Главная / Аналитика / Статьи о полимерах / Ошибки при термоформовании
подписка
Свежие новости Свежие статьи Новые объявления
Получать HTML?

Ошибки при термоформовании

термоформование Термоформование - это изменение формы плоских заготовок (листов или пленок) из термопластичного полимерного материала при повышенных температурах в объемные формованные изделия.

При термоформовании возможен ряд следующих ошибок:

  • неудачная конструкция изделия;
  • неправильный выбор материала;
  • выбор неподходящей машины для конкретного применения;
  • неправильная установка машины/расположение;
  • неправильный термоформующий инструмент;
  • запуск нового термоформующего инструмента;
  • при изготовлении образцов;
  • неправильное или неадекватное нагревание;
  • недостаточное усилие «штамповки» при вакуум- и пневмоформовании.

Некоторые из них рассмотрены в представленном материале.

Выбор наиболее подходящей термоформовочной машины

При выборе наиболее подходящей машины необходимо руководствоваться следующими факторами:

  • размером изделия (длина L, ширина В, высота H);
  • видом полимера;
  • типом материала (лист или рулон);
  • геометрией изделия;
  • требованиями к точности деталей;
  • количеством производимых формовок;
  • существующими термоформовочными машинами;
  • затратами на инструмент;
  • потреблением материала и количеством отходов;
  • затратами на персонал;
  • затратами на машину.

Если изделие, которое будет производиться, должно термоформоваться на нескольких машинах или в различных вариантах, необходимо вычислить стоимость производства изделия и сравнить для всех этих вариантов. Для малых партий изделий большое значение имеют затраты на инструмент, при большом объеме партии большее значение приобретают затраты на материал. При покупке новых машин должны учитываться затраты на обслуживание, содержание, технические и консультационные услуги.

Возможные ошибки, допускаемые при установке/монтаже термоформовочных машин

Для производства изделий, требующих высокой точности воспроизводимости конфигурации и распределения толщины стенок, очень важна правильная установка термоформовочной машины. Месторасположение не должно выбираться вблизи транспортных проездов, открытой вентиляции или подобных продуваемых проходах. Если нельзя избежать неудобного месторасположения, машина обязательно должна быть защищена от сквозняков установкой эффективного экрана или стенки.

Необходимо обеспечить достаточное пространство для транспортировки инструментов, листовых материалов и готовых изделий. Должны быть учтены требования к помещению с точки зрения проезда существующего промышлен-ноготранспорта.

Необходимо обеспечить достаточное пространство между машиной и стенами для обслуживания термоформовочной машины и, например, для замены больших вакуумных насосов.

При подаче сжатого воздуха, вакуума и охлаждающей воды требования изготовителей машины и оборудования к давлению и потреблению должны четко выполняться. Сжатый воздух должен быть сухим и очищенным от масел, поскольку он проходит через машину. Поперечные сечения подающих трубопроводов не должны быть меньше, чем сечения для присоединения к машине. Давление подачи не должно снижаться ниже давления, установленного на впускном клапане машины. Если несколько машин включены в общую линию, мощность этой линии должна быть проверена при каждом новом подключении.

Возможные дефекты термоформующего инструмента

Выбор материала

Выбор материала для термоформующего инструмента зависит от объема производимой партии и требований к качеству изделий.

Стоимость на материал из дерева, полимерной смолы, алюминия (без термостатирования и с термостатированием) увеличивается в этой же последовательности.

«Недорогой» инструмент не всегда гарантирует низкие издержки производстватермоформованных изделий. Большие партии изделий изготавливать более рентабельно на термостатируе-мых алюминиевых формах. Расчет стоимости производства термоформованных изделий обеспечивает правильный выбор наиболее подходящего материала для инструмента. При заказе инструмента для термоформования необходимо выяснить, включена ли доработка инструмента в цену.

