食品級(jí)塑膠模具加工的要點(diǎn)
在當(dāng)今食品行業(yè)蓬勃發(fā)展的時(shí)代,食品級(jí)塑膠模具的加工質(zhì)量直接關(guān)乎食品安全與消費(fèi)者健康。隨著科技的進(jìn)步與人們對(duì)食品安全重視程度的提升,食品級(jí)塑膠模具加工要點(diǎn)也在不斷更新與完善。
一、材料選擇
食品級(jí)塑膠模具材料的選擇是確保食品安全的基礎(chǔ)。所選用的材料必須通過(guò)嚴(yán)格的食品安全認(rèn)證,如美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)認(rèn)證、歐盟食品接觸材料法規(guī)(EU 10/2011)等。常見的食品級(jí)塑膠模具材料有不銹鋼、食品級(jí)塑料以及硅膠等。
不銹鋼:具有優(yōu)良的耐腐蝕性、高強(qiáng)度和穩(wěn)定性。例如 304、316L 等型號(hào)的不銹鋼,廣泛應(yīng)用于對(duì)衛(wèi)生條件要求極高的食品模具,如飲料瓶吹塑模具、食品托盤注塑模具等。其表面光滑,不易滋生細(xì)菌,且能承受高溫消毒等處理。
食品級(jí)塑料:像聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等。PP 具有良好的耐溫性(可承受 100℃ - 120℃高溫)、耐化學(xué)腐蝕性以及無(wú)毒無(wú)味的特性,常用于制作食品容器、餐具等模具。PE 則具有較高的柔韌性和抗沖擊性,適用于一些需要較好柔韌性產(chǎn)品的模具,如塑料薄膜吹塑模具。但需注意,不同的食品級(jí)塑料有其特定的使用溫度范圍和化學(xué)兼容性,加工時(shí)要根據(jù)食品的特性(如酸堿度、溫度)合理選擇。
硅膠:以其卓越的耐高溫、耐低溫性能(可在 - 40℃ - 230℃范圍內(nèi)使用)、良好的柔韌性和無(wú)毒環(huán)保特性,在食品模具領(lǐng)域嶄露頭角。常用于制作蛋糕模具、巧克力模具等。硅膠模具能精準(zhǔn)復(fù)制復(fù)雜的形狀,且脫模容易,減少了對(duì)食品的損傷。
二、模具設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):食品級(jí)塑膠模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要充分考慮食品的成型工藝和脫模需求。對(duì)于注塑模具,流道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)確保塑膠熔體能夠均勻、快速地填充模具型腔,減少熔接痕的產(chǎn)生,因?yàn)槿劢雍劭赡苡绊懩>叩膹?qiáng)度和食品接觸表面的質(zhì)量。例如,采用熱流道系統(tǒng)可以減少?gòu)U料產(chǎn)生,提高生產(chǎn)效率,同時(shí)避免冷流道凝料對(duì)食品可能造成的污染。此外,模具的脫模機(jī)構(gòu)要設(shè)計(jì)得巧妙且可靠,保證食品在脫模過(guò)程中不被損壞,且脫模順暢,防止食品殘留。
表面處理:模具表面的光潔度和粗糙度對(duì)食品的脫模和衛(wèi)生狀況有重要影響。高光潔度的模具表面能減少食品在模具上的粘附,便于清洗和消毒。通常,食品級(jí)塑膠模具的表面粗糙度要求達(dá)到 Ra0.4μm 以下,通過(guò)拋光、電鍍等表面處理工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。如鍍鉻處理不僅能提高模具表面硬度和耐磨性,還能進(jìn)一步提升表面光潔度,且鉻層具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,不會(huì)與食品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
尺寸精度:精確的尺寸精度是保證食品包裝或容器符合標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵。食品級(jí)塑膠模具的尺寸公差一般控制在 ±0.05mm 以內(nèi),對(duì)于一些高精度要求的產(chǎn)品,如藥品包裝瓶模具,尺寸公差甚至要控制在 ±0.01mm。在設(shè)計(jì)階段,要充分考慮塑膠材料的收縮率,通過(guò)合理的模具尺寸補(bǔ)償來(lái)確保最終產(chǎn)品的尺寸精度。同時(shí),在模具制造過(guò)程中,采用高精度的加工設(shè)備和測(cè)量?jī)x器,如高精度數(shù)控加工中心、三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等,對(duì)模具的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行嚴(yán)格把控。
三、加工工藝
