Dwa różne rodzaje żywic syntetycznych są formowane razem w jednym cyklu obróbki podczas procesu podwójnego formowania wtryskowego, znanego również jako formowanie dwustopniowe, double-wtryskowe, wielostopniowe i formowanie wtryskowe.
Nowoczesna technika produkcyjna zwana wtryskiem podwójnym, znana również jako formowanie dwumateriałowe, formowanie dwuetapowe lub formowanie dwuK, jest wykorzystywana do wytwarzania skomplikowanych części formowanych z dwóch różnych materiałów.
Podczas formowania wtryskowego dwuetapowego dokładnie kontrolujemy wtrysk wielu materiałów, w tym dwóch różnych rodzajów żywicy, do pojedynczej, wielokomorowej formy, stosując wysoce wyspecjalizowaną i zautomatyzowaną technikę.
Proces formowania dwuetapowego
Wtryskarka jest używana w procesie formowania dwuetapowego, w którym dwa materiały są „nadtryskiwane” w jednym cyklu formowania. Ilość materiału wtryskiwanego do gniazda formującego nazywana jest „nadtryskiem”.
W formowaniu wtryskowym dwuetapowym formowana jest pierwsza sekcja, a po jej ukończeniu wtryskiwany jest drugi element, tworząc finalną część formy. Aby proces formowania dwuetapowego zakończył się sukcesem i nastąpiło sklejenie, oba elementy muszą być porównywalne (pod względem chemicznym).
Element wykonany z twardego materiału można połączyć z elementem wykonanym z miękkiego materiału za pomocą formowania wtryskowego dwuetapowego. W formie dwugniazdowej procedura ta łączy formowanie dwóch komponentów. Może to znacznie poprawić atrakcyjność produktu pod względem dotyku, koloru itp. Formowanie dwuetapowe oferuje wiele różnych możliwości projektowych.
Technika formowania wtryskowego dwuetapowego składa się z dwóch etapów. Pierwszy etap polega na wtrysku żywicy do formy, która następnie jest schładzana w celu uzyskania stałego przedmiotu, podobnie jak w tradycyjnym formowaniu wtryskowym.
Nowo uformowany element jest transportowany do drugiej formy w drugim etapie za pomocą obrotowej płyty lub ramienia robota. W zależności od projektu, nowo uformowany element jest następnie ponownie wtryskiwany żywicą do, przez lub wokół określonych obszarów pierwszej formy.
Po utworzeniu połączenia molekularnego między dwiema żywicami syntetycznymi, uformowany wieloskładnikowy obiekt jest chłodzony i wyrzucany.
Chociaż procedura jest prosta do zrozumienia, jej opanowanie bywa trudne. Nawet najmniejsze błędy mogą skutkować znacznymi stratami finansowymi ze względu na wysoki poziom kompetencji technicznych i dbałość o szczegóły, wymagane zwłaszcza w przypadku produkcji wielkoseryjnej.
Dlatego wybór dostawcy o wyjątkowych umiejętnościach jest tak ważny. Doskonałe karty wyników jakości dostawców opierają się na ustalonych procesach zapobiegających powstawaniu wypływek, linii przepływu, niedoborów i planów zapasowych, które zwiększają wydajność Twojej firmy i jej potrzeby w zakresie rozbudowy formowania dwuetapowego.
Proces ten sprawia, że formowanie dwuetapowe jest idealne do produkcji przełączników, przycisków, szczoteczek do zębów i zakrętek do pojemników.
Zastosowania formowania dwustrumieniowego
W przypadku skomplikowanych, wielokolorowych i wielomateriałowych wyrobów z tworzyw sztucznych, zwłaszcza w warunkach produkcji wielkoseryjnej, najlepszą techniką formowania tworzyw sztucznych jest formowanie wtryskowe dwuetapowe.
Ponadto proces formowania dwuetapowego jest stosowany w sektorze motoryzacyjnym do produkcji szerokiej gamy produktów i części. Inne produkty wytwarzane metodą dwuetapową to narzędzia do pielęgnacji trawników i ogrodów oraz sprzęt rolniczy.
