Blog

Dlaczego formowanie wtryskowe LSR w pomieszczeniach czystych kończy się niepowodzeniem, gdy stosuje się podejście oparte na formach termoplastycznych

– LSR utwardza się pod wpływem ciepła. Tworzywa termoplastyczne, które twardnieją po ostygnięciu, powodują niedopełnienie wtrysku, nadlewki i odpady.

– Regulacja temperatury w układzie z zimnymi kanałami stanowi przeciwieństwo konstrukcji z gorącymi kanałami. Jeśli popełni się błąd, materiał utwardzi się, zanim dotrze do gniazda.

– Wysoka lepkość LSR w pobliżu wody oznacza, że kontrola parowania wymaga zastosowania mikrootworów wentylacyjnych, wspomagania próżniowego oraz precyzji linii podziału, których nie wymagają tworzywa termoplastyczne.

– Stabilność wymiarowa w formowanie medyczne z LSR wymaga uwzględnienia skurczu kierunkowego i zmian po utwardzeniu, a nie obliczeń dotyczących skurczu chłodzeniowego, jakie stosuje się w przypadku tworzyw termoplastycznych.

Firma produkująca urządzenia medyczne przeniosła istniejący projekt z tworzywa termoplastycznego do projektu formy do formowania LSR. Na papierze oprzyrządowanie wyglądało poprawnie. Jednak podczas pierwszej serii próbek na każdej wnęce pojawiły się nadlewy. Odchylenia wymiarowe zmieniały się w poszczególnych odlewach. Walidacja pilotażowa zakończyła się niepowodzeniem.

Często spotykamy się z tym problemem podczas projektów związanych z przenoszeniem form. Przyczyną rzadko jest stal, z której wykonano formę, ani prasa. Chodzi o logikę.

Inżynierowie stosują założenia dotyczące formowania tworzyw termoplastycznych w projektach związanych z płynną gumą silikonową. A płynna guma silikonowa (LSR) obala każde z tych założeń.

Formowanie wtryskowe LSR w pomieszczeniu czystym Podejmowanie się tego zadania kończy się niepowodzeniem, gdy inżynierowie traktują ten proces jak formowanie termoplastyczne z wykorzystaniem innego materiału. LSR utwardza się pod wpływem ciepła, a nie poprzez schładzanie. Ta jedna różnica oznacza, że wszystkie założenia projektowe dotyczące formy – temperatura kanału wlewowego, głębokość odpowietrznika, kompensacja skurczu – muszą zostać opracowane od nowa.

Dlaczego formowanie wtryskowe LSR w pomieszczeniach czystych wymaga innej strategii projektowania form

Taki schemat powtarza się regularnie. Konstruktor form z piętnastoletnim doświadczeniem w dziedzinie tworzyw termoplastycznych podejmuje się realizacji projektu związanego z LSR. Geometria formy wygląda znajomo. Umiejscowienie wlewów jest zgodne ze standardowymi praktykami. A potem pierwsze próbki okazują się wadliwe.

Problem zaczyna się od temperatury. Formy do tworzyw termoplastycznych schładzają materiał, aby go zestalić. Temperatura w formach utrzymuje się poniżej 170 stopni Fahrenheita. Formy do LSR podgrzewają materiał w celu jego utwardzenia, a temperatura waha się od 320 do 420 stopni Fahrenheita. Nie jest to niewielka zmiana. To całkowite odwrócenie strategii termicznej.

Gdy nie kontroluje się temperatury formy podczas utwardzania, gdy projektant formy skupia się na kanałach chłodzących zamiast na regulacji ogrzewania, materiał utwardza się nierównomiernie. Powstają wtryski z niedopełnieniem, w których materiał utwardza się zbyt szybko w cienkich warstwach. Powstają odpady spowodowane przedwczesnym sieciowaniem. Wiele usterek ma swój początek na długo przed pierwszą próbką, już na etapie projektowania formy.

