شکل دهی حرارتی یا وکیوم فرمینگ چیست ؟

وکیوم فرمینگ  چیست؟
فرایند شکل دهی حرارتی با فشار : (Pressure Thermoforming) و یکی از زیر شاخه‌های شکل‌دهی حرارتی است.

وکیوم فرمینگ یک فرایند پیشرفته برای شکل دهی ورق‌های پلاستیکی است که از فشار مثبت هوا برای اعمال نیرو بر ورق گرم شده جهت قالب گیری استفاده می‌شود.

بسیاری از قطعات پلاستیکی از ظروف یک بار مصرف گرفته تا طلق‌های بسته‌بندی محصولات یا حتی داشبورد خودروها، جداره داخلی و روی در یخچال، حباب‌های پلاستیکی، جای تخم مرغ و امثال آنها با این روش تولید می‌شوند.
ترمو فرمینگ یا شکل دهی حرارتی(وکیوم فرمینگ)، یکی از روشهای پرکاربرد شکل دهی پلاستیک‌هاست.

در این فرایند ابتدا ورق پلاستیکی گرما نرم (ترمو پلاست) آنقدر حرارت می‌بیند تا نرم و انعطاف‌پذیر شود. سپس این ورق نرم شده روی قالب گذاشته شده و 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.

فرایند شکل دهی حرارتی یا وکیوم فرمینگ از دو مرحله اصلی تشکیل شده است:

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) شکل دهی:

روش‌هایی که برای انجام مرحلهٔ شکل دهی در فرایند شکل دهی حرارتی به کار می‌روند را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد:

شکل دهی با فشار:

۱- شکل دهی با خلأ vacum forming
۲- شکل دهی با فشار هوا (Pressure Forming)
۳- شکل دهی مکانیکی (Mechanical Thermoforming)
شکل دهی با فشار هوا که دومین روش شکل دهی حرارتی است در دو مرحله انجام می‌شود.

مرحله اول، ابتدا ورق پلاستیکی که از قبل گرم شده را روی حفره‌های قالب بگذاریم در مرحله دوم، اعمال نیرو توسط فشار هوا از سمت بالا روی ورق قالب می‌باشد در این حالت ورق به درون حفره قالب کشیده می‌شود و 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.

فرایند وکیوم فرمینگ اغلب در تولید قطعات پلاستیکی، ظروف یک بار مصرف و بسته بندی محصولاتی از قبیل لوازم آرایشی بهداشتی، لوازم الکترونیکی، ابزار آلات، شیرینی و شکلات، قطعات جانبی خودرو، اسباب بازی و … کاربرد دارد.

وکیوم فرمینگ فرایندی ساده و مقرون به صرفه است و مزایای فراوانی دارد و یکی از محبوب‌ترین تکنولوژی‌ها در تولید قطعات پلاستیکی و بسته بندی می‌باشد که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

همچنین این روش برای تولید محصولاتی که شکل پیچیده و عمق زیاد ندارند بسیار مناسب و مقرون به صرفه می‌باشد.

کاربردهای شکل دهی حرارتی یا وکیوم فرمینگ :

۱- بسته بندی:

در ایران اغلب از وکیوم فرمینگ برای مقاصد بسته‌بندی استفاده می‌شود. علاوه بر اینکه برای خط تولید انبوه مناسب است بلکه قطعه‌ای که تولید می‌شود، دوام و مقاومت زیادی نیز دارد و برای بسته بندی محصولات مختلفی کاربرد دارد و همچنین طیف متنوعی از شکل‌ها و اندازه‌های مختلف بسته‌بندی را می‌توان با روش وکیوم فرمینگ تولید نمود.

از وکیوم فرمینگ می توان در تولید ظروف یک بار مصرف و بسته‌بندی محصولاتی از قبیل لوازم آرایشی بهداشتی، لوازم الکترونیکی، ابزار آلات، شیرینی و شکلات، قطعات جانبی خودرو، اسباب بازی و … استفاده کرد.

۲- کشاورزی:

تولید سینی‌های کاشت بذر، گلدان، گلخانه‌های گنبدی کوچک و قطعات ماشین آلات کشاورزی، اتاقک و پوشش ماشین چمن زنی.

۳- قطعات خودرو:

وکیوم فرمینگ در تولید قطعات داخل خودرو نیز کاربرد دارد. اگر نگاهی به داخل خودرو بیاندازید داشبورد، پنل درب و پشت صندلی اغلب با روش وکیوم فرمینگ تولید می‌شوند.

برخی قطعات کامیون، اتوبوس و قایق نیز با این فرایند تولید می شوند.

