Termoformowanie tworzyw sztucznych

Przedmioty wyprodukowane z tworzyw sztucznych są dzisiaj powszechnie stosowane. Na ich sukces, obok korzystnych własności tworzyw sztucznych, wpłynęła także możliwość otrzymania wyrobów w masowej ilości przy niskim koszcie, dzięki opracowaniu odpowiednich technologii przetwórstwa. W zależności od rodzaju produktu obok technologii wtryskiwania czy operacji wytłaczanie przy formowaniu produktów stosuje termoformowanie.

Proces termoformowania

Proces termoformowania  polega na ogrzewaniu płyty z tworzywa sztucznego do temperatury pozwalającej na jej formowanie do określonych, gotowych kształtów. Wysoka temperatura uplastycznia materiał na tyle, iż jest możliwe jego rozciąganie i formowanie na specjalnie wyprofilowanych formach. Po schłodzeniu i stwardnieniu tworzywa wyjmuje się je z formy i przycina, aby usunąć nadmiar materiału.

Produkty powstają z surowca, czyli folii albo płyty płaskiej lub też z półwyrobu w kształcie wstępnie uformowanej prostej powłoki. Proces technologiczny pozwala wytworzyć z nich powłokę o kształtach rozbudowanych w przestrzeni.

Termoformowanie - zastosowanie obróbki

Materiały stosowane w termoformowaniu to między innymi: polietylen, polipropylen, polistyren, polichlorek winylu, polimetakrylan metylu, i termoplastyczne tworzywa biodegradowalne.

Termoformowanie pozwala na stosunkowo proste formowanie elementów o dużych gabarytach i powierzchni. Używane jest do produkcji wyrobów, trudnych do uzyskania innymi metodami jak: opakowania, zbiorniki, obudowy maszyn, wnętrza samochodów, wanny, brodziki, palety logistyczne do transportu międzyzakładowego i zewnętrznego, wkładki do pudełek i inne produkty.

Technologię termoformowania wykorzystuje się do produkcji w niemal wszystkich gałęziach przemysłu: spożywczym, meblowym, maszynowym, samochodowym, elektrotechnicznym, ogrodniczym, kosmetycznym, farmaceutycznym itp.

Jak przebiega proces termoformowania 

Podgrzewanie

Pierwszym etapem w technologii termoformowania tworzyw sztucznych jest doprowadzenie surowca do stanu powyżej jego granicy plastyczności, aby formować wyroby.. Osiąga się to przez ogrzanie płyty lub folii do określonej temperatury za pomocą grzałek opartych na promieniowaniu albo  na przewodzeniu. Nagrzewanie powinno być szybkie i równomierne na całej powierzchni, a czas między końcem grzania a początkiem formowania jak najkrótszy.

Do produkcji stosuje się termoformierki jednostacyjne, które wykonują grzanie w miejscu wykonywania formowania lub termoformierki dwustacyjne gdzie grzanie prowadzone jest poza miejscem formowania. Występują też rozwiązania, gdzie grzanie i formowanie realizowane jest przez dwa oddzielne urządzenia. W zależności od grubości półwyrobu zaleca się grzanie jednostronne lub dwustronne. Optymalne parametry procesu dobiera się dla danego tworzywa.

Formowanie tworzyw

Po ogrzaniu tworzywa przeprowadzany jest etap formowania. Materiał, czyli płyta lub folia, zamocowana na krawędziach pomiędzy specjalnymi ramkami jest dociskana do odpowiednio ukształtowanej formy (wzornika), przyjmując jej kształt. Stosuje się docisk mechaniczny, próżniowy i ciśnieniowy.

Przekształcanie płaskiego półwyrobu odbywa się przez rozciąganie jego powierzchni, co powoduje zmniejszenie grubości ścianki. Nie bez znaczenia jest tu nierównomierność rozkładu grubości ścianek. Podczas formowania można zastosować wiele dodatkowych operacji, aby ją poprawić. Konieczne jest odpowiednie wyposażenie termoformierki i doświadczenie pracowników.

