Cuando una lámina termoformadora entra en la estación de calefacción, puede parecer un simple pedazo de plástico.Reproducir los detalles del molde, fresco, y finalmente mantener su forma.
Esta es una de las razones por las que diferentes materiales de termoformado no pueden procesarse con exactamente los mismos ajustes.Bajación excesiva, deformación, o una parte inestable cuando se aplica a otro material.
Para los fabricantes de envases, comprender esta diferencia es útil mucho antes de que comience la producción.,Geometría del molde, diseño de soporte de enchufe, condiciones de desmolde y estabilidad de producción.
Dos láminas de espesor similar pueden comportarse de manera muy diferente en la misma máquina de termoformado.
1¿Qué es un material termoplástico?
Los termoplásticos se construyen a partir de moléculas largas de polímero. Estas cadenas moleculares pueden ser relativamente lineales, ramificadas, dispuestas al azar o parcialmente organizadas en regiones ordenadas.La disposición de estas cadenas tiene una gran influencia en cómo reacciona una hoja cuando se aplica calor.
Para la termoformación, una de las distinciones más útiles es entreLas demás materias primas y sus derivadosycon un contenido de aluminio superior o igual a 10%,.Esta clasificación ayuda a explicar por qué algunas hojas se ablandan progresivamente en un rango de temperatura relativamente amplio, mientras que otras muestran un cambio más obvio a medida que sus regiones cristalinas se acercan a la fusión..
La diferencia no es puramente académica, sino que se hace visible en la línea de termoformación a través de la caída de la hoja, la respuesta de formación, la reproducción de detalles, el comportamiento de enfriamiento, la transparencia, el estrés residual,y estabilidad dimensional.
Las características del material deben traducirse eventualmente en decisiones prácticas de molde, calefacción, enfriamiento y producción.
2Los termoplásticos amorfos y semicristalinos se comportan de manera diferente
Los termoplásticos amorfos
En un termoplástico amorfo, las cadenas moleculares no forman una estructura cristalina regular.Los materiales típicos de este grupo incluyen varios grados de la PS, ABS, SAN, PMMA, PC y familias de PVC.
A medida que la temperatura aumenta a través de la región de ablandamiento del material, la rigidez y la resistencia disminuyen mientras que el material se deforma más fácilmente.Esta transición gradual es útil en la termoformación porque el procesador puede calentar la hoja hasta que tenga suficiente flexibilidad para estirar sin tratar el material como un líquido completamente fundido.
Muchos termoplásticos amorfos no modificados también pueden ofrecer una buena transparencia.o se introduzcan otros cambios en la formulación.
Los materiales termoplásticos semicristalinos
Los termoplásticos semicristalinos contienen regiones desordenadas y regiones en las que las secciones de las cadenas moleculares están dispuestas de manera más regular.El HDPE y varios materiales de poliéster y poliamida son ejemplos de plásticos que pueden mostrar este tipo de estructura.
Estas regiones cristalinas introducen otra referencia de temperatura importante: el rango de fusión de los cristales.La relación entre la temperatura de formación y este comportamiento de fusión puede influir fuertemente en la forma en que el material se estira libremente y cuánta tensión interna permanece después de formar.
Por esta razón, las láminas semicristalinas a menudo requieren un control particularmente cuidadoso de la uniformidad de calentamiento y las condiciones de enfriamiento.
3La temperatura cambia la forma en que se puede formar una hoja.
Una lámina termoformadora debe alcanzar una condición en la que pueda estirarse en el molde pero aún así conservar la fuerza suficiente para permanecer controlada.y puede llegar a ser difícil de manejar, se flaquea excesivamente, pierde grosor en zonas críticas o se vuelve inestable antes del contacto con el molde.
A medida que se calienta un termoplástico, su módulo elástico y su resistencia mecánica generalmente disminuyen, mientras que su capacidad de deformación aumenta.Por lo tanto, la zona de formación útil no es simplemente la temperatura más alta que puede tolerar la láminaEs el rango en el que el material tiene el equilibrio adecuado entre movilidad y resistencia para el método de moldeo previsto.
- Calentamiento insuficiente:La hoja puede resistir el estiramiento y no reproducir rasgos más profundos o afilados.
- Calentamiento adecuado:la lámina puede estirarse conservando la resistencia suficiente para la formación controlada.
- Calentamiento excesivo:La inclinación de las láminas, la inestabilidad en el manejo y el adelgazamiento localizado pueden ser más difíciles de controlar.
La temperatura requerida también depende del método de moldeado, ya que un proceso basado únicamente en el vacío no impone exactamente las mismas condiciones a la lámina que el moldeado a presión, el moldeado asistido por enchufe,o un proceso combinado de presión positiva y negativa.
4Por qué la cristalinidad es importante en el procesamiento de PP y PET
La cristalinidad es especialmente importante cuando una parte termoformada debe permanecer estable a una temperatura elevada.Algunas estructuras moleculares pueden retener tensiones que luego tratan de recuperarse cuando la parte terminada se vuelve a calentar..
El polipropileno proporciona un ejemplo útil. Dependiendo del grado del material, su región de fusión cristalina es aproximadamente de alrededor de 158 ° C.Una hoja formada hacia el lado inferior de esta región puede todavía contener áreas cristalinas que no se han derretido por completoEl producto puede parecer aceptable cuando sale del molde, pero la exposición posterior a una temperatura más alta puede permitir que las tensiones retenidas se relajen y la forma cambie.
