Comment fonctionnent les mouleurs de gobelets en plastique ?

Machine de fabrication de gobelets en plastiquechauffez une feuille plate de PP, PS, PET ou PLA jusqu'à ce qu'elle ramollisse. Il utilise ensuite le vide et l'air comprimé sur un plateau de pression de 8 bars dans un moule refroidi à l'eau. Les flocons refroidissent pour prendre la forme d'une tasse. Le gobelet est ensuite découpé dans le papier dans le même cycle à l'aide d'un moule.

Les machines ne font pas fondre le plastique et n’utilisent pas de moulage par injection. Les parois de la coupelle proviennent de la feuille d'origine et deviennent plus fines là où le matériau s'étend. le système de chauffage, la pression de l’air et la découpe affectent tous l’épaisseur de la paroi, la forme de la jante et la vitesse de production.

Les stations fonctionnent dans un ordre fixe

Machine de fabrication de gobelets en plastiquepasser par une série d’étapes interdépendantes. Tout d’abord, les rouleaux d’alimentation font avancer la plaque d’une longueur de moule. Le radiateur est ensuite mis en place et chauffé pendant 8 à 20 secondes en fonction de l'épaisseur de la plaque. Une fois le radiateur reculé, la filière se ferme. Des plaques en forme de vide et d'air comprimé ainsi que des canaux de refroidissement dans le moule en aluminium le refroidissent. Percez le verre de la feuille et il est récupéré par un empileur à bande ou un robot. Les flocons restants sont envoyés au granulateur pour être recyclés.

Chaque étape doit être complétée avant la suivante. Le moule ne peut pas être éteint tant que le chauffage n'a pas bougé et le poinçon ne peut pas couper les tasses tant qu'elles ne sont pas suffisamment froides pour être retirées. En conséquence, un chauffage ou un empilement lent peut arrêter toute la chaîne de production.

La sécurité des machines est également importante. L'évaluation des risques est conforme à la norme ISO 12100, les équipements électriques suivent la norme CEI 60204-1 et les contrôles de sécurité sont conçus pour répondre aux normes de performance ISO 13849-1. Ces normes aident les fabricants à se conformer aux règles de l'UE relatives aux machines dans le règlement (UE) 2023/1230.

LITAI Machinery utilise un système de gestion de la qualité ISO 9001 pour fabriquer les machines à l'aide de châssis à moule basculant, servomoteurs et hydrauliques. Cette machine a une profondeur de formage maximale de 125 à 180 mm et une largeur de tôle de 770 mm.

La chaleur doit tomber sur la fenêtre, pas la température

Surmachine de fabrication de gobelets en plastique, les plaques doivent être à bonne température pour s'étirer sans se déchirer. Il ne doit pas devenir si chaud qu'il s'affaisse dans le radiateur ou commence à se fissurer. Pour le PP, la plage est d'environ 150 à 165 degrés Celsius. Pour HIPS, environ 120-140 degrés Celsius. Pour le PET amorphe, environ 110-130 degrés. Les températures pour le PLA sont d’environ 90°C. Le PLA ramollit à des températures plus basses, ce qui limite sa température de traitement. Son point de ramollissement peut être mesuré par le test Vicat selon la norme ISO 306 ou par test de température de transition selon la norme ASTM D3418.

Il existe deux problèmes courants qui affectent cette plage de température. Premièrement, le drap s’affaisse. Aucun support n'est nécessaire lorsque la plaque est molle, donc une plaque de 0,3 mm s'affaisse beaucoup plus rapidement qu'une plaque de 1,8 mm. C'est pourquoi les radiateurs sont divisés en différentes zones, avec des niveaux de chaleur ajustés en haut et en bas. Le fond reste souvent frais pour réduire l'affaissement.

Le deuxième problème est le changement du temps de chauffage. La température et la durée du cycle du chauffage doivent être réglées simultanément. Si la machine utilise une feuille épaisse pour fixer la feuille, la surface peut se cloquer ou devenir crayeuse.

Qu'est-ce qui donne la forme d'une tasse

Habituellement, les trois forces sont utilisées ensemble. Les aspirateurs seuls peuvent produire une différence de pression d’environ un bar. C'est suffisant pour des assiettes peu profondes et des tasses courtes et larges. Le formage sous pression utilise différentes méthodes. De l'air comprimé de 4 à 8 bars pousse la plaque chauffante sur la filière. Cela rend les bords plus pointus, les coins inférieurs plus serrés et il y a moins de sangles entre les grottes voisines.

L’assistance à la prise résout un autre problème. Le bouchon chauffé pousse la plaque vers le bas avant que la pression de l'air ou le vide ne termine le processus de mise en forme. Cela permet de déplacer davantage de matériau dans la paroi latérale, évitant ainsi que trop de matériau ne soit retiré de la base.

La méthode correcte dépend du taux d’étirement, qui correspond à la profondeur de la coupe divisée par le diamètre du dessus. En dessous de 1, l’air ou le vide suffisent généralement. Entre 1 et 1,5, le bouchon évite une épaisseur de paroi inégale.

