Termoformowanie próżniowe i ciśnieniowe to tanie metody produkcji wyprasek z tworzyw sztucznych. Dzięki tym metodom można wytwarzać wysokiej jakości opakowania z folii sztywnych. Wypraski znajdują szerokie zastosowanie w opakowaniach dla gastronomii, medycyny, handlu a nawet w przemyśle motoryzacyjnym. Ich niski koszt produkcji oraz możliwość stosowania form wielokrotnych to niektóre z zalet wpływających na popularność tej metody produkcji opakowań z tworzyw sztucznych.
Termoformowanie próżniowe i ciśnieniowe – co to?
Termoformowanie jest procesem technologicznym, w trakcie którego płaskie folie lub płyty z tworzywa sztucznego, umieszczone w ramie napinającej, podgrzewa do odpowiedniej temperatury, by odkształcić je poprzez odwzorowanie odpowiedniej formy. Odkształcenie może być negatywowe lub pozytywowe w zależności od tego czy kontakt z formą ma zewnętrzna czy wewnętrzna strona wypraski. W trakcie termoformowania, w obu metodach, tworzywo sztuczne może podlegać wstępnemu rozciąganiu poprzez użycie stempla lub samej formy przy wykorzystaniu podciśnienia (termoformowanie próżniowe) lub nadciśnienia. W formatowaniu negatywowym, wykorzystującym podciśnienie ważny jest współczynnik głębokości formowania H/D, czyli stosunek głębokości formy do jej średnicy. Jego wartość oraz grubość formowanego tworzywa to czynniki uwzględniane przy projektowaniu wyrobów otrzymywanych tą metodą termoformowania.
Jakie materiały nadają się do termoformowania?
Materiały poddawane termoformowaniu można podzielić na krystaliczne i bezpostaciowe. Tworzywa krystaliczne topnieją w ściśle określonej temperaturze i charakteryzuje je bardzo szybka zmiana lepkości i gęstości. Tworzywa bezpostaciowe poddawane ogrzewaniu miękną wolniej, a w stan ciekły przechodzą w ściśle określonej temperaturze. Do produkcji opakowań w opisywanej technologii najczęściej używa się tworzyw styrenowych. Spełniają wymagania techniczne, jakie wymagane są od materiałów wykorzystywanych w procesie termoformowania: w procesie ogrzewania zmieniają się w miękkie ciało lub ciecz, która po zmianach termoplastycznych twardnieją w skutek schłodzenia. Tworzywa styrenowe, poddane wielokrotnemu ogrzewaniu i chłodzeniu nie zmieniają swoich właściwości chemicznych, dzięki czemu znakomicie nadają się do recyklingu. Do tworzyw styrenowych zaliczamy m.in.: polistyren, akrylonitrylo-butadieno-styren, polietylen, polipropylen oraz polichlorek winylu (PVC) i politereftalan etylenu (PET).
Cechy tworzyw stosowanych w procesie termoformowania próżniowego
Produkcja wysokiej jakości wyprasek zależy od cech tworzyw wykorzystywanych w procesie przekształceń termoplastycznych. Folia lub arkusz tworzywa sztucznego wykorzystywany w technologii termoformowania powinny charakteryzować się szerokim zakresem temperatur, w których możliwe jest przekształcenie tworzywa i zachowanie nadanego kształtu. Materiał wyjściowy powinien również po podgrzaniu dokładnie wypełniać formę dzięki równomiernemu zmiękczeniu, umożliwiającemu uzyskanie odpowiedniej głębokości formowania. Sam proces nagrzewania nie może powodować uszkodzeń powierzchni i powinien zachować jednorodność materiału, bez powstania skaz w rodzaju pęcherzy i dziur. Powinien charakteryzować się także stałą grubością oraz lśniącą powierzchnią.
Typowe rodzaje opakowań termoformowanych i ich elementów
Lista typów opakowań, które powstają z wykorzystaniem technologii termoformowania jest długa. Aby uzmysłowić sobie popularność tej metody wymieńmy rzeczywiście te najczęściej produkowane. Są to przede wszystkim:
- kubki jednorazowe,
- pojemniki
- pokrywki,
- tacki
- blistry.
Blistry od kilkunastu lat zyskują na popularności. To rodzaj opakowania, który składa się z płaskiej ścianki tylnej (z różnych materiałów – m.in. papieru lub folii sztywnej) oraz kształtki z tworzywa sztucznego. Odpowiednio wyprofilowanie kształtki pozwala obejrzeć produkt przed zakupem bez konieczności uszkadzania opakowania. W blistrach sprzedawane są często np. zabawki, baterie oraz akcesoria komputerowe. Do produkcji blistrów można stosować zarówno termoformowanie negatywowe jak i pozytywowe.
Wyroby termoformowane mają zastosowanie także w branży motoryzacyjnej. Na jej potrzeby powstają panele drzwi wewnętrznych, pulpity oraz elementy osłonowe jak zderzaki i panele komory silnika. Dla lotnictwa produkowane są pojemniki na bagaż nad głową, rolety okienne oraz części foteli. Także branża medyczna na duża skalę korzysta z technologii termoformowania. W tej technice powstają m.in. sterylne opakowania oraz wyposażenie łóżek szpitalnych. Także wiele elementów wyposażenia biurowego powstaje z wykorzystaniem formowania termoplastycznego. Są to obudowy komputerowe, ramki i meble biurowe.
Tak szeroka skala zastosowań produktów termoformowalnych jest możliwa dzięki niskim kosztom form i ich wielokrotnemu wykorzystywaniu, co pozwala produkować opakowania i elementy szybko i seryjnie z wykorzystaniem różnych tworzyw sztucznych.