機(jī)械加工:在食品級(jí)塑膠模具的機(jī)械加工過(guò)程中,要保證加工精度和表面質(zhì)量。對(duì)于模具的型腔和型芯等關(guān)鍵部件,采用高精度的銑削、磨削等加工工藝。例如,五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心能夠加工出復(fù)雜的曲面形狀,且加工精度可達(dá) ±0.005mm,滿足食品模具對(duì)復(fù)雜形狀的加工需求。在鉆孔、攻絲等加工工序中,要注意避免產(chǎn)生毛刺和碎屑,因?yàn)檫@些異物可能混入食品中,影響食品安全。加工完成后,要對(duì)模具進(jìn)行全面的清洗和去油污處理,確保模具表面清潔。
電火花加工:當(dāng)模具的形狀復(fù)雜,機(jī)械加工難以實(shí)現(xiàn)時(shí),電火花加工是一種有效的解決方案。但在電火花加工過(guò)程中,要控制好放電參數(shù),避免模具表面產(chǎn)生過(guò)度的熱影響層,影響模具的表面質(zhì)量和力學(xué)性能。加工后,需對(duì)模具表面進(jìn)行拋光處理,去除電火花加工留下的放電痕跡,恢復(fù)模具表面的光潔度。
快速成型技術(shù):隨著 3D 打印等快速成型技術(shù)的發(fā)展,其在食品級(jí)塑膠模具加工中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛??焖俪尚图夹g(shù)可以快速制造出模具的原型,進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證和功能測(cè)試,縮短模具開發(fā)周期。例如,選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)可以直接使用食品級(jí)塑料粉末制造模具,制造出的模具具有較高的精度和復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造能力。不過(guò),目前快速成型技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用還存在一些局限性,如模具的強(qiáng)度和表面質(zhì)量可能不如傳統(tǒng)加工工藝,在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)具體需求合理選擇。
四、質(zhì)量檢測(cè)與控制
材料檢測(cè):在模具制造前,要對(duì)所選用的材料進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)。對(duì)于金屬材料,檢測(cè)其化學(xué)成分、硬度、金相組織等,確保材料符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。對(duì)于塑料和硅膠材料,檢測(cè)其物理性能(如熔融指數(shù)、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率)、熱性能(如熔點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)以及衛(wèi)生指標(biāo)(如重金屬含量、遷移量等)。只有材料檢測(cè)合格后,才能投入模具制造。
過(guò)程檢測(cè):在模具加工過(guò)程中,對(duì)關(guān)鍵工序和尺寸進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。使用高精度的測(cè)量?jī)x器,如電子卡尺、千分尺、三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等,對(duì)模具的尺寸進(jìn)行測(cè)量,確保加工尺寸在公差范圍內(nèi)。同時(shí),對(duì)模具的表面質(zhì)量進(jìn)行檢查,如觀察表面是否有劃傷、裂紋、砂眼等缺陷。對(duì)于采用焊接等連接工藝的模具,要對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),如通過(guò)探傷儀檢測(cè)焊縫是否存在內(nèi)部缺陷。
成品檢測(cè):模具制造完成后,進(jìn)行全面的成品檢測(cè)。除了再次檢查模具的尺寸精度和表面質(zhì)量外,還要進(jìn)行性能測(cè)試。對(duì)于注塑模具,進(jìn)行試模測(cè)試,檢測(cè)模具的開合模順暢性、注塑成型效果(如產(chǎn)品的尺寸精度、外觀質(zhì)量、脫模情況)等。對(duì)于吹塑模具,進(jìn)行吹塑試驗(yàn),檢查模具制造出的容器的壁厚均勻性、強(qiáng)度等性能。只有通過(guò)全部檢測(cè)的模具才能交付使用。
在新時(shí)代,食品級(jí)塑膠模具加工要點(diǎn)不僅涵蓋了傳統(tǒng)的材料、設(shè)計(jì)、加工和檢測(cè)方面,還需緊跟科技發(fā)展步伐,不斷引入新的技術(shù)和理念,以滿足日益嚴(yán)格的食品安全要求和市場(chǎng)需求。從材料的環(huán)??沙掷m(xù)發(fā)展,到加工工藝的智能化、高精度化,再到質(zhì)量檢測(cè)的全面化、自動(dòng)化,每一個(gè)環(huán)節(jié)的優(yōu)化都將為食品行業(yè)的安全發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)保障。