Basisstappen van thermovormen

1. Materiaalvoorbereiding
De eerste stap in het thermovormproces is het selecteren en voorbereiden van het juiste kunststof plaatmateriaal. Veelgebruikte platen zijn polystyreen (PS), polyethyleentereftalaat (PET), slagvast polystyreen (HIPS), polypropyleen (PP) en polymelkzuur (PLA). Verschillende materialen hebben verschillende eigenschappen en zijn geschikt voor diverse toepassingen. De materiaalkeuze is de basis van het succes van het hele proces en daarom is speciale aandacht nodig.
Tabel: Veel voorkomende thermovormmaterialen en hun eigenschappen
| Materiaal | Afkorting | Eigenschappen | Veel voorkomende toepassingen |
| Polystyreen | PS | Stijf, gemakkelijk te verwerken | Wegwerpgerei, verpakkingsdozen |
| Polyethyleentereftalaat | HUISDIER | Hoge transparantie, slagvastheid | Drankflessen, voedselverpakkingen |
| Polystyreen met hoge impact | HEUPEN | Sterke slagvastheid, goede stijfheid | Elektronische behuizingen, diepvriesvoedselverpakkingen |
| Polypropyleen | PP | Goede hittebestendigheid, chemische stabiliteit | Voedselverpakkingen, farmaceutische verpakkingen |
| Polymelkzuur | PLA | Biologisch afbreekbaar, milieuvriendelijk | Composteerbaar keukengerei, bioverpakking |
Tijdens de materiaalvoorbereidingsfase moet het plaatoppervlak ook worden gereinigd om stof of onzuiverheden te verwijderen die de vormkwaliteit kunnen beïnvloeden. Voor bepaalde veeleisende toepassingen kunnen de platen ook een voorbehandeling vereisen, zoals het aanbrengen van antistatische middelen of oppervlaktemodificatie.
2. Verwarming
Verwarming is een van de meest kritische stappen in het thermovormproces, waarbij de kunststofplaat wordt verwarmd tot de verwekingstemperatuur, waardoor deze voldoende kneedbaar wordt. Verwarmingsapparatuur maakt doorgaans gebruik van infraroodverwarming of weerstandsverwarming om ervoor te zorgen dat de plaat gelijkmatig wordt verwarmd.
Verschillende materialen vereisen verschillende verwarmingstemperaturen en -tijden. PET-platen moeten bijvoorbeeld meestal worden verwarmd binnen een temperatuurbereik van 120-160°C, terwijl HIPS-platen doorgaans verwarming tussen 80-120°C vereisen. Bij het verwarmingsproces moet niet alleen rekening worden gehouden met het verwekingspunt van het materiaal, maar moet er ook voor worden gezorgd dat de plaat tijdens het verwarmen niet ontleedt of afbreekt. Daarom is nauwkeurige temperatuurregeling van de verwarmingsapparatuur noodzakelijk, en indien nodig kunnen koeling of aanpassingen nodig zijn.
Bij industriële productie is de uniformiteit van de verwarming cruciaal voor de vormkwaliteit. Als de plaat niet gelijkmatig wordt verwarmd, kan dit resulteren in oppervlaktegolvingen, depressies of diktevariaties in het eindproduct. Deze problemen hebben niet alleen invloed op het uiterlijk van het product, maar kunnen ook de mechanische eigenschappen en duurzaamheid beïnvloeden. Daarom moet speciale aandacht worden besteed aan de uniformiteit van de plaat tijdens de verwarmingsfase.
3. Vorming
Vormen is het proces waarbij de verwarmde kunststofplaat in een mal wordt overgebracht en waarbij vacuümzuiging, druk of mechanische kracht wordt gebruikt om deze te vormen. Het vormproces kan worden onderverdeeld in vacuümvormen, drukvormen en mechanisch vormen, elk met zijn eigen unieke voordelen en toepassingen.
Bij vacuümvormen wordt de plaat nauw aan het matrijsoppervlak gehecht om de gewenste vorm te verkrijgen. Deze methode wordt doorgaans gebruikt om dunwandige producten te produceren, zoals wegwerpgerei en voedselverpakkingsdozen. Door drukvormen wordt de plaat in de mal gedrukt, geschikt voor het maken van zeer sterke en complex gevormde producten. Bij mechanisch vormen worden mechanische apparaten gebruikt om direct druk uit te oefenen, voornamelijk gebruikt voor de vervaardiging van dikwandige producten.
Tijdens het vormingsproces moeten parameters zoals druk, tijd en temperatuur worden gecontroleerd. Overmatige druk kan ervoor zorgen dat de plaat scheurt, terwijl onvoldoende druk kan resulteren in onvolledige productvormen. Een langere vormingstijd kan materiaalveroudering veroorzaken, terwijl een te korte tijd de volledige reproductie van de productdetails kan verhinderen.
4. Koeling
Koelen is het proces waarbij het gevormde kunststofproduct snel tot een vaste toestand wordt afgekoeld. De koelsnelheid heeft rechtstreeks invloed op de maatvastheid en de oppervlaktekwaliteit van het product. Het koelen gebeurt meestal met behulp van lucht of water, afhankelijk van de vorm van het product, het materiaal en de vereisten voor productie-efficiëntie.
5. Snijden
Nadat het afkoelen is voltooid, moeten de gevormde producten worden gesneden om overtollige delen te verwijderen, zodat schone en nauwkeurige randen worden gegarandeerd. De gesneden producten moeten verder worden geïnspecteerd om er zeker van te zijn dat ze aan de vereiste afmetingen en vormen voldoen.
6. Afvalinzameling
Afval dat ontstaat tijdens het thermovormproces, zoals snijranden en defecte producten, wordt meestal ingezameld voor recycling. Dit helpt niet alleen de verspilling van grondstoffen te verminderen, maar voldoet ook aan de milieueisen. Na de afvalinzameling kunnen deze materialen opnieuw worden verwerkt tot nieuwe platen voor verdere productie.