وکیوم فرمینگ یا وکیوم فرم‌دهی چیست و دارای چه انواعی می‌باشد؟
وکیوم فرمینگ یا وکیوم فرم‌دهی به ورق‌های گرمانرم شده که توسط حرارت مستقیم یا القائی و تخلیه هوای ما بین ورق و قالب موجب شکل‌پذیری ورق همانند قالب است می‌گویند.
در این فرایند ابتدا ورق پلاستیکی حساس به حرارت (ترموپلاست) انقدر حرارت می‌بیند تا نرم و انعطاف‌پذیر شود، سپس این ورق نرم شده و به کمک وکیوم هوا روی قالب گذاشته شده و روی قالب کشیده می‌شود و شکل قالب را به خود می‌گیرد.
در واقع فرآیند ترموفرمینگ در دو مرحله گرمادهی و شکل‌دهی صورت می‌گیرد.
در مرحله گرمادهی ورقه‌های پلاستیکی در فاصله معینی از المنت‌های حرارتی قرار گرفته و نرم می‌شود و دومین مرحله شکل‌دهی است که با سه روش مختلف انجام می‌شود:
۱) وکیوم فرمینگ یا شکل‌دهی با خلأ
در این روش ورقه‌های پلاستیکی انعطاف‌پذیر را روی قالب‌های حفره‌دار می‌گذارند که خلأ موجود در قالب باعث کشیده شدن پلاستیک به درون قالب می‌شود. بعد از فرم‌دهی و سخت شدن ورقه پلاستیکی در نهایت قطعه از قالب جدا می‌شود و قسمت‌های اضافی بریده می‌شود.
۲) شکل‌دهی با فشار هوا
در این روش ورقه‌های پلاستیکی انعطاف پذیر اعمال نیرو توسط فشار هوا از سمت بالا روی ورق قالب می‌باشد. در این حالت ورق به درون حفره قالب کشیده می‌شود. لازم به توضیح است که برای بیرون راندن هوایی که در بین ورق و قالب به دام افتاده است. منافذی در قالب باید تعبیه شود.
۳) ترموفرمینگ مکانیکی
در این روش ورق پلاستیکی حساس به گرما، بین دو قسمت مثبت (core) و منفی (cavity) قالب قرار می‌گیرد. در نهایت به صورت مکانیکی با نیروی مستقیم از قسمت مثبت قالب به پلاستیک فشار می‌آورد و ورق به درون حفره‌های قالب منفی کشیده می‌شود.
از برجسته‌ترین مزیت‌های این روش دقت ابعادی بهتر محصول و دقیق‌تر بودن جزئیات هندسی آن در هر دو طرف قطعه نسبت به دو روش دیگر است و تنها مشکل این روش نیاز داشتن به دو قسمت مثبت و منفی قالب است که در نتیجه موجب هزینه بالای تولید می‌شود.
وکیوم فرمینگ یکی از بهترین روش‌ها برای بسته‌بندی محصولاتی از قبیل:
- لوازم آرایشی و بهداشتی
- ابزارآلات
- مواد غذایی
- شیرینی و شکلات
- محصولات الکترونیکی
- اسباب‌بازی
- قطعات جانبی خودرو
و … می‌باشد. بسیاری از قطعات پلاستیکی از ظروف یک‌بار مصرف گرفته تا بسته‌بندی تخم‌مرغ و امثال آن‌ها با این روش تولید می‌شوند.
ورق وکیوم برای محصولات بهداشتی و خوراکی از نوع (پت pet) و محصولات غیر بهداشتی از (پی‌وی‌سی PVC و HP و…) مورد استفاده قرار می‌گیرد. پلی‌اتیلن سبک، پلی‌اتلین سنگین
فرم‌دهی به ورق‌های گرمانرم توسط حرارت مستقیم یا القائی و تخلیه هوای مابین ورق و قالب و شکل‌پذیری ورق همانند قالب را وکیوم فرمینگ می‌گویند. وکیوم فرمینگ یکی از شاخه‌های فرآیند ترموفرمینگ برای شکل‌دهی پلاستیک‌ها است.
۱- ورق پلاستیکی اکسترود شده، (پلی‌اتیلن X3) با حرارت دادن نرم و انعطاف‌پذیر می‌شود.
۲- ورق نرم شده روی قالب حفره‌دار قرار می‌گیرد.
۳- خلأ ایجاد شده، و این خلأ ورق را درون قالب می‌کشد.
۴- پلاستیک (مواد اولیه پلاستیک) در تماس با سطح قالب که سرد است، سخت می‌شود. سپس قطعه از قالب خارج شده و قسمت‌های اضافی آن بریده می‌شود.
