ترموفرمینگ چیست؟
ترموفرمینگ یکی از بهترین راه ها برای ساخت قطعات پلاستیک است. در این روش می توان طیف گسترده ای از مواد را استفاده کرد. از این روش برای ساخت هندسه های پیچیده که با تکنیک های دیگر ساخت آن ها دشوار یا غیر ممکن است، می توان استفاده کرد. در صنعت بسته بندی اکثر عملیات ترموفرمینگ روی لایه های نازک انجام می شود.
ترموفرمینگ از دو مرحله اصلی که شامل گرم کردن و شکل دادن است، تشکیل شده است. گرمایش توسط بخاری های برقی تابشی انجام می شود که در فاصله 125 میلی متری یک یا هر دو طرف ورق پلاستیک اولیه قرار می گیرند.
معمولا مرحله شکل دهی به سه روش انجام می شود:
- شکل دهی حرارتی خلاء
- ترموفرمینگ تحت فشار
- شکل دهی حرارتی مکانیکی
در اینجا برای نشان دادن فرمینگ و انواع آن از مثال وان حمام استفاده کردم.
ترموفرمینگ خلاء (Vacuum Thermoforming)
ترموفرمینگ خلاء اولین روش بود و به آن شکل دهی خلاء نیز گفته می شود. در این روش از فشار منفی برای کشیدن ورقی که از قبل گرم شده است به داخل قالب، استفاده می شود. قطر سوراخ ها برای کشیدن خلاء در
قالب تقریبا 0.8 میلی متر است و تاثیر بسیار ناچیزی بر روی سطح پلاستیک دارد.
روش کار در
ترموفرمینگ خلاء به این صورت است که ورق پلاستیکی مسطح با حرارت دادن نرم می شود و بعد از آن ورق نرم شده بر روی یک حفره قالب مقعر قرار می گیرد.
خلاء باعث می شود تا ورق به داخل حفره کشیده شود و پلاستیک در حالی که با سطح قالب در تماس است، شکل می گیرد و سرد می شود و بعد از قالب جدا می شود.
ترموفرمینگ فشاری (Pressure thermoforming)
این روش به نوعی جایگزین روش قبلی است، به این صورت که از فشار مثبت برای فشار دادن پلاستیک نرم شده به داخل حفره قالب استفاده می شود. این روش ترموفرمینگ فشاری یا شکل دهی دمشی نیز نامیده می شود.
مزیت این روش نسبت به فرمینگ خلاء این است که می توان فشارهای بالاتری ایجاد کرد و این فشارها 3 تا 4 اتمسفر می تواند باشد.
تفاوت ترموفرمینگ فشاری با خلاء در این است که در فرمینگ فشاری ورق از بالا به داخل حفره قالب تحت فشار قرار می گیرد و سوراخ هایی نیز برای خروج هوای محبوس شده در نظر گرفته شده است.
در این مرحله تشخیص این که قالب ها منفی یا مثبت هستند بسیار مهم است. قالب هایی که در بالا نشان داده شد، به دلیل اینکه دارای حفره های مقعر هستند، قالب های منفی می باشند. قالب مثبت دارای شکل محدب است. اما از هر دو نوع در فرآیند ترموفرمینگ می توان استفاده کرد.
در زیر قالب مثبت برای حالت خلاء نشان داده شده است. از فشار برای وارد کردن پلاستیک به سطح قالب استفاده می شود.
استفاده از قالب مثبت در فرمینگ خلاء
روش کار این گونه است که ورق پلاستیکی گرم شده در بالای قالب محدب قرار می گیرد. به دلیل اینکه خلاء، ورق را روی سطح قالب فشار می دهد، گیره در حالتی قرار می گیرد که ورق روی قالب قرار بگیرد.
به دلیل اینکه شکل قطعات یکسان هستند، ممکن است تفاوت بین قالب های منفی و مثبت بی اهمیت به نظر برسد.
اگر قطعه به داخل قالب منفی کشیده شود، سطح بیرونی آن دقیقا کانتور سطحی حفره قالب را دارد و در مقابل اگر ورق روی یک قالب مثبت قرار بگیرد، سطح داخلی آن با قالب محدب یکسان می شود.
تفاوت دیگر که یکی از مشکلات ترمفرمینگ است، نازک شدن ورق پلاستیک است. وقتی کانتور قالب عمق کمی داشته باشد، به دلیل کشیده شدن برای انطباق با کانتور قالب، نازکی قابل توجهی به وجود می آید.
قالب های مثبت و منفی در یک قسمت خاص، الگوی متفاوتی از نازک شدن را ایجاد می کنند.
به عنوان مثال شکل زیر را در نظر بگیرید، در قالب مثبت ورق بر روی فرم محدب قرار می گیرد و قسمتی که با پایه وان مرتبط است به سرعت سرد و جامد می شود و هیچ گونه کششی را تجربه نمی کند. این امر باعث می شود تا پایه ضخیم با دیواره های بسیار نازک ایجاد شود. اما اگر قالب منفی باشد کشش یکنواخت تر انجام می شود.
اگر مجبور به استفاده از قالب مثبت هستید می توانید ورق را قبل از پوشاندن بر روی فرم محدب، پیش کشش دهید. همانطور که در تصویر نیزنشان داده شده است ورق پلاستیکی گرم شده به طور یکنواخت توسط فشاری که خلاء ایجاد می کند، قبل از اینکه روی قالب کشیده شود، به شکل کروی کشیده می شود.
ترموفرمینگ مکانیکی
در این روش از قالب های مثبت و منفی منطبق استفاده می شود که در مقابل ورق هایی که گرم شده اند قرار می گیرند و مجبور می شوند شکل آن ها را به خود بگیرند. در روش فرمینگ مکانیکی از هیچ گونه فشار هوا چه مثبت و چه منفی استفاده نمی شود.
کنترل ابعادی بهتر و امکان ایجاد جزئیات سطح در هر دو طرف قطعه از مزایای این روش است. اما عیب این روش این است که دو نیمه قالب مورد نیاز است، بنابراین دو روش قبل هزینه کمتری دارند.
به طور کلی ترموفرمینگ یک فرآیند شکل دهی ثانویه است و فقط می توان
ترموپلاستیک ها را ترموفرم کرد، به این دلیل که ورقه های اکسترود شده از پلیمرهای ترموست یا الاستومری از قبل به هم وصل شده اند و با دوباره گرم کردن، نمی توان آن ها را نرم کرد.
پلاستیک های گرماساز رایج عبارتند از پلی استایرن، لستات سلولز،
ABS،
PVC، پلی اتیلن،
پلی پروپیلن و ... .
از روش ترموفرمینگ برای تولید انبوه در صنعت بسته بندی و نمایش برخی از محصولات مانند لوازم آرایشی، ابزارهای کوچک، بدنه قایق، دیفیوز برای چراغ ها و تابلوها، وان حمام، انواع اسباب بازی و ... استفاده می شود. به این صورت که ورق به سرعت از طریق یک محفظه گرمایی گرم و نرم می شود و به شکل دلخواه در می آید.