Термостатируемый инструмент

Инструмент для термоформования из полимерной смолы редко термостатируют из-за того, что плохая теплопроводность не позволяет полностью использовать термобалансировку. Короткое время охлаждения можно получить только при использовании термостатируемых форм из металла с прекрасной теплопроводностью, типа алюминия. Применение длинных каналов для нагревания/охлаждения длинномерного, напрямую термостатируемого формующего инструмента приводит к высоким потерям давления, если поперечные сечения каналов слишком маленькие. Сильное снижение расхода охлаждающей среды либо ухудшает термостатирование, либо даже делает его неэффективным. Температура инструмента повышается бесконтрольно.  Для опосредованно охлаждаемого формующего инструмента необходимо обеспечить как можно большую площадь контакта или теплопередачи через охлаждающую плиту. Формующий инструмент должен иметь, по возможности, несколько плоскостей разъема, а также не должен снижать диссипацию тепла за счет передающей среды в плите.

Контроль температуры инструмента и регулировка с обратной связью

Температура или распределение температуры на поверхности инструмента для термоформования определяют соответствующее качество формованных изделий. Если единственно возможной является регулировка температуры воды в термостатирующем устройстве, абсолютно необходимо контролировать температуру инструмента. Задачей является регулировка датчиками потока воды и/или температуры воды в форме так, чтобы температура инструмента была насколько возможно постоянной. Это определяется уровнем мастерства при изготовлении формующего и вырубного инструмента. Важно установить термопары в нужных местах. Опыт переработчика, так же как изготовителя инструмента, имеет здесь особую ценность.

Механическая прочность инструмента для термоформования

Термоформующий инструмент должен быть достаточно жестким, чтобы выдерживать давления формования.

Поверхность инструмента для термоформования

Если на поверхностях изделия появляются маленькие пузыри (воздушные включения), обычно это является признаком отсутствия или плохого отсоса воздуха в инструменте. Остающийся между изделием и формующим инструментом воздух не может быть удален. Поэтому поверхность формующего инструмента должна обрабатываться пескоструйной установкой или загрубляться, если это вообще возможно. Полированные формы являются исключением; только формы для абсолютно прозрачных изделий или только углы позитивных форм необходимо полировать.

Выпускные каналы

Если полости в многогнездных формах все идентичны, необходимо обеспечить, чтобы были похожими не только выпускные каналы или щелевые отверстия каждого элемента формы, но также и вакуумные каналы. Каждый канал для подвода вакуума должен быть примерно одинакового размера вплоть до подсоединения вакуума к столу машины. В любом случае они не должны быть меньшими, то есть вакуумирование должно быть идентичным во всех областях. Выпускные отверстия на поверхности формующего инструмента не только служат для удаления воздуха во время процесса формования, но также для подачи воздуха для съема. В частности, для высоких позитивных форм поперечные сечения каналов должны быть достаточно большими для подачи необходимого количества воздуха для быстрого извлечения изделия. Здесь мы рекомендуем использовать высверленные сопла или клапаны.

 Возможные ошибки/дефекты при запуске нового термоформующего инструмента

Обнаружение дефектов уже сразу при установке формующего инструмента в машине экономит затраты, если только это дефекты установки и они устранимы! Очень важна проверка выпускных каналов и поперечных сечений на формах для вакуумформования. Как только инструмент был установлен, необходимо проверить удаление воздуха. Шкала вакуумметра от 0 до -1 должна показывать примерно -0,2 при свободном удалении воздуха для больших форм без материала и примерно -0,3 — для маленьких. Это относится только к формам с полностью герметичными основаниями. Во время термоформования, то есть с материалом, окончательно проверяют значение вакуума, которое должно быть, по крайней мере, -0,9, если машина работает на высоте не более 500 м над уровнем моря. Если манометр показывает более низкое значение предельного вакуума, машину и инструмент необходимо проверить на наличие утечек, поскольку предельное значение влияет на отпечаток, время нагрева/охлаждения и, следовательно, непосредственно на цикл формования.