Części formowane metodą dwustopniową są wykorzystywane w niemal każdej branży, od dóbr konsumpcyjnych po budownictwo, jednak najczęściej używa się ich w sytuacjach, w których wymagane są następujące elementy:
- części lub komponenty, które mogą się poruszać
- sztywne powierzchnie z elastycznymi uchwytami
- albo tłumienie akustyczne albo wibracje
- powierzchowne wyjaśnienia lub identyfikacje
- elementy z różnych materiałów lub kolorów
Proces formowania wtryskowego dwuetapowego jest najlepiej stosowany do produkcji skomplikowanych części składających się z wielu komponentów.
Zalety procesu formowania dwuetapowego
Polimery tworzyw sztucznych są wykorzystywane w szeregu procesów produkcyjnych, takich jak wytłaczanie, formowanie ciśnieniowe termoutwardzalne i formowanie wtryskowe dwuetapowe. Chociaż każda z tych metod jest wykonalna, wielu producentów tworzyw sztucznych stosuje ją ze względu na szereg zalet.
Aby stworzyć pierwszy segment produktu, najpierw wtryskuje się jeden materiał do formy. Następnie następuje drugi wtrysk materiału wtórnego, kompatybilnego z pierwszym. Istnieje kilka powodów, dla których wiele firm decyduje się na produkcję tworzyw sztucznych lub polimerów w ten sposób.
Oto niektóre korzyści wynikające ze stosowania procesu formowania dwuetapowego:
Uniwersalny
Producenci wyrobów preferują formowanie wtryskowe dwuetapowe w różnych zastosowaniach, takich jak elementy wyposażenia wnętrz samochodowych, sprzęt medyczny, narzędzia i zabawki. Umożliwia to producentom mieszanie wielu komponentów i odcieni w celu uzyskania wytrzymałego i estetycznego produktu.
Materiały takie jak silikon i tworzywa termoplastyczne, nylon i elastomery termoplastyczne lub sztywny nylon i materiały miękkie w dotyku to tylko kilka przykładów materiałów, które można skutecznie mieszać przy użyciu tej procedury.
Opłacalność
Po obróceniu pierwszej formy i umieszczeniu drugiej formy wokół produktu tak, aby można było wstrzyknąć do niej drugi kompatybilny termoplast, dwuetapowa procedura wymaga tylko jednego cyklu maszyny.
Metoda ta pozwala na produkcję większej liczby produktów w każdym cyklu, przy niższych kosztach i wymaga mniejszej liczby pracowników do wytworzenia gotowego produktu, ponieważ wykorzystuje jeden cykl maszynowy zamiast wielu. Dodatkowo gwarantuje solidne połączenie materiałów, eliminując potrzebę późniejszego montażu.
Wysoka jakość produktu
Większość wyrobów termoplastycznych korzysta z zalet formowania wtryskowego dwuetapowego na wiele sposobów:
- Lepsza estetyka. Produkty wykonane z różnokolorowych tworzyw sztucznych lub polimerów wyglądają ładniej i są bardziej atrakcyjne dla konsumentów. Produkt będzie wydawał się droższy, jeśli zostanie użyty w więcej niż jednym kolorze lub fakturze.
- Lepsza ergonomia. Metoda ta pozwala na uzyskanie miękkich w dotyku powierzchni, dzięki czemu gotowe produkty mogą mieć uchwyty lub inne ergonomicznie zaprojektowane elementy. Jest to kluczowe w przypadku narzędzi, sprzętu medycznego i innych przedmiotów przenośnych.
- Uszczelnienie jest lepsze, gdy do uszczelek i innych części wymagających szczelnego uszczelnienia stosuje się polimery silikonowe i inne materiały gumowe.
- Umożliwia produkcję z twardych i miękkich polimerów przedmiotów o najmniejszych rozmiarach, które zapewniają wyjątkowy komfort i użyteczność.
- W porównaniu do formowania wtryskowego lub bardziej konwencjonalnych metod wkładania, może ona znacząco zmniejszyć liczbę odchyleń od normy.
- Umożliwia producentom stosowanie kilku materiałów, których nie da się efektywnie połączyć innymi procedurami, co pozwala na tworzenie bardziej skomplikowanych wzorów form.
- Powstałe wiązanie jest niezwykle silne, dzięki czemu produkt końcowy jest bardziej wytrzymały, niezawodny i trwały.
Dwuetapowy proces formowania pozwala producentom uzyskać produkty wysokiej jakości.