Un moule découpé détermine si la tasse est à vendre

La taille transforme la forme en un produit fini. Sur la plupart des lignes automatisées, cela se produit dans le même cycle. Pendant que le gobelet est encore dans le moule, une règle en acier ou un poinçon machine descend et coupe chaque gobelet dans le papier. Cela empêche la coupelle de bouger entre le moulage et la découpe.

Cela permet de maintenir les dimensions de la jante à ± 0,2 mm. Les jantes sont découpées avec les mêmes outils qui les ont formées, il n'y a donc pas d'erreurs supplémentaires entre le refroidissement et la contraction des différentes étapes. Les presses à garniture séparées et les coupes hors ligne nécessitent une manipulation supplémentaire et un deuxième jeu d'accessoires. Ils peuvent également conduire à des erreurs d’alignement évitées par les intérieurs de moules.

Le poinçon définit également la forme d'emboîtement de la tasse. Ceci est important pour la production et les ventes. Si le bord du gobelet est un peu trop grand, les gobelets risquent de ne pas se séparer proprement dans le distributeur. Les acheteurs peuvent blâmer les tasses.

Vitesse non émise

La vitesse nominale demachine de fabrication de gobelets en plastiqueest différent de la sortie réelle. Les brochures montrent souvent la vitesse sans charge de production. La matrice inclinable peut tourner 48 fois par minute. Les moteurs servo et hydrauliques plus gros peuvent exécuter 30 -35 courses de moulage par minute. Les chiffres montrent à quelle vitesse la machine se déplace, et non à quelle vitesse elle chauffe et refroidit chaque tasse.

Prenons un exemple réel. Un moule de 730 × 320 mm peut produire des coupelles de 78 mm de diamètre et de 80 mm de pas. Il compte neuf guichets et quatre courses en 36 overs. En utilisant du PP de 0,6 mm, la vitesse réelle est de 20 tr/min et peut produire 720 tasses par minute, soit environ 43 000 tasses par heure. Si vous utilisez le taux de chargement de 48 fois par minute, le même moule produira 1 728 tasses par minute. Cela représente 2,4 fois la production réelle.

Le chauffage contribue à expliquer cet écart. Environ 140 g de polypropylène passent dans la machine par cycle. Un chauffage de 25 degrés à 155 degrés avec une chaleur spécifique d'environ 1,9 kJ/kg · K nécessite environ 35 kJ. À 20 cycles par minute, cela nécessite 11 à 12 kW d'énergie nette pour calculer la perte de chaleur radiante.

Cela explique également pourquoi des changements de moule plus rapides sont plus utiles qu'une vitesse nominale plus élevée. LITAI Machinery indique des temps de changement de moule allant jusqu'à 20 minutes sur ses servomachines. Cela permet de gagner plus de temps sur la chaîne de production, ce qui réduit le nombre de tailles de bonnets.

L'épaisseur des murs est l'endroit où la plupart des tasses manquent

L'épaisseur de paroi du gobelet thermoformé A n'est pas la même partout. Une erreur courante consiste à considérer l’épaisseur de la feuille comme l’épaisseur de la coupelle. Le matériau s'étend du bas jusqu'à la paroi latérale, de sorte qu'une feuille de 0,6 mm peut être transformée en une coupelle de 0,5 mm avec un bord en mm et une base de 0,18 mm.

Trois facteurs affectent l'épaisseur des parois. Le rapport de traction détermine l'épaisseur du matériau. L'assistance au bouchon et la formation par pression aident à combler l'écart entre l'épaisseur supérieure et inférieure, d'environ 3:1 à moins de 2:1. La température des moisissures est également importante. Les moules chauds permettent à la feuille de s'étirer plus longtemps avant de refroidir et de s'arrêter. Mais cela augmente également le temps de cycle.

Les données des essais de traction sont conformes à la norme ISO 527-3 pour aider les opérateurs de machines à configurer le processus de formage. La qualité de la résine à elle seule ne fournit pas suffisamment d'informations. C'est pourquoi LITAI Machinery donne une tolérance de formage de ±0,2 mm au lieu d'utiliser l'épaisseur de la tôle comme mesure principale.

Pour réduire l'épaisseur de la feuille en toute sécurité, recherchez d'abord la partie la plus fine de la coupelle. Coupez le gobelet à échantillon en petits morceaux et mesurez l'épaisseur des parois en différents points.

Les résines changent les machines, pas seulement les recettes

Changer de matériaux ne consiste pas seulement à modifier les paramètres de la machine. Le PP est moulé à haute température et possède une large plage de formage. Il gère également bien la peinture en profondeur et peut accueillir du contenu chaud. C'est pourquoi il est souvent considéré comme une alternative aux gobelets en papier.

HIPS est une option peu coûteuse. Il est facile à former et à imprimer, mais cela peut atténuer l'impact. Le PET nécessite des conditions différentes. La plaque doit être sèche et la plage de température de moulage est étroite. Pour les tasses utilisées avec un contenu chaud, les moules et les cycles doivent également prendre en compte la cristallisation, et pas seulement le ramollissement. L'ISO 11357-3 mesure le comportement de fusion et de cristallisation et aide à déterminer les processus corrects.

