L'importanza del raffreddamento nel Mould Labeling IML

Frigel ha posto alcune domande riguardanti le applicazioni di etichettatura nello stampo (in Mould Labeling) ai suoi partner StackTeck e Avance Industrial, che hanno successivamente portato alla creazione di questa intervista.

LA TECNOLOGIA

La tecnologia IML (In Mould Labeling) è il processo di etichettatura più innovativo per la tecnologia della plastica. Il procedimento è complesso: la grafica viene prestampata in strato sottile, l'etichetta viene inserita nella cavità con un sistema di automazione, la plastica viene iniettata sopra l'etichetta. Il risultato è un componente con l'etichetta già attaccata, questo conferirà un aspetto più sofisticato al contenitore e ridurrà i passaggi produttivi.

RISPOSTA - Christopher Day, General Sales Manager LATAM presso StackTeck: Il raffreddamento è una parte fondamentale nello stampaggio di pareti sottili. Nella progettazione degli stampi la nostra sfida è tale che dobbiamo raffreddare la resina fusa nel modo più veloce possibile consentendo al tempo stesso alla resina di fluire nella cavità per riempire la parte e compattarla. Quest'ultimo richiede pressioni e velocità di iniezione elevate per consentire alla resina di fluire nella cavità e non "congelarsi", da qui la necessità di macchine confezionatrici con dosaggio accurato, consistenza da iniezione a iniezione, alta velocità e alta pressione e assistenza con accumulatore. Sebbene le parti a parete sottile IML siano “sottili”, tempi di ciclo rapidi sono possibili solo se siamo in grado di raffreddare la parte quasi istantaneamente ed efficacemente per consentire una corretta sformatura della parte con buone caratteristiche di qualità. Il tempo di raffreddamento sugli stampi a pareti sottili rappresenta una percentuale relativamente piccola del tempo di ciclo complessivo.

Tuttavia, per estrarre il calore dalla superficie di stampaggio in acciaio, è necessario anche un buon design della linea di raffreddamento attorno alla superficie di stampaggio e la migliore selezione possibile del materiale di acciaio per la migliore conduttività termica nel progetto della parte più calda o con limitazioni del ciclo. Ma affinché queste linee di raffreddamento siano efficaci, è necessario anche un flusso turbolento ottenuto con velocità GPM elevate per consentire un'efficiente estrazione del calore in tutto il layout di raffreddamento dello stampo in tutte le cavità. Il flusso laminare causato da velocità GPM scarse ostacolerà il raffreddamento dello stampo e la qualità delle parti. Pertanto lo stampo richiede un raffreddamento costante, un'elevata velocità GPM, un flusso turbolento e un punto di temperatura costante. La variazione di raffreddamento dovuta a sistemi vicini che utilizzano lo stesso sistema di raffreddamento influirà sulla qualità del processo e della parte. Pertanto, si consiglia un refrigeratore dedicato bordo stampo.

RISPOSTA - Alex Kramer, Direttore tecnico di Avance Industrial: IML Cell utilizza macchine e robot ad alta velocità, nonché stampi ad alta tecnologia. È importante scegliere adeguatamente il sistema di raffreddamento che non costituirà il collo di bottiglia della cella e limiterà la produttività. Ciò significa che la sfida principale per il sistema di raffreddamento è fornire la giusta capacità di raffreddamento, portata e stabilità della temperatura per massimizzare la produttività dell’intera cella.

RISPOSTA - C. Day, StackTeck: una volta che uno stampo viene sottoposto al FAT (Factory Acceptance Test) e i campioni vengono approvati dimensionalmente, il sistema dispone di una finestra di processo bloccata dalla quale, se il processo varia al di fuori di questa finestra, vengono visualizzati la qualità e il ciclo della parte. potrebbe essere influenzato. Se tutti i parametri vengono mantenuti entro questa finestra di tolleranza, si otterrà un processo solido e una qualità delle parti solide. I possibili scenari che non rientrano in questa finestra sono problemi relativi a parti sottoimballate, dimensioni, bava, peso, tempo di ciclo, ecc.

Concentrandosi sul raffreddamento all'interno di questa finestra di tolleranza, è essenziale mantenere la coerenza nella portata, nella temperatura e nella perdita di pressione attraverso lo stampo. Se il sistema di raffreddamento dovesse essere influenzato da fattori esterni, come la temperatura ambiente, la portata, la temperatura dell'acqua, ecc., la qualità della parte e il tempo di ciclo ne risentirebbero.

L’acqua più fredda non migliora necessariamente la durata del ciclo o la velocità di trasferimento del calore. Infatti, l’acqua più fredda riduce le capacità di refrigerazione dei refrigeratori. Il flusso turbolento è il punto chiave, poiché la turbolenza nei canali dell'acqua dello stampo è ciò che estrae il calore dall'acciaio in modo più efficace rispetto al flusso laminare che ha un effetto dannoso, poiché l'acqua scorre attraverso la sezione centrale e l'acqua vicino alle superfici è quasi statico e non si mescola con il flusso d'acqua verso il centro del canale d'acqua.

La stabilità e la ripetibilità del processo, come accennato in precedenza, sono molto importanti. Gli stampi a parete sottile sono stampi accuratamente progettati con tolleranze molto strette. Se la IMM non fornisce uniformità tra stampata e stampata, lo stampo lo rifletterà come un difetto nella parte con stampata corta, bava, sotto imballaggio, che si manifesta sulle parti campione stampate creando la falsa impressione che si tratti di un problema di stampo. L'incoerenza del raffreddamento influenzerà la qualità della parte nella matrice dello stampo, creando anche la falsa impressione che ci sia qualcosa di sbagliato nello stampo o che sia sbilanciato quando il problema è uno squilibrio del raffreddamento in tutto lo stampo.

RISPOSTA - A. Kramer, Avance Industrial: La stragrande maggioranza degli stampi IML ha pareti sottili. Di solito, per le parti a parete sottile, è molto importante avere una portata elevata, un'alta pressione disponibile sullo stampo e stabilità della temperatura durante l'intero turno di produzione. Se uno di questi tre parametri cambia, potrebbero verificarsi problemi di qualità che possono causare scarti o l'arresto della cella IML. Nella maggior parte dei casi un sistema di raffreddamento centralizzato non è in grado di mantenere stabili questi 3 parametri perché è influenzato dalle altre presse dell'impianto. Il Microgel è in grado di isolare la cella dal resto delle macchine della fabbrica, conferendo la stabilità che consentirà alla cella IML di funzionare senza problemi.

La cellula è molto sensibile. Qualsiasi variazione di raffreddamento può causare problemi di qualità e produttività. Se il cliente non dispone di un sistema di raffreddamento affidabile, solitamente la cella deve essere configurata con lo scenario peggiore per evitare qualsiasi arresto. Ciò significa ridurre la velocità e la produttività, per cui il sistema di raffreddamento diventa il collo di bottiglia della cella IML. Ecco perché disporre di un sistema di raffreddamento affidabile è fondamentale per far funzionare la cella alla massima velocità.

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