Konsolidacja części
Liczba części w gotowym zespole ulega zmniejszeniu dzięki zastosowaniu formowania wtryskowego dwuetapowego, co pozwala zaoszczędzić średnio 40 tys. dolarów na wydatkach na rozwój, inżynierię i walidację przy każdej zwiększonej liczbie części.
Wydajny
Dzięki formowaniu dwuetapowemu możliwe jest formowanie kilku komponentów za pomocą jednego narzędzia, co zmniejsza nakład pracy potrzebny do wytworzenia części i eliminuje konieczność spawania lub łączenia komponentów po formowaniu.
Rodzaje struktur formowanych dwustrumieniowo
Wybór i uzyskanie odpowiedniej struktury formy jest kluczowe dla oszczędności kosztów i zapewnienia jakości. Oto kilka rodzajów struktur formowania dwustrumieniowego:
Forma dwustopniowa z przełącznikiem rdzenia
Ponieważ nie ma potrzeby przemieszczania rdzenia i gniazda formy, procedura formowania wielostopniowego z przesunięciem rdzenia jest najprostsza. Alternatywnie, przesunięcie suwaka zmieni geometrię gniazda formy.
Substancję A wtryskuje się najpierw do gniazda formy, gdy suwak znajduje się w pozycji rozszerzonej, podczas procesu formowania wtryskowego, za pomocą dwustopniowej formy z przesunięciem rdzenia. Następnie suwak jest odciągany, aby odsłonić nowy obszar gniazda formy.
Pozostałą przestrzeń wypełnia się poprzez przesunięcie suwaka po wstrzyknięciu materiału B do zmodyfikowanej wnęki przez inną wlewkę (nad środkową dyszą).
Następnie, po utwardzeniu, element z tworzywa sztucznego jest wyciskany z formy. Następnie jest on rozprowadzany w tej samej kolejności, co powyżej, aby kontynuować formowanie.
Chociaż cena narzędzia wzrasta po dodaniu suwaka do formy, nadal może być ono znacznie tańsze niż formy z obrotowym stołem lub wałkiem obrotowym. Niestety, nie nadaje się do produkcji skomplikowanych, wielokolorowych elementów z tworzywa sztucznego.
Forma dwustrumieniowa z płytą obrotową
Na osi środkowej płyty, równoległej do osi obrotu, płyta rdzenia formy ma dwa identyczne rdzenie, będące swoimi lustrzanymi odbiciami. W płycie gniazda znajdują się dwa gniazda o różnej geometrii, przymocowane do nieruchomej płyty.
W każdym cyklu obrotowy stół dokonuje zmiany uformowanych elementów, bez konieczności ingerencji człowieka.
Forma, która może pomieścić więcej materiałów, jest widoczna tutaj tylko z dwoma materiałami. W zależności od ilości użytego materiału, obrotową płytę można obrócić o 90°, 120° lub 180°. Do uzyskania odpowiedniego obrotu po stronie rdzenia wymagana jest również specjalna wtryskarka.
Struktura formy dwustrumieniowej Seesaw
Z jedną stroną poruszającą się w górę, drugą w dół itd., struktura płyty składa się z dwóch boków obracających się wokół środka. Większość projektów form klawiatur z cyframi i literami wykorzystuje strukturę huśtawki.
Struktura zawiera zamknięte znaki numeryczne lub alfabetyczne, takie jak 0, 4, 8, A, B, D i O. Materiał wtórny może łatwo przedostać się do zamkniętego obszaru tylko wtedy, gdy stosowana jest konstrukcja huśtawki, co tworzy piękny wygląd.
Struktura huśtawki działa w następujący sposób:
- Po jednym wtrysku forma jest otwierana.
- Złamana igła opuszczana jest przez popychacz, co powoduje obrót huśtawki wokół obracającego się wału.
- Górna płyta jest podnoszona poprzez pchanie huśtawki, co powoduje, że złamana igła wydostaje się z formy.
Otwór pęknięty powstaje, gdy igła unosi się na krawędzi uszczelnionej części pierwotnego produktu. Aby wywiercić otwór wtórny w zamkniętej części od strony otworu pękniętego, igła jest przesuwana niżej przez powracający sworzeń pękniętej płytki podczas procesu podwójnego wtrysku.
