Normes de conception de pâte moulée : choisissez d'abord le processus, puis définissez ces 10 chiffres

Aucune norme internationale unifiée ne régit les paramètres de conception de la pâte moulée. Ce que vous pouvez trouver en ligne sont principalement des méthodes de test, ainsi que des plages de référence provenant d'une association industrielle et des chiffres de capacité publiés par les mouleurs individuels.

 

Cet article s'adresse aux concepteurs et aux ingénieurs en structure sur le point de publier des dessins pour les emballages en pâte moulée. Chaque paramètre ci-dessous est accompagné de sa plage, de sa source et de ce qui change lorsque vous le déplacez. Les niveaux sources restent séparés partout, de sorte que ce qu’une plante peut contenir n’est pas lu comme ce que chaque plante doit contenir.

 

Commencez ici : il n’existe pas de normes mondiales unifiées en matière de conception de pâte moulée

Cette déclaration n’est pas un avertissement conservateur. C'est ce que renvoie une recherche de normes : sous l'expression « normes de conception », les pages officielles ISO, ASTM et TAPPI ne sont pas classées. Ce qui prime, ce sont les conseils de conception publiés par les mouleurs nord-américains et européens, ainsi que le matériel des associations.

 

Une affirmation largement répétée doit être éclaircie. Certains articles citent des « Produits moulés en pâte à papier ISO 18601 - Exigences générales ». Le vrai titre est différent : ISO 18601 : 2013 est « Emballage et environnement - Exigences générales pour l'utilisation des normes ISO dans le domaine de l'emballage et de l'environnement », un document de -principes généraux dans la série sur l'emballage-et-environnement qui n'a rien à voir avec les paramètres de conception de la pâte moulée. Déposez cette citation partout où vous la trouvez.

 

Chaque norme réellement applicable ici est une méthode de test. Les performances du conteneur d'expédition-sont ASTM D4169, drop ASTM D5276, amorti ASTM D1596 et compression ASTM D642. Lorsqu'une simulation de distribution est requise, l'ISTA exécute une 1-série de tests d'intégrité sans simulation, une série de deux séries de simulation partielle et une série de trois séries de simulation générale (Procédures de test ISTA). Le grammage est mesuré par TAPPI T 410, correspondant à la norme ISO 536 ; épaisseur et volume par TAPPI T 411, correspondant à la norme ISO 534.

 

Ces documents expliquent comment mesurer et comment vérifier, et non quelle épaisseur de paroi spécifier. Ils répondent comment tester. Ils ne répondent pas quoi dessiner. Aucune d'entre elles ne fixe de valeurs de conception obligatoires ou recommandées pour la pâte moulée.

Les paramètres de conception proviennent donc de trois niveaux.

 

Niveau un : plages de référence d’association.L'International Molded Fiber Association (IMFA) publie des tableaux de conception et de tolérance répartis par type 1, type 2 et type 3, la source publiquement citée à l'échelle de l'industrie-aujourd'hui. IMFA décrit son propre matériel comme des informations techniques générales, proposées comme valeurs de référence plutôt que comme limites.

 

Deuxième niveau : chiffres publiés par les fabricants individuels.Les plages de capacités sur le site Web d'un mouleur décrivent cette plante et ont tendance à la présenter sous son meilleur jour. Nommez la source lorsque vous comptez sur elle.

 

Troisième niveau : la fenêtre de processus de votre mouleur.C'est ce que l'usine auprès de laquelle vous achetez peut contenir ses propres lignes, outils et recettes de fibres. Votre dessin doit atterrir ici, et seul ce niveau peut être inscrit dans un contrat.

Le mélange des niveaux pose deux problèmes. Considérez le niveau deux comme un plancher industriel et le dessin se resserre au-delà de ce qui est productible, de sorte que le mouleur ne peut pas fabriquer la pièce ou intégrer le risque dans le devis. Considérez le premier niveau comme obligatoire et vous accédez à l’inspection à l’arrivée sans numéro exécutoire.

