Вакуумной формовкой называют технологию производства объемных изделий различных размеров и геометрических форм с использованием вакуума. В процессе используются пластичные материалы, форма которых меняется в результате воздействия горячего вакуума либо низкого давления. Данная технология нашла широкое применение в массовом производстве крупногабаритных изделий из пластика. Однако вполне возможно ее использование и при разовых изготовлениях.
Содержание:
- Вакуумная формовка: оборудование
- Материалы для вакуумной формовки
- Станок для вакуумной формовки пластика
Вакуумная формовка
Вакуумная формовка: оборудование
Технология вакуумной формовки имеет некоторые преимущества по сравнению с другими производственными методами. Изготовление изделий осуществляется под невысоким давлением, что делает возможным использование сравнительно недорогих устройств, в частности пресс-форм, что особенно актуально при ограниченном выпуске изделий крупных или средних размеров.
Вакуумная формовка: оборудование
Автоматизированное производство более мелких предметов (емкостей для молочных продуктов, одноразовых стаканов, тарелок и пр.) в большом количестве требует использования более сложных устройств и пресс-форм.
Чаще всего пресс-формы изготавливают из МДФ и стеклопластика. Производство форм из МДФ плит по праву считается самым простым и доступным в финансовом плане. Сначала в соответствии с запрограммированной 3D моделью фрезеруется требуемая форма нужной толщины. Далее изделие высушивается, покрывается особым раствором, и в завершение шлифуется. Продолжительность эффективной эксплуатации формы зависит от ее сложности. Иными словами, форма с круглыми краями и небольшими выступами может использоваться до полутысячи раз, тогда как аналогичный показатель у формы с острыми углами и большими выступами существенно ниже. После определенного количества раз использования данные формы нуждаются в восстановлении.
При изготовлении форм из стеклопластика требуется наличие полой заготовки, которая затем наполняется полимерной смолой, армированной стеклотканью. Данный процесс длится значительно дольше, чем изготовление форм из МДФ, но дальнейшее многократное применение формы быстро окупает эту трату времени. Кроме того, в случае необходимости в изготовлении за один цикл сравнительно большого числа одинаковых изделий с использованием вакуумной формировки, размножение стеклопластиковых форм намного выгоднее в экономическом плане.
Среди преимуществ технологии вакуумной формовки стоит выделить:
- Отсутствие швов у готовых изделий;
- Повышенная их износостойкость благодаря применению прочных материалов;
- Реалистичность изделий;
- Возможность изготовления конструкционно сложных форм;
- Невысокая цена пресс-форм при условии изготовления крупных партий изделий;
- Доступность используемых материалов.
Помимо всего прочего, в отличие от других способов изготовления термопластов, где применяются порошки и смолы, вакуумная термическая формовка подразумевает работу с готовыми листами пластика. В некоторых случаях после завершения формовки необходимо срезывать излишний материал с краев изделия. Эти излишки можно измельчать, перерабатывать и использовать еще раз.
Материалы для вакуумной формовки
Наиболее актуальными для формовки материалами являются:
- Полистирол;
- Акрил;
- ABS;
- ПЭТ;
- ПВХ;
- Поликарбонат.
Материалы для вакуумной формовки
Полистирол представляет собой вид пластика, обладающий важными эксплуатационными качествами. Он не токсичен, отличается влагостойкостью, светопропусканием, устойчивостью к воздействию химически активных веществ, стабильной работой при низких и высоких частотах. Вышеизложенные характеристики материала обуславливают его широкое применение в формовке. Плюс ко всему его стоимость сравнительно невысока. Изделия из полистирола активно используются в быту, рекламе, строительной сфере. Специалисты рекомендуют применять их внутри помещений. По причине некоторой хрупкости материала в сырье добавляют особые вещества, повышающие его прочность и гибкость.
Акрил или, иными словами, оргстекло, в чистом состоянии полностью прозрачен. Добавляя в него другие вещества, можно создать разные цвета. Перед вакуумной формовкой материал просушивают в обязательном порядке, поскольку он поглощает влагу из атмосферы. Формовка акрила требует усиленного использования электроэнергии, но в конечном результате позволяет получить износостойкое изделие, которое можно эффективно применять в разных компонентах рекламной продукции.