Konstrukcja przesuwna wnękowa
Męska komora modelu przesuwa się pod wpływem silnika podczas otwierania formy po pierwszym wtrysku. Określona odległość jest wykorzystywana do wyrównania formy z formą główną przed drugim procesem formowania wtryskowego.
Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy stosowaniu formowania dwuetapowego
Przy stosowaniu formowania dwustrumieniowego należy brać pod uwagę następujące czynniki:
Wybór materiałów
Przy wyborze materiału na komponent istotne są czynniki fizyczne, mechaniczne, chemiczne, termiczne, elektryczne, palność i odporność na promieniowanie UV. Aby trafnie dobrać materiał, należy odpowiedzieć na szereg pytań, w tym:
- Jakiemu rodzajowi temperatur będzie poddawany Twój produkt?
- Jak elastyczny lub sztywny musi być materiał, aby można go było zginać?
- Odporność na uderzenia: Jak wytrzymała musi być powierzchnia?
- Jak dobrze wytrzymuje duże obciążenia pod względem wytrzymałości na ściskanie?
- Czy element będzie narażony na działanie promieni UV, takich jakie występują na zewnątrz?
- Czy część będzie narażona na działanie substancji chemicznych, które mogą mieć wpływ na jej działanie, zwłaszcza z biegiem czasu?
- Jaki okres trwałości jest wymagany dla danej części?
Kompatybilność materiałowa
Chemia materiałów jest kluczowa przy podejmowaniu decyzji, które z nich zastosować do formowania dwuetapowego. Podczas gdy niektóre materiały wiążą się niedoskonale, inne dobrze ze sobą współpracują i tworzą solidną adhezję molekularną.
Przeprowadź test przyczepności przed rozpoczęciem produkcji, jeśli właściwości adhezyjne dwóch mieszanek są niejasne. Jeśli wiązanie jest niewystarczające, można zastosować w projekcie elementy mocujące, takie jak podcięcia, rowki lub ramiona, aby zwiększyć przyczepność i połączyć ze sobą dwie mieszanki.
Tabela zgodności materiałów jest analizowana w celu określenia, które polimery będą się ze sobą łączyć, a które są niekompatybilne. Dodatkowo, eliminuje to możliwość zanieczyszczenia, co stanowi problem w przypadku stosowania dwóch różnych form.
Ponadto, w porównaniu z produkcją identycznego produktu lub części przy użyciu dwóch różnych procesów formowania, formowanie dwuetapowe zapewnia znacznie silniejsze połączenie. Możliwość produkcji wielokolorowych wyrobów z tworzyw sztucznych metodą formowania dwuetapowego to jedna z dodatkowych zalet tego procesu w porównaniu z lakierowaniem, które z czasem może stracić na skuteczności.
Dzięki metodzie dwuetapowej możesz tworzyć bardziej użyteczne i zaawansowane elementy. Co więcej, miękkie tworzywa sztuczne można mieszać z twardymi. Produkt charakteryzuje się znacznie większą integralnością. Produkty formowane metodą dwuetapową są często znacznie trwalsze i bardziej odporne na wstrząsy.
Metoda ta doskonale nadaje się również do produkcji miękkich uchwytów urządzeń elektrycznych, uszczelek i uszczelek klimatyzacyjnych oraz powierzchni antypoślizgowych. Dzięki tej metodzie można tworzyć logo, które, w przeciwieństwie do logo namalowanego, nigdy nie blakną.
Wyłączniki
Aby utworzyć otwory, elementy zatrzaskowe i długie otwory przelotowe, forma zamyka te miejsca, aby zapobiec przepływaniu tworzywa sztucznego do tych miejsc.
W takich sytuacjach dwie połówki formy przylegają do siebie. Dzięki temu powierzchnie uszczelniające formy mogą się otwierać i zamykać bez kolizji. Minimalny kąt pochylenia formy powinien wynosić od trzech do pięciu stopni. Im dłuższa żywotność formy, tym większy prześwit i większy kąt pochylenia.
Typ bramy
Podczas formowania wtryskowego, roztopiona żywica dostaje się do komory formy przez kanał wlewowy. Aby uzyskać idealne proporcje i estetyczny wygląd wypraski, zapobiegając jednocześnie jej odkształcaniu, należy wziąć pod uwagę rodzaj, konstrukcję i lokalizację wlewu.
