Proces termoformowania jest jedną z najdawniejszych, a zarazem najbardziej opłacalnych metod przekształcania tworzyw termoplastycznych. Obecnie korzystamy z zaawansowanych technologicznie maszyn, które znacznie ulepszają wykonywanie poszczególnych etapów pracy. Dokładność i szybkość realizacji zadań wzrasta również dzięki zautomatyzowaniu procesów produkcyjnych oraz precyzyjnemu sterowaniu parametrami obróbki, a także dzięki różnorodnej gamie materiałów w postaci płyt do termoformowania. To umożliwia, w kontekście termoformowania próżniowego, wytwarzanie nawet dużych gabarytowo wyrobów.
Obecnie trudno wyobrazić sobie życie bez produktów wykonanych z tworzyw sztucznych. Są obecne wszędzie dookoła nas, zaczynając od przedmiotów codziennego użytku, takich jak: komputery, telefony, drukarki, miski do prania czy butelki z płynem do mycia naczyń, przez zabawki, po elementy składowe samochodów i inne. Tworzywa syntetyczne znajdują zastosowanie w niemal każdej dziedzinie. Techniki wytwarzania różnorodnych form z tworzyw są zróżnicowane. Jako przykład posłużyć może jedna z wielu metod produkcji detali samochodowych. Przejdź dalej i dowiedz się więcej o procesie termoformowania.
Czym właściwie jest termoformowanie?
Takie procesy jak formowanie próżniowe wykorzystują kilka elementów: siłownik pneumatyczny, ramka dociskowa i grzałki. Oczywiście w całym procesie przetwarzania danego tworzywa sztucznego nie może zabraknąć komory próżniowej.
Metoda termoformowania opiera się na podgrzewaniu tworzywa do temperatury nieco wyższej niż jego próg plastyczności, po czym następuje jego formowanie w komorze próżniowej przy użyciu matrycy lub modelu.
Zobacz także: Na czym polega formowanie wtryskowe?
Jakie są różnice między matrycą a modelem? Model stanowi zewnętrzne odwzorowanie pożądanego elementu, w przeciwieństwie do matrycy, która reprezentuje jego wewnętrzną strukturę. Zarówno matryca, jak i model, wymagają odpowiedniego zmniejszenia ich rozmiarów ze względu na grubość formowanego materiału.
Należy uwzględnić grubość końcową, gdyż materiał ulega rozciągnięciu i skurczowi w trakcie procesu, co jest zależne od złożoności kształtu finalnego produktu. Często zdarza się, że tworzywo formuje się od strony zewnętrznej na modelu, gdzie kluczowym aspektem jest właśnie ten zewnętrzny kształt.
Obróbka tworzywa sztucznego – jak przebiega proces termoformowania?
Termoformowanie próżniowe tworzywa sztucznego polega przede wszystkim na nadawaniu odpowiedniego kształtu konkretnym materiałom. Aby zachować optymalne parametry procesu, wykorzystujemy przede wszystkim gotowe stemple, które umożliwiają termoformowanie dużej powierzchni materiału sztucznego.
Termoformowanie to proces, w którym tworzywa sztuczne są podgrzewane do temperatury, w której stają się plastyczne, a następnie formowane do pożądanego kształtu.
Szczegółowy opis procesu termoformowania opisaliśmy poniżej. Pamiętaj, że to zaawansowany proces technologiczny, gdzie formowanie ciśnieniowe powoduje, że arkusz tworzywa sztucznego nabiera odpowiedni kształt formy i zachowuje go na stałe.
Wybór materiału
Pierwszym krokiem jest wybór odpowiedniego rodzaju tworzywa sztucznego, które nadaje się do termoformowania. Często stosowane materiały to m.in. polistyren, akrylonitryl-butadien-styren (ABS), poliwęglan, polietylen i polipropylen.
Przygotowanie arkusza tworzywa
Tworzywo sztuczne jest zwykle dostarczane w formie płaskich arkuszy. Arkusze te mogą być wstępnie barwione lub mają określoną grubość w zależności od wymagań produktu końcowego.