Powiązane artykuły:

formowanie wtryskowe LSR w pomieszczeniu czystym

Formowanie wtryskowe LSR w pomieszczeniach czystych: błędy w logice termoplastycznej

Przewodnik projektowania i produkcji form wtryskowych LSR

Jak forma wtryskowa LSR poprawia jakość części i redukuje wypływki

Precyzyjny proces formowania wtryskowego LSR dla medycznych części silikonowych

Proces formowania wtryskowego LSR wyjaśniony dla części silikonowych

Niskoseryjne formowanie wtryskowe LSR dla niestandardowych komponentów silikonowych

Formowanie wtryskowe LSR w pomieszczeniach czystych oraz regulacja temperatury w układzie zimnego kanału

Materiał, który utwardza się, zanim trafi do wnęki, jest bezużyteczny. A jednak właśnie tak się dzieje, gdy kwestia regulacji temperatury w kanale zimnym jest traktowana jako sprawa drugorzędna.

W przypadku tworzyw termoplastycznych stosuje się gorące kanały, aby utrzymać materiał w stanie stopionym pomiędzy cyklami formowania. W technologii LSR stosuje się zimne kanały, aby utrzymać materiał w niskiej temperaturze. Dwuskładnikowa mieszanka zaczyna utwardzać się natychmiast po zmieszaniu, a ciepło przyspiesza tę reakcję. System zimnych kanałów w procesie formowania wtryskowego LSR w pomieszczeniu czystym musi utrzymywać stabilną, niską temperaturę od dozownika aż po wlew. Jeśli temperatura w zimnym kanale ulegnie zmianie, materiał ulega sieciowaniu wewnątrz kanałów.

Konsekwencje są kosztowne. Zablokowane kanały wlewowe oznaczają konieczność całkowitego demontażu i czyszczenia. Wzrasta ilość odpadów materiałowych. Przestoje w produkcji trwają nawet kilka dni. Doświadczeni konstruktorzy form rozwiązują ten problem poprzez monitorowanie temperatury w pętli zamkniętej w każdym obwodzie kanału wlewowego oraz zapewnienie odpowiedniej izolacji termicznej między zimną płytą a ogrzewaną płytą gniazda. Brzmi to prosto, ale LSR zachowuje się zupełnie inaczej, a odchylenie temperatury o zaledwie 5 stopni może spowodować zatrzymanie produkcji.

Dlaczego kontrola błysków ma kluczowe znaczenie w procesie formowania wtryskowego LSR w pomieszczeniach czystych

Wielu inżynierów nie docenia, jak daleko LSR może się rozlać w szczelinie.

LSR w temperaturze wtrysku ma lepkość bliższą wodzie niż stopionemu tworzywu termoplastycznemu. Wykrywa szczeliny w linii podziału, których tworzywa termoplastyczne nie dostrzegają. Nawet luz o wielkości 0,005 mm staje się ścieżką powstawania nadlewki. W przypadku formowania wtryskowego LSR w pomieszczeniach czystych przeznaczonych do produkcji urządzeń medycznych nadlewka to nie tylko kwestia estetyczna. Oznacza to niepowodzenie procesu walidacji.

Kontrola nadlewek wymaga trzech czynników, którym przy projektowaniu form do tworzyw termoplastycznych rzadko przywiązuje się wagę. Po pierwsze, powierzchnie linii podziału muszą być szlifowane i docierane z zachowaniem tolerancji ściślejszych niż standardowe praktyki stosowane w warsztatach formierskich. Po drugie, mikrootwory wentylacyjne – kanały o głębokości poniżej 0,02 mm – muszą odprowadzać powietrze, nie dopuszczając jednocześnie do wycieku materiału. Po trzecie, formowanie wspomagane próżnią powoduje obniżenie ciśnienia w gnieździe do wartości ujemnej przed wtryskiem, co eliminuje pęcherzyki powietrza powodujące ślady przypalenia i niepełne wypełnienie.

