Кіріспе

Термоформалау – пластикалық табақты иілгіш температураға дейін қыздырып, қалыпта белгілі бір пішінге келтіріп, пайдалануға дайын өнім жасау процесі. Табақ, немесе жіңішке қалыңдығы мен материал түріне қарай "пленка" деп аталатын материал, пісіру үшін пешке жеткілікті температураға дейін қыздырылады, бұл оны қалыпқа созуға және дайын пішінге дейін салқындатуға мүмкіндік береді. Оның қарапайым түрі – вакуумдық қалыптау. Ең қарапайым нұсқасында, кішкентай үстел немесе зертханалық машина пластикалық табақтың кішкентай кесінділерін қыздыруға және вакуум арқылы қалыпқа созуға қолданылады. Бұл әдіс көбінесе үлгілер мен прототиптік бөлшектерді жасау үшін қолданылады. Күрделі және жоғары көлемді өндірісте пластикалық табақты қыздыру және қалыптастыру үшін өте үлкен өндірістік машиналар қолданылады, сондай-ақ табақтан қалыптастырылған бөлшектерді үздіксіз, жоғары жылдамдықты процесспен кесіп, машина мен қалыптың өлшеміне, сонымен қатар қалыптастырылатын бөлшектердің мөлшеріне байланысты сағатына мыңдаған дайын бөлшектерді өндіруге болады. Термоформалау инъекциялық қалыптаудан, экструзиялық қалыптаудан, айналмалы қалыптаудан және пластик өңдеудің басқа түрлерінен ерекшеленеді. Жіңішке қалыңдығы бар термоформалау негізінен бір рет қолданылатын стақандар, контейнерлер, қақпақтар, лотоктар, блистерлер, қабықшалар және тағам, медициналық және жалпы сауда салалары үшін басқа да өнімдерді өндіру болып табылады. Жоғары қалыңдығы бар термоформалауға көлік есіктері мен панельдері, тоңазытқыштардың ішкі қабырғалары, қосалқы көліктердің кузовтары және пластикалық паллеттер кіреді. Көптеген термоформалау компаниялары өздерінің сынықтары мен пластикалық қалдықтарын қайта өңдейді, оларды баллаждау машинасына сығымдайды немесе грануляторға (ұнтақтағышқа) жіберіп, қайта өңдеу компанияларына сату үшін немесе өздерінің өндірісінде қайта пайдалану үшін ұнтақталған пластик шығарады. Көбінесе термоформалау процесінен шыққан сынықтар мен пластикалық қалдықтар қайтадан формалау үшін экструзияланған табаққа айналдырылады.

Процедура

Жұқа қалыңдықтағы өнімдерді үлкен көлемде, үздіріссіз термоформолдаудың ең көп қолданылатын әдісінде пластик табақ рулоннан немесе экструдерден тізбектей орналасқан тізбектерге беріледі, олар табақты тесіп өтетін штырғылармен жабдықталған және оны қыздыру температурасына дейін қыздыру үшін пешке тасымалдайды. Қыздырылған табақ содан кейін формалық станцияға индекстеледі, онда үйлесетін қалып пен қысымдық қорап табаққа жабылады, содан кейін тұтқынға түскен ауаны алып тастау үшін вакуум қолданылады және материалды қалыпқа немесе оған қысымды ауамен бірге тарту үшін қалыптың егжей-тегжейлі пішініне пластикті қалыптастырады. (Жоғары, терең соғылған бөлшектерде қажетті материалды таратуды және дайын бөлшектердегі қалыңдықты қамтамасыз ету үшін пуг-қадақылаулар вакууммен қатар қолданылады.) Қысқа форма циклынан кейін, форма құралы ашылғанда, форманың вакуумдық жағынан кері ауа қысымының күшті ағыны қолданылады, бұл әдетте ауамен шығару деп аталады, вакуумды бұзуға және қалыптастырылған бөлшектерді қалыптан шығаруға көмектеседі. Қалыпта бөлшекті немесе теріс бұрышы бар, қиын жерлері бар бөліктерді шығару үшін ашылатын стриппер пластинасы да қолданылуы мүмкін. Қалыптастырылған бөлшектерді қамтитын табақ сол машинадағы кесу станциясына индекстеледі, онда қалып қалған табақ желісінен бөлшектерді кесіп тастайды немесе жеке кесу пресіне жіберіледі, онда қалыптастырылған бөлшектер кесіледі. Қалыптастырылған бөлшектерді кескеннен кейін қалған табақ желісі әдетте қабылдау ролигіне оралады немесе қайта өңдеу үшін желідегі грануляторға беріледі.

