Термоформование

Термоформование — это производственный процесс, при котором пластиковый лист нагревается до температуры пластичного формования, формируется в определенную форму в форме и обрезается для создания пригодного к использованию продукта. Лист или «пленка» в отношении более тонких калибров и определенных типов материалов нагревается в печи до достаточно высокой температуры, которая позволяет растягивать его в или на форму и охлаждать до готовой формы. Его упрощенная версия — вакуумное формование .

В простейшем виде небольшая настольная или лабораторная машина может использоваться для нагрева небольших отрезанных частей пластикового листа и натягивания его на форму с помощью вакуума. Этот метод часто используется для образцов и прототипов деталей. В сложных и объемных приложениях очень большие производственные машины используются для нагрева и формования пластикового листа и обрезки формованных деталей из листа в непрерывном высокоскоростном процессе и могут производить много тысяч готовых деталей в час в зависимости от размера машины и формы, а также размера формируемых деталей.

Термоформование отличается от литья под давлением , выдувного формования , ротационного формования и других форм обработки пластмасс. ^[1] Тонкослойное термоформование в первую очередь используется для изготовления одноразовых стаканчиков , контейнеров, крышек, лотков, блистеров, раскладушек и других изделий для пищевой , медицинской и розничной торговли . Толстослойное термоформование включает в себя такие разнообразные детали, как двери и панели приборов транспортных средств, обивка холодильников, кузова грузовых автомобилей и пластиковые поддоны.

Большинство компаний, занимающихся термоформованием, перерабатывают свой лом и отходы пластика, либо прессуя их в пакетировочной машине, либо подавая в гранулятор (измельчитель) и производя измельченные хлопья для продажи компаниям по переработке или повторного использования на их собственном предприятии. Часто лом и отходы пластика из процесса термоформования преобразуются обратно в экструдированный лист для повторного формования.

В наиболее распространенном методе крупносерийного непрерывного термоформования тонколистовых изделий пластиковый лист подается с рулона или из экструдера в набор индексирующих цепей, которые включают штифты или шипы, которые прокалывают лист и транспортируют его через печь для нагрева до температуры формования. Затем нагретый лист индексируется в станцию ​​формования, где сопрягаемая форма и прижимная коробка закрываются на листе, затем применяется вакуум для удаления захваченного воздуха и втягивания материала в форму или на нее вместе с сжатым воздухом для формирования пластика в соответствии с детальной формой формы. (Плуг-ассисты обычно используются в дополнение к вакууму в случае более высоких, глубоко вытянутых формованных деталей, чтобы обеспечить необходимое распределение материала и толщину в готовых деталях.) После короткого цикла формования с вакуумной стороны формы активируется выброс обратного давления воздуха, когда открывается инструмент формы, обычно называемый выбросом воздуха, чтобы разорвать вакуум и помочь формованным деталям выйти из формы или из нее. На пресс-форме также может использоваться съемная пластина, поскольку она открывается для выброса более подробных деталей или деталей с отрицательным уклоном, подрезанными областями. Лист, содержащий сформированные детали, затем индексируется в станцию ​​обрезки на той же машине, где штамп отрезает детали от оставшегося полотна листа или индексируется в отдельный пресс обрезки, где формованные детали обрезаются. Оставшееся после обрезки формованных деталей полотно листа обычно наматывается на приемную бобину или подается во встроенный гранулятор для переработки.

Микропроцессорное и компьютерное управление на более современных станках позволяет значительно повысить контроль процесса и повторяемость настроек одной и той же работы из одного производственного цикла с возможностью сохранения нагревателя печи и настроек времени процесса между заданиями. Возможность размещения сформированных листов на встроенной станции обрезки для более точной регистрации обрезки была улучшена благодаря общему использованию электрических серводвигателей для индексации цепи по сравнению с воздушными цилиндрами, зубчатыми рейками и муфтами на старых станках. Электрические серводвигатели также используются на некоторых современных и более сложных формовочных станках для приведения в действие плит машины, где установлены формовочные и отделочные инструменты, а не воздушные цилиндры, которые традиционно были отраслевым стандартом, обеспечивая более точный контроль над скоростями закрытия и открытия и синхронизацией инструментов. Кварцевые и панельные нагреватели печей обычно обеспечивают более точный и тщательный нагрев листов по сравнению со старыми нагревателями типа cal-ster и лучше позволяют зонировать печи в области регулируемого тепла.

Новая технология ToolVu ^[2] была разработана для обеспечения обратной связи в реальном времени на термоформовочных машинах. Эта автономная система подключается напрямую к термоформовочной машине и использует несколько датчиков для записи данных о производственном цикле в реальном времени, включая давление воздуха, температуру, тензодатчик инструмента и другие характеристики. Система отправляет несколько предупреждений и оповещений, когда во время цикла нарушаются заданные параметры производства. Это сокращает время простоя машины, сокращает время запуска и уменьшает количество брака при запуске.

