Студопедия — Литье с декорированием в форме
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Литье с декорированием в форме






Технология литья с декорированием в литьевой форме (In-Mold Decoration) включает в себя установку в форму фрагмента пленки или фольги с последующим впрыском расплава полимерного материала с внутренней стороны фрагмента, что приводит к получению изделий с поверхностью, формируемой пленкой/фольгой. Это предоставляет производственникам уникальные возможности по гибкой переналадке на разные цветовые комбинации одной и той же детали.

Практический опыт использования IMD-технологии очень быстро показал ее неоспоримые преимущества по сравнению с иными технологиями декорирования

- точность и качество печати: процесс декорирования в пресс-форме позволяет добиваться очень высокой повторяемости изображения и качества отображения печати на поверхности отливки;

- долговечность деталей: защитный слой эффективно препятствует однократным и повторяющимся абразивным воздействиям, сохраняя вид готового изделия;

- никакой другой процесс нанесения печати не способен обеспечить такую высокую точность позиционирования изображения на сложной пространственной поверхности детали;

- упрощается производство за счет исключения из производственного процесса дополнительного оборудования финишных участков;

- возможно снижение себестоимости изделия за счет исключения дополнительных сборочных работ, появляется больше возможностей по реализации большего набора функциональных элементов в одной детали в рамках литейного цикла.

При изготовлении декоративных подложек цветная печать наносится на плоскую листовую заготовку, а это намного проще и функциональнее, чем нанесение печати на отформованную деталь, поверхность которой может иметь достаточно сложную трехмерную форму.

Также декорирование в пресс-форме позволяет избавиться от необходимости долгого простоя из-за смены цвета полимерного компаунда. Заменяя пленочные вставки можно менять цвет декоративной поверхности детали.

К недостаткам литья с декорированием и ламинированием в литьевой форме следует отнести затраты на вспомогательное оборудование, а также дополнительные этапы по подаче, отрезанию, подготовке и установке в литьевую форму декоративных элементов из пленки/фольги и слоистого пластика. Если применяются декоративные материалы, нечувствительные к внешнему воздействию, то могут быть использованы и обычные литьевые машины.

К другим недостаткам относятся увеличение продолжительности цикла литья (увеличение теплоизоляции, связанное с наличием декоративного слоя), деформация изделия из-за неравномерного охлаждения, брак из-за механических повреждений, коробление, изгиб, изменение оттенков, чрезмерное натяжение и проявление линий спая на декоративном слое.

Декорирование в пресс-форме получило распространение в первую очередь в автомобильной промышленности. Одними из первых изделий, выполненных по этому методу, стали декоративные панели управления обдувом и микроклиматом в салоне автомобиля, на которые должны наноситься вспомогательные символы и рисунки напротив управляющих кнопок и рычажков.

В конце 90-х годов данный метод декорирования стал постепенно обретать популярность и в производстве сотовых телефонов. Технология позволила сделать более стойкими к истиранию символику клавиш и корпусных деталей. Сменные разноцветные панели, например, телефонов также способствовали дальнейшему распространению технологии декорирования в пресс-форме.

Широкое распространение последние лет десять технология декорирования в пресс-форме получила в производстве пластиковых комплектующих для бытовой электроники, компьютерной и портативной техники, специализированной аппаратуры, а также в индустрии детских игрушек.

Появление IML-технологии было оптимистично воспринято производителями пластиковой упаковки (рис. 1), которые очень быстро оценили её перспективы и сделали ставку на новый вид упаковки, улучшающий дифференцирование торгового брэнда по сравнению с конкурирующими товарами.

Рис. 1. Пластиковая упаковка, изготовленная по IML-технологии.

Литье с декорированием в форме позволяет получать декоративные поверхности деталей с самыми разными оптическими эффектами:

металлизированные;

фосфорицирующие;

флуоресцентные;

люминесцентные;

хромированные;

«хамелеон» (меняют цвет при изменении угла обзора) и т. д.