Si el proceso requiere una mayor estabilidad térmica,Es posible que sea necesario seleccionar las condiciones de calentamiento para que la estructura cristalina correspondiente se transforme suficientemente antes de que la hoja se forme y se enfríe nuevamente.El ajuste correcto todavía depende del grado de PP real, del grosor de la hoja, de la máquina, del sistema de calefacción, de la velocidad de formación y de los requisitos de uso final.
Una pieza puede parecer correcta inmediatamente después de formarse y seguir comportándose mal más tarde.La estabilidad dimensional después de la formación debe considerarse junto con el resultado inicial de la formación..
La temperatura del material y el movimiento del enchufe deben trabajar juntos al controlar el estiramiento en envases termoformados profundos.
5El enfriamiento puede cambiar la estructura final del material.
El calentamiento recibe la mayor parte de la atención en la termoformación, pero el material continúa cambiando después de que llega al molde.El enfriamiento determina cuándo la pieza se vuelve lo suficientemente rígida como para liberarse y también puede influir en la estructura que se desarrolla dentro de los plásticos semicristalinos.
En condiciones adecuadas, el enfriamiento rápido puede suprimir parte del proceso de cristalización.se pueden producir productos PET termoformados transparentes cuando las condiciones del proceso limitan el desarrollo de grandes regiones cristalinas que de otro modo reducirían la transparencia.
Esto significa que el enfriamiento del molde no debe considerarse sólo como una forma de reducir el tiempo de ciclo.y la repetibilidad del proceso de producción.
El mecanizado preciso proporciona la base para la geometría de cavidad controlada y el diseño de enfriamiento en moldes de termoformado de múltiples cavidades.
6Lo que esto significa para el diseño de molde de termoformación
El molde no puede cambiar la química de la hoja de plástico, lo que puede hacer es proporcionar condiciones que trabajen con ese material en lugar de contra él.La información sobre el material debe confirmarse antes de finalizar la estructura de la herramienta..
Varias decisiones de molde y proceso están directamente relacionadas con el comportamiento del material:
- Diseño de refrigeración:Deben eliminar el calor con la suficiente consistencia para estabilizar el producto antes de su liberación.
- Radios de las esquinas:afectan a cómo una hoja ablandada se estira en transiciones más profundas.
- Geometría del enchufe asistido:Puede redistribuir el material antes de la formación final de vacío o presión.
- Proyecto y estado de la superficie:La liberación de los fluidos se produce cuando el material formado ha alcanzado una rigidez suficiente.
- Secuencia de formación:deberá corresponder a la resistencia y la flexibilidad de la hoja seleccionada en función de la temperatura.
Esto también explica por qué el cambio de PET a PP, o el cambio de un grado de material a otro, no debe tratarse automáticamente como una simple sustitución de material.Incluso si se mantiene la misma geometría del producto, la estrategia de calentamiento, moldeo, enfriamiento y, a veces, la estrategia de herramienta pueden necesitar ser revisadas.
7Los nombres de los materiales no son suficientes para un proyecto de molde
Para el desarrollo de moldes, simplemente escribir PET o PP en un dibujo no proporciona la imagen completa de la producción.La hoja real suministrada a la línea de termoformado determina las condiciones que experimentará el molde.
Antes de desarrollar un molde de termoformado, HXW Mold normalmente confirma la geometría del producto junto con el material de hoja previsto, el grosor nominal, la máquina de termoformado, el área de moldeo,Requisito de cavidad, método de formación, método de corte y método de manipulación aguas abajo.
Para una línea de producción existente, las muestras de chapa representativas también son valiosas durante los ensayos de moldes.Las pruebas con material cercano a las especificaciones reales de producción del cliente proporcionan una retroalimentación más útil que evaluar la herramienta con una hoja no relacionada..
Desde el comportamiento del material hasta herramientas de termoformado listas para la producción
HXW Mold desarrolla herramientas de termoformado en torno al producto real del cliente, material de chapa, configuración de la máquina, proceso de formación, método de corte y requisitos de producción.
Nuestras capacidades de herramientas cubren moldes de formación, moldes de corte y punzón, sistemas de ayuda de enchufe y soluciones relacionadas con el apilamiento para contenedores de alimentos, bandejas, tapas, envases de conchas, productos de ampollas,y otras piezas termoformadas.
Con diseño de molde interno, mecanizado CNC, montaje y capacidad de prueba de molde,El comportamiento del material puede evaluarse junto con la herramienta en lugar de tratar el molde y el proceso como dos temas separados.
Conclusión
La estructura interna de un termoplástico determina cómo responde a la temperatura, la deformación y el enfriamiento.que a su vez afecta la ventana de proceso disponible para el fabricante.
- La estructura del polímero afecta el comportamiento de formación
- Los materiales amorfos y cristalinos responden de manera diferente
- El calentamiento controla la resistencia y el estiramiento
- El enfriamiento afecta la estabilidad y el aspecto
- El material y el diseño del molde deben considerarse juntos
- Los ensayos de producción deben utilizar un material representativo de las láminas
Para los fabricantes de envases:elegir primero la hoja y luego diseñar el proceso de formación en torno a su comportamiento real es generalmente más confiable que tratar de forzar diferentes plásticos en una ventana de proceso fijaEl material, el molde, la máquina y el proceso deben funcionar como un solo sistema.