• بهترین مواد پلاستیک برای استفاده به روش وکیوم فرمینگ کدام‌ها هستند؟

در رابطه با مواد اولیه مورد استفاده در وکیوم فرمینگ میتوان به مواردی چون HP، PET و  PVC , HIPS اشاره کرد. به طور کلی موادی که ترموپلاستیک یا گرمانرم هستند، قابلیت استفاده در این فرآیند را دارند.

• بیشترین کاربرد وکیوم فرمینگ برای بسته بندی چه محصولاتی است؟

این روش برای بسته بندی بسیاری از محصولات کوچک و متوسط نظیر مواد غذایی، لوازم آرایشی و بهداشتی، دارو و لوازم خودرو قابل استفاده است.

مزایای وکیوم فرمینگ:

• شفاف بودن بسته‌بندی:  مهم‌ترین مزیت بسته‌بندی وکیوم فرمینگ شفاف بودن آن است، شفاف بودن بسته باعث می‌شود محصول درون بسته‌بندی جلوه خاصی داشته باشد و مشتری قبل از خرید محصول را از لحاظ بصری مشاهده و بررسی نماید، این امر باعث افزایش فروش محصول نیز می‌شود.
• سرعت تولید بالا: سرعت تولید در این فرایند بسیار بالاست و فاصله بین طراحی و محصول نهایی نیز کم است، بنابراین با وکیوم فرمینگ می‌توان با سرعت بالا محصول را بسته بندی و به بازار ارائه نمود.
• مقرون به صرفه بودن: این فرایند نسبت به سایر روش ها مقرون به صرفه است و در ضمن تجهیزات و دستگاه‌های این نوع بسته‌بندی نسبت به روش‌های دیگر (مثل تزریق پلاستیک) بسیار ساده‌تر و مقرون به‌صرفه‌تر می باشند.
• انعطاف پذیری و دقت: در این فرایند قبل از تولید بسته بندی اقداماتی مانند بررسی، طراحی قالب اولیه، آزمایش و … صورت می‌گیرد و سپس با در نظر گرفتن تمام موارد محصول نهایی تولید می‌شود، بنابراین این فرایند بسیار انعطافپذیر و دقت در این فرایند بسیار بالا و خطا نیز بسیار کم است.
• بهداشتی بودن: در این فرایند برای تولید ظروف غذا و بسته بندی مواد غذایی امکان استفاده از مواد کاملا بهداشتی وجود دارد.
• محافظت و جلوگیری از دستکاری محصول: با توجه امکان مهر و موم پیشرفته با دستگاه‌های مخصوص در بسته‌بندی وکیوم فرمینگ، ماندگاری و کیفیت محصول حفظ شده و همچنین دست نخورده به دست مشتریان می‌رسد.

مواد اولیه مورد نیاز در وکیوم فرمینگ به دو دسته تقسیم می‌شوند، که عبارتند از جنس قالب و جنس ورق پلاستیکی، هر کدام از این موارد شامل چند مورد می‌شوند که در ادامه به بررسی آنها می‌پردازیم.

جنس قالب فرم دهی حرارتی یا وکیوم فرمینگ :

1- آلومینیومی: معمولا جنس قالب‌های وکیوم فرمینگ آلومینیوم است، زیرا هم در تولید بالا مقاومت زیادی دارند و هم به سرعت گرما را از خود دفع می‌کنند.

2- چوبی: از قالب های چوبی برای تولید نمونه اولیه قطعه وکیومی استفاده می‌شود. با تولید نمونه می‌توان قطعه را بررسی کرد و ایرادات آن را گرفت. این قالب‌ها برای تولید با تعداد بالا مناسب نیستند و مقاومت آنچنانی ندارند.

جنس ورق پلاستیکی با کاربری وکیوم فرمینگ:

ورق‌های پلاستیکی وکیوم دارای رنگ‌بندی، ضخامت و جنس‌های مختلفی هستند که عبارتند از:

1- پی وی سی

توضیح : PVC یک ترموپلاستیک شفاف و مقاوم در برابر ضربه و حریق است و در ضخامت‌ها و بافت‌های مختلف موجود با قیمت نسبتا کم در دسترس می‌باشد.

1. رطوبت : دارد
2. استحکام: دارای مقاومت و استحکام بالا
3. شکل پذیری: شکل پذیری خوبی دارد
4. رنگ‌ها: موجود در رنگ‌های شفاف و سیاه و سفید
5. کاربردها: مناسب برای تولید قطعات و بسته‌‌بندی

2- پت PET :

• توضیح : PET یک ترموپلاستیک آمورف می‌باشد و به دلیل سهولت در شکل‌گیری محبوب است.
• رطوبت : دارد
• استحکام: دارای مقاومت و استحکام خوب
• شکل پذیری: شکل‌پذیری خوبی دارد
• رنگ‌ها: موجود در رنگ های شفاف و محدود
• کاربردها: مناسب برای تولید قطعات بهداشتی و محفظه‌ها
• میتوان از گریدهای مختلف PET  که شامل PET821– PET781 – , PET825 هستند برای تولید به این روش استفاده کرد. این مواد تولید پتروشیمی تند گویان بوده و در بسته بندی جامبو بگ تولید میشوند.