Для использования в качестве базового материала можно использовать практически все термопласты. Максимальный объем выпускаемой продукции по данной технологии приходится на ПП.

Ведущие производители полимерных материалов для декорирования в пресс-форме — Bayer, GE Plastics, Autotype, Tekra.

Существуют две разновидности IML-технологии: литье с декорированием в форме и литье с ламинированием в форме.

Литье с декорированием в форме

Рулон отформованной пленки с нанесенным типографским или иным способом декоративным изображением устанавливается на машину. Конец рулона протягивается через литьевую форму и фиксируется точно между ее половинами. В процессе литья расплав полимера контактирует с ней таким образом, чтобы после удаления подложки декорированный слой остался на поверхности изделия.

По данной технологии можно получать изделия из термопластов с высококачественной, очень гладкой окрашенной поверхностью и детали, пригодные для сборки без дополнительного их окрашивания или обработки. Несмотря на то, что изготовление покрытия и нанесение нового цвета осуществляются в литьевой форме, этот способ дает возможность придавать поверхности металлизированный глянец. Вместе с этим можно наносить уникальные рисунки и рельеф, которые нельзя достигнуть традиционным окрашиванием.

Наряду с литьем под давлением, декорирование в литьевой форме используется и в других технологических процессах, в том числе в литье со вспениванием, раздувном формовании, литье реактопластов и ротационном формовании.

Литье с ламинированием в форме

Вместо тонкого слоя пленки/фольги в данной технологии используется подложка, которая для покрытия расплавом полимера с внутренней стороны устанавливается на плоскость разъема (рис. 2).

Рис. 2. Установка подложки в литьевую форму.

Технологический процесс ламинирования в форме состоит из следующих стадий:

Печать изображения/окрашивание. На этой стадии осуществляется печать изображения методом шелкографии на пленочной основе будущей подложки. В качестве заготовки применяются однослойные или многослойные пленки (в рулоне или в стопах листов). В качестве несущей основы пленок используется чаще всего различные композиции на основе поликарбоната. Выбор материала подложки определяется: оптическими, защитными, адгезивными и термоформуемыми свойствами, необходимыми для изготовления определенных деталей.

Обычно для печати изображений на пленках в рамках технологии IMD используется трафаретный способ: лист или полотно проходит через последовательность печатных форм с отдельными цветами, в результате чего формируется законченная цветовая композиция.

Печать может осуществляться на первую поверхность (будущая наружная поверхность готовой детали) или на вторую (поверхность подложки, контактирующая с расплавом). Марка чернил подбирается в зависимости от поверхности, на которую наносится изображение. При печати на первую поверхность выбирают обычные чернила, предназначенные для IMD-печати. При этом важно учитывать, что рисунок снаружи подложки уязвим к адгезивным воздействиям, поэтому здесь нужно сделать выбор между использованием более стойкой к истиранию краски или ламинированием печатной поверхности подложки. По этой причине в последнее время все большее распространение получает печать на вторую поверхность, когда красочный оттиск обращен к полимеру-основе, а подложка — наружу, защищая собой красочный слой от любых воздействий. Правда в этом случае есть одно большое «но»: впрыскиваемый в полость пресс-формы расплав оказывает термическое и механическое воздействие на краску подложки, особенно вблизи точки (или точек) впрыска. Для исключения термического разложения красочного слоя применяют два способа защиты: специальная термостойкая краска или дополнительный термозащитный слой.

Формование подложки. После отверждения краски и подсушивания материала подложки необходимо придать точную форму поверхности детали, в которую она будет интегрирована в процессе литья под давлением. При выборе метода формования важными факторами являются: глубина формовки, точность позиционирования графических элементов на отливке, тип материала подложки и т. д. Существует несколько методов термоформования, которые широко применяются при изготовлении подложек для IMD-процесса, в частности: вакуумное, прямое механическое, пневмоформование и их комбинации. Кроме термоформования применяются методы холодного формования: гидроформование (с помощью эластичной полиуретановой мембраны, на которую давит гидравлическая жидкость) или штамповка.

