Литье под давлением и выдувное формование — это два процесса формования термопластов, но они производят принципиально разные типы деталей и предназначены для совершенно разных целей. Литье под давлением производит твердые пластиковые компоненты. Выдувное формование производит полые контейнеры. Понимание этого различия — и того, где находится одностадийное литье под давлением между ними — имеет важное значение перед выбором оборудования для любой операции по производству пластмасс.

Литье под давлением: детали из твердых материалов

При стандартном литье под давлением расплавленный пластик впрыскивается под высоким давлением в закрытую полость пресс-формы. Пресс-форма полностью определяет внешнюю и внутреннюю геометрию детали — пластик заполняет все пространство пресс-формы и затвердевает у ее стенок. В результате получается твердый пластиковый компонент: крышка, шестерня, корпус, деталь медицинского изделия или заготовка для последующего выдувного формования. Литье под давлением не позволяет производить полые контейнеры, поскольку в этом процессе отсутствует механизм для создания замкнутого внутреннего объема.

Выдувное формование: полые контейнеры

Выдувное формование позволяет получать полые пластиковые контейнеры путем надувания теплой пластиковой трубки или заготовки о внутренние стенки закрытой формы с помощью давления воздуха. Пластик растягивается, принимая форму формы, в результате чего получается тонкостенная полая деталь. Внутренний объем создается за счет давления воздуха. Существует три основных типа выдувного формования: экструзионно-выдувное формование (ЭВГ), инжекционно-выдувное формование (ИВГ) и инжекционно-растяжимое выдувное формование (ИВРГ).

Все типы процессов выдувного формования позволяют получать полые контейнеры путем нагнетания воздуха под давлением, при этом технология ISBM добавляет двуосную молекулярную ориентацию для повышения эксплуатационных характеристик бутылок.

Основные отличия вкратце

В данном случае одноэтапная система ISBM объединяет оба процесса.

Технология одноэтапного литья под давлением и выдувного формования объединяет литье под давлением и выдувное формование в одном станке. На станции литья под давлением заготовка формуется из гранул смолы. На станции выдувного формования еще теплая заготовка растягивается и выдувается в готовую бутылку. Оба процесса происходят последовательно на одном и том же вращающемся столе в рамках одного машинного цикла — один станок, один оператор, один ввод смолы, готовые бутылки на выходе.

Ассортимент контейнеров включает в себя продукцию, изготовленную по технологии одноэтапного литья под давлением ISBM — процесс, объединяющий литье под давлением (формование заготовки) и выдувное формование (придание формы контейнеру) в единый интегрированный цикл.

Какой процесс вам нужен?

Если вам нужны цельные пластиковые детали, выберите машину для литья под давлением. Если вам нужны готовые полые бутылки или контейнеры, выберите машину для выдувного формования. Для простейшей производственной структуры без промежуточной цепочки поставок заготовок выберите машину для одноэтапного литья под давлением: гранулы на входе, готовые бутылки на выходе.

Смотрите полную версию Серия аппаратов EP-HGY и EP-BPET ISBMили исследовать варианты изготовления пресс-форм на заказ для вашего формата контейнера.

Часто задаваемые вопросы

Почему покупатели путают эти два процесса

В процессе закупок путаница между литьем под давлением и выдувным формованием возникает отчасти потому, что термин «литье под давлением» иногда используется в широком смысле для обозначения любого процесса формования пластмасс с использованием давления впрыска, включая этап впрыска в ISBM. Когда поставщик описывает свою машину ISBM как «машину для литья под давлением», он технически прав, что литье под давлением является одним из этапов, но результатом работы машины являются полые контейнеры, а не твердые детали. Всегда уточняйте тип выпускаемой продукции при оценке вариантов оборудования для производства пластмасс. Вопрос прост: «Что выходит из этой машины?» Если ответ — твердые детали, это машина для литья под давлением. Если ответ — готовые полые бутылки или контейнеры, это машина для выдувного формования, независимо от способа формования промежуточного продукта.

Сравнение структуры капитала: двухэтапный и одноэтапный подходы к производству бутылок.

