Термоформование

последнее время использование для пищевых продуктов полимерных лоточков, контейнеров и посуды одноразового использования из термопластового листа стало очень популярным. Почти все эти лотки, а также такие крупногабаритные изделия, как магазинные вывески, дисплеи изготовлены при помощи технологии термоформования.

Технология термоформования листовых и пленочных полимеров основана на использовании высокоэластических свойств полимерной заготовки, получаемых при ее нагревании в определенном диапазоне температур. Под действием давления (от 0.01 МПа) на поверхность разогретой до эластичного состояния заготовки происходит ее пластическая деформация. Если преградой на пути деформации полимерного листа поставить оформляющую поверхность, то в результате, после охлаждения полимера, получится ее пластмассовая копия.

Термоформование различается способами создания формующего давления, выделяется три вида:

• механическое формование (давление создается формующим пуансоном, который вдавливает разогретый полимер в ответную часть - матрицу);
• вакуумное формование (создается атмосферным давлением воздуха до 0.1 МПа);
• пневмоформование (создается сжатым воздухом до 1 МПа).

Вакуумное формование листовых и пленочных полимеров.

Вакуумное формование производится на вакуум-формовочном оборудовании (ВФМ). Сам процесс формования включает в себя несколько этапов:

1. Прижим полимерной заготовки к уплотнителю на ложементе ВФМ.
Данная процедура необходима для надежной герметизации полимерной заготовки, исключающей возможные утечки воздуха в результате вырывание края заготовки при ее деформации или температурной усадке.

2. Нагрев заготовки до высокоэластического состояния.
На этом этапе необходимо достигнуть равномерного температурного поля заготовки, которое обеспечивает равенство физических характеристик полимера в каждой точке заготовки. Неравномерное сопротивление материала в разных точках полимерной заготовки приводит к неравномерной величине деформации в этих точках. А это значит, что изделие получится местами с тонкой стенкой.

3. Предварительное пневмоформование (выдувка купола).
Площадь любого изделия, получаемого вакуумным формованием больше площади исходной заготовки. Используя это свойство можно добиться более равномерной толщины стенки изделия, если предварительно раздуть разогретую заготовку до площади, соответствующей конечной площади отформованного листа. Эта технологическая операция осуществляется путем создания избыточного давления в герметичной камере, верхней стенкой которого является готовый к формованию лист полимера. Скорость раздува должна быть достаточно высокой и исключать преждевременное охлаждение полимера.

4. Подъем формы, вакуумное формование.
- рабочий стол с формой поднимается в верхнее положение, где кромка стола прижимается к уплотнителю на нижней части ложемента ( к уплотнителю на верхней части ложемента рамой прижат лист полимера, который вместе с рабочим столом образуют герметичную формовочную камеру);
- из формовочной камеры выкачивается воздух - производится вакуумирование. В результате под действием разности давлений между атмосферным воздухом и давлением в формовочной камере, разогретая заготовка начинает деформироваться по форме находящейся на рабочем столе.

5. Охлаждение изделия.
Когда процесс деформации (оформления) заготовки закончен, производится охлаждение готового изделия центробежными вентиляторами.

6. Подготовка к съему готового изделия.
После охлаждения и отключения вакуумирования производится кратковременная подача воздуха в камеру формования для съема изделия с формы и опускания рабочего стола.

Пневмоформование.

Принцип пневматического формования аналогичен вакуумному. Он также связан с размягчением и нагревом термопластового листа, однако существует ряд характеристик, которые являются отличными от приведенной выше схемы:

• формовка осуществляется за счет подачи избыточного давления под крышку, которая накрывает форму и лист полимера;
• рабочий стол после подъема в верхнее положение получает жесткую связку с прижимной крышкой за счет специального замка;
• давление оформления изделия в 5 - 10 раз больше чем при вакуумном формовании, что значительно улучшает качество получаемых изделий.

Для всех видов термоформования конечной процедурой является срезание лишнего материала (облоя).

Сфера применения технологии термоформования огромна - одноразовая посуда и пластиковые контейнеры (например, упаковка для тортов), упаковка из термоусадочной пленки, многоразовые формы для изготовления литьевого камня и тротуарной плитки. Интересно применение этой технологии в наружной рекламе для изготовления объемных букв и 3D-фигур.