Ведущими производителями оборудования для формования листовых подложек являются ILLIG, Kiefel, GEIIS, ZMD, Hy-Tech Forming Systems (гидроформование) и др.

Заключительная стадия обработки подложки - обрезка в размер. Её можно осуществлять и в момент термоформования, если принцип работы оборудования позволяет интегрировать возвратно-поступательное движение ножевых кромок. Интегрированная операция тримминга повышает качество совмещения графики и профиля детали, так как уменьшается количество операций, требующих отдельной центровки.

В ряде случаев высечка осуществляется на отдельных машинах.

Установка подложки в пресс-форму. Отформованные декоративные подложки подаются к термопластавтомату. Так как закладка декоративной подложки увеличивает суммарное время цикла литья в ТПА, для максимального уменьшения общего времени цикла ведущие производители оборудования настоятельно рекомендуют использовать роботизированные модули для накопления, подачи и установки в пресс-форму декоративных подложек.

Для центрирования и фиксации подложек в гнезде пресс-формы предусматриваются специальные выступающие элементы. Конфигурация центрирующих элементов инструмента соответствует базовой перфорации, имеющейся на подложке. Ее надежное фиксирование в гнезде может достигаться также вакуумированием гнезда или электростатическим способом.

После установки подложки в пресс-форму осуществляется стандартный процесс литья под давлением, во время которого расплав полимера спекается с внутренней поверхностью подложки. Качество отлитой детали во многом будет зависеть от точности печати и предварительных операций формовки подложки.

Многокомпонентное литье

является универсальной технологией литья под давлением, популярность которой все время растет. Она обеспечивает большие возможности при конструировании и экономичном изготовлении многоцветных или многофункциональных устройств, применяется при создании изделий с многоцветными узорами, при изготовлении конструктивно сложных изделий, состоящих из нескольких различных полимерных материалов (рис. 1), при литьевой сборке изделий с подвижным и неразъемным соединением отдельных деталей.

Рис. 1. Примеры изделий, полученных методом многокомпонентного литья.

Технология многокомпонентного литья предлагает новые возможности, которые позволяют комбинировать несколько термопластов внутри литьевой формы, что приводит к устранению необходимости следующей сборки изделия и снижению общих затрат на производство. Например, проблему износа компьютерных клавиш с нанесенными символами можно преодолеть с помощью многокомпонентных решений, смысл которых заключается в том, что символы выполняются из другого или из того же материала, но отличающегося по цвету, и впрыскиваются непосредственно в корпус клавиши. В автомобильной промышленности часто используются комбинации из полиамида (РА) и термопластичного эластомера (ТРЕ), имеющие своей целью исключение дорогостоящих и сложных этапов сборки.

Инструменты и установки для решений многокомпонентного литья являются более сложными, нежели те, которые используются для литья однокомпонентных деталей. Однако экономия затрат, достигнутая за счет упрочнения конструктивных элементов или минимизации расходов на сборку, делают эту технологию рентабельной.

Более того, возможность изготовления многокомпонентных изделий на одной машине устраняет необходимость перемещения деталей при выполнении разных технологических процессов, а это приводит к экономии на перемещении, устранению потерь во время сборки и экономии производственных площадей.

К недостаткам процесса следует отнести необходимость дополнительных вложений для использования более сложных литьевых форм и узлов впрыска, а также необходимость приобретения специальной системы управления. Однако следует заметить, что стоимость оборудования для многокомпонентного литья снижается в результате того, что производители машин делают литьевые машины модульными.

