Какой метод отделки поверхности изделий, изготовленных методом литья под давлением, является наиболее технологичным и экономически выгодным? Какие преимущества и недостатки различных методов следует учитывать и какое оборудование наиболее целесообразно использовать?
Оптические и декоративные требования, технические аспекты и необходимость получения определенной информации об изделии — существует много различных причин для декорирования или нанесения надписей на поверхности пластиковых изделий. С применением известных классических методов (например, печати, гальванизации, нанесения покрытий напылением, лакировки) связаны значительные затраты. Поэтому из технико-экономических соображений желательно интегрировать операции, связанные с декорированием изделий, в процесс литья под давлением. В настоящее время наиболее широкое распространение получили три метода декорирования деталей непосредственно в литьевой форме:
• этикетирование в форме – IML (In Mould Labeling);
• декорирование в форме – IMD (In Mould Decoration);
• литье с закладными элементами – IM (Insert Moulding).
Существует также метод декоративного литья на текстильную подложку. Эта особая технология успешно применяется как специальный способ изготовления деталей внутренней отделки автомобилей. Но зачастую этот метод применяется в комбинации со сложным оборудованием для каскадного литья и тиснения, поэтому в первую очередь лучше рассматривать стандартные методы литья под давлением.
Общей задачей всех трех перечисленных выше методов является целенаправленное нанесение соответствующего предъявляемым требованиям и обладающего определенными свойствами поверхностного слоя литьевого изделия. Так, например, метод IML применяется, прежде всего, для изготовления тонкостенных упаковок одноразового использования, метод IMD — для изготовления высококачественных литьевых изделий, используемых, в частности, в автомобилестроении, а метод IM — для изготовления изделий, в процессе декорирования которых необходимо строго выдерживать их геометрические параметры. При этом не исключено совмещение этих методов, что позволяет предложить потребителям дополнительные варианты декорирования изделий.
Метод In Mould Labeling
Метод IML предоставляет широкие возможности этикетирования поверхности тонкостенных прямоугольных и круглых упаковочных емкостей различной геометрической формы. Характерными признаками производства подобных литьевых упаковок являются короткое время цикла и, следовательно, высокая производительность процесса. При использовании метода IML требуется специальный робот-манипулятор, который укладывает вырезанную полимерную пленку (этикетку) с нанесенным на нее печатным изображением в строго определенном положении в гнезда обращенной к выталкивателю части литьевой формы. В требуемом положении этикетки удерживаются либо за счет вакуумирования, либо под воздействием электростатического заряда. В дальнейшем, в закрытой форме этикетки соединяются с формуемым в ней изделием, причем во время впрыска этикетки частично расплавляются на границе контакта с подаваемым в литьевую форму расплавом полимерного материала. Извлечение снабженных этикетками готовых изделий осуществляется, как правило, со стороны неподвижной полуформы, соединенной с узлом впрыска литьевой машины. Одновременно с этим в гнезда полуформы, расположенной со стороны узла выталкивания, закладываются новые этикетки.
Время цикла для большинства изготавливаемых тонкостенных литьевых изделий составляет от 4 до 8 с. При этом от 0,3 до 1,5 с приходится на размещение этикеток в гнездах формы и извлечение готовых изделий. Метод IML все более широко применяется также на литьевых машинах с многоэтажными литьевыми формами и двумя поверхностями раздела частей формы. В комбинации с двойной системой захватов это позволяет увеличить в два раза производительность оборудования. Для работы с такими короткими значениями времени цикла предназначены высокоскоростные термопластавтоматы, которые, благодаря комбинированному использованию преимуществ электрических и гидравлических приводных систем, являются наиболее прогрессивными с технико-экономической точки зрения. Такие ТПА позволяют уменьшить время цикла, повысить производительность и уменьшить затраты на единицу продукции.
Серия SPEED с усилием смыкания от 128 до 468 тонн была разработана для обеспечения очень высоких скоростей впрыска и очень короткого времени цикла, гарантируя при этом надежность, стабильность и производительность, близкую к японским стандартам: скорость впрыска 300-500 мм/с, цикл на холостом ходу 1,5 сек.
Метод In Mould Decoration
При использовании метода IMD, в отличие от IML, в литьевую форму не подаются предварительно вырезанные этикетки. Наносимый на изделие декоративный рисунок в основном находится в виде лакового слоя на бесконечной пленочной подложке, которая с помощью специального подающего устройства протягивается в направлении сверху вниз через поверхность раздела частей литьевой формы. С помощью датчиков и высокоточной котировочной системы пленочная подложка с высокой точностью позиционируется по контуру гнезда и фиксируется зажимной рамкой. За счет создания вакуума пленочная подложка плотно прижимается к поверхности гнезда обращенной к выталкивателю части полуформы. После завершения этих операций литьевая форма закрывается, и расплав полимерного материала впрыскивается в ее гнездо.
