Як вирішити проблему різниці кольорів продукту в дизайні прес-форм?

Колірна зміна деталей, виготовлених під тиском, походить від одного з чотирьох основних джерел: самого матеріалу, параметрів процесу формування, конструкції прес-форми або умов навколишнього середовища під час вимірювання.

Варіації-, пов’язані з матеріалом, включають відмінності в партіях пігменту, невідповідність змішування основної суміші, зміни сорту смоли або забруднення залишковим матеріалом із попередніх циклів. Зазвичай їх виявляє хороша вхідна перевірка.

Зміни-, пов’язані з процесом, включають зміни температури плавлення, зміни часу перебування, зміни швидкості шнека та різницю протитиску. Зазвичай вони контролюються стабільною роботою машини.

Варіанти-, пов’язані з цвіллю, є найскладнішими. Навіть із ідеальним матеріалом і бездоганним процесом певні варіанти дизайну форми гарантують невідповідність кольорів. Це та частина, про яку більшість покупців не замислюються, доки не дивляться на забраковані запчастини.

Зміна навколишнього середовища пов’язана з умовами освітлення під час перевірки. Одна й та сама частина виглядає по-різному під люмінесцентним, світлодіодним або денним освітленням. Стандартизовані умови перевірки важливі для будь-якої серйозної кольорової програми.

Для косметичних-критично важливих проектів, таких як високоякісна-форма для лиття під тиском оболонки миші, згідно з галузевими опитуваннями дизайн форми становить приблизно від 30 до 45 відсотків від загального потенціалу варіації кольорів. Це велике число -, і його можна контролювати за допомогою інженерних рішень.

Дозвольте мені розглянути шість найважливіших факторів у приблизному порядку впливу.

1. Розташування та розмір воріт

Ворота - це місце, де пластик входить у порожнину з високою швидкістю. Усюди, де пластик потрапляє з високою швидкістю, ви отримуєте нагрів від зсуву - матеріал, який нагрівається через тертя сам із собою під час течії. Надмірне нагрівання зсуву погіршує пігменти, зміщує кольори та створює видимий «ореол» різниці кольорів навколо зони воріт.

У прес-формі для лиття під тиском оболонки миші з затвором, розміщеним на косметичній поверхні, ви часто можете побачити цей ореол на кожній частині - трохи темніше або блакитніше кільце навколо затвора-свідка. Виправлення полягає в розташуванні воріт: розташуйте ворота на прихованих внутрішніх поверхнях, використовуйте підводні ворота, які зникають у частині, або перейдіть до багато-точкових воріт, які розподіляють потік.

Розмір воріт також має значення. Занадто малий і зсувний нагрів зростає. Занадто великий, і час відновлення воріт стає вузьким місцем циклу.

2. Однорідність температури форми

Це найбільший окремий фактор, якому найбільше нехтують. Коли різні ділянки прес-форми працюють при різних температурах, деталь охолоджується з різною швидкістю в різних зонах. Для напів-кристалічних пластмас, таких як POM або PP, нерівномірне охолодження призводить до нерівномірної кристалізації -, а нерівномірна кристалічність проявляється як видима зміна кольору.

Промислові дослідження вказують на те, що різниця температури форми лише на 5 градусів за Цельсієм у порожнині може викликати видиму зміну кольору чутливих матеріалів. Досягнення рівномірної температури прес-форми вимагає ретельного проектування охолоджувального каналу з аналізом CFD, достатньої швидкості потоку води (зазвичай від 4 до 8 галонів на хвилину на контур) і відповідної потужності регулятора температури.

3. Схема каналу охолодження

Фактичне розташування каналів охолодження, тісно пов’язане з рівномірністю температури, визначає, чи рівномірно розподіляється тепло по всій частині. Канали, розташовані надто далеко від поверхні порожнини, повільно охолоджуються. Надто близькі канали створюють холодні точки. Погано збалансовані канали призводять до того, що деякі області перегріваються, а інші надмірно-охолоджуються.

AПластикові PS чашки для ін'єкційз погано сконструйованими охолоджувальними каналами зазвичай показує видимі кольорові кільця навколо стінки чашки - саме там, де змінюється швидкість охолодження. Щоб виправити це, потрібне конформне охолодження, збалансоване розташування каналів або в деяких випадках додавання додаткових каналів через ядра.