Задачей многокомпонентного литья является автоматическое производство изделий из более, чем одного полимерного компонента в рамках одного рабочего цикла. В данном процессе каждый цвет или компонент четко разграничен друг от друга; последующий компонент впрыскивается поверх предыдущего. Многоцветное литьё может предусматривать два, три или четыре компонента. При этом значительно увеличивается сложность конструкции пресс-формы. Для сложных конфигураций стыковки компонентов часто используют пресс-формы с поворотными модулями.

В процессе многокомпонентного литья под давлением происходит впрыск расплава разных полимеров на разных стадиях процесса с использованием различных матриц, пуансонов или формующих полостей различной геометрической формы. Фактически сначала отливается пластмассовая вставка, которая затем перемещается в другую формующую полость, в которой ее заливают другим полимером. В литьевых формах происходит своеобразная сварка: вторая часть — из другого термопласта – «наплавляется» на первый после того, как форма или какое-то из изделий произведет необходимое перемещение. Форма второй полости определяется формами вставки и конечного изделия. Соединение двух различных материалов может быть осуществлено за счет механического сцепления, термического или химического сваривания.

К настоящему времени разработаны и успешно в промышленных масштабах применяются несколько способов литья под давлением многокомпонентных изделий различного назначения. Реализация любого из таких способов требует специально сконструированных литьевых машин с двумя или более узлам впрыска. Каждый из этих узлов пластицирует и впрыскивает один из компонентов, например, термопласты различных цветов, марок и т. п. Различают следующие варианты технологий многокомпонентного литья в зависимости от применяемых оборудования и оснастки:

1. Технология перемещения заготовки переносом – предварительно изготовленная в оформляющей полости одной литьевой формы заготовка вручную или с помощью робота переносится в другую оформляющую полость этой же литьевой формы или передается на другие ТПА и форму.

2. Технология перемещения заготовки поворотом – перемещение предварительно отлитой заготовки в литьевой форме за счет поворота блока формы вокруг горизонтальной или вертикальной оси.

3. Технология совмещенного литья двух компонентов – одновременная или со сдвигом во времени подача расплавов двух компонентов в одну и ту же полость литьевой формы.

4. Технология последовательного литья – последовательная подача расплавов двух компонентов в оформляющую полость литьевой формы. Для второго компонента внутри полости формы освобождается дополнительное пространство путем удаления специальной заслонки или знака.

5. Технология многослойного литья изготовление многослойных изделий (чаще трехслойных изделий из двух различных ПМ), имеющих структуру «ядро–оболочка».

В технологии переноса заготовки сначала отливается вставка, которая затем устанавливается во вторую литьевую форму, где заливается вторым полимером (рис. 2). Однако к недостатку данной технологии относится включение дополнительных операций по перемещению и установке вставки во вторую литьевую форму. Тем не менее операции по установке и извлечению вставки, а также литьевое оборудование могут быть оптимизированы за счет использования управляемых роботизированных или автоматизированных комплексов.

Рис. 2. Схема двухкомпонентного литья изделий в одной литьевой форме с переносом заготовки:

а – одновременное литье первого и второго компонентов в оформляющие полости; б – перенос заготовки в оформляющую полость и удаление готового изделия;

1, 2 – оформляющие полости; 3 – литник; 4 – робот; 5 – заготовка; 6 – готовое изделие (источник: Demag).

Часто используемым вариантом многокомпонетного литья является технология перемещения заготовки поворотом. После того как вставка отлита, гидравлический или электрический сервопривод поворачивает матрицу и изделие на 180 градусов (или на 120 градусов для изделия из трех материалов) для нового впрыска (рис. 3). Это наиболее быстрый и наиболее часто используемый способ, потому что две или три детали могут быть изготовлены в течение одного цикла.

Рис. 3. Схема двухкомпонентного литья в форме, установленной на вращающемся столе, встроенном в ТПА:

а – 1-я позиция; б – поворот во 2-ю позицию;

1 – поворотный стол; 2 – форма; 3 – заготовка; 4 – литники; 5 – готовое двухкомпонентное изделие (источник: Demag).

