al comportamento del materiale:
- Disposizione di raffreddamento:deve eliminare il calore in modo sufficientemente costante da stabilizzare il prodotto prima del rilascio.
- Radi di angolo:influenzano il modo in cui un foglio ammorbidito si allunga in transizioni più profonde.
- Geometria di assistenza alla presa:può ridistribuire il materiale prima della formazione finale del vuoto o della pressione.
- Proiezione e condizione della superficie:L'impulso di rilascio quando il materiale formato ha raggiunto una rigidità sufficiente.
- Sequenza di formazione:deve corrispondere alla resistenza e all'allungamento a temperatura del foglio selezionato.
Ciò spiega anche perché il passaggio da PET a PP o il passaggio da un grado di materiale ad un altro non dovrebbero essere automaticamente considerati come una semplice sostituzione di materiale.Anche se si mantiene la stessa geometria del prodotto, la strategia di riscaldamento, modellazione, raffreddamento e talvolta la strategia di lavorazione degli attrezzi possono dover essere riviste.
7I nomi dei materiali da soli non sono sufficienti per un progetto di muffa
Per lo sviluppo dello stampo, scrivere semplicemente PET o PP su un disegno non fornisce l'immagine completa della produzione.Il foglio effettivamente fornito alla linea di termoformatura determina le condizioni che lo stampo subirà.
Prima di sviluppare uno stampo di termoformazione, HXW Mold conferma normalmente la geometria del prodotto insieme al materiale di foglio previsto, allo spessore nominale, alla macchina di termoformazione, all'area di formazione,esigenza di cavità, metodo di formazione, metodo di taglio e metodo di movimentazione a valle.
Per una linea di produzione esistente, i campioni di fogli rappresentativi sono anche preziosi durante le prove dello stampo.Le prove con materiali vicini alle specifiche di produzione effettive del cliente forniscono un feedback più utile che valutare lo strumento con un foglio non correlato.
Dal comportamento del materiale agli attrezzi di termoformatura pronti per la produzione
HXW Mold sviluppa attrezzature di termoformatura attorno al prodotto effettivo del cliente, materiale di foglio, configurazione della macchina, processo di formazione, metodo di taglio e requisiti di produzione.
Le nostre capacità di attrezzatura comprendono stampi di formazione, stampi di taglio e foratura, sistemi di supporto a spina e soluzioni relative all'impilazione per contenitori alimentari, vassoi, coperchi, imballaggi in conchiglia, prodotti blister,di larghezza superiore a 50 mm.
Con progettazione di stampi interni, lavorazione CNC, assemblaggio e capacità di prova di stampi,Il comportamento del materiale può essere valutato insieme all'utensile invece di trattare lo stampo e il processo come due soggetti separati.
Conclusioni
La struttura interna di un termoplastico determina come risponde alla temperatura, alla deformazione e al raffreddamento.che a sua volta influisce sulla finestra di processo a disposizione del fabbricante.
- La struttura del polimero influenza il comportamento di formazione
- I materiali amorfi e cristallini reagiscono in modo diverso
- Il riscaldamento controlla la resistenza e l'allungamento
- Il raffreddamento influisce sulla stabilità e sull'aspetto
- Il materiale e la progettazione dello stampo devono essere considerati insieme
- Le prove di produzione dovrebbero utilizzare materiali di fogli rappresentativi
Per i produttori di imballaggi:scegliere prima il foglio e poi progettare il processo di formazione attorno al suo comportamento effettivo è di solito più affidabile che cercare di forzare diverse materie plastiche in una finestra di processo fissaIl materiale, lo stampo, la macchina e le impostazioni di processo devono in ultima analisi funzionare come un unico sistema.
