الخطوات الأساسية للتشكيل الحراري

1. تحضير المواد
الخطوة الأولى في عملية التشكيل الحراري هي اختيار وإعداد مادة الصفائح البلاستيكية المناسبة. تشمل الألواح شائعة الاستخدام البوليسترين (PS)، والبولي إيثيلين تيريفثاليت (PET)، والبوليسترين عالي التأثير (HIPS)، والبولي بروبيلين (PP)، وحمض البوليلاكتيك (PLA). المواد المختلفة لها خصائص مختلفة ومناسبة لمختلف التطبيقات. اختيار المواد هو أساس نجاح العملية برمتها، لذلك هناك حاجة إلى اهتمام خاص.
الجدول: مواد التشكيل الحراري الشائعة وخصائصها
| مادة | اختصار | ملكيات | التطبيقات المشتركة |
| البوليسترين | ملاحظة: | جامدة وسهلة المعالجة | أواني يمكن التخلص منها، وصناديق التعبئة والتغليف |
| البولي إيثيلين تيريفثاليت | حيوان أليف | شفافية عالية، ومقاومة التأثير | زجاجات المشروبات، وتغليف المواد الغذائية |
| بوليسترين عالي التأثير | خَواصِر | مقاومة تأثير قوية، صلابة جيدة | العلب الإلكترونية، وتغليف المواد الغذائية المجمدة |
| مادة البولي بروبيلين | ص | مقاومة جيدة للحرارة، الاستقرار الكيميائي | تغليف المواد الغذائية، تغليف الأدوية |
| حمض البوليلاكتيك | جيش التحرير الشعبى الصينى | قابلة للتحلل البيولوجي، وصديقة للبيئة | أواني قابلة للتسميد، والتغليف الحيوي |
أثناء مرحلة تحضير المواد، يحتاج سطح الصفيحة أيضًا إلى التنظيف لإزالة أي غبار أو شوائب يمكن أن تؤثر على جودة التشكيل. بالنسبة لبعض التطبيقات عالية الطلب، قد تتطلب الألواح أيضًا معالجة مسبقة، مثل تطبيق عوامل مضادة للكهرباء الساكنة أو تعديل السطح.
2. التدفئة
يعد التسخين أحد أهم الخطوات في عملية التشكيل الحراري، حيث يتم تسخين الصفيحة البلاستيكية إلى درجة حرارة التليين، مما يجعلها قابلة للطرق بدرجة كافية. تستخدم معدات التسخين عادةً التسخين بالأشعة تحت الحمراء أو التسخين بالمقاومة لضمان تسخين الورقة بالتساوي.
تتطلب المواد المختلفة درجات حرارة وأوقات تسخين مختلفة. على سبيل المثال، تحتاج صفائح PET عادةً إلى التسخين ضمن نطاق درجة حرارة يتراوح بين 120-160 درجة مئوية، في حين تتطلب صفائح HIPS عادةً التسخين بين 80-120 درجة مئوية. لا تحتاج عملية التسخين إلى مراعاة نقطة تليين المادة فحسب، بل يجب أيضًا التأكد من عدم تحلل الورقة أو تحللها أثناء التسخين. لذلك، من الضروري التحكم الدقيق في درجة حرارة معدات التسخين، وقد تكون هناك حاجة للتبريد أو التعديلات عند الحاجة.
في الإنتاج الصناعي، يعد توحيد التسخين أمرًا بالغ الأهمية لجودة التشكيل. إذا لم يتم تسخين الورقة بالتساوي، فقد يؤدي ذلك إلى تموج السطح، أو انخفاضات، أو تغيرات في سمك المنتج النهائي. لا تؤثر هذه المشكلات على مظهر المنتج فحسب، بل قد تؤثر أيضًا على خواصه الميكانيكية ومتانته. ولذلك، يجب إيلاء اهتمام خاص لتوحيد الورقة أثناء مرحلة التسخين.
3. التشكيل
التشكيل هو عملية نقل الطبقة البلاستيكية الساخنة إلى قالب واستخدام الشفط الفراغي أو الضغط أو القوة الميكانيكية لتشكيلها. يمكن تقسيم عملية التشكيل إلى التشكيل بالفراغ، والتشكيل بالضغط، والتشكيل الميكانيكي، ولكل منها مزاياها وتطبيقاتها الفريدة.
في التشكيل الفراغي، يتم لصق الورقة بشكل وثيق على سطح القالب لتشكيل الشكل المطلوب. تُستخدم هذه الطريقة عادةً لإنتاج منتجات ذات جدران رقيقة مثل الأواني التي تستخدم لمرة واحدة وصناديق تغليف المواد الغذائية. التشكيل بالضغط يقوم بضغط الورقة داخل القالب، مما يجعلها مناسبة لتصنيع منتجات ذات قوة عالية ومعقدة الشكل. يستخدم التشكيل الميكانيكي الأجهزة الميكانيكية لتطبيق الضغط مباشرة، ويستخدم بشكل رئيسي لتصنيع المنتجات ذات الجدران السميكة.
أثناء عملية التشكيل، يجب التحكم في المعلمات مثل الضغط والوقت ودرجة الحرارة. قد يؤدي الضغط الزائد إلى تمزق الصفيحة، في حين أن الضغط غير الكافي قد يؤدي إلى أشكال غير مكتملة للمنتج. قد يتسبب وقت التشكيل المطول في تقادم المادة، في حين أن الوقت القصير جدًا قد يمنع إعادة إنتاج تفاصيل المنتج بشكل كامل.
4. التبريد
التبريد هو عملية تبريد المنتج البلاستيكي المتشكل بسرعة إلى الحالة الصلبة. تؤثر سرعة التبريد بشكل مباشر على استقرار أبعاد المنتج وجودة السطح. يتم التبريد عادةً باستخدام الهواء أو الماء، اعتمادًا على شكل المنتج والمواد ومتطلبات كفاءة الإنتاج.
5. القطع
بعد اكتمال التبريد، يجب قطع المنتجات المشكلة لإزالة الأجزاء الزائدة، وضمان حواف نظيفة ودقيقة. تحتاج المنتجات المقطوعة إلى مزيد من الفحص للتأكد من مطابقتها للأبعاد والأشكال المطلوبة.
6. جمع النفايات
عادةً ما يتم جمع النفايات الناتجة أثناء عملية التشكيل الحراري، مثل قطع الحواف والمنتجات المعيبة، لإعادة تدويرها. وهذا لا يساعد فقط على تقليل نفايات المواد الخام ولكن أيضًا يلبي المتطلبات البيئية. وبعد جمع النفايات، يمكن إعادة معالجة هذه المواد إلى صفائح جديدة لمواصلة الإنتاج.