W procesie formowania wtryskowego najczęściej stosuje się dwa rodzaje przewężek: przewężki zakładkowe i przewężki gorącokanałowe:
- Najpopularniejszymi i najskuteczniejszymi bramkami są bramki zakładkowe. Jednakże ze względu na swoją prostotę mogą nie odpowiadać Twoim potrzebom.
- Wlewki z gorącą końcówką posiadają maleńkie, eliptyczne otwory. Żywica jest utrzymywana w temperaturze wystarczającej do przepłynięcia przez wąski otwór wlewu za pomocą grzałki sterowanej termostatem, zamontowanej z tyłu formy.
Wiązania chemiczne molekularne
Aby możliwe było silne wiązanie molekularne, podłoże i żywica do drugiego etapu powinny być idealnie kompatybilne chemicznie. Najdłuższy odcinek lub powierzchnia jest idealna do połączenia obu żywic. Drugi etap jest praktycznie niemożliwy do usunięcia, jeśli dobierzemy odpowiednie materiały i zaprojektujemy połączenie.
Nawet jeśli uda się uzyskać wiązanie chemiczne na wysokim poziomie, zdecydowanie zalecamy użycie odpowiedniego wiązania mechanicznego, jeśli wiązanie ma duże znaczenie w danym zastosowaniu.
Lokalizacja bramy
Jest to niezbędne do produkcji kosmetyków o stałej powierzchni i jednorodnej formy. W formowaniu wtryskowym jednoetapowym, dzięki odpowiedniemu umiejscowieniu wlewu, stop może przedostać się przez najgrubszą część otworu, zanim spłynie do mniejszych obszarów.
Sugestie dotyczące formowania dwuetapowego
Oto kilka zaleceń dotyczących formowania dwuetapowego:
Numer 1
Miękki plastik jest formowany po raz drugi po uprzednim uformowaniu go z twardego plastiku. Za pierwszym razem jest przezroczysty, za drugim nie. Pierwsze formowanie odbywa się z tworzywa wysokotemperaturowego, natomiast podwójne formowanie z tworzywa niskotemperaturowego.
Numer 2
Przed rozpoczęciem produkcji przetestuj formę, aby stworzyć gotowy produkt.
Numer 3
Przed wykonaniem formy należy znaleźć wszystkie potencjalne wady i je naprawić.
Numer 4
Weź pod uwagę kurczenie się obu materiałów. Ogólnie rzecz biorąc, materiał, który został stworzony na początku, wpływa na kurczenie się.
Numer 5
Drugi zastrzyk można podać dopiero wtedy, gdy pierwszy zacznie w pełni działać.
Numer 6
Aby uniknąć uszkodzeń w trakcie procesu formowania, należy wziąć pod uwagę pozycję formowania.
Numer 7
Dopuść, aby krawędź pierwszego elementu formowanego wtryskowo była zbyt duża. Dzięki temu drugi wtrysk będzie miał wyższe ciśnienie.
Numer 8
Sprawdź, czy parametry jednostki wtryskowej zapewniają wymagane ciśnienie, szybkość przepływu i wydajność chłodzenia.
Numer 9
Upewnij się, że integralność strukturalna pierwszej uformowanej części wytrzyma ciśnienie wtrysku podczas drugiej formowanej części.
Wniosek
Osoby niezaznajomione z formowaniem wtryskowym dwuetapowym mogą uważać, że jest to trudne. Wymaga ono wprawdzie drugiego materiału i procedury, co dodatkowo utrudnia tworzenie komponentów, ale jest stosunkowo łatwe.
Formowanie dwuetapowe może odbywać się między innymi za pomocą obrotowej płyty, ruchomego rdzenia lub formowania wtryskowego. Pierwsze dwie metody wymagają dwóch procesów, dwóch systemów kanałów wtryskowych i drugiej jednostki wtryskowej.
W tym ostatnim przypadku często wykorzystuje się dwie różne formy, po jednej dla każdego materiału, ale można to również zrobić przy użyciu tylko jednej formy, dwóch systemów kanałów oraz ręcznego lub automatycznego systemu przenoszenia części typu „podnieś i umieść”.
