Журнал "Пластикс", номер 12-2020

Специализированные машины JSW для литья линз

ТЕХНОЛОГИИ
Литье оптики на электрическом ТПА

Литье изделий с оптическими свойствами из пластмассы сродни искусству ювелира: здесь так же требуются высочайшая точность, чистота, специальное оборудование, недешевые материалы. Даже минимальные дефекты, вполне допустимые для другой продукции, при изготовлении линз означают брак и потерю прибыли. Однако сочетание трех основных компонентов: правильная пресс-форма, подходящий ТПА и строго соблюдаемая технология — позволяет сделать литье оптики успешным. Компания JSW (Japan Steel Works) представляет машины J30ADS и J50ADS, которые избавят переработчика от многих проблем, типичных для данной сферы производства.

Линза — оптический компонент для формирования светового потока, к которому предъявляются высокие требования в отношении качества исполнения, соблюдения геометрии и углов излучения, состава материала, оптического КПД (который, кстати, должен составлять не менее 85% в течение длительного срока службы). Полимерные линзы в настоящее время необходимы для сборки LED-устройств, а при изготовлении различного оборудования и инструментов активно используются линзы Френеля, асферическая оптика, толстостенные линзы.
Берясь за литье подобных изделий, переработчик сталкивается с рядом вызовов: необходимость прецизионного соблюдения размеров и геометрии продукции, гарантия высокой воспроизводимости операций и строжайшее соблюдение норм чистоты производственного помещения.

Особые требования к ТПА
Как уже говорилось, изготовление оптики — это точность во всем. Так как сервоприводы полностью электрических ТПА обычно перемещаются в десять раз точнее, чем приводы гидравлических или гибридных станков, то именно «электрике» проще реализовать точное литье. В связи с этим выбор электрического ТПА для данной сферы переработки сегодня является само собой разумеющимся.
Термопластавтомат, на котором будет осуществляться литье полимерных линз, может быть универсальным (с оговорками) или специализированным в зависимости от задачи.
Например, при изготовлении толстостенного оптического светильника из ПММА от стандартной полностью электрической машины потребуется выполнение особого режима — крайне медленного заполнения полости пресс-формы с линейной скоростью впрыска 0,5-1,5 мм/с — для ламинарности потока. Длительность цикла составит порядка 30 минут, из которых машина почти все время выдерживает изделие. Даже для универсального ТПА в данном случае потребуется доработка: установка особого сервопривода для выдерживания большей нагрузки, а также полированной и хромированной шнековой пары для работы с прозрачным материалом.
Однако для выпуска из специального ПК оптического качества тонкостенных светодиодных пластин с минимальным показателем разнотолщинности (например, при габаритах 15×10 см толщина стенки в десятке контрольных точек должна составлять 0,5±0,015 мм) необходим ТПА с особой спецификацией. Процесс переработки характеризуется высокими показателями температуры (400-500°С), давления впрыска (3000-3500 бар) и линейной скорости впрыска (800-1300 мм/с). Длительная выдержка, большое давление требуют установки специального сервопривода впрыска, способного выносить подобные критические нагрузки. Именно для выполнения таких задач компания JSW предлагает производителям специализированные машины J30ADS и J50ADS.

Характеристики машин J30ADS и J50ADS
Ряд конструктивных особенностей J30ADS и J50ADS позволяет им быть идеальным выбором для переработчика, стремящегося выйти на рынок литья оптики из пластиков.
Линейные направляющие данных ТПА гарантируют высочайшую точность перемещения подвижной плиты, так что она все время расположена параллельно неподвижной плите, практически без малейших отклонений.
Два пневматических цилиндра большого диаметра обеспечивают правильное позиционирование узла впрыска, устраняя таким образом воздействие приложения усилия узла впрыска на фиксированную плиту. Это обеспечивает должную центровку при подводе сопла.
Стабильность техпроцесса также поддерживается благодаря следующим опциям:
— измерение давления полимерного материала в наконечнике цилиндра, что ведет к получению максимально точной информации о перепадах давления внутри пресс-формы и реакции машины для предотвращения эффекта пружины (энергия сжатого материала, двигающего шнек назад) в процессе впрыска или на стадии выдержки под давлением;
— контроль температуры плиты. Даже малейшие колебания температуры плиты или зоны формования во время запуска процесса литья влияют на качество готовых линз. Для уменьшения данного фактора сквозь плиту подается вода определенной температуры, что помогает поддерживать заданный температурный режим.
J30ADS и J50ADS не только реализуют электрическую технологию без применения масла, но и обеспечены дополнительной защитой от загрязнений. На все поверхности деталей машины, соприкасающиеся с материалом, а также с другими компонентами в зоне прохождения сырья, наносится специальное покрытие, предотвращающее появление ржавчины на конструктивных элементах или же загрязнений, вызванных скольжением материала вдоль них.
Шнек, головка шнека, запорное и толкающее кольца полируются для снижения шероховатости их поверхностей, а также на них наносится специальное покрытие в зависимости от того, какой тип линз будет с их помощью изготавливаться, что устраняет пригорание  и загрязнение. Опционально поверхность плиты также можно покрыть специальным слоем, защищающим от ржавчины.
Для исключения выброса смазки зоны контакта колонны и опоры подвижной плиты выполнены со специальными уплотнениями. Боковые стороны и верхняя часть станины опционально могут быть прикрыты декоративными панелями из нержавеющей стали.

Уникальные технологии
На базе данного специализированного ТПА компания JSW реализует уникальные решения по управлению процессом производства линз.
Переработчик может выбрать режим «Настройка выдержки под давлением», смягчающий резкий перепад внутреннего давления в полости пресс-формы на стадии подпитки. Таким образом, гарантируется точное соответствие поверхности линзы заданным требованиям.
В тех случаях, когда впрыск осуществляется с предельно низкой скоростью, требуется четко контролировать весь процесс, чтобы избежать образования струи или сохранения следов течения расплава в готовом изделии. Программа управления медленным впрыском на ТПА J30ADS и J50ADS обеспечивает исключительно высокую стабильность операции впрыска, даже если она протекает со скоростью менее 1,5 мм/с.
Функция IWCS (Injection Weight and Cushion Stability) контролирует вес впрыска и стабильность объема набранной дозы материала. IWCS стабилизирует плотность расплавленного полимера, накапливающегося на наконечнике шнека после завершения процесса дозирования, и позволяет контролировать плотность дозирования. Эта запатентованная компанией JSW технология является уникальной разработкой, нивелирующей возможные отклонения в весе конечных изделий и местоположении подушечного слоя.
Также станок JSW снабжен системами синхронного управления повышения температуры и управления задержкой отвода шнека, когда декомпрессия выполняется непосредственно перед сбросом усилия смыкания для предотвращения подтекания материала (образования нити).

Компания «Японские Литьевые Машины», представляющая интересы JSW на рынках России и стран СНГ, готова предложить производителям, уже действующим в данной сфере переработки пластмасс или только заходящим на этот рынок, помимо универсальных и специализированных ТПА все необходимые консультации для реализации успешного литья оптики