3- HP

• توضیح : HP یکی از پرکاربردترین ترموپلاستیک‌های آمورف می‌باشد. شکل‌گیری خوبی دارد و در بافت‌های مختلف در دسترس است. به دلیل مقاومت ضعیف در برابر اشعه ماورا‌بنفش ، برای کاربردهای خارجی مناسب نیست.
• رطوبت : ندارد
• استحکام: دارای مقاومت و استحکام خوب
• شکل پذیری: شکل پذیری خوبی دارد
• رنگ‌ها: موجود در رنگ‌های شفاف و رنگ‌های مختلف دیگر
• کاربردها: مناسب برای اقلام ارزان قیمت، بسته بندی و …

4- ای بی اس ABS:

• توضیح : ABS یک ترموپلاستیک آمورف می‌باشد که سفت و سخت و محکم است. و حاوی لاستیک است که دارای مقاومت خوبی در برابر ضربه و تغییرات آب و هوا دارد. ای بی اس جز ترموپلاستیک‌های محبوب است زیرا در طیف گسترده‌ای از ضخامت‌ها با پوشش و بافت‌های مختلف ارائه می‌شود.
• رطوبت : دارد
• استحکام: دارای مقاومت و استحکام خوب
• شکل پذیری: به خوبی شکل می‌گیرد
• رنگ ها: رنگ های محدود، سیاه، سفید و خاکستری
• کاربردها: مناسب برای تولید قطعات بهداشتی و محفظه‌ها
• مواد ABS  در در پتروشیمی تبریز و گلپایگان تولید و در گریدهای مختلف از جمله ABS SD0150  عرضه می‌شوند.
• مواد پلی استایرن مقاوم HIPS 7240  یا همان مواد هایمپک 7240 تبریز از دیگر مواد پر کاربرد در فرآیند وکیوم فرمینگ میباشد.

جمع بندی کلی :

وکیوم فرمینگ چیست؟

وکیوم فرمینگ یا شکل‌دهی حرارتی خلاء نسخه ساده‌ای از ترموفرمینگ(شکل‌دهی حرارتی) می باشد. در این فرایند یک ورق پلاستیکی حرارت دهی می‌شود و سپس توسط مکش هوا و قالب شکل دهی می‌شود.

انواع وکیوم فرمینگ

قطعات و بسته‌بندی وکیوم فرمینگ را با روش‌های مختلفی می‌توان ساخت که عبارتند از : 1- وکیوم کارتی 2- وکیوم استندی 3- وکیوم تاشو یا صدفی 4- وکیوم اسکین

کاربردها

وکیوم فرمینگ کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارد که برخی از آن‏‎‎‌ها عبارتند از: 1- صنایع بسته‌بندی 2- تولید ظروف یکبار مصرف 3- صنایع کشاورزی 4- صنایع پزشکی

مزایای بسته بندی وکیوم فرمینگ

1- سرعت تولید بالا 2- مقرون بصرفه بودن از لحاظ تجهیزات 3- انعطاف پذیری و دقت بالا 4- بهداشتی بودن 5- شفاف بودن بسته بندی

فرایند و مراحل وکیوم فرمینگ

1- بررسی 2- انتخاب نوع ورق پلاستیکی وکیوم 3- طراحی و ساخت قالب 4- بستن قالب در قالب‌بند 5- قرار دادن ورق پلاستیکی وکیوم 6- گرمایش ورق با هیتر 7- نشستن ورق روی قالب 8- مکش هوای بین ورق و قالب 9- خنک سازی و جدا کردن قطعه شکل گرفته 10- برش اضافات قطعه

مواد اولیه

مواد اولیه فرایند وکیوم فرمینگ ابتدا یک قالب و سپس ورق پلاستیکی(.HIPS-PVC,PET,HP,ABS) می باشد.

قالب وکیوم فرمینگ

قالب لازمه فرایند وکیوم فرمینگ است و توسط دستگاه سی ان سی یا ریخته گری ساخته می‌شود. و می‌تواند از جنس آلومینیوم و چوب باشد.

برای تهیه مواد اولیه تولید به روش وکیوم فرمینگ در ساعات اداری با مشاوران ما در پانیذاپلیمر تماس حاصل فرمایید.