Неотъемлемой частью процесса термоформования является оснастка, которая специфична для каждой детали, которая должна быть произведена. Тонкослойная термоформовка, как описано выше, почти всегда выполняется на линейных машинах и обычно требует форм, вспомогательные заглушки, коробки давления и все монтажные пластины, а также инструменты для обрезки и детали укладчика, которые относятся к работе. Толстослойная или крупнослойная термоформовка также требует инструментов, специфичных для каждой детали, но поскольку размер детали может быть очень большим, формы могут быть из литого алюминия или какого-либо другого композитного материала, а также из обработанного алюминия, как в тонкослойной. Обычно толстослойные детали должны быть обрезаны на фрезерных станках с ЧПУ или вручную с помощью пил или ручных фрезерных станков. Даже самая сложная термоформовочная машина ограничена качеством оснастки. Некоторые крупные производители термоформовки предпочитают иметь конструкторские и инструментальные мощности внутри компании, в то время как другие полагаются на внешние инструментальные цеха для изготовления оснастки.

Существует две общие категории процессов термоформования. ^[3] Лист толщиной менее 1,5 мм (0,060 дюйма) обычно подается в термоформовочную машину из рулонов или из листового экструдера. Тонкие рулонные или линейные экструдированные термоформовочные приложения преобладают в области жесткой или полужесткой одноразовой упаковки. Листы толщиной более 3 мм (0,120 дюйма) обычно подаются в формовочную машину вручную или методом автоматической подачи уже нарезанными до конечных размеров. Тяжелые или толстолистовые приложения термоформования в основном используются в качестве постоянных структурных компонентов. Существует небольшой, но растущий рынок листов средней толщины, которые формируют листы толщиной от 1,5 мм до 3 мм.

Формование толстолистовых деталей использует тот же базовый процесс, что и непрерывное формование тонколистовых деталей, обычно накладывая нагретый пластиковый лист на форму. Во многих случаях формования толстолистовых деталей вакуум используется только в процессе формования, хотя в некоторых случаях используются две половины сопряженной формы и давление воздуха для облегчения формования. Ветровые стекла самолетов и окна пулеметных башен стимулировали развитие технологии формования толстолистовых деталей во время Второй мировой войны. Детали толстолистовых деталей используются в качестве косметических поверхностей на постоянных конструкциях, таких как киоски, автомобили, грузовики, медицинское оборудование, оборудование для обработки материалов, холодильники, спа-салоны и душевые кабины, а также электрическое и электронное оборудование. В отличие от большинства тонколистовых термоформованных деталей, детали толстолистовых деталей часто обрабатываются вручную после формования для обрезки до окончательной формы или для дополнительного сверления, резки или отделки, в зависимости от продукта. Изделия из толстого калибра обычно имеют «постоянную» природу конечного использования, в то время как детали из тонкого калибра чаще всего проектируются как одноразовые или пригодные для вторичной переработки и в основном используются для упаковки или содержания пищевых продуктов или продуктов. Термоформование толстого калибра обычно используется для объемов производства от 250 до 3000 в год, с более низкими затратами на оснастку и более быстрой разработкой продукта, чем конкурирующие технологии обработки пластика, такие как литье под давлением .

Olimunllum CF/PEEK получается путем толстослойного термоформования тонких слоев предварительно пропитанных волокон для формирования полностью консолидированных листов. Основное отличие от композитных пластин, изготовленных на заказ, заключается в стандартизированной ориентации армирующих волокон, стандартизированном весовом содержании полимера и стандартизированной толщине листов. Это позволяет легко проектировать и постобрабатывать с использованием идентичных или похожих инструментов, которые обычно используются при работе с металлическими легкими материалами, такими как алюминий , титан и сталь .

• Форма из гипса
• Деревянная форма
• Пластиковая форма
• Алюминиевая форма

Североамериканский рынок стоимостью более 10 миллиардов долларов США традиционно состоял из 3 ⁄ 4 тонкого калибра и 1 ⁄ 4 толстого калибра. В 2003 году в Северной Америке было около 150 термоформовщиков тонкого калибра. Шестьдесят процентов формовали фирменные продукты. Тридцать процентов были формовщиками по индивидуальному заказу, а 10 процентов были OEM-производителями с собственными возможностями формования. Было около дюжины формовщиков тонкого калибра с годовым объемом продаж не менее 100 миллионов долларов. У самого крупного годовой объем продаж превышал 1000 миллионов долларов. В Северной Америке было около 250 формовщиков толстого калибра. Почти все были формовщиками по индивидуальному заказу. Только два или три формовщика толстого калибра имели годовой объем продаж более 100 миллионов долларов. У самого крупного годовой объем продаж составлял около 140 миллионов долларов. Бивертон, штат Мичиган , известен как мировая столица термоформования пластика, чему способствует близость компании Dow Chemical Company из Мидленда, штат Мичиган .

• Блистерная упаковка
• Выдувное формование
• Микротермоформование
• Формование (процесс)
• Упаковка
• Термопластик