در صنعت کنونی، با توجه به پیشرفت‌ها و تحولات عظیم رخ‌داده، در حال حاضر بسیاری از فرایندهای بسته بندی و تولید توسط تجهیزات صنعتی به وسیله دستگاه‌ها و تجهیزات مختلف انجام می‌شود. برخی از این دستگاه‌ها با بهره‌گیری از فناوری‌های روز دنیا همچون فرایند ترموفرمینگ پروسه قالب گیری و تهیه قالب بهداشتی و مقاوم برای ظروف را انجام می‌دهند.
دستگاه‌ها و تجهیزاتی که بر اساس فناوری ترموفرمینگ ساخته شده‌اند، تنها دستگاه‌هایی هستند که بدون دخالت هر گونه واکنش شیمیایی پروسه قالب‌گیری را انجام می‌دهند. در این مطلب، هدف اصلی ما معرفی کامل روش Thermoferming و مزیت‌ها و کاربرد آن در صنایع مختلف به خصوص صنعت بسته بندی است.
معرفی روش ترموفرمینگ
ترموفرمینگ چیست؟ در فرایند ترموفرمینگ، فرایند حرارت‌دهی به ورق پلاستیکی و ترموپلاستیک تا زمانی ادامه پیدا می‌کند تا در نهایت به نقطه نرم شدن برسد. فرایند ترموفرمینگ در اصل عملیات ویژه تبدیل ورق پلاستیکی گرمانرم به یک شکل سه بعدی (قالب) است. در حالت کلی Thermoforming بنا بر مزیت‌ها و ویژگی‌هایی که دارد، در مقایسه با روش‌ها دیگری چون قالب‌گیری نوع تزریقی برتر بوده و کم‌هزینه‌تر است.
واژه ترموفرمینگ، از دو بخش ترمو و فرمینگ تشکیل شده است که کلمه ترمو به معنای حرارت و فرمینگ به معنای فرم‌هی و شکلدهی است.
فرایند ترموفرینگ چگونه انجام می‌شود؟
در این فرایند، ورقه‌های پلاستیکی وارده کوره حرارتی شده و ذوب می‌شوند. سپس با بهره‌گیری از دو فرایند فشار و خلا به صورت هم‌زمان، ضایعه‌های موجود در این مواد پلاستیکی جداسازی می‌شود تا ماده نهایی آماده گردد. ضایعات حاصل از مواد پلاستیکی در این روش، قابلیت بازیافت و استفاده مجدد دارند. ترموفرمینگ تنوع زیادی از نظر حالت‌های قابل اجرا داشته و می‌توان بسته به نوع محصول تولیدی و بسته بندی یکی از این روش‌ها را استفاده کرد.
مراحل انجام ترموفرمینگ
ترموفرمینگ روش‌های مختلفی دارد، اما در کل پروسه انجام تمامی این روش‌ها از 4 مرحله زیر تعبیت می‌کنند:
- طراحی
- نمونه‌سازی
- فرم‌دهی نهایی
- تولید
انواع روش ترموفرمینگ
هر یک از حالت‌ها و روش‌های Thermoforming ویژگی‌های خاص خود را دارند. برای داشتن بهترین بازدهی از این عملیات، بهتر است روش متناسب با نوع محصول خود را انتخاب کنید. انواع روش ترموفرمینگ عبارت‌اند از:
- وکیوم ترموفرمینگ
- ترموفرمینگ مکانیکی
- ترموفرمینگ تحت فشار
ترموفرمینگ وکیوم (Vacuum Termoforming)
روش وکیوم، از جمله ساده‌ترین روش‌های ترموفرمینگ است که هزینه کمتری هم دارد. در این فرایند، ابتدا ورق پلاستیکی با استفاده از فشار منفی و مکش هوا روی قالب قرار می‌گیرد. البته قالب موجود از نوع سرد بوده و باعث می‌شود تا ورق پلاستیکی قرار گرفته روی آن به سرعت سرد شود.
در این روش از themoforming اندازه و ابعاد سوراخ‌های قالب نقش تعیین کننده‌ای در شکلدهی به مواد پلاستیکی دارد.
ترموفرمینگ مکانیکی (Mechanical Termoforming)
در بین انواع روش‌های ترموفرمینگ، روش مکانیکی بیشترین دقت را دارد؛ به همین دلیل فرایند شکل‌گیری دو طرفه محصولات در این روش به بهترین شکل ممکن صورت می‌گیرد. در فرایند ترموفرمینگ مکانیکی، ورق‌های پلاستیکی با استفاده از نیروی تماسی مستقیم به داخل قالب هدایت شده و عملیات شکل‌گیری آن‌ها آغاز می‌شود. در این فرایند از حفره قالب و مغزی استفاده می‌شود. وظیفه اصلی مغزی قالب هدایت ورق پلاستیکی به داخل حفره و در نهایت آغاز فرایند شکلدهی است.
