ترموفرمینگ یا شکلدهی گرمایی پلاستیک ها Thermoforming 

مرجع پلیمر در بازار ایران: آیا می دانید بسیاری از قطعات پلاستیکی از ظروف یک بار مصرف گرفته تا طلق های بسته بندی محصولات و یا حتی داشبورد خودرو  به روش ترموفرمینگ ساخته می شوند! در این مقاله سعی شده تا با ارائه مطالب مرتبط، سطح آگاهی خواننده در این خصوص افزایش یابد.

ترمو فرمینگ (شکل دهی حرارتی) Thermoforming:

یک فرآیند شکل دهی ثانویه است که به کمک آن ورق های پلاستیکی شکل دهی می شوند. ظروف بزرگ بسته بندی و اجزای آنها را می توان به آسانی با استفاده از این روش تولید کرد. در ترمو فرمینگ ابتدا ورق ترموپلاستیک تا دمایی که نرم و شکل پذیر شود حرارت می بیند، البته دما نباید آنقدر بالا رود که ماده جریان یابد و ذوب شود. اغلب مواد ترموپلاستیک از قبیل مواد تک لایه و چند لایه قابل ترمو فرم شدن می باشند. تولید ظروف چند لایه با خواص ویژه را نیز می توان با هزینه اندک با این روش تولید کرد. دستگاه ترمو فرم اتوماتیک را می توان به عنوان جایگزینی برای قالب گیری تزریقی ظروف دهانه باز استفاده کرد. در این روش از وسایل مکانیکی، خلاء، فشار و یا ترکیب آنها برای شکل دهی به پلاستیک استفاده می شود.

از آنجایی که هم دمای قالب و هم فشار اعمال شده، بسیار پایین است قالب های ترمو فرم از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه می باشند. جنس قالب ها اغلب آلومینیوم است و در مواردی که هدایت حرارتی بسیار بالا نیاز باشد از آلیاژ بریلیوم مس استفاده می شود. معمول ترین موادی که در ترمو فرمینگ استفاده می شوند PVC و PS و PET می باشند. اغلب ظروف یکبار مصرف، جداره داخلی و روی در یخچال، حباب های پلاستیکی، لامپها، جای تخم مرغ و امثال آنها از این روش تولید می شوند.
در فرایند ترمو فرمینگ، شکل دهی به روش های مختلفی صورت می گیرد:

شکل دهی با خلا مستقیم

این یکی از معمول ترین روش‌های ترموفرمینگ است. خلا هوای بین صفحه ماده و قالب را حذف می‌کند و صفحه را به سمت قالب ماده یا نر می‌کشاند. در واقع خلا از زیر صفحه اعمال می‌شود و آن را به سمت قالب می‌کشاند.

چندین فاکتور در ترموفرمینگ به روش اعمال مستقیم خلا مهم است:

• سطح ابزار (قالب)
• اندازه محفظه‌های خلا
• فاصله محفظه‌های خلا

ترموفرمینگ به روش اعمال مستقیم خلا معمولاً امکان بازتولید خوب قالب و چرخه تولید سریع را ممکن می‌سازد. این فرآیند همچنین برای تولید قطعات محکم مناسب است، چرا که ضخامت دیواره‌ها در لبه ورقه تقریباً مشابه با ورقه اصلی خواهد بود. این روش یک کاندید مناسب برای قطعاتی با پروفایل‌های کم است که نیازمند عمق‌های زیاد نیستند.

ترموفرمینگ Drape

این فرایند زمانی به کار می‌رود که انحناهای زیاد، اما ساده داشته باشیم، مانند صفحه‌ها‌ی تبلیغاتی که به صورت استوانه باید باشند. این فرایند مشابه ترموفرمینگ تحت خلا می‌باشد، با این تفاوت که پس از مرحله حرارت دهی، ورق توسط گیره‌ها کشیده شده، روی یک قالب نر قرار می‌گیرد و خلا برقرار می‌شود. قالب نر در مقایسه با قالب ماده ارزان تر می‌باشد و ساخت آن ساده تر است، اما زودتر خراب می‌شود. در اینجا ضخامت یکنواخت تر است. قطعاتی که به این روش تولید می‌شوند دارای چند ویژگی خاص هستند:

• واضح ترین جزئیات در بیرون قطعه ایجاد می‌شوند.
• قطعه تولید شده در نواحی که ورقه بالاترین بخش قالب را لمس می‌کند با ضخامتی مشابه با ضخامت ورقه اصلی (فرآیند نشده) جامد می‌شود.

ترموفرمینگ با فشار

در فرآیند ترموفرمینگ با فشار، ورقه حرارت دیده شده درون قالب با استفاده از هوای متراکم تحت فشار قرار می‌گیرد و سپس ورقه با لبه‌های قالب تماس پیدا می‌کند. فشار هوا به سمتی از ورق که از قالب دور است اعمال می‌شود. این فرایند باعث می‌شود که ورقه شکل قطعه مورد نظر را به خود بگیرد. اغلب، به منظور تماس بهتر ورقه با قالب از یک خلا اولیه استفاده می‌شود. ترموفرمینگ با فشار نسبت به ترموفرمینگ با خلا سرعت بیشتری دارد، چرا که ورق می‌تواند در دماهای پایین تر شکل بگیرد.

کشش آزاد (free drawing)

در این روش هم از خلا و هم از فشار برای تولید قطعات بدون استفاده از قالب استفاده می‌شود. این تکنیک برای کاربرد‌هایی که نیازمند شفافیت یا کارایی نوری هستند مثل پنجره‌ها مناسب می‌باشد. در حقیقت، به علت اینکه ورقه قالب را لمس نمی‌کند، کارایی نوری آن مشابه با ورقه اصلی خواهد بود. در این روش، ورقه حرارت دیده توسط فشار هوا درون یک حباب دمیده می‌شود، یا به وسیله خلا درون یک حفره کشیده می‌شود. حباب شکل گرفته، سپس به وسیله فشار یا خلا تا زمانی که سرد شود، نگه داشته می‌شود.

شکل دهی با قالب‌های منطبق بر هم

در این روش از دو قالب مشابه هم برای شکل دهی ورق حرارت دیده استفاده می‌شود. ورقه نرم شده بین دو قالب تحت فشار شکل داده می‌شود. وقتی نیمه‌های قالب به ورقه‌های منعطف نزدیک می‌شود، با خروج هوا از منافذ قالب قطعه نهایی شکل می‌گیرد. شکل دهی توسط قالب‌های منطبق بر هم یک کاندید خوب برای کاربرد‌هایی است که نیازمند بازتولید دقیق جزئیات قالب مثل بافت و در آنها هستیم.

منبع: mychem