Под воздействием высокой температуры и давления лаковый слой отделяется от пленочной подложки и соединяется с поверхностью отливки. При открывании литьевой формы лаковый слой вместе с формуемым изделием полностью отделяется от пленочной подложки. Готовое изделие вплоть до момента его извлечения остается в обращенной к соплу части формы. Затем подающее устройство вместе с пленочной подложкой перемещается к обращенной к выталкивателю полуформе. При находящейся в переднем положении зажимной рамке следующий участок непрерывной пленочной подложки сматывается с рулона для подготовки к очередному циклу и позиционируется.
Метод IMD предназначен для изготовления плоских изделий, которые должны быть декорированы с одной стороны по всей площади. Толщина изделий играет при этом второстепенную роль, однако изгибы, острые кромки и малые радиусы кривизны допустимы в очень ограниченных пределах. Без осложнений декорируются изделия с отверстиями. В большинстве случаев изделия непосредственно после извлечения из формы должны подвергаться очистке для удаления выступающих остатков лака на кромках и в области отверстий.
Преимущественно используются одно- и двухгнездные литьевые формы, причем время цикла, как правило, составляет от 15 до 30 с. Типичными изделиями, изготовленными с применением метода IMD, являются высококачественные декорированные детали для внутренней отделки автомобилей и для мебельной промышленности, а также корпуса мобильных телефонов и другой электроники. Все чаще этим методом декорируются пульты управления и кнопки высококачественных бытовых приборов.
Метод Insert Moulding
При декорировании деталей достаточно сложной формы и с утолщенными стенками лаковые слои и пленочные подложки либо совсем не используются, либо используются очень ограниченно. Это же относится и к изделиям, к которым предъявляются особенно высокие требования в отношении стойкости к образованию царапин и к тактильным свойствам. Примерами таких изделий могут служить панели стиральных машин, корпуса электрических приборов или подвергаемые интенсивным воздействиям панели автомобилей. Для декорирования перечисленных изделий рекомендуется использовать метод IM. Важным дизайнерским преимуществом этого метода декорирования является высокая степень свободы изготовления так называемой декоративной вставки (закладного элемента) даже достаточно сложной формы. Следует учитывать, однако, что этот метод связан с увеличенными производственными затратами на изготовление этого декоративного элемента.
На первой стадии процесса пленка для горячего тиснения с нанесенным на ней печатным изображением подвергается предварительному формованию на термоформовочной машине, а затем вырубается по определенному контуру с помощью штампа. Укладывание вставки осуществляется с помощью линейного или шестиосевого робота с двойным захватом, который одновременно используется и для извлечения готовых изделий. Толщина и стабильность формы пленки для горячего тиснения существенно выше, чем, например, у используемых при декорировании методом IML этикеток. Поэтому ее фиксации в оформляющей полости литьевой формы методом вакуумирования в большинстве случае оказывается затруднительной. Тем не менее, применение вакуумирования является целесообразным способом предотвращения выпадения вставки во время закрывания формы. Затем под действием повышенного давления и температуры вставка прочно соединяется с впрыскиваемым в форму расплавом полимерного материала.
В зависимости от толщины стенок формуемых изделий время цикла обычно варьируется в пределах 15-30с. При изготовлении изделий с увеличенной толщиной стенок время цикла может быть и больше.
Постоянно растущие требования в отношении точности и воспроизводимости литья, экономичности и чистоты, уровня шума и энергопотребления, особенно при изготовлении прецизионных декорированных изделий, приводят к тому, что при выборе оборудования предпочтение отдается высокоточным литьевым машинам.
JetMaster MK6 – это серия небольших и среднетоннажных серво-гидравлических термопластавтоматов нового поколения, с усилием смыкания от 88 до 668 тонн. Эти ТПА предоставляют непревзойденную скорость, производительность и точность. Энергосберегающие высокоскоростные термопластавтоматы этой серии ориентированы на массовое производство изделий высокого класса, обеспечивая наибольшую эффективность и экономию.
С технической точки зрения, методы декорирования являются всего лишь дополнением к широко распространенной технологии литья под давлением.
Дизайн и декоративное оформление изделий играют решающую роль во всех случаях, когда речь идет о конкуренции с другими производителями. Методы In Mould Labeling и In Mould Decoration предоставляют особенно широкую свободу действий благодаря возможности разнообразного оформления изделий и высокому качеству печати. Создаваемые на изделиях рисунки могут быть быстро изменены. Относительно быстро можно реализовывать на практике специальные акции, которые проводятся не только в сфере упаковок для продуктов питания. Для переработчиков значительно расширяются возможности быстрого реагирования на запросы потребителей: они могут намного быстрее, чем при использовании других методов отделки, отвечать пожеланиям потребителей в отношении индивидуализированного декоративного оформления изделий.