 

Type 1/Type 2/Type 3 : Comment les normes de conception de pâte moulée diffèrent selon le processus

Définissez d'abord le type de processus : remettez le même dessin à trois processus et l'épaisseur de paroi, la tolérance et l'angle de dépouille diffèrent tous.

 

Le type 1 est le procédé à paroi épaisse- : fibre déposée sur un moule simple-face, parois épaisses, une face lisse et une face rugueuse, pour les rembourrages industriels lourds et les revêtements pour les gros équipements. Le type 2 est le moulage par transfert, appelé presse sèche en Chine : l'ébauche humide est transférée entre deux moitiés de moule et est pressée à chaud-, les deux faces étant plates, le travail typique étant les plateaux pour bouteilles de vin et les petits-inserts pour appareils électroménagers. Le type 3 est le thermoformage, appelé presse humide en Chine : un outillage de haute-précision forme et une pression à chaud-la pièce en ligne, donnant des parois fines, des détails nets et des faces lisses des deux côtés - la voie habituelle pour les plateaux de cosmétiques et les inserts électroniques.

 

Plages de référence pour les trois types (source : le guide de conception IMFA Type 1/2/3, niveau un) :

Paramètre	Type 3 thermoformé (presse humide)	Transfert de type 2 (presse sèche)	Mur-épais de type 1
Épaisseur de paroi	0,5 à 1,5 mm	2 à 5 mm	6 à 15 mm
Angle de dépouille	2 à 12 degrés	9-12 degrés	9-15 degrés
Tolérance dimensionnelle	±0,25 mm	±0,75mm	±1,5 mm
Largeur des côtes	6 à 10 mm	2 à 5 mm	6 à 15 mm
Profondeur formable	1,5 à 150 mm	15-152 mm	102-457 mm
Surface	lisse des deux côtés, détails élevés	côté moule lisse	devant lisse, dos rugueux

 

(Guides de conception IMFA types 1, 2 et 3)

 

Deux mises en garde sur la table. Premièrement, le texte IMFA donne des chiffres en pouces à côté des millimètres, et pour le type 3, la valeur en pouces ne correspond pas à la valeur en millimètres entre parenthèses ; cet article utilise uniquement des millimètres. Deuxièmement, il s’agit de plages plutôt que de valeurs engagées, de sorte que la chute d’une pièce dépend également de la complexité structurelle et de l’outillage.

 

Une rangée a besoin d'un drapeau : la largeur des nervures de type 3 de 6 à 10 mm ici est notre propre gamme par rapport aux 3 à 6 mm de l'association. La section 9 explique pourquoi.

 

Le guide de conception de pâte moulée de l'IMFA est ce qui se rapproche le plus d'une référence partagée ici. Le choix parmi les quatre types est abordé plus en détail dans notre article surtypes d'emballages en pâte moulée et comment choisir; la façon dont le processus détermine ces paramètres est décomposée encomment fonctionne le processus de production de pâte moulée.

 

Épaisseur de paroi : le premier chiffre à corriger

L’épaisseur de la paroi détermine la résistance, le grammage, le coût, le temps de séchage et la hauteur de la pile, c’est donc le premier chiffre qui mérite d’être corrigé.

 

La plage de référence de l'IMFA est le type 3 de 0,5 à 1,5 mm, le type 2 de 2 à 5 mm et le type 1 de 6 à 15 mm. Parmi les chiffres publiés par les fabricants, la presse sèche est généralement donnée entre 1,5 et 5,0 mm et la presse humide entre 0,8 et 1,0 mm (niveau deux). Nos propres valeurs par défaut de production sont de 0,8 mm pour la presse humide et de 2,0 mm pour la presse sèche ; sauf accord contraire, les devis et les calculs de structure partent de ces deux valeurs (niveau trois).