همان گونه که گفته شد، به علت دقت بسیار بالایی که این روش دارد، با استفاده از آن فرایند فرم‌دهی به محصولات با بالاترین کیفیت و بهترین جزئیات انجام می‌شود. البته نباید از این نکته مهم غافل شد که این روش از ترموفرمینگ هزینه بالاتری نسبت به دو روش قبلی دارد.
ترموفرمینگ تحت فشار (Pressure Thermoforming)
بر خلاف دو روش قبلی، در روش ترموفرمینگ تحت فشار، فرایند هدایت ورقه پلاستیکی به قالب توسط فشار هوای آزاده شده روی سطح انجام می‌شود. البته در این روش از حفرات و سوراخ‌های قالب برای هدایت ورق پلاستیکی استفاده می‌شود، اما این روش در کل سرعت بالاتری نسبت به روش‌های قبلی دارد.
نیرویی که برای شکلدهی مواد پلاستیکی در این روش اعمال می‌شود، بسیار بیشتر بوده و به همین دلیل عملیات شکلدهی با سرعت بیشتری انجام می‌شود.
مهم‌ترین مزایای ترموفرمینگ
فرایند Thermoforming مزیت‌های بسیار زیادی دارد، یکی از اصلی‌ترین مزایای این روش، قالب‌گیری سریع، دقیق و باکیفیت است. از دیگر مزایای روش ترموفرمینگ می‌توان موارد زیر را نام برد:
- تنوع در طراحی
- قابلیت اصلاح و ویرایش طراحی و قالب
- صرفه‌جویی در هزینه
- امکان تولید قطعات بزرگ و صنعتی
موارد کاربرد دستگاه ترموفرمینگ
ترموفرمینگ با توجه به مزیت‌هایی که دارد، در مقایسه با سایر تکنولوژی‌های تولید و بسته بندی بیشتر در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع انواع دستگاه ترموفرمینگ در صنایع مختلفی همچون بسته بندی، تولید محصول و… کاربرد بسیار گسترده‌ای دارد.
تولید ظروف یکبار مصرف
دستگاه‌هایی که از فناوری ترموفرمینگ پشتیبانی می‌کنند، عمدتا در پروسه تولید ظروف یکبار مصرف استفاده می‌شوند. برخی از ظروف یکبار مصرف که طرح و شکل پیچیده‌ای دارد توسط دستگاه‌های ترموفرمینگ تولید می‌شوند.
بسته بندی محصولات غذایی
اخیر برای افزایش سطح بهداشت بسته بندی مواد غذایی، از فناوری‌های مدرن و پیشرفته‌ای همچون ترموفرمینگ استفاده می‌شود. در واقع به جای استفاده از دستگاه‌های بسته بندی قدیمی، از تجهیزات بسته بندی مجهز به تکنولوژی Thermoforming استفاده می‌شود.
برای تولید نسل جدید ظروف مخصوص مواد غذایی باید از قالب‌های ویژه و پیشرفته فرم‌دهی استفاده شود. به همین ترتیب اکثر تولیدکنندگان این نسل از ظروف از تجهیزات ترموفرمینگ استفاده می‌کنند.
طراحی و ساخت استخرهای بزرگ
استخرهایی که به عنوان استخر آب گرم استفاده می‌شوند، از جنس پلاستیک هستند. انواع استخرهای پلاستیکی در ابعاد کوچک، متوسط و حتی بزرگ توسط تجهیزات و دستگاه‌های ترموفرمینگ تولید می‌شوند.
مواد اولیه مورد نیاز برای ظروف ترموفرمینگ
از جمله نکات قوت فرایند ترموفرمینگ، تطبیق‌پذیری آن است. به بیانی واضح‌تر، درد این روش می‌توان از انواع مواد اولیه پلاستیکی برای تولید ظروف مختلف استفاده کرد. اما در بین ده‌ها ماده اولیه، از مواد زیر بیشتر در ساخت ظروف ترموفرمینگ استفاده می‌شوند:
- ABS (آکریلونیتریل بوتادین استایرن)
- اکریلیک
- پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE)
- پلی‌استایرن مقاوم در برابر ضربه (HIPS)
- پلی‌کربنات (PC)
- پلی‌تریمید (PEI)
- پلی‌پروپیلن (PP)
- پی‌وی‌سی (PVC)
سخن پایانی
در این مطلب از نادی پلاستیک، تمامی آنچه که باید در مورد ترموفرمینگ و کاربردهای آن باید می‌دانستید را گفتیم. این روش در حال حاضر بهترین، کم‌هزینه‌ترین و پربازده‌ترین روش برای تولید ظروف محصولات به خصوص مواد غذایی و بهداشتی است. دستگاه‌هایی که مبتنی بر این فناوری ساخته می‌شوند، بیشترین میزان کاربرد و استفاده را در صنعت بسته بندی و تولید محصولات دارند.