Le PLA se forme bien à 90-120 degrés mais se déforme lorsqu'il est injecté avec un liquide chaud. Pour réduire ce risque, choisissez la bonne qualité et l’épaisseur du mur.

Les machines compatibles avec le PP, le PS, le PET, le PVC et le PLA peuvent disposer de réchauffeurs, d'un système de vide et d'un système de décharge couvrant ces matériaux. Mais cela ne signifie pas qu’un ensemble de paramètres fonctionnera pour tous les utilisateurs. LITAI Machinery déploie des lignes de production pour les matériaux mélangés PP, PS, HIPS, PET, PVC et fécule de maïs. C'est pourquoi il est important de choisir à la fois des zones de chauffage et des systèmes de superposition.

Le respect de l’exposition alimentaire dépend également des ingrédients. Le règlement (CE) n°. 1935/2004 et le règlement de la Commission (UE) n°. 10/2011 s'appliquent aux matériaux d'exposition alimentaire pertinents dans l'UE. Aux États-Unis, la norme FDA 21 CFR 177.1520 inclut certains polymères oléfiniques. La conformité dépend du polymère et de ses additifs. Lorsque différents matériaux sont utilisés, les gobelets en PP répondent aux exigences, mais n'y répondent pas automatiquement.

Foire aux questions

Cette machine est-elle fabriquée directement à partir de granulés de résine ?
Non. Les gobelets sont constitués de comprimés. Complétez les lignes de production en utilisant une ligne d’extrusion de feuilles ou en achetant des rouleaux de feuilles. Les particules sont d'abord transformées en fines feuilles. Ensuite, la tolérance sur l’épaisseur de la tôle influence le processus de formage.

Jusqu’où une machine peut-elle aller pour former une tasse ?
Les machines multiples actuelles peuvent former des gobelets jusqu'à 180 mm de profondeur. Le système hydraulique a généralement une profondeur de 125 mm. La principale limitation n’est pas seulement la profondeur de la coupe. Les pourcentages de loterie comptent également. Une coupelle de 180 mm de profondeur et 90 mm de diamètre nécessite une assistance au bouchon, un formage sous pression et un contrôle minutieux de la température du moule pour maintenir le fond en sécurité.

Pourquoi la base de la tasse est-elle fine et les bords épais ?
Cela se produit parce que la feuille s'étire lorsqu'elle se déplace du centre vers les côtés. Le matériau du bas s'étire avant de s'amincir. Les jantes conservent davantage leur épaisseur d'origine car elles s'étendent moins. L'assistance au bouchon, une pression de formage plus élevée et un moule chaud aident à déplacer plus de matériau vers la paroi latérale. Mais la différence d’épaisseur ne peut être complètement éliminée.

Que vérifier lors d'un test

La qualité du fabricant de gobelets en plastique dépend de la qualité du matériau que vous utilisez. Gérez vos propres tableaux et mesures au lieu de vous fier aux brochures. Coupez une tasse et mesurez l'épaisseur des bords, des parois centrales et inférieures. Les différences entre ces mesures sont plus importantes que l'épaisseur moyenne. Mesurez continuellement le diamètre du bord de 20 tasses pour vérifier la plage de tailles réelle. Le temps est un cycle complet qui comprend le chauffage, le refroidissement et la taille, et pas seulement le temps pendant lequel la machine fonctionne sans charge. Pesez les déchets restants après le moulage et comparez-les au poids du gobelet fini. Une machine bien équipée ne peut produire qu’une petite quantité de déchets. Testez des échantillons dans les conditions ISO 291, puis décidez s'ils ne répondent pas aux exigences.

Source d'informations

ISO 12100 : 2010 --Sécurité mécanique : principes généraux de conception, d'évaluation des risques et de réduction des risques

ISO 13849-1 -Parties du système de contrôle liées à la sécurité, niveau de performance

CEI 60204-1 --Équipement électrique pour machines industrielles

Règlement (UE) n°. 2023/1230 -Vente de machines sur le marché européen

ISO 9001 : 2015 --gestion de la qualité, exigences

ASTM D3418 -Détermination des températures de transition des polymères par calorimétrie différentielle à balayage

Température et enthalpie de fusion et de cristallisation ISO 11357-3

ISO 306 -Température de ramollissement Vicat pour les thermoplastiques

Propriétés de traction ISO 527-3 - des films et des feuilles

ISO 291 -Atmosphère standard pour la réglementation et les tests sur les plastiques

Règlement (CE) n° . 1935/2004 --Encadrement pour les matériaux en contact avec les aliments ; Règlement (UE) n° . 10/2011 --Matériaux plastiques en contact avec les aliments

US FDA 21 CFR 177.1520 -polymères d'oléfines

Directive 2019 / 904 -Réduire l'impact de certains plastiques à usage unique