Для покупателя, желающего производить готовые ПЭТ-бутылки и оценивающего варианты структуры капитала, сравнение проводится между: (A) автономной машиной для литья под давлением для производства заготовок плюс отдельной машиной для выдувного формования с повторным нагревом для выдувания их в бутылки (двухэтапный процесс); и (B) одной одноэтапной машиной для литья под давлением, которая объединяет оба процесса в один цикл. Вариант A требует двух машин, двух комплектов пресс-форм, инфраструктуры для хранения и обработки заготовок, а также скоординированного планирования. Вариант B требует одной машины, одного комплекта пресс-форм (заготовка и выдувная форма в одной машине), не требует хранения заготовок и упрощает управление производством. Для большинства покупателей с объемами производства до 10 000 бутылок в час вариант B — одноэтапный литьевой формовочный процесс — предлагает более простое, компактное и капиталоэффективное производство бутылок.

Эффективность использования смолы: главное экономическое различие между этими процессами.

Наиболее существенное экономическое различие между литьем под давлением и выдувным формованием при производстве контейнеров заключается в эффективности использования смолы. Для изготовления ПЭТ-контейнера объемом 500 мл методом литья под давлением потребуется 40–60 г ПЭТ для достижения достаточных структурных характеристик. ПЭТ-бутылка объемом 500 мл, изготовленная методом литья под давлением, весит 8–10 г. Эта разница в расходе смолы на единицу продукции в 5–7,5 раз означает, что для производства контейнеров метод литья под давлением значительно эффективнее с точки зрения расхода материала, чем литье под давлением. Двухосная ориентация — механизм, обеспечивающий такое снижение веса — достигается только на этапе выдувного формования; литье под давлением само по себе этого не позволяет. Для покупателей, которые ранее предполагали, что литье под давлением может заменить выдувное формование при производстве контейнеров путем простого впрыскивания в полость, это различие в эффективности использования смолы объясняет, почему выдувное формование является единственным практическим процессом для производства коммерчески жизнеспособных легких контейнеров.

Роль молекулярной ориентации в различении этих двух процессов

Наиболее существенное техническое различие между литьем под давлением и выдувным формованием (в частности, ISBM) заключается на молекулярном уровне. Стандартное литье под давлением позволяет получать твердые детали со случайной ориентацией полимерных цепей — молекулярная структура изотропна, то есть свойства одинаковы во всех направлениях. Это подходит для твердых деталей, где приоритетами при проектировании являются прочность в нескольких направлениях и равномерная усадка.

ISBM производит полые контейнеры с двуосноориентированными полимерными цепями, выровненными как в осевом, так и в окружном направлениях за счет одновременного растяжения и выдувания. Эта двуосная ориентация преобразует механические свойства стенки контейнера: прочность на растяжение увеличивается до 3 раз, оптическая прозрачность повышается выше светопропускания 90% (в отличие от мутного или полупрозрачного ПЭТ без ориентации), а толщина стенок контейнера может составлять 0,2–0,5 мм, а не 2–5 мм, как это требуется для контейнеров, изготовленных методом литья под давлением, при эквивалентных структурных характеристиках. Вся ценность производства ПЭТ-бутылок — малый вес, прозрачность, барьерные свойства, возможность вторичной переработки — зависит от этой двуосной ориентации, которую обеспечивает только ISBM (а не стандартное литье под давлением).

Различия в оснастке: литьевая форма против комплекта пресс-форм ISBM.

Инструментарий, используемый в стандартном литье под давлением и в ISBM, отражает их различное назначение. Стандартная литьевая форма представляет собой закрытую форму с полостью и стержнем, которая формирует твердую или почти твердую деталь по всем поверхностям, как правило, из стали или предварительно закаленной стали, с каналами охлаждения для отвода тепла от затвердевающей детали. Комплект пресс-форм для ISBM представляет собой двухкомпонентную систему: литьевая форма для заготовки (которая производит промежуточную заготовку, а не готовую деталь) и выдувная форма (которая формирует окончательную бутылку за счет давления воздуха на стенку формы). Литьевая форма для заготовки в ISBM структурно похожа на стандартную литьевую форму, но она предназначена для производства очень специфической геометрии заготовки, а не готового изделия, и включает в себя систему горячеканальных каналов для минимизации следов литниковых каналов. Выдувная форма намного легче стандартной литьевой формы, поскольку она работает при более низком давлении (25–40 бар для продувочного воздуха против 800–2000 бар для впрыска) и обычно изготавливается из алюминия, а не из стали.