Даму

Қазіргі заманғы машиналардағы микропроцессорлық және компьютерлік басқару жүйелері процестерді басқаруды және бір өндіріс кезеңінде бірдей жұмыс параметрлерін қайталауды едәуір арттырады, сонымен қатар пештік жылытқыштар мен процестің уақыттық параметрлерін сақтап, жұмыстар арасында пайдалануға мүмкіндік береді. Формаланған парақтарды дәл тіркеу үшін желілік жиектеу станциясына орналастыру мүмкіндігі, ескі машиналардағы ауа цилиндрлері, тісті рельстер және муфталармен салыстырғанда, тізбекті жылжыту үшін электрлік сервомоторларды кеңінен қолдану арқасында жақсартылды. Электрлік сервомоторлар сондай-ақ кейбір заманауи және күрделі формалау машиналарында, дәстүрлі өнеркәсіптік стандарт болып табылатын ауа цилиндрлерінің орнына, формалау және кесу құралдары орнатылған машиналық пластиналарды қозғау үшін қолданылады, бұл құралдардың жабылу және ашылу жылдамдықтары мен уақытын дәл басқаруға мүмкіндік береді. Кварцты және сәулелі панельді пештер, әдетте, ескі каль-роды типті жылытқыштарға қарағанда парақтарды дәлірек және толыққанды жылытуды қамтамасыз етеді, сонымен қатар пештерді реттелетін жылу аймақтарына бөлуге жағдай жасайды. Термоформалау машиналарының жұмысын нақты уақыт режимінде бақылауға арналған ToolVu жаңа технологиясы әзірленді. Бұл жеке жүйе термоформалау машинасымен тікелей байланысады және ауа қысымы, температура, құралдың деформация сенсоры және басқа да сипаттамаларды қоса, өндіріс кезеңінің деректерін нақты уақыт режимінде жазу үшін бірнеше сенсорларды пайдаланады. Жүйе, өндіріс кезінде алдын ала белгіленген параметрлер бұзылған жағдайда бірнеше ескертулер мен хабарламалар жібереді. Бұл машинаның тоқтау уақытын қысқартады, іске қосылу уақытын төмендетеді және бастапқы кезде шығарылатын брак мөлшерін азайтады. Термоформалау процесінің маңызды бөлігі – әрбір өнімге арналған құралдар. Жоғарыда сипатталғандай, жұқа қалыңдықтағы термоформалау көбінесе желілік машиналарда жүзеге асырылады және әдетте қалыптар, иінтіректер, қысым камералары және барлық монтаждау пласталары, сондай-ақ жұмысқа қатысты кесу құралдары мен жинақтау бөлшектері қажет болады. Қалың немесе ауыр қалыңдықтағы термоформалауға да әрбір өнімге арналған арнайы құралдар қажет, бірақ өнімнің көлемі өте үлкен болғандықтан, қалыптар алюминийден немесе басқа композиттік материалдардан, сондай-ақ жұқа қалыңдықтағыдай алюминийден де жасалуы мүмкін. Әдетте, қалың өлшемді өнімдерді CNC маршрутизаторлармен немесе аралармен немесе қолмен маршрутизаторлармен кесу қажет. Тіпті ең жетілдірілген термоформалау машинасының өнімділігі де құралдың сапасымен шектеледі. Кейбір ірі термоформалау өндірушілері жобалау және құрал жасау бөлімдерін өздерінің ішінде ұйымдастырады, ал басқалары құралдарды жасау үшін сыртқы құрал жасау шеберханаларына жүгінеді.