Технология последовательного литья заключается в автоматическом расширении формующей полости за счет подвижных пуансонов в момент, когда вставка находится в литьевой форме. Если быть более точным, то пуансон смещается (отходит) во время затвердевания вставки, чтобы создать свободное пространство для впрыска другого материала в ту же формующую полость (рис. 4). Литье в многокомпонентные формы (Multi-component injection molding) позволяет получать изделия с четким разделением цветов, а также детали гибридной конструкции, в которых из каждого полимерного материала исполнена центральная или периферийная часть. В этом случае инжекционные узлы выполняют традиционные функции, а конструкция детали определяется устройством литьевой формы.

Рис. 4. Схема последовательного двухкомпонентного литья: а – впрыск 1-го компонента; б – впрыск 2-го компонента;

1 – форма; 2 – разделительный элемент; 3 – литники; 4 – готовое изделиес четкой разграничительной линией между двумя компонентами (источник: Demag).

Для литья двухцветных изделий применяют червячные и поршневые литьевые машины. При этом возможны две схемы работы машины. Одна схема предусматривает возможность частичного или значительного смешения термопластичных материалов различного цвета, поскольку эти материалы одновременно или последовательно впрыскиваются в одну общую форму из одного или двух инжекционных цилиндров. Другая схема предусматривает четкое разделение материалов различной окраски. При этом материалы различного цвета поочередно впрыскиваются в форму ограниченного объема, где отливается первая часть изделия, а затем в форму увеличенного объема, где отливается вторая часть изделия и сваривается с ранее отлитой частью.

Выбор материалов для технологии многокомпонентного литья играет решающую роль. Необходимо провести тщательный анализ для определения их совместимости, химической устойчивости и износоустойчивости, а также возможности эксплуатации в условиях окружающей среды и соответствия другим специальным требованиям. Вязкость расплавов и значения усадки должны быть близкими. Различные комбинации материалов приводят к широкому диапазону прочности сцепления базового материала с наплавленным на него другим полимером. Можно добиваться сцепления от нулевого уровня до прочности химической связи, когда материалы взаимодействуют на молекулярном уровне и создают сверхпрочное сцепление, которое характеризуется продолжительным сроком службы в условиях агрессивной химической или окружающей среды. Поскольку многокомпонентное литье включает в себя сцепление различных материалов в одном комплексном изделии, то прочность сцепления материалов играет важную роль. К факторам, которые влияют на прочность сцепления, относятся совместимость, температура технологического процесса, площадь контактных поверхностей, текстура, последовательность выполнения впрысков и конструкция деталей при их механическом сцеплении.

По технологии многокомпонентного литья можно производить изделия сложной формы с широким диапазоном применения — от электрических и потребительских товаров до различных специальных отраслей промышленности. Например, в автомобильной промышленности этим методам производят корпуса замков, вентиляционные решетки, разъемы для подушек безопасности, уплотнения дверей, линзы автомобильных фар и т.д.

В последнее время получило широкое распространение двухкомпонентное литье, которое заключается в последовательном и/или одновременном впрыске двух различных, но совместимых материалов — поверхностного и базового — в одну формующую полость литьевой формы. В результате получаются слоистые изделия, имеющие структуру типа «сэндвич», где базовый материал находится между слоями поверхностного. Технология обеспечивает универсальность за счет оптимального использования свойств каждого из материалов. Это позволяет снизить стоимость сырья, давление впрыска, усилие смыкания литьевой формы, а также остаточные напряжения в готовом изделии. Кроме того, она позволяет достигнуть желаемого изменения свойств отливки и/или нужных технических эффектов.