تمامی ورق‌های گرمانرم (ABS ،PVC ،PET، هایمپک، کریستال و …) قابلیت شکل‌پذیری دارند. دستگاه‌هایی که این کار را انجام می‌دهند نسبت به کار مورد نظر می‌توانند ساده یا پیچیده باشند. دستگاه‌های ساده از یک هیتر و یک ورق‌گیر و یک قسمت به نام قالب‌بند تشکیل می‌شوند که ابتدا ورق در قسمت ورق‌گیر قرار می‌گیرد و سپس هیتر ورق را گرم نموده بعد از آن قالب با ورق تماس پیدا می‌کند و در همان زمان هوای مابین قالب و ورق تخلیه می‌شود و ورق شکل قالب را به خود می‌گیرد.
در دستگاه‌های پیچیده‌تر که شامل نیمه اتوماتیک، اتوماتیک و دستگاه‌های تولید ظروف یک‌بار مصرف می‌باشد؛ تعدادی از کارها توسط اپراتور و دستگاه انجام می‌گیرد که این کار با توجه به نوع دستگاه متفاوت می‌باشد. در دستگاه‌های نیمه اتوماتیک درصد کار اپراتور و دستگاه ۵۰ به ۵۰ می‌باشد.
در دستگاه‌های اتوماتیک درصد کار اپراتور و دستگاه ۲۰ به ۸۰ و در دستگاه‌های تولید ظروف یک‌بار مصرف تمامی کار را دستگاه انجام می‌دهد و اپراتور تنها ناظر کنترل کیفیت است.
آیا می‌دانید بسیاری از قطعات پلاستیکی از ظروف یک‌بار مصرف (مثلاً ظرف‌های شله‌زرد) گرفته تا طلق‌های بسته‌بندی محصولات و یا حتی داشبورد خودرو به روش ترموفرمینگ ساخته می‌شوند!
ترمو فرمینگ یا شکل‌دهی حرارتی، یکی از روش‌های پرکاربرد شکل‌دهی پلاستیک‌ها است. در این فرآیند ابتدا ورق پلاستیکی گرمانرم (ترمو پلاست) آنقدر حرارت می‌بیند تا نرم و انعطاف‌پذیر شود. سپس این ورق روی قالب گذاشته شده و با اعمال فشار هوا یا ایجاد خلأ و یا به صورت مکانیکی روی قالب کشیده می‌شود و شکل قالب را به خود می‌گیرد.
ورق ماده اولیه به روش اکستروژن تولید می‌شود. بسته به ضخامت، ورق اولیه می‌تواند به شکل ورقه‌های مجزا یا ورق توپ پیوسته باشد.
فرآیند ترموفرمینگ از دو مرحله اصلی تشکیل شده است:
الف) گرمادهی
ب) شکل‌دهی
الف) گرمادهی
در این مرحله ورق پلاستیکی گرمانرم (ترمو پلاست) آنقدر حرارت می‌بیند تا نرم و انعطاف‌پذیر شود. عمل گرمادهی معمولاً با استفاده از المنت‌های حرارتی که یک یا هر دو طرف ورق پلاستیکی و با فاصله‌ای معین از آن قرار می‌گیرند، انجام می‌شود. با توجه به جنس پلیمر و ضخامت ورق، میزان گرمادهی می‌بایست کاملاً مشخص و تنظیم شده باشد.
ب) شکل‌دهی
روش‌هایی که برای انجام مرحله شکل‌دهی به‌کار می‌روند را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد:
۱- وکیوم فرمینگ یا شکل‌دهی با خلأ (Vacuum Forming)
۲- شکل‌دهی با فشار هوا (Pressure Forming)
۳- شکل‌دهی مکانیکی (Mechanical Thermoforming)
بسته‌بندی وکیوم فرمینگ یکی از مقرون به‌صرفه‌ترین و به‌روزترین بسته‌بندی‌هاست که به صورت‌های مختلف قابل ارائه می‌باشد.
وکیوم فرمینگ که از روش گرم شدن ورق‌ها توسط حرارت مستقیم یا القایی بین ورق و قالب به وجود می‌آید؛ در ابعاد، رنگ و شکل‌های متنوع قابل ارائه و تولید می‌باشد.
از مزایای استفاده این روش بسته‌بندی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱. قابل مشاهده بودن محصول
زمانی که محصول شما کاملاً قابل رؤیت است خریدار بدون هیچ ابهامی محصول را انتخاب می‌کند، همچنین سطح مناسبی را فراهم می‌آورد برای تبلیغ محصول شما.
۲. بهداشتی بودن محصول
وکیوم فرمینگ به دلیل پلمپ بودن بسته‌بندی و بدون هیچ درزی این شرایط را ایجاد می‌کند تا محصول در بهداشتی‌ترین حالت نگهداری شود.