 

Plus épais n’est pas automatiquement meilleur. Un mur plus lourd signifie un temps de séchage plus long et plus d'énergie par pièce, et les cavités profondes d'un mur épais sont plus sujettes aux fissures de séchage ; il augmente également la hauteur de la pile pliée, de sorte que moins de pièces rentrent dans un conteneur. La discipline habituelle est de s'arrêter à ce qui est suffisant : estimer à partir des exigences de chute et d'empilement, valider sur un échantillon, puis resserrer.

 

Angle de dépouille : il régit la libération et la hauteur de la pile

L'angle de dépouille est le cône intégré à une paroi latérale afin que la pièce formée puisse se détacher du moule. L'IMFA répertorie le type 3 entre 2 et 12 degrés, le type 2 entre 9 et 12 degrés et le type 1 entre 9 et 15 degrés. Les fabricants publient généralement soit 3 degrés – 5 degrés, soit 5 degrés – 10 degrés (niveau deux). Notre équipement couvre 1 à 20 degrés et les pièces de production restent généralement inférieures à 20 degrés (niveau trois).

 

Trop peu d'angle et la pièce ne se détache pas : des collages, des déchirures et un taux de rebut plus élevé s'ensuivent. Trop d'angle et la base tire vers l'intérieur, le volume utilisable diminue et l'espace pour le produit diminue également.

 

L'angle de dépouille est également une variable directe dans la hauteur de la pile : baissez-le de quelques degrés et la hauteur de la pile augmente rapidement, ce qui fait rebours le conteneur. La formule et un exemple concret se trouvent dans notre article surcalcul de la hauteur de la pile de pâte moulée.

 

Rayon de coin : la pâte moulée ne peut pas produire un coin pointu

Ce paramètre n'a aucune valeur d'association ni aucune source de normes ; tout se situe aux niveaux deux et trois.

 

Parmi les chiffres publiés, un fabricant spécifie un rayon intérieur R supérieur ou égal à 12 mm et un rayon de bord R supérieur ou égal à 3 mm, tandis qu'un autre publie des rayons de transition de 2 à 5 mm avec un outillage de précision atteignant 0,5 mm. Notre pratique standard est un rayon intérieur d'au moins 3 mm, et les pièces de précision sous pression humide-peuvent atteindre 1,5 mm (niveau trois).

 

Les rayons existent pour une raison physique : la fibre ne s'emballe pas dans un coin pointu, donc le coin se forme mince, la contrainte de séchage s'y concentre et des fissures commencent. Laissez un coin pointu sur un dessin et le mouleur l'arrondira généralement et renverra la révision, un aller-retour que vous n'aviez pas prévu.

 

Tolérance dimensionnelle : ne demandez pas d'injection-Figures de moulage

Les valeurs de référence de l'IMFA sont le type 3 ±0,25 mm, le type 2 ±0,75 mm et le type 1 ±1,5 mm. C'est l'ampleur qu'atteint un processus de formation de fibres ; le moulage par injection fonctionne dans la bande de ±0,05 mm à ±0,1 mm, une échelle différente.

 

Deux propriétés rendent la tolérance controversée. Cela varie selon le lieu de mesure, de sorte que la même pièce oscille différemment d'une caractéristique à l'autre, et cela varie en fonction de la teneur en humidité, car la pâte se déplace à mesure qu'elle absorbe ou libère de l'humidité et qu'une dimension mesurée en usine peut ne pas correspondre à celle à destination.

 

Ne couvrez pas un dessin avec des tolérances. N'indiquez que les dimensions qui font réellement correspondre - le profil extérieur contre une paroi intérieure du carton, une largeur de fente contre le produit - et laissez le reste aux tolérances générales. Le jeu d'assemblage doit également être plus lâche que dans une conception moulée par injection-.

 

Pour vérifier une tolérance proposée par un fournisseur, mesurez l'épaisseur avec TAPPI T 411 / ISO 534 et le grammage avec TAPPI T 410 / ISO 536.