Chłodzeniu wyrobu 

Przed wyjęciem gotowego elementu z formy należy poczekać, aż materiał stwardnieje. Gotowy wyrób można studzić swobodnie na powietrzu, ale częściej stosuje się nawiew chłodnego powietrza przez odpowiednie dysze i jednoczesny odbiór ciepła przez formę. Wykorzystywany bywa też natrysk mgły wodnej na powierzchnię gorącego wyrobu, ale zmniejsza to trwałość elementów formierki na skutek korozji.

Termoformowanie - rodzaje technologii

W zależności od rodzaju produktu, który ma zostać wykonany, przez termoformowanie wyróżniamy:

Formowanie negatywowe

W tym przypadku tworzywo znajduje się na górnej części wklęsłej formy. Po podgrzaniu do żądanej temperatury następuje proces wtłaczania elastycznego materiału we wklęsłe gniazdo formy.

Formowanie pozytywowe

Różnica wynika z kształtu formy użytej w procesie. Przy formowaniu pozytywowym forma jest wypukła, a materiał po ogrzaniu zostaje naciągnięty  na nią.

W zależności od rodzaju czynnika wytwarzającego docisk materiału do formy mamy:

Termoformowanie próżniowe

Formowanie próżniowe nadaje materiałowi kształt formy, dzięki różnicy ciśnień powstałej przez wytworzenie próżni między płytą (lub folią) a formą. Podczas formowania próżniowego formy nie są narażone na duże obciążenia.

Termoformowanie ciśnieniowe

W termoformowaniu ciśnieniowym wykorzystywane jest nadciśnienie gazu (zwykle powietrza), powodujące zmianę kształtu formatki i jej dopasowanie do formy.

Termoformowanie mechaniczne

Do termoformowania mechanicznego wykorzystuje się prasy mechaniczne, w których umieszcza się rozgrzane tworzywa. Pod naciskiem matrycy i stempla następuje ich odkształcenie.

Termoformowanie - formy i wzorniki

Stosowane do termoformowania narzędzia noszą nazwę wzorników lub form i są zwykle narzędziami jednostronnymi. Dlatego proces termoformowania może być łatwo obserwowany i nadzorowany, inaczej niż w technologii wtryskiwania czy rozdmuchu.

Wzorniki dla danego kształtu mogą być wykonywane jako pozytywowe (wypukłe) i negatywowe (wklęsłe). Konkretny projekt i zastosowanie zależą od:

Struktury powierzchni i rozstrzygnięcia, która strona wyrobu ma być widoczna, czy ta od strony wzornika, czy strona swobodna.

Wymaganego rozkładu grubości ścianki (formy wypukłe są korzystniejsze, dają mniejsze różnice grubości ścianek) i założonych tolerancji wymiarów produkowanej formatki.

Podczas formowania wzorniki nie są narażone na duże obciążenie, dlatego materiały stosowane na formy mogą być różne. Ich dobór zależy głównie od wielkości produkcji, jaka ma być wykonana na wzorniku. Przy niedużych seriach formy wytwarza się z materiałów drewnopochodnych lub z żywic polimerowych. Przy dużych seriach wykonuje się je ze stopów aluminium, czasem ze stali. Termoformowanie tworzyw termoplastycznych daje możliwość zastosowaniu form wielokrotnych, które pozwalają na wykonanie wiele wyrobów w jednym cyklu.

Zalety termoformowania tworzyw sztucznych - 

• możliwość otrzymania wyrobów o dużej powierzchni i cienkich ściankach.

• niski koszt form w porównaniu z innymi procesami obróbki tworzyw.

• możliwość zastosowania form wielokrotnych, pozwalających wytworzyć wiele jednakowych produktów jednocześnie i znacznie zwiększających wydajność produkcji.

• duży wybór materiałów wyjściowych mających zastosowanie do formowania różnych produktów.

• możliwość szybkiego wykonywania prototypów i małych serii produkcyjnych z różnych tworzyw sztucznych.

Usługa termoformowanie tworzyw sztucznych

Systemowy Park Technologiczny MetalTop.pl ma w zasobach wiele firm wykonujących proces termoformowania. Ich oferty można filtrować wg. różnych kryteriów, tak by znaleźć taką, która odpowiada na wszystkie Twoje potrzeby. do swoich potrzeb. Zapraszamy.