۳. اصالت محصول
این نوع از بسته‌بندی شرایطی را ایجاب می‌کند که خریدار محصول برای رسیدن به کالا باید بسته‌بندی را پاره کند که این نشان از اصالت کالا دارد.
۴. قابلیت تحمل وزن بالا
وکیوم فرمینگ به خاصیت جنسش و نحوه بسته‌بندی قابلیت تحمل محصولات با وزن نسبتاً زیاد را دارد.
۵. انعطاف‌پذیری
وکیوم فرمینگ امکان سفارشی‌سازی آسان بسته‌های محصول را فراهم می‌آورد. در واقع وکیوم فرمینگ فرآیندی انعطاف‌پذیر و تطبیق‌پذیر است، این یک مزیت بسیار مهم می‌باشد.
۶. دقیق و سریع
خصوصیات یک بسته تولید شده با روش وکیوم فرمینگ، در مقایسه با بسته‌های تولید شده با قطعات چندگانه، دارای طراحی بسیار دقیق و یکپارچه می‌باشد. این امر باعث می‌شود بسته‌بندی با اندازه محصول متناسب باشد و به خوبی از آن محافظت کند.
پر مصرف‌ترین محصولات مورد استفاده در وکیوم فرمینگ شامل:
- مسواک
- محصولات آرایشی و بهداشتی
- فلش‌مموری‌ها
- باطری
- لوازم سیسمونی
- مواد غذایی
- اسباب‌ازی
- قطعات جانبی خودرو
- ابزارآلات
کاربرد وکیوم فرمینگ چیست؟
بسته‌بندی وکیوم فرمینگ
این نوع بسته‌بندی شاخصه‌های بسیار جذابی را همراه خود دارد و تفاوت‌های ارائه‌اش این دورنما را ایجاد می‌کند که در آینده‌ای نزدیک محصولات بسیار بیشتری به این نوع بسته‌بندی گرویده شوند.
ظروف یک‌بار مصرف با مواد اولیه پلی‌استایرنی. از ابتدا نیز ظروف یک‌بار مصرف با این نوع مواد اولیه تولید و وارد زندگی مردم شده خود در دو نوع می‌باشد که از نظر استحکام و فرم‌پذیری و رنگ به شرح ذیل می‌باشد:
۱- ظروف پلی‌استایرنی هایمپک (HIPS): این نوع ظروف دارای رنگی مات متمایل به سفیدی می‌باشد که ظروف یک‌بار مصرف سفید رنگ یا رنگی از این نوع مواد، که با ترکیب رنگ سقید و یا هر رنگ مورد نظر تولید می‌شود. هایمپک 7240
ظروف هایمپک از نظر نرم بودن نسبت به نوع دیگر بسیار نرم و انعطاف‌پذیر بوده از این ظروف برای بسته‌بندی انواع صنایع لبنی مانند ماست، خامه، صنایع غذایی شامل کیک، بیسکوئیت، باقلوا، نوقا و … استفاده می‌شود. همچنین انواع دیس‌ها و بشقاب‌های یک‌بار مصرف
۲- ظروف پلی‌استایرنی کریستال (GPPS): این نوع ظروف دارای رنگی شیشه‌ای و شفاف بوده که ظروف یک‌بار مصرف شیشه‌ای و شفاف نوع مواد، تولید می‌شود. ظروف کریستال از نظر استحکام نسبت به نوع هایمپک سخت‌تر ولی بسیار شکننده می‌باشد و در صورت فشار در همان اول ترک و شکسته می‌شود. کریستال 1540
این ظروف به دلیل شکنندگی بالا برای بسته‌بندی خاصی استفاده نمی‌شود و فقط عمدتاً برای مایعات استفاده می‌شود مانند ظروف چای (سابق) و ظروف آب‌میوه‌خوری شیشه‌ای و یا ظروف مستطیل شکل که برای ظرف سالاد در غذا خوری سابقا استفاده می شد.
ظروف یک بار مصرف در دو روش قابل تولید می‌باشد:
۱- سیستم تولید ظروف یک‌بار مصرف پلاستیکی با نام: نیمه فرمینگ
در سیستم نیمه فرمینگ تمامی عملیات تولید در یک دستگاه انجام می‌شود با ترتیب این که، مواد اولیه به شکل گرانول پتروشیمی در قسمتی از خط تولید که اکسترودر نامیده می‌شود، ذوب و تبدیل به ورق گرم شده و قبل از سرد شدن ورق البته با توجه به نوع و امکانات دستگاه این ورق، بدون نورد و یکنواخت شدن، ورق گرم وارد قسمت پرس شده و در زیر قالب عملیات تولید ظروف انجام می‌پذیرد. قابل ذکر است در این سیستم و دستگاه با توجه به مراحل تولید، فقط از مواد پلی‌استایرن (هر دو نوع کریستال و هایمپک) می‌توان ظروف یک‌بار مصرف تولید کرد.