 

Retrait : laissez le numéro au mouleur, gardez-le à l'ordre du jour

 

Le glossaire IMFA définit les termes pertinents, marge de retrait (outillage) et pourcentage de retrait (produit), sans donner de valeurs. Les rapports publiés dans la littérature mesurent des moyennes d'environ 5,71 % dans la direction du projet et environ 4,7 % de changement dans la hauteur de la cavité, tous deux issus d'une seule expérience.

traitez-les comme une référence d'ordre-de-grandeur uniquement.

 

Pour un concepteur, la conclusion pratique est simple : ne calculez pas vous-même le retrait dans le dessin. La compensation appartient à l'outillage, pas à votre dessin ; l'ampleur peut atteindre quelques pour cent et la valeur dépend du type de fibre, de la consistance du stock et de la courbe de séchage, que seul le mouleur connaît.

 

Continuez une implication : les dimensions des outils ne sont pas des dimensions de pièces, donc lorsqu'une dimension critique ne peut pas se déplacer, échantillonner et mesurer avant d'autoriser l'outillage de production.

 

Profondeur de formation : lisez la valeur absolue, puis le rapport hauteur/largeur

IMFA donne une profondeur absolue : le type 3 atteint 1,5 à 150 mm, le type 2 15 à 152 mm et le type 1 102 à 457 mm. L'autre côté de toute limite de profondeur est le rapport profondeur-sur-largeur. Les règles empiriques de type rapport - sont courantes dans la littérature des fournisseurs - hauteur par rapport au périmètre ne dépassant pas 5, ou une profondeur de formage unique ne dépassant pas 90 mm - et celles-ci appartiennent au niveau deux plutôt qu'aux données d'association.

 

Les cavités profondes sont difficiles à réaliser pour des raisons constantes : dépôt inégal de fibres au fond, épaisseur de paroi variable, séchage lent, démoulage dur. Lorsqu'une cavité profonde est réellement nécessaire, trois itinéraires permettent généralement d'- augmenter l'angle de dépouille pour faciliter le démoulage, diviser la profondeur sur une structure en deux-pièces ou déplacer la pièce vers un processus de paroi épaisse-.

 

Nervures : échanger l'épaisseur de la paroi contre la rigidité

Augmenter l’épaisseur des parois est un moyen coûteux d’obtenir une rigidité en flexion. Les côtes levées sont le moyen le moins cher.

 

Les largeurs de nervures de référence de l'IMFA sont le type 3 de 3 à 6 mm, le type 2 de 2 à 5 mm et le type 1 de 6 à 15 mm. Notre propre gamme de production de type 3 est de 6 à 10 mm, plus large que la référence de l'association, et la raison est structurelle : sur une partie de paroi fine-, une nervure étroite ajoute peu de rigidité, la nervure doit donc dépasser 6 mm avant de contribuer beaucoup (niveau trois). La hauteur des nervures en multiple de l'épaisseur de la paroi n'a pas de source publiée et appartient au niveau trois, donc confirmez-la par rapport au processus.

 

Un effet secondaire mérite d’être pris en compte : une nervure laisse une dépression sur la face arrière. Placez des nervures sur une surface visible d'une pièce cosmétique et l'impression et l'étiquetage en seront affectés. Notre article surcoffrets cadeaux imprimés en pâte mouléecouvre ce compromis-.

 

Ouvertures et écran de formage

La pâte se forme sous vide sur un moule tamisé, la géométrie du tamis définit donc la limite inférieure. Une revue académique place le tamis de formage à un diamètre de fil d'environ 50 μm et une ouverture d'environ 50 μm, environ 200 mesh, référencé par rapport au TAPPI T 205 (un examen-évalué par des pairs de la fabrication de pâte moulée). Les fabricants publient des ouvertures transparentes de 0,15 à 0,25 mm, un diamètre de fil d'environ 0,15 mm et un maillage de 40 à 65 (niveau deux).

 

La taille minimale du trou sur une pièce finie n'a pas de source publiée unique. Deux points pratiques tiennent : les trous ronds sont plus faciles à former que les trous profilés, et l'espacement entre les trous et entre un trou et le bord de la pièce doit être généreux, ou bien les ponts de fibres au-dessus de l'ouverture et du bord sont trop faibles.

