Termoformowanie to proces produkcji tworzyw sztucznych, który przekształca arkusze termoplastyczne w określone kształty za pomocą form. Proces ten jest prosty i obejmuje dwa kluczowe etapy: podgrzewanie i formowanie. Można stosować różne materiały, takie jak polistyren, maślan octanu celulozy, ABS, akryl, PVC, polipropylen i polietylen. Proces ten zapewnia wysoką jakość wykończenia powierzchni, zależną od stanu powierzchni formy.

Opis procesu

Termoformowanie polega na podgrzewaniu płaskiego arkusza tworzywa termoplastycznego, aż stanie się giętki, a następnie kształtowaniu go przy użyciu próżni, ciśnienia lub siły mechanicznej. Proces ten, znany również jako termoformowanie próżniowe, termoformowanie ciśnieniowe, formowanie z rozdmuchiwaniem lub termoformowanie mechaniczne, składa się z ogrzewania (za pomocą promienników zamontowanych równomiernie) i formowania. Arkusz tworzywa sztucznego, zabezpieczony zaciskami nad wnęką formy, mięknie pod wpływem ciepła i jest wciągany do formy za pomocą próżni lub ciśnienia przez otwory w podstawie formy. Po schłodzeniu uformowana część jest usuwana.

Zastosowania termoformowania

Termoformowanie jest wykorzystywane do produkcji szerokiej gamy produktów, w tym

- Otwarte plastikowe panele i pojemniki

- Pojemniki i opakowania na żywność

- Wkładki do drzwi lodówki

- Plastikowe znaki i wyświetlacze

- Urządzenia gospodarstwa domowego (np. zlewozmywaki, wanny, panele prysznicowe)

- Części samochodowe, w szczególności wnętrza

- Kadłuby małych łodzi

- Wyprofilowane świetliki

- Obudowy elektryczne

- Strony tekstowe w alfabecie Braille'a

- Szafki na sprzęt  

Materiały

Materiały nadające się do termoformowania obejmują

- Polistyren

- Maślan octanu celulozy

- Octan celulozy

- ABS

- Akryl

- PVC

- Polipropylen

- Polietylen

Wytyczne projektowe

Aby zoptymalizować wyniki termoformowania, należy wziąć pod uwagę:

- Maksymalna grubość arkusza: ~3 mm; minimalna zależy od materiału (0,05-0,5 mm).

- Minimalny przekrój: 25 mm²; maksymalne wymiary: 7,5 m × 2,5 m.

- Kąt zanurzenia: ≥1°.

- Zakres tolerancji: 0,025-2 mm, w zależności od formy.

- Tolerancja grubości: ~20%.

- Promień narożnika: Większy niż grubość produktu.

- Ograniczenia: Nie można wytwarzać dużych powierzchni z otworami; elementy takie jak napisy, żebra lub wypukłości są kosztowne.

- Złożoność kształtu: Umiarkowana.

Odmiany procesu

Termoformowanie ma kilka odmian dostosowanych do różnych produktów i materiałów:

1. Termoformowanie próżniowe

Wewnątrz formy wytwarzana jest próżnia w celu nadania kształtu arkuszowi tworzywa sztucznego. Limit ciśnienia wynosi ~1 atm. Powietrze jest usuwane za pomocą pompy ssącej podłączonej do otworów w podstawie formy.

2. Termoformowanie ciśnieniowe (formowanie z rozdmuchiwaniem)

Ciśnienie powietrza (3-4 atm) odkształca arkusz tworzywa sztucznego, podobnie jak w przypadku formowania z rozdmuchiwaniem szkła. Otwór w górnej części formy usuwa resztki powietrza, a otwory wentylacyjne znajdują się u podstawy.

3. Formy męskie i żeńskie  

Formy męskie (wypukłe): Tworzywo sztuczne odkształca się nad formą, a wymiary powierzchni wewnętrznej pasują do formy. Wymaga próżni.

Formy żeńskie (wklęsłe): Tworzywo sztuczne odkształca się w formie, a wymiary powierzchni zewnętrznej pasują do formy. Kompatybilne z każdym typem ciśnienia.

4. Termoformowanie mechaniczne

Wykorzystuje zarówno formy męskie, jak i żeńskie do prasowania podgrzanego arkusza tworzywa sztucznego bez próżni lub ciśnienia, kształtując go poprzez bezpośrednie ściskanie formy.

Rozważania ekonomiczne

Szybkość produkcji: 60-360 części/godzinę, odpowiednia do produkcji wysokonakładowej.

Czas realizacji: Mierzony w dniach.

Automatyzacja: Pełna automatyzacja zapewniająca wysoką wydajność.

Oprzyrządowanie: Wiele form na maszynę zwiększa wydajność; koszty oprzyrządowania różnią się w zależności od złożoności.

Koszty maszyn: Proste maszyny są tanie lub umiarkowane; zautomatyzowane systemy są drogie.

Koszty pracy: Niskie do umiarkowanych, w zależności od produktu i ilości.

Zalety termoformowania

- Doskonałe wykończenie powierzchni, zależne od jakości formy.

- Brak linii podziału, w przeciwieństwie do wielu procesów produkcji tworzyw sztucznych.

- Wymagana minimalna obróbka końcowa.

- Obsługuje różne materiały, idealna do pakowania przemysłowego.

Wady termoformowania

- Plastik w arkuszach jest droższy niż surowy granulat.

- Nadmierne przerzedzenie na ostrych rogach.

- Wiele parametrów (temperatura, ciśnienie próżni, siła zacisku) wymaga precyzyjnej kontroli.