۲- ظروف یک‌بار مصرف پلاستیکی سیستم ترموفرمینگ (ظروف پلاستیکی PP,PS)
نوع دوم و تقریباً جدید و با کیفیت بالاتر سیستم تولید ظروف در ایران سیستم ترموفرمینگ بوده که خط تولید این سیستم بر خلاف سیستم قبلی شامل دو دستگاه بوده که در دستگاه اول که به نام خط تولید ورق می‌باشد، مواد اولیه گرانول به ورق تبدیل و به صورت رول تولید می‌شود و در دستگاه دوم که به نام پرس ترموفرمینگ می‌باشد.
ورق آماده تولید شده با عبور از کوره حرارتی و رسیدن به درجه حرارت لازم برای فرم‌گیری وارد قسمت پرس شده و در زیر قالب عملیات تولید ظروف انجام می‌پذیرد. از مزایای این سیستم نسبت به سیستم نیمه فرمینگ می‌توان به تولید ظروف از انواع مواد اولیه پلیمری مانند پلی‌پروپلین، پی‌وی‌سی، پت، پلی‌اتیلن و حتی مواد گیاهی اشاره کرد.
البته لازم به توضیح است که در تولید ظروف با این سیستم به صورت عمده از مواد پروپلین PP به عنوان مواد اولیه استفاده می‌گردد که از مزایای این مواد نسبت به مواد پلی‌استایرن (که سیستم قبلی نیمه فرمینگ فقط با مواد پلی‌استایرن قابلیت تولید ظروف را دارد) عدم سرطان‌زا بودن آن به دلیل عدم وجود ماده استایرن در آن است که در مواد پلی‌استایرنی هنگام استفاده از ظروف برای مواد و مایعات داغ استایرن موجود در مواد آزاد شده و مخلوط مواد و مایعات داخل آن می‌شود و عاملی بر سرطان‌زایی آن است.
در سیستم ترموفرمینگ با توجه به امکان تولید ظروف از مواد پلی‌پروپلین تمامی موارد و مضرات عنوان شده رفع گشته است. همچنین با امکان تولید مواد پلی‌پروپیلن در چندین پتروشیمی ایران و متعادل بودن سیستم عرضه و تقاضا قیمت این مواد دارای نوسان بسیار کمی بوده و در حال حاضر نیز پایین‌تر از مواد اولیه پلی‌استایرن بوده که همین امر در بحث تولید بعضی از ظروف عمده مصرف مانند لیوان چای وآب تفاوت فاحشی از نظر قیمت تمام شده ظروف برای تولیدکننده ایجاد کرده است.
در سیسیتم نیمه فرمینگ ورق مورد استفاده برای تبدیل و تولید ظروف با ظرفیتی محدود و بدون نورد شدن تولید و مورد استفاده قرار می‌گیرد ولی در سیستم ترموفرمینگ با توجه به این که ورق تولیدی در یک دستگاه جداگانه تولید و نورد شده، لذا اولاً به دلیل محدود نبودن رول مورد استفاده برای تولید، می‌توان ظروف را با تیراژی حدود ۳ تا ۴ برابر بالاتر از سیسیتم نیمه فرمینگ تولید نمود و دوماً به دلیل نورد ورق تولیدی که باعث یکنواخت بودن ورق تولیدی در سیسیتم ترموفرمینگ گشته لذا ظروف تولیدی دارای کیفیت یکسان و یک وزن است.
همچنین این امر موجب گشته تولید کننده با اعتماد بیشتری از دستگاه لیوان جمع‌کن اتوماتیک به جای جمع کردن دستی لیوان استفاده کند که هم بحث بهداشت بسته‌بندی ظروف با عدم تماس دست با محصول تولیدی رعایت و همچنین کاهش تعداد نیروی انسانی لازم برای تولید ظروف، مخصوصاً ظروف کوچک‌تر مانند لیوان را به همراه دارد.
در سیستم نیمه فرمینگ به منظور کنترل کیفی ظروف تولیدی استفاده از نیروی انسانی برای جمع کردن دستی لیوان امری ضروری است. همچنین تولید ظروف با سیستم ترمو فرمینگ با توجه به این که خط تولید شامل ۲ دستگاه مجزا بوده که در دستگاه اول مواد اولیه گرانول تبدیل به ورق پلاستیکی می‌شود و در دستگاه دوم از ورق پلاستیکی آماده ظروف تولید می‌شود لذا خود رول به صورت مجزا و به تنهایی به عنوان محصول نهایی فروش برای مصارف کارخانجات بسته‌بندی فرم سیل یا پوشه‌های پلاستیکی یا کارت تلفن و … می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد که در سیستم نیمه فرمینگ این امر غیر ممکن می‌باشد.
دیدگاهتان را بنویسید