Podgrzewanie arkusza
Arkusz tworzywa jest umieszczany w piecu lub pod promiennikami podczerwieni, aby go podgrzać do odpowiedniej temperatury, przy której staje się miękki i plastyczny. Temperatura podgrzewania zależy od rodzaju użytego tworzywa.
Formowanie próżniowe
Gdy arkusz osiągnie odpowiednią temperaturę, jest szybko przenoszony do formy. Istnieją różne metody formowania, w tym formowanie próżniowe, formowanie ciśnieniowe i formowanie mechaniczne. W formowaniu próżniowym tworzywo jest przyssane do formy przez różnicę ciśnień.
Warto też wiedzieć więcej o tym, jak przebiega formowanie wyrobów cienkościennych i nie tylko. Sprawdź: Na czym polega przetwórstwo tworzyw sztucznych?
W formowaniu ciśnieniowym powietrze lub inny gaz jest używany do wypchnięcia tworzywa na formę. W formowaniu mechanicznym stosuje się narzędzia, takie jak wytłaczarki, do fizycznego kształtowania materiału.
Chłodzenie i utwardzanie
Po formowaniu tworzywo jest chłodzone, aby utwardzić i zachować nowy kształt. Chłodzenie może być przyspieszone przez użycie wody lub powietrza.
Wyjmowanie i obróbka końcowa
Po schłodzeniu gotowy produkt jest usuwany z formy. Następnie może być poddany dodatkowej obróbce, takiej jak cięcie, wiercenie, szlifowanie czy polerowanie, w celu usunięcia nadmiaru materiału lub uzyskania wymaganych wymiarów i wykończenia powierzchni.
Kontrola jakości i pakowanie
Na koniec produkt jest sprawdzany pod kątem jakości, aby upewnić się, że spełnia wymagania specyfikacji. Po zatwierdzeniu produkt jest pakowany i przygotowywany do wysyłki.
Poznaj także: Techniki stosowane przy przetwórstwie tworzyw sztucznych.
Jakie materiały poddajemy termoformowaniu?
W dzisiejszych czasach ogrzaniu tworzywa sztucznego i poddaniu technologii termoformowania lub inaczej technologii wtryskiwania poddajemy takie materiały, jak: PCV, PMMA, PE, PP, PS oraz ABS. Jest naprawdę wiele tworzyw sztucznych, które sprawdzają się w produkcji opakowań i innych rodzajów produktów z użyciem formowania próżniowego.
Z pomocą termoformowania przetwarzamy efektywnie takie surowce, jak:
- Polistyren (PS): Lekki i niedrogi, często stosowany do produkcji opakowań, tacek na żywność i jednorazowych naczyń.
- Akrylonitryl-butadien-styren (ABS): Wytrzymały i odporny na uderzenia, używany do tworzenia elementów obudów sprzętu elektronicznego, zabawek i części samochodowych.
- Poliwęglan (PC): Bardzo wytrzymały i odporny na uderzenia, często wykorzystywany do produkcji osłon, ochraniaczy i elementów o wysokiej wytrzymałości.
- Polietylen (PE): Odporny na chemikalia i wilgoć, stosowany do produkcji pojemników, zbiorników i rur.
- Polipropylen (PP): Charakteryzujący się dobrą odpornością chemiczną i na ciepło, wykorzystywany w opakowaniach, komponentach samochodowych i produktach medycznych.
- Polichlorek winylu (PVC): Odporny na ogień, chemikalia i olej, używany w produkcji kart kredytowych, rur i elementów dekoracyjnych.
Termoformowanie pozwala na efektywne i ekonomiczne kształtowanie tych materiałów w różnorodne produkty, spełniające wymagania estetyczne i funkcjonalne. Każde z tych tworzyw ma swoje unikalne właściwości, które sprawiają, że są odpowiednie do konkretnych zastosowań w różnych branżach, np. ABS w branży motoryzacyjnej i PCV w stolarce okiennej.