 

Une distinction est importante en termes de coût : les trous formés dans le moule et les trous découpés-après formage diffèrent en termes de précision et de coût unitaire.

 

Grammage et densité : les citations sont basées sur le poids, les dessins sont basés sur l'épaisseur

C'est dans cette conversion que les achats perdent le fil : les deux parties travaillent dans des unités différentes.

 

Pour la densité, le Federal Register américain donne une densité typique de fibre supérieure à 0,5 g/cm³ pour les fibres moulées thermoformées (Registre fédéral américain). Pour le poids, l'IMFA donne le poids des fibres par pièce : Type 3 entre 11 et 45 g, Type 2 entre 14 et 454 g et Type 1 entre 170 et 2 721 g.

 

Le grammage en g/m² n'a pas de source d'association directe et ne peut être dérivé que de la densité multipliée par l'épaisseur : à 0,5 g/cm³ et 1,0 mm, soit environ 500 g/m².

 

Les devis sont tarifés au poids tandis que les dessins sont dimensionnés en épaisseur, alors alignez la chaîne « épaisseur × surface × densité=poids » avec le mouleur avant de commander ; sur une grande pièce, une épaisseur de 0,2 mm déplace à la fois le poids de la pièce et le poids total de l'expédition.

 

Surface : face lisse ou face écran, spécifiée sur le dessin

La presse humide (Type 3) produit des faces lisses des deux côtés avec des détails nets, qui conviennent aux pièces cosmétiques et aux faces imprimées. La presse à sec (Type 2) donne une face latérale du moule plate-. La paroi épaisse (Type 1) donne un devant lisse et un dos rugueux. Une pièce pressée à sec-porte généralement un motif de tamis de 40 à 60 mailles sur une face et une face en fibre sur l'autre.

 

La rugosité de surface mesurée comme Ra n'a pas de source de normes. Le livre blanc d'un fabricant donne Ra 10 à 15 μm pour les pièces standard à faible-densité et Ra 2,3 à 6 μm pour les pièces de haute-précision ; il s'agit de-données de tests internes plutôt que d'un chiffre de l'industrie. Pour les pièces cosmétiques, la solution la plus pratique consiste à approuver la surface d’un échantillon physique plutôt que d’écrire une valeur Ra ​​sur le dessin.

 

Quelle face pointe vers l'extérieur et quelle face doit être imprimée doit être indiquée sur le dessin. Si vous manquez cet élément de campagne, une exécution entière peut revenir pour être retravaillée. Notre article surcoffrets cadeaux cosmétiques en pâte mouléecouvre les exigences en matière de surface d'atterrissage.

Après le dessin : vérifiez avec des méthodes de test et non avec des tableaux de paramètres

Les tableaux de paramètres indiquent si une pièce peut être fabriquée ; la vérification répond s'il survit à la distribution. Les deux ne reposent pas sur les mêmes preuves.

 

Les performances du conteneur d'expédition-sont conformes à la norme ASTM D4169, la chute est la norme ASTM D5276, l'amortissement est la norme ASTM D1596 et la compression est la norme ASTM D642. Lorsqu'un canal spécifie une simulation de distribution, le programme est ISTA 1A, 2A ou 3A. Les critères de réussite/échec en matière de chute et d'amortissement sont détaillés dans notre article surtest de chute d'insert de bouteille de vin en pâte moulée.

 

Ces normes prescrivent comment exécuter le test. Ils ne fixent pas le niveau de passe, qui appartient à vous et à votre chaîne : aucun dommage au produit après une chute d'un mètre sur chacune des six faces, par exemple. Écrivez le critère dans la spécification et l'acceptation a moins de place à la discussion.

 

Une liste de contrôle à confirmer avec votre mouleur avant de publier des dessins

Plusieurs éléments nécessitent encore un accord avant le début de l’outillage. Les normes de conception de la pâte moulée ne les couvrent pas et, sans papier, elles se transforment en différends.