Типичный процесс многокомпонентного литья под давлением начинается с впрыска более прочного компонента, из которого образуется наружный слой изделия. Сразу после начала впрыска этого компонента начинается впрыск другого, в том числе и вспенивающего компонента, - для заполнения центральной зоны, а затем продолжается впрыск совместно обоих компонентов. В определенный момент подача первого (для наружного слоя изделия) прекращается, а впрыск второго компонента продолжается до завершения стадии заполнения формующей полости (рис. 5). Слоеная структура отливки создается в процессе заполнения формующей полости за счет того, что разные расплавы пластицируются в разных узлах впрыска, проходят через разные системы впрыска, и поступающие в формующую полость потоки являются ламинарными. Это предотвращает смешение различных потоков - слоев и приводит к тому, что один материал становится как бы упакованным в другой с заранее рассчитанным и воспроизводимым соотношением толщин поверхностный слой/ центральная зона.

Рис. 5. Схема основных стадий многокомпонентного литья под давлением:

а – на начальной стадии заполнения формующей полости осуществляется впрыск термопласта для образования поверхностного слоя изделия; b – на промежуточной стадии впрыска термопласт, предназначенный для заполнения центральной зоны изделия, поступает в центр формующей полости; с - после завершения впрыска термопласта для центральной зоны (когда она уже почти заполнена) неповрежденный поверхностный слой равномерно покрывает массу, находящуюся в центральной зоне; d – после завершения впрыска термопласта для центральной зоны изделия, клапан возвращается в исходное положение, очищается и подготавливается к следующему циклу.

Литьевые формы, предназначенные для многокомпонентного литья, сконструированы также, как и для обычного литья под давлением. Отличия от обычных литьевых форм состоят в размещении литника и его типе. В большинстве случаев следует стремиться к равномерному распределению сердцевинных компонентов до завершения пути течения. В значительной степени на этот фактор может повлиять расположение литника.

При выборе места расположения литника следует принимать во внимание, что сначала впрыскивается определенное количество оболочного материала, и что после этого оболочный и сердцевинный материал впрыскиваются одновременно. В принципе можно использовать большинство типов литниковых каналов, однако часто возникает необходимость изменения их геометрических параметров. Допустимыми вариантами являются стержневой, щелевой, точечный и тоннельный литниковые каналы, но использование для многокомпонентного литья под давлением обычной горячеканальной литниковой системы невозможно, поскольку в этом случае в нагреваемом канале смешался бы оболочный и сердцевинный материалы.

Сэндвич-литьем производят весла для каноэ, сиденья и бачки для туалетов, корпуса компьютеров, крышки для кассовых аппаратов, корпуса для аудио- и видеоаппаратуры, кожухи для электронных и электрических схем, садовые стулья, коробки и контейнеры, обувь и подошвы для нее, ручки для малярных кистей, тонкостенные контейнеры и бутылки для напитков, автомобильные аксессуары (корпуса для наружных зеркал, ручки и кнопки внутри салона), отдельные элементы микроволновых печей и многое другое.

 







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 1829. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Ведение учета результатов боевой подготовки в роте и во взводе Содержание журнала учета боевой подготовки во взводе. Учет результатов боевой подготовки - есть отражение количественных и качественных показателей выполнения планов подготовки соединений...

Сравнительно-исторический метод в языкознании сравнительно-исторический метод в языкознании является одним из основных и представляет собой совокупность приёмов...

Концептуальные модели труда учителя В отечественной литературе существует несколько подходов к пониманию профессиональной деятельности учителя, которые, дополняя друг друга, расширяют психологическое представление об эффективности профессионального труда учителя...

Особенности массовой коммуникации Развитие средств связи и информации привело к возникновению явления массовой коммуникации...

Тема: Изучение приспособленности организмов к среде обитания Цель:выяснить механизм образования приспособлений к среде обитания и их относительный характер, сделать вывод о том, что приспособленность – результат действия естественного отбора...

Тема: Изучение фенотипов местных сортов растений Цель: расширить знания о задачах современной селекции. Оборудование:пакетики семян различных сортов томатов...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.014 сек.) русская версия | украинская версия