4. Оздоблення поверхні порожнини

Оздоблення поверхні впливає на те, як світло відбивається від формованої частини, що безпосередньо впливає на сприйманий колір. Глянцевий лак SPI A-1 виглядає трохи темніше (більш насичено), ніж матова текстура VDI 24 ідентичного матеріалу. Змішайте фінішні покриття на каріозних поверхнях, і ви отримаєте видиму варіацію кольору, яка не має нічого спільного з фактичним пігментом.

Для інструментів з кількома-порожнинами це означає, що кожна порожнина повинна мати однакову обробку поверхні в межах жорстких допусків.

5. Час перебування матеріалу

Чим довше пластик знаходиться в нагрітій бочці або системі бігунів, тим більше він термічно розкладається. Термо{1}}чутливі пігменти спочатку руйнуються, змінюючи кольори з часом. У гарячоканальній системі з надто -довгим часом перебування ви можете створити видимі різні кольори від першої порожнини до останньої.

Правильно сконструйовані гарячеканальні системи для -важливих до кольору застосувань мінімізують час перебування завдяки збалансованим потокам і контролю температури, оптимізованому для конкретного матеріалу.

6. Баланс литника та бігуна

У багато-формах кожна порожнина має мати однаковий пластичний потік. Коли бігуни незбалансовані, деякі порожнини заповнюються швидше, ніж інші, з різними ефективними температурами та тиском розплаву. Результат: видимі відмінності кольорів між порожнинами на тих, що мають бути однаковими частинами.

Ось чому серйозний виробник форм для лиття під тиском використовує моделювання CAE для перевірки балансу потоку перед виготовленням інструменту, а потім фізичні короткі -випробування під час випробування T1, щоб підтвердити, що фактичний баланс відповідає прогнозованому балансу.

Різні полімери мають кардинально різну кольорову чутливість. Ось практична довідка.

Кілька практичних спостережень. АБС є кольоровою робочою конячкою лиття під тиском, оскільки він приймає широкий спектр пігментів і виробляє стабільні кольори з розумним контролем процесу. Ось чому так багатоФорма для лиття під тиском оболонки мишіпроекти виконуються на ABS - косметична передбачуваність вбудована в матеріал.

Clear PS більш вимогливий. Будь-які варіації кольорів у прозорих або напівпрозорих продуктах помітно помітні, оскільки немає непрозорого шару, який би приховав проблеми з дисперсією пігменту. POM має обмежену гнучкість кольору, оскільки його напів-кристалічна структура заважає світлу інакше, ніж аморфні полімери. більшістьПрес-форма для лиття двигунау проектах використовується чорний, природний білий або обмежені суцільні кольори -, а колір у будь-якому випадку не є косметичним пріоритетом для функціонального обладнання.

Сказати «кольори не збігаються» недостатньо для серйозного виробництва. Промисловість використовує колірний простір CIE Lab і метрику ΔE (Delta E) для об’єктивного кількісного визначення відмінностей кольорів.

ΔE – це розраховане число, яке представляє сприйняту різницю між двома кольорами в три-вимірному просторі кольорів, враховуючи різницю світлоти, червоної-зеленої осі та синьої-жовтої осі.

Для косметичних споживчих товарів типова специфікація становить ΔE менше 1,0. Це потребує як гарної колірної формули, так і гарного дизайну форми. Для промислових функціональних частин, де колір не є критичним, ΔE до 3,5 часто є прийнятним.

Спектрофотометр об’єктивно вимірює колір - портативні пристрої коштують від 3000 до 12 000 доларів США та є стандартним обладнанням будь-якої-фабрики, що спеціалізується на виробництві форм для лиття під тиском.

За останні п’ять років індустрія косметичних пластмас суттєво змінилася завдяки технології розумного керування кольором.

Системи-на базі штучного інтелекту автоматично порівнюють вхідні матеріали з історичними базами даних кольорів, позначаючи-{2}}варіації партії до виробництва. Сучасні системи досягають точності підбору кольорів у межах ΔE 0.5 -, кращої, ніж людське око.