1. Type de processus.Corrigez le type 1, 2 ou 3 du tableau ci-dessus.
2. Dimensions et tolérances d'accouplement critiques.N'appelez que les quelques-uns qui s'accouplent réellement.
3. Exigences de surface.Quelle face est vers l'extérieur, si elle sera imprimée, si un motif de sérigraphie est acceptable.
4. Matière première fibreuse et conformité.Pour le contact alimentaire, FDA 21 CFR 176.170 et 176.180 ; pour le marché de l'UE, (CE) 1935/2004 et (CE) 2023/2006. Une précision : RoHS et REACH sont des réglementations de restriction des produits chimiques, et non des certifications d'emballage, et les répertorier comme certifications d'emballage est inexact.
5. Résistance à l'huile et à l'eau.Ces deux fonctions sont obtenues par des additifs plutôt que par les propriétés de la pâte elle-même, et elles modifient la déclaration de recyclabilité.
6. Critères de vérification.Prenez-les des méthodes de test et réussissez les niveaux ci-dessus.

 

Un guide de conception de pâte moulée ne vous dira pas lesquels de ces éléments votre mouleur peut répondre, alors demandez directement.

 

Concernant la certification, un point doit être souligné. WEILAI Environmental Packaging Co., Ltd. ne détient actuellement pas la certification de compostabilité BPI, OK Compost ou EN 13432. Si votre projet nécessite une certification, signalez-le au stade du devis, et nous vous fournirons les numéros de certificat ainsi qu'une déclaration de conformité de l'encre par SKU pour que vous puissiez vérifier, plutôt que de vous demander de trouver un certificat manquant après l'inscription. Notre page de produits et de capacités de processus porte le statut de certification actuel ; le page de contactprend des dessins pour une étude de faisabilité.

 

Foire aux questions

Existe-t-il des normes unifiées de conception de pâte moulée que je peux citer ?

Non. Ce que l'ISO, l'ASTM et TAPPI publient ici sont des méthodes de test qui vous indiquent comment mesurer plutôt que quoi dessiner.

 

Pourquoi deux mouleurs indiquent-ils des paramètres différents pour un même dessin ?

Le type de processus, la précision de l’outillage, la composition des fibres et les conditions de séchage diffèrent tous d’une usine à l’autre, et les paramètres entraînent le processus avec eux. Comparez à l’intérieur d’un type de processus.

 

La tolérance peut-elle atteindre ±0,1 mm ?

Sur une pièce de presse humide-, une dimension simple occasionnelle peut y atterrir, mais ce n'est pas une capacité de routine ; La référence IMFA de type 3 est de ±0,25 mm. Un marquage de ±0,1 mm sur un dessin a tendance à augmenter la cotation et à diminuer le rendement.

 

La conception selon la gamme IMFA est-elle suffisante ?

Non, les normes publiées sur la conception de la pâte moulée donnent des valeurs de référence par type de procédé ; une pièce spécifique dépend toujours de la complexité structurelle et de l'outillage. Utilisez les plages pour une lecture de faisabilité, puis confirmez les valeurs finales avec le mouleur.

 

Quelles dimensions dois-je signaler ?

Dimensions d'accouplement critiques, dimensions du profil extérieur, orientation de la surface et positions des trous ; laissez le reste aux tolérances générales. Un dessin plus complet donne à l’inspection davantage de sujets de discussion.

 

Étape suivante

Envoyez les dimensions du produit, le volume annuel estimé et le marché cible, et nous pourrons effectuer une première étude de faisabilité : un type de processus recommandé et une plage d'épaisseurs de paroi à partir des tableaux ci-dessus, puis un plan d'outillage et une fourchette de prix unitaire. Le dessin n'a pas besoin d'être terminé - les dimensions extérieures du produit suffisent.

Rien de tout cela ne rentre dans les normes publiées de conception de pâte moulée : les gammes vous orientent et la conversation avec votre mouleur vous engage.

 

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