Narzędzia niezbędne do termoformowania

Kształtowanie tworzyw sztucznych przez ich uplastycznianie i odpowiednie formowanie jest najszybszą i najbardziej opłacalną metodą produkcji seryjnej. Dzięki wykorzystaniu odpowiednich narzędzi do termoformowania, odlewania czy prasowania przy stosunkowo niewielkich nakładach czasu i niskiej energochłonności można uzyskiwać produkty o odpowiedniej formie, które będą zachowywać właściwości wykorzystanego materiału. Przyjrzyjmy się bliżej temu, jakie metody przetwórstwa tworzyw sztucznych są najbardziej rozpowszechnione oraz do jakich zastosowań można je wykorzystywać. Sprawdźmy też, jakie narzędzia są niezbędne w procesie termoformowania i jakie ich rodzaje można zastosować.

Najpopularniejsze metody przetwarzania tworzyw sztucznych

Przetwarzanie tworzyw sztucznych daje możliwość uzyskania produktów o różnej specyfice i kształtach. W zależności od tego, jak ma być uformowany konkretny przedmiot, a także od rodzaju materiału, który zostanie użyty do jego wytworzenia, stosuje się różne techniki produkcji. Do zdecydowanie najpopularniejszych należy wtryskiwanie, wytłaczanie oraz termoformowanie. We wszystkich tych technologiach tworzywo zostaje uplastycznione przez podgrzanie go do właściwej temperatury gwarantującej uzyskanie odpowiedniego stopnia oddania wymaganych szczegółów kształtu. Do osiągnięcia prawidłowego rezultatu przy każdym z najczęściej stosowanych procesów formowania tworzywa są używane specjalnie przystosowane maszyny – wtryskarki, wytłaczarki lub termoformierki. Rozgrzewają one tworzywo, a następnie podają je tak, by mogło uzyskać kształt używanego narzędzia – formy, głowicy formującej albo wzornika.

Za pomocą wtryskiwania zwykle przygotowuje się produkty o bardziej złożonych kształtach. W pełni upłynnione tworzywo jest pod ciśnieniem podawane do formy, a po jej szczelnym wypełnieniu i zastygnięciu gotowe do dalszej obróbki lub wykorzystania. Wytłaczanie jest najczęściej używane do produkcji elementów o dużej długości. W ten sposób powstają np. uszczelki z elastomerów, wszelkiego rodzaju profile, a także arkusze czy rękawy foliowe. Granulat wykorzystywany przy wytłaczaniu jest precyzyjnie mieszany i upłynniany, następnie dzięki obrotom ślimaków wypychany przez głowicę i znajdujący się w niej odpowiednio ukształtowany ustnik.

Termoformowanie przebiega nieco inaczej. Jedną z podstawowych różnic jest forma używanego materiału. W tym przypadku będzie to półprodukt w postaci arkuszy lub cienkiej folii, a nie granulatu. Odmienne są także rodzaje uzyskiwanych produktów. W przypadku termoformowania najczęściej są to elementy stosunkowo cienkie, zwykle wykorzystywane jako różnego rodzaju opakowania lub naczynia jednorazowe. Istnieje wiele odmian technologii termoformowania, jedną z najbardziej rozpowszechnionych jest termoformowanie próżniowe. Można również spotkać się m.in. z metodą ciśnieniową, formowaniem stemplem czy przez rozdmuch.

Termoformowanie próżniowe i rodzaje wykorzystywanych narzędzi

Termoformowanie próżniowe jest najczęściej stosowaną metodą kształtowania materiałów o stosunkowo niewielkiej grubości. Poddawać mu można różne rodzaje tworzyw, m.in. poliwęglan, ABS, polistyren czy PVC. Ważne, żeby używane półprodukty były w wysokim stopniu jednolite, równomiernie się rozgrzewały, a także charakteryzowały się zdolnością do dobrego płynięcia, co pozwala na dokładne przyleganie i odtwarzanie szczegółów. Istotne jest zachowanie powierzchni używanego materiału podczas nagrzewania oraz zdolność do utrzymania właściwości materiału – głównie wytrzymałości mechanicznej, ale również wybarwienia czy sprężystości po zakończeniu termoformowania.

Przebieg samego procesu termoformowania jest dość prosty. Po nagrzaniu arkusz tworzywa lub folii trafia na formę, do której jest dociskany w wyniku wytworzenia między nim a powierzchnią tzw. wzornika stanu bardzo niskiego ciśnienia zbliżonego do próżni. Ze względu na to, że na płytę albo folię oddziałuje wyższe ciśnienie atmosferyczne, jest ona przyciskana do wzornika. Wytworzenie próżni w przestrzeni między formą a arkuszem materiału jest możliwe dzięki wykonanym w niej kanałom, służącym do odsysania powietrza. Po zakończeniu formowania jest nimi wpuszczane sprężone powietrze, co ułatwia odsunięcie wypraski od powierzchni formy.

Narzędzia stosowane do nadawania kształtu wypraskom, czyli formy lub inaczej wzorniki mogą być przygotowywane w wersjach negatywowych oraz pozytywowych. Formy negatywowe służą do dokładniejszego formowania zewnętrznej powierzchni wypraski, czyli tej, która będzie widziana jako „wypukła”. Podczas formowania pozytywowego materiał przylega do formy swoją wewnętrzną stroną, postrzeganą jako „wklęsła”.

Wybór metody zależy w głównej mierze od parametrów, jakie ma mieć gotowy wyrób. W przypadku kształtek używanych np. jako wkładki do pudełek, w których umieszczane będą rozmaite produkty, wykorzysta się raczej formę pozytywową. Stanie się tak zwłaszcza jeśli dolna część wypraski ma pozostawać niewidoczna, a szczególnie ważny jest wygląd z zewnątrz, np. z powodu późniejszego flokowania. Jeśli jednak na pudełko czy wypraskę stanowiącą podstawę ma być nałożona pokrywka lub wieczko, może zostać użyta forma negatywowa. Warto pamiętać, że rodzaj formy na znaczenie dla możliwie najpełniejszego oddania szczegółów po stronie, do której będzie przylegało tworzywo w czasie termoformowania.

Otrzymanie wyraźnych wzorów po konkretnej stronie wypraski nie jest jedynym powodem używania form negatywowych lub pozytywowych. Te pierwsze będą użyteczne, jeśli kształty wypraski nie będą zbyt złożone, a głębokość nieduża, a także wówczas, kiedy w grę wchodzi otrzymanie większej liczby niewielkich wyprasek. Powodem używania formy negatywowej będzie także brak konieczności zapewnienie jednolitej grubości ścianek, jeżeli jednak równomierny rozkład grubości ma znaczenie, a dodatkowo liczy się też wytrzymałość mechaniczna spodniej części wypraski, lepszym rozwiązaniem będzie forma pozytywowa. Sprawdzi się ona także, gdy termoformowane wypraski mają być dość duże.