Ұсақ және ауыр (қалың) термоформалау

Термоформалау процесінің екі негізгі түрі бар. 1,5 мм-ден (0,060 дюйм) кем қалыңдығы бар материал әдетте роллдерден немесе табақ экструдерінен термоформалау машинасына жеткізіледі. Жұқа қалыңдығы бар роллмен берілетін немесе тікелей экструзияланған термоформалау қолданыстары көбінесе қатты немесе жартылай қатты, бір рет қолданылатын қаптамалар үшін қолданылады. 3 мм-ден (0,120 дюйм) артық қалыңдығы бар материал әдетте қолмен немесе автоматты түрде берілетін тәсілмен, соңғы өлшемдерге сәйкес кесілген күйінде қалыптау машинасына жеткізіледі. Салмақты немесе қалың материалды термоформалау қолданыстары негізінен тұрақты құрылымдық элементтер ретінде пайдаланылады. 1,5 мм-ден 3 мм-ге дейінгі қалыңдығы бар материалды қалыптау нарығы шағын болғанымен, өсіп келеді. Қалың материалды қалыптау, негізінен, үздіксіз жұқа материалды қалыптау сияқты бірдей процесті қолданады, әдетте, қыздырылған пластикалық табақты қалыпқа жабу арқылы. Көптеген қалың материалды қалыптау қолданыстары формалау процесінде тек вакуумды пайдаланады, бірақ кейбіреулері екі бөліктен тұратын қалыпты қолданып, формаға түсіруге көмектесу үшін ауа қысымын да пайдаланады. Ұшақтардың жел әйнектері мен пулемет мұнараларының терезелері Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде қалың материалды қалыптау технологиясын дамытуға түрткіс болды. Қалың материалдан жасалған бөлшектер киосктер, автомобильдер, жүк көліктері, медициналық жабдықтар, материалдарды тасымалдау жабдықтары, тоңазытқыштар, спа-орталықтары, душ кабиналары, сондай-ақ электрлік және электрондық жабдықтар сияқты тұрақты құрылымдардың сыртқы жағы ретінде қолданылады. Жұқа материалды термоформалаудан айырмашылығы, қалың материалдан жасалған бөлшектер көбінесе соңғы пішінге келтіру үшін, немесе қосымша тесіктер ашу, кесу немесе аяқтау үшін қалыптаудан кейін қолмен өңделеді. Қалың материалдан жасалған өнімдер әдетте "тұрақты" мақсатта қолданылады, ал жұқа материалдан жасалған бөлшектер көбінесе бір рет қолдануға немесе қайта өңдеуге арналған және негізінен тағам немесе өнімді қаптау үшін қолданылады. Қалың материалды термоформалау әдетте жылына 250-3000 дана өндіріс көлемі үшін қолданылады, бұл инъекциялық қалыптау сияқты бәсекелес пластикалық технологияларға қарағанда құралдардың төмен құны мен өнімді жылдам дамытуға мүмкіндік береді. Olimunllum CF/PEEK бұрынғысынан импрегнирленген талшықтардың жұқа қабаттарын қалың материалды термоформалау арқылы толық консолидацияланған табақтарға айналдыру арқылы алынады. Бұл, тапсырыс бойынша жасалған композиттік пластиналардан басты айырмашылығы – күшейткіш талшықтардың стандартизацияланған бағыты, полимердің стандартизацияланған мөлшері және стандартизацияланған табақ қалыңдығы. Бұл алюминий, титан және болат сияқты жеңіл металл материалдармен жұмыс істегенде қолданылатын бірдей немесе ұқсас құралдарды пайдаланып, оңай жобалауға және кейін өңдеуге мүмкіндік береді.

Өнеркәсіп

10 миллиард АҚШ долларынан астам көлемдегі Солтүстік Америка нарығы дәстүрлі түрде 3/4 жұқа қалыңдықпен және 1/4 ауыр қалыңдықпен сипатталды. 2003 жылы Солтүстік Америкада шамамен 150 жұқа қалыңдықпен термоформалаушы мекеме болды. Олардың 60 пайызы өзіне тән өнімдерді жасады. 30 пайызы тапсырыс бойынша жасалған, ал 10 пайызы өндірістік процесінде термоформалау мүмкіндігі бар OEM-дер. Жылдық сатылымы кем дегенде 100 миллион доллар болатын онға жуық жұқа қалыңдықпен формалаушы мекеме болды. Ең ірісінің жылдық сатылымы 1 миллиард доллардан асты. Солтүстік Америкада шамамен 250 ауыр қалыңдықпен формалаушы мекеме болды. Олардың көбісі тапсырыс бойынша жұмыс істейтін мекемелер еді. Жылдық сатылымы 100 миллион доллардан асатын тек екі-үш ауыр қалыңдықпен формалаушы мекеме болды. Ең ірісінің жылдық сатылымы шамамен 140 миллион долларды құрады. Мичиган штатының Бивертон қаласы, Мичиган штатының Мидленд қаласында орналасқан Dow Chemical компаниясына жақындығының арқасында әлемдегі пластик термоформалау орталығы ретінде танымал.