Как начать процесс оценки поставщиков

Для покупателей, впервые обращающихся за оборудованием ISBM, процесс выбора поставщика машин и пресс-форм может показаться сложным. Практической отправной точкой является не составление списка поставщиков, а четкая спецификация контейнера: определите объем бутылки, тип горлышка, тип смолы, целевой вес, требуемый объем производства и любые специфические требования (фармацевтическая GMP, горячее розлив, совместимость с чистыми помещениями) до обращения к какому-либо поставщику. Имея полную спецификацию контейнера, вы сможете получить значимые и сопоставимые предложения от нескольких поставщиков, поскольку каждое предложение будет основано на одних и тех же технических параметрах.

Процесс предпродажной подготовки в компании Ever-Power начинается с технического анализа спецификации контейнера заказчика. Наша команда инженеров-технологов оценивает спецификацию в сравнении с нашим ассортиментом оборудования, рекомендует подходящую модель (количество станций, усилие смыкания, система привода) и проводит предварительную оценку возможности изготовления пресс-формы — все это бесплатно и, как правило, в течение 24–48 часов после получения спецификации. Эта предварительная оценка позволяет покупателям понять вероятную конфигурацию оборудования и пресс-формы, а также связанные с этим инвестиции, прежде чем переходить к детальному процессу составления коммерческого предложения.

Полный ассортимент продукции ISBM от Ever-Power

Полный ассортимент одноступенчатых машин ISBM от Ever-Power охватывает все основные области применения в фармацевтической, косметической, пищевой, напиточной и промышленной таре:

Полные технические характеристики каждой модели можно найти на сайте. Страницы продуктов EP-HGY и EP-BPETДля получения рекомендаций по конкретным задачам свяжитесь с нашей командой по адресу: isbmmolding.com/contact-us или напишите по электронной почте на адрес [email protected]. Мы отвечаем на все технические вопросы в течение 24 часов.

Выбор материалов и смол для каждого процесса.

Доступные для литья под давлением и выдувного формования смолы различаются отчасти из-за разных температурных и барометрических условий, применяемых в каждом из этих процессов. Литье под давлением позволяет обрабатывать практически любые термопластичные смолы, включая конструкционные смолы с высокой вязкостью расплава, такие как поликарбонат (ПК), полиамид (ПА) и полиоксиметилен (ПОМ), поскольку высокое давление впрыска (800–2000 бар) позволяет даже вязким расплавам проникать в сложные полости.

Выдувное формование лучше всего работает с полимерами, обладающими достаточной прочностью расплава для сохранения формы во время расширения при выдуве — ПЭТ, ПП, ПНД и ПЭТГ. ПЭТ, который доминирует в производстве бутылок методом ISBM, обрабатывается при температуре 270–295 °C с узким технологическим диапазоном и строгими требованиями к контролю влажности. Его превосходные характеристики растяжения в диапазоне температур 90–115 °C делают его идеальным для двухосной ориентации в ISBM. Ни один процесс выдувного формования не может сравниться с литьевым формованием по разнообразию полимеров, но для производства контейнеров из ПЭТ и ПП ни один процесс литьевого формования не может сравниться с ISBM по эффективности использования материала и характеристикам контейнеров.

Дополнительные соображения при выборе оборудования

Помимо технических различий в типе выпускаемой продукции и механизме формования, покупатели, сравнивающие литье под давлением и выдувное формование — или оценивающие одноэтапное литье под давлением с другими вариантами — должны учитывать три эксплуатационных фактора, влияющих на экономику ежедневного производства: габариты, коммунальные услуги и требования к квалификации оператора.

Одноэтапные машины ISBM имеют компактные размеры, поскольку весь производственный процесс от гранул до готовых бутылок происходит на единой интегрированной платформе. Типичная машина EP-HGY150-V4 занимает примерно 3×4 метра площади. Необходимые коммуникации: электропитание (3 фазы, 380–415 В), сжатый воздух для выдувания (25–40 бар, от отдельного компрессора высокого давления), сжатый воздух низкого давления (6–8 бар) и охлажденная вода для охлаждения выдувной формы (8–12 °C). Для работы машины ISBM обычно требуется один обученный оператор на смену для мониторинга и контроля качества, а также инженер-технолог, готовый к корректировке параметров при изменении формата.