Гравіметричні системи дозування основної суміші точно дозують пігмент у потік розплаву на формувальній машині, досягаючи плюс-мінус 0,2 відсотка точності проти 1-3 відсотків, типових для об’ємних систем. Покращена консистенція безпосередньо означає більш жорстку стійкість до кольору готових деталей.

Лінійні спектрофотометри, інтегровані у формувальні машини, автоматично вимірюють колір кожної деталі, позначаючи--специфіковані одиниці в режимі реального часу. Галузеві дані показують, що ці системи зменшують варіацію кольору на 40-65 відсотків порівняно з ручним контролем.

Кілька стандартів регулюють вимірювання кольору та прийнятність промислових пластмас:

ASTM D2244 охоплює методологію вимірювання кольору та обчислення ΔE

ISO 7724 визначає допуск на колір промислової продукції

ASTM E1331 детально описує методи вимірювання кольору спектрофотометром

SPE Color and Appearance Division публікує найкращі галузеві практики

DIN 6175 регулює вимоги щодо допуску до кольору автомобіля

Поважний оптовий постачальник форм для лиття під тиском повинен задокументувати можливості вимірювання кольору та надати звіти ΔE як частину стандартної поставки для косметичних застосувань.

Ось сценарій, який ми часто бачимо. Бренд споживчої електроніки звернувся до нашої команди після неодноразових проблем із відхиленням кольорів у свого існуючого постачальника. Рівень відмов у полі сягнув 7 відсотків - приблизно 1 з 14 одиниць не відповідає специфікації бренду ΔE 1.0.

Після повного оглядуФорма для лиття під тиском оболонки мишіі процесу, наша команда інженерів визначає п’ять проблем, пов’язаних-з цвіллю:

Ворота розміщені на косметичній верхній поверхні, створюючи видимий колірний ореол

Канали охолодження розподілені нерівномірно, з коливаннями температури на 8 градусів між порожнинами

Три з восьми порожнин при поліровці SPI A-3, п'ять порожнин при поліровці A-2 (невідповідно)

Надмірний час перебування в гарячому каналі в двох порожнинах

Немає гравіметричного дозування основної серії - волюметрична система з варіацією ±2 відсотки

Пакет рішень: перенесення воріт на приховану внутрішню поверхню, перебалансування каналу охолодження з оптимізацією CFD, рівномірне полірування SPI A-2 по всіх порожнинах, регулювання балансу гарячого каналу та встановлення системи гравіметричного дозування.

Результати після-модифікації: ΔE впав з 1,8 до 0,4 у восьми-порожнинах. Рівень відмови в полі впав з 7 відсотків до 0,3 відсотка. Загальна економія за 18 місяців виробництва: приблизно 120 000 доларів США на утилізації та відновлення довіри до бренду.

Для проектів, які потребують підтримки виробника Mouse Shell Injection Mold із серйозними вимогами до кольору, такий вид початкових інженерних інвестицій окупиться протягом першого кварталу повного виробництва.

Відмова від забарвлення коштує промисловості пластмас приблизно 2,3 мільярда доларів на рік

Конструкція форми контролює 30-45% загального потенціалу варіації кольору

Шість факторів дизайну форми мають значення: розташування воріт, рівномірність температури прес-форми, схема каналу охолодження, обробка поверхні, час перебування, баланс бігуна

ΔE менше 1,0 є стандартним показником для косметичних споживчих товарів

Матеріал має значення: ABS є найбільш поблажливим, прозорий PS вимагає найсуворішого контролю, POM має обмежену гнучкість кольору

Сучасне інтелектуальне керування кольором зменшує варіації на 40-65% порівняно з ручними системами

Різні продукти вимагають різної уваги: ​​форма для лиття під тиском оболонки миші (критична для косметики), форма для лиття під тиском для пластикових чашок PS (чутлива до прозорості),Прес-форма для лиття двигуна(функціональний, менш{0}}критичний колір)

Відмова від кольору є одним із найдорожчих косметичних дефектів під час лиття під тиском - і одним із тих, яким можна запобігти. Рішення щодо дизайну-форми, прийняті перед різанням сталі, значною мірою визначають, наскільки суворим може бути контроль кольору під час виробництва.

Незалежно від того, чи є ваш проект косметичної-важливої ​​споживчої електроніки, як-от форма для лиття під тиском оболонки миші для запуску флагманського продукту, прозора упаковка

Зв'язатися зараз