AБС – это пластик, характеризующийся повышенной устойчивостью к ударным нагрузкам. Он отлично поддается вакуумной формовке и делает возможным получение прочнейших спортивных принадлежностей и прочих изделий. Продукция из данного материала способна переносить нагревание до 80 °С.
ПЭТ также весьма удобен в вакуумной формовке. Среди его достоинств: повышенное внутреннее напряжение, отсутствие необходимости в просушивании, меньшая теплоемкость и, следовательно, экономия тепловой энергии при нагревании листов. Готовые изделия, полученные в результате вакуумно-пленочной формовки, полностью соответствуют всем действующим нормам и стандартам качества, распространяющимся на рекламные и светотехнические товары.
Станок для вакуумной формовки пластика
Метод вакуумного формования пластика подразумевает использование специального станка и включает в себя такие этапы работы, как закрепление, нагрев, раздув, откачивание воздуха, вдавливание, охлаждение, обработка.
Станок для вакуумной формовки пластика
Станок для вакуумной формовки представляет собой конструкцию с неподвижной матрицей и модификацией, к которой перемещается фиксирующая рамка. Рама должна обладать достаточной мощностью, чтобы надежно закреплять заготовку, хорошо справляться с толстым листом. При автоматизированном функционировании движущиеся элементы должны быть надежно защищены во избежание непреднамеренного повреждения изделия.
В верхней части конструкции станка реализован нагреватель. В большинстве случаев используются инфракрасные элементы с отражающей алюминиевой пластиной. Для получения оптимального результата требуется равномерный прогрев листа и по поверхности, и по толщине. С этой целью площадь листа следует разделить на части, нагрев которых управляется регуляторами мощности. Иногда применяют и керамические нагреватели, которые обладают повышенной теплоемкостью, медленно нагреваются и с замедлением откликаются на изменение мощности.
Современные производители также предлагают кварцевые нагревательные элементы, отличающиеся меньшей теплоемкостью и быстрее реагирующие на переключение мощности. Они гарантируют более точный контроль над температурой нагрева. При формовке толстых листов рекомендуется применение двойных нагревателей, способствующих более равномерному прогреванию листа и уменьшению времени воздействия.
После достижения пластиком необходимой температуры его могут растягивать с целью придания равномерной толщины. Листы раздуваются в обязательном порядке при выпуске изделий с наименьшим углом наклона.
Предварительно растянутому листу можно придавать геометрическую конфигурацию при помощи вакуума. В крупногабаритных станках для этой цели используется специальный бак в комбинации с сильным вакуумным насосом, которые обеспечивают двухступенчатое откачивание воздуха, ускоряющее процесс формовки.
На следующем этапе к работе приступает пуансон – движимый элемент пресс-формы, который отвечает за вдавливание материала в углубления на участке формовки и равномерное распределение толщины без образования складок. Станки зачастую оснащаются деревянными или металлическими пуансонами с гладкими поверхностями, обеспечивающими скольжение листа в процессе растягивания. Прокладка из кожи позволяет уменьшить вероятность преждевременного охлаждения листа.
Перед извлечением изделия следует дождаться его остывания, чтобы избежать деформирования. Для ускорения остывания на станок монтируются вентиляторы. Существует вентиляторы, которые могут направлять на лист мелкодисперсный туман, что существенно ускоряет его охлаждение.
Часто используются целые блоки регулировки температуры пресс-формы, благодаря которым кристаллические и кристаллизующиеся полимеры охлаждаются более равномерно и качественно.
Охлажденное изделие отсоединяют от пресс-формы под воздействием давления, извлекают и освобождают от излишков материала. Оборудование для обрезки подбирается с учетом толщины материала, габаритов изделия, производственных масштабов и прочих факторов. После этого в изделии проделывают нужные отверстия, прорези, наносят на него требуемую печать, укрепляют и собирают его.
Среднее время одного цикла формовки составляет 40-120 с. Точная продолжительность зависит от толщины сырья и сложности итогового изделия.