Jeśli od samego początku nie uwzględniono w projekcie kontroli nadmiaru materiału, element wymaga dodatkowego przycinania. Wiąże się to z dodatkowym nakładem pracy. W warunkach pomieszczenia czystego przycinanie wiąże się również z ryzykiem zanieczyszczenia cząstkami stałymi, czego producenci wyrobów medycznych nie mogą zaakceptować.

Wyzwania związane ze stabilnością wymiarową w procesie formowania wtryskowego z wykorzystaniem elastomerów silikonowych (LSR) w medycznych pomieszczeniach czystych

Części wychodzą z formy i wyglądają na w porządku. Następnie przechodzą proces utwardzania końcowego i nie przechodzą kontroli wymiarowej.

Sytuacja ta ma miejsce, ponieważ skurcz LSR nie przebiega tak samo jak skurcz tworzyw termoplastycznych. Tworzywa termoplastyczne kurczą się w miarę stygnięcia. Kompensacja w formie opiera się na współczynniku liniowym określonym na podstawie kart charakterystyki materiału. LSR ulega skurczowi kierunkowemu wynikającemu z orientacji przepływu podczas wtrysku, po czym następuje dodatkowa zmiana wymiarów podczas utwardzania końcowego. Te dwa efekty sumują się.

Ciśnienie utrzymywane podczas formowania wtryskowego LSR w pomieszczeniu czystym pełni inną funkcję niż w przypadku tworzyw termoplastycznych. Zamiast przeciwdziałać skurczowi chłodniczemu, ciśnienie utrzymywane zapobiega wypchnięciu materiału z gniazda podczas rozszerzalności cieplnej w trakcie utwardzania. Niewielkie wahania, nawet rzędu 25 PSI w profilu ciśnienia utrzymującego, decydują o tym, czy otrzymamy część o akceptowalnej jakości, czy też będzie ona zbyt krótka lub z nadlewką.

Obliczenie kompensacji formowania w przypadku LSR wymaga zrozumienia, w jaki sposób materiał będzie się przemieszczał we wszystkich trzech osiach, a nie tylko zastosowania pojedynczego współczynnika skurczu. Pominięcie tego etapu powoduje, że gotowe elementy nie spełniają wymagań dotyczących tolerancji. W konsekwencji pojawiają się problemy z montażem. Wprowadzenie produktu na rynek ulega opóźnieniu.

W jaki sposób firma xflsrmolding radzi sobie z wyzwaniami związanymi z formowaniem wtryskowym LSR w pomieszczeniach czystych

Znalezienie dostawcy, który jest w stanie zapewnić powtarzalną produkcję na poziomie medycznym, jest trudniejsze, niż powinno. Wielu producentów wykonuje kilka zleceń z wykorzystaniem gumy LSR na przerobionych prasach do tworzyw termoplastycznych, nie przestrzegając przy tym zasad dotyczących oprzyrządowania, których wymaga ten materiał.

xflsrmolding stosuje inne podejście do formowania wtryskowego LSR w pomieszczeniach czystych. Systemy z zimnymi kanałami działają z regulacją temperatury w obiegu zamkniętym. Linie podziału formy są precyzyjnie szlifowane, co pozwala na formowanie bez nadlewek. Systemy wspomagane próżnią opróżniają wnęki przed każdym wtryskiem. Walidacja procesu odbywa się zgodnie z protokołami IQ/OQ/PQ, z kontrolą międzyoperacyjną przeprowadzaną w określonych odstępach czasu.

To nie jest żadna magia. Tak właśnie wygląda sytuacja, gdy projekt formy opiera się na rzeczywistym zachowaniu LSR, a nie na założeniu, że zachowuje się on jak tworzywo termoplastyczne. Mniejsza ilość nadlewek. Elementy o stabilnych wymiarach, które przechodzą kontrolę po utwardzeniu. Wyższa wydajność przy pierwszej serii. Krótszy czas kwalifikacji.

