Термоформование

На сегодняшний день термоформование используется для различных направлений бизнеса в таком значительном объеме, который казался бы совсем невозможным, несколько десятилетий назад.

Традиционная сфера производства — вакуумная формовка листа для производства изделий (деталей) автомобилей, холодильников, мониторов, термоформование с пневмоформованием упаковки завоевало большую часть рынка. Постоянное усовершенствование свойств пластичных материалов вместе с самым современным оборудованием, привело к увеличению производительности, и к улучшению качества и точности формованных изделий.

Изначально метод формования был ручным процессом, но с годами, набирая популярность и улучшая технологические разработки, утвердился как технология, основываясь на научных данных и изученных материалах.

Термоформование — изменение форм плоских заготовок (листа или пленки) из термопластичного материала при повышении температур в объемные формованные изделия.

Последовательность процесса:

• Нагрев. Формующий материал нагревается до определенной температуры, при которой он способен изменить форму, до температуры высокоэластичного состояния.

Требования к нагреванию термопластичных листовых материалов при термоформовании следующие:

• Цель нагревание – однородное распределение температуры на поверхности материала независимо от модели и марки оборудования и получаемого готового изделия. Диапазон температурных режимов при термоформовки для большинства пластмасс является большим. К примеру, для ударопрочного полистирола от 130 - 200°С. При этом по всей толщине листа необходимо избегать такие разницы в температуре, потому как хорошие результаты можно получить только на простейших изделиях. Для более лучшего и качественного формирования отпечатка и воспроизведенной структуры поверхности на сложных изделиях диапазон температуры должен быть ограничен.
• Для формования относительно больших площадей изделия при коэффициенте вытяжки H: W=1:3 и более на распределение толщин стенок можно влиять путем целенаправленного нагревания поверхности, до различных температур. Эффективно, такой метод нагревания можно использовать для заготовок материала, когда длинна L или ширина W в три раза больше, чем размеры отдельных нагревательных элементов, при этом расстояние до заготовки соответствует как минимум ширине нагревателя.
• Чтобы достигнуть высокое качества отпечатка необходим равномерный сквозной нагрев по всей толщине материала. Если толщина материала от 4-5 мм достигает заданной температуры быстро, поверхность может деструктировать раньше, нежели центральная часть достигнет необходимой температуры формования.
• Для некоторых процессов формования требуется рациональная разница температур по нагретой поверхности материала. И она желательная при предварительном раздуве двух и более пузырей различной высоты или изменения размеров основания изделия в одной и той же области формования.
• Когда полимерам необходимо более длительное время нагрева в сравнении с временем охлаждения, при этом сохранить время цикла, перед станцией формования устанавливаются дополнительные две станции нагрева.
• Если время нагрева определяет цикл формования, тогда материал необходимо довести до требуемой температуры как можно быстрее. Это существенно для формовочной машины, в которой формование и нагревание происходит в одной станции. Если у оборудования, данные процессы происходят на разных станциях, длину цикла определяет время охлаждения. В этом случае интенсивность нагревания согласовывается со временем охлаждения.
• Формование. Специальная оснастка для термоформования.

Последовательность процесса термоформования разделяется на две стадии:

1. Предварительная вытяжка.
2. Процесс реального формования.

Цель которых – получение однородного распределения толщины стенок формованного изделия.

• Предварительная вытяжка получается различными способами
• Механическая – с использованием вспомогательного пуансона
• Механическая – с использованием формующего инструмента
• Пневматическая – за счет предварительного раздува или вакуумирования
• Комбинированная механической и пневматической

Целью предварительной вытяжки является создать преформу, конфигурация и распределение толщины стенок которой в процессе реального формования приведет к получению формованного изделия с оптимальным распределением толщины стенок.

В зависимости от модели оборудования, оснастки и состава формующего инструмента – реальное формование проводиться с помощью:

• Вакуумформования (вакуума)
• Пневмоформования (сжатого воздуха)
• Вакуума с одной стороны и сжатого воздуха с другой стороны инструмента
• Применения вакуума с двух сторон
• Дополнительного прижима, обжатия и калибрования отдельных участков
• Вспомогательных механических средств. (ползунов, бегунков, пуансонов) для предотвращения складок во время формования
• Охлаждение в форме до температуры, при которой готовое отформованное изделие приобретает стабильный размер

Воспроизведение результата формовки и охлаждения может быть достигнута только при использовании термостатируемого формующего инструмента (TF-инструмент). Формующий инструмент, перед началом производства, необходимо довести до рабочей температуры.

Термостатирование означает — поддержание температуры формующего инструмента постоянно насколько это возможно, за счет баланса между нагреванием и охлаждение. Чтобы избежать брак, инструмент до начала работы необходимо довести до его оптимальной температуры.

Если инструмент оснащен встроенными каналами охлаждения или вбитыми охлаждающими трубками, тогда называют – прямой термостатирующей системой. Косвенное термостатирование – если термостатирование применяется через подложку, путем установки формующего фрагмента на термостатируемую плиту.

Снятие формы изделия со стабильным размером

Это извлечение термоформованного изделия из термоформующего инструмента.

На процесс снятия формы существенно влияют следующие факторы:

• Температура при съеме
• Конусность (уклон) для съема
• Поднутрения
• Позитивное и негативное формование
• Баланс давления / воздух для съема
• Скорость съема
• Вспомогательные элементы в форме для съема
• Структура поверхности формы
• Трение между формой и изделием

В большинстве случаев необходима последующая обработка формованного изделия, а именно:

• Обрезка (отделка)
• Сварка
• Склеивание (соединение)
• Горячее запаивание
• Печать
• Металлизация
• Флокирование / распыление флока

Термоформование – этот термин может быть использован к большинству способов получения изделия из пластмасс, в которых перед непосредственно формованием изделия, полимер нагревается до определенной температуры. Еще этот термин имеет название «пневмовакуумное формование». Термин «глубокая вытяжка» зачастую используется в обработке металлов, а «вакуумное формование» и «пневматическое формование» относиться к различным, достаточно специфическим процессам.