Bez przesadnych obietnic. Po prostu tak właśnie pracują doświadczeni konstruktorzy form.

FAQ

1. Dlaczego nie mogę wykorzystać mojego projektu formy z tworzywa termoplastycznego do formowania wtryskowego LSR?

Formy termoplastyczne schładzają materiał w celu jego zestalenia. Formy LSR podgrzewają materiał w celu jego utwardzenia, zazwyczaj do temperatury od 320 do 420 stopni Fahrenheita. Cała strategia temperaturowa ulega odwróceniu. Systemy kanałów wlewowych, konstrukcja odpowietrzników, kompensacja skurczu oraz tolerancje linii podziału są zupełnie inne, ponieważ LSR jest tworzywem termoutwardzalnym o lepkości zbliżonej do wody, a nie tworzywem termoplastycznym poddawanym procesowi topienia i chłodzenia.

2. Co powoduje powstawanie błysków podczas formowania wtryskowego LSR w pomieszczeniu czystym?

Niezwykle niska lepkość LSR pozwala mu wnikać w szczeliny o szerokości zaledwie 0,005 mm wzdłuż linii podziału. Trzy najczęstsze przyczyny to: niewystarczająca precyzja linii podziału, nieodpowiednia konstrukcja otworów odpowietrzających oraz brak wspomagania próżniowego. Standardowe głębokości otworów odpowietrzających w tworzywach termoplastycznych są zbyt duże dla LSR. Wymagane są mikrootwory o średnicy poniżej 0,02 mm.

3. Czym różni się regulacja temperatury w systemach z zimnymi kanałami od systemów z gorącymi kanałami?

Kanały zimne utrzymują LSR w niskiej temperaturze, aby zapobiec utwardzeniu się materiału, zanim dotrze on do ogrzewanej wnęki formy. Kanały gorące działają odwrotnie – utrzymują tworzywo termoplastyczne w stanie stopionym pomiędzy cyklami wtrysku. Jeśli temperatura kanału zimnego przekroczy wartość docelową, zmieszana masa LSR zaczyna ulegać sieciowaniu wewnątrz kanału, co wymaga całkowitego demontażu i czyszczenia.

4. Dlaczego moje elementy wykonane metodą LSR nie przechodzą kontroli wymiarowej po formowaniu?

Podczas utwardzania LSR ulega skurczowi kierunkowemu, a po utwardzeniu następują dodatkowe zmiany wymiarów. Proste, liniowe współczynniki skurczu zaczerpnięte z kart charakterystyki tworzyw termoplastycznych nie uwzględniają tego zjawiska. Prawidłowa kompensacja formy do LSR uwzględnia kierunek przepływu oraz zachowanie materiału po utwardzeniu we wszystkich trzech osiach.

5. Na co należy zwrócić uwagę przy wyborze dostawcy form z silikonu medycznego?

Zwróć uwagę na udokumentowaną zdolność do pracy z zimnymi kanałami, systemy formowania próżniowego, udokumentowaną walidację procesową (IQ/OQ/PQ), procedury kontroli produkcji w pomieszczeniach czystych oraz kontrolę jakości na etapie produkcji. Zapytaj, czy projektują formy do LSR w oparciu o podstawowe zasady dotyczące tego materiału, czy też dostosowują oprzyrządowanie przeznaczone do tworzyw termoplastycznych. Odpowiedź na to pytanie powie Ci wszystko.

Szukasz partnera produkcyjnego do formowania wtryskowego LSR do zastosowań medycznych?

xflsrmolding oferuje precyzyjne obróbki skrawaniem, technologię kanałów zimnych oraz sprawdzoną produkcję w warunkach czystych dla silikonowych elementów urządzeń medycznych.

Skontaktuj się z naszym zespołem inżynierów, aby omówić wymagania dotyczące Twojego projektu.

Bez żadnych zobowiązań. Po prostu szczera rozmowa o kwestiach technicznych dotyczących tego, czego wymaga dana część.