Для проверки однородности нагревания желательно начать с установки «общей нагревательной панели». На современных машинах для термоформования листа и автоматических рулонных термоформерах такие нагревательные панели рассчитывают с помощью соответствующего программного обеспечения.

Данные по настройке термоформовочной машины, определенные при проведении опытных работ, регистрируют на установочном листе или загружают в банк данных (жесткий диск или дискета). Практика показала, что имеет смысл также распечатывать копии установочных данных — по крайней мере, для самых важных формованных изделий — и заносить их в картотеку.

На что обращать внимание при изготовлении образцов

Все условия при изготовлении образцов должны быть идентичны условиям последующего массового производства. Каждый заинтересованный работник, от инструментальщика до машинного оператора и персонала для механической обработки, должен быть ознакомлен с размерами и допустимыми отклонениями производимого термоформовочного изделия.

Если оператор термоформовочной машины ознакомлен с контуром обрезки формовки, в случае необходимости он будет в состоянии принять свое собственное решение относительно точности деталей в обрезаемой области, таким образом способствуя снижению отходов и экономии затрат. Чтобы избежать проблем, важно, чтобы используемый материал был идентичным листовому материалу, необходимому для производства, по качеству, сорту полимера, цвету, усадке и фактуре поверхности. При обрезке и установке заготовок необходимо учитывать «положение» материала (направление экструзии). Образование складок и свойства при вытяжке зависят от направления экструзии. Чтобы обеспечить оптимальное использование материала, необходимо точно определить форму инструмента и размер зажимной рамы. Термоформующий инструмент должен быть спроектирован так, чтобы расстояние от линии обрезки до зажимной кромки или плоскости зажима было как можно меньше (отходы!). Размеры зоны формования должны быть идентичными таковым для производственного инструмента. По возможности изготовление образцов и производство должны выполняться на той же самой модели машины. Если по причине стоимости при изготовлении образцов используется позитивная форма, а производство будет осуществляться на негативных формах, оценка конструкции может проводиться только в общих чертах, но нельзя будет сделать заключение по стабильности, распределению толщины стенок и точности отпечатка в производственном цикле.

Ошибочное давление формования

Для получения точной геометрической конфигурации изделий важно выбрать правильное давление формования.

Слишком низкое давление формования имеет место:

  • из-за плохого уплотнения резиной инструмента и зажимной рамы;
  • на однопозиционных машинах, когда основание формы слишком высокое;
  • когда неиспользуемые присоединительные отверстия на столе не заглушены;
  • если зажимные рамы на станции формования были деформированы из-за слишком слабой или слишком сильной затяжки;
  • если плиты основания неровные;
  • если в качестве опорной плиты используются воздухопроницаемые слои из дерева;
  • если трубопроводы с утечками;
  • вследствие ошибок, сделанных при установке машины, например, плохой подачи сжатого воздуха из-за слишком маленьких поперечных сечений отверстий и трубопроводов.

Когда несколько машин объединены в замкнутую линию, и одновременно все машины работают при полной нагрузке, значения вакуума или давления формования будут неустойчивыми, если линия не справляется с подачей.

Предотвращение складок

Причины образования складок, встречающихся при термоформовании, можно разделить следующим образом.

Складки, связанные с материалом:

  • поверхностные складки из-за слишком большого провисания материала во время нагревания;
  • ориентационные складки, вызванные избыточными ориентационными напряжениями при экструзии материала.

Складки, вызванные конструкцией инструмента:

  • угловые складки на позитивных формах;
  • складки при вертикальных стенках в углах, если радиусы или конусность слишком маленькие;
  • складки, вызванные недостаточным расстоянием между отдельными гнездами в многогнездных позитивных формах;
  • складки в глубоких негативных формах при коэффициенте формования, превышающем 1 : 0,4, и очень большом отношении длины L к ширине В.

Характерное для процесса образование складок происходит, если:

  • осуществляется слишком большой по высоте предварительный раздув во время предварительного формования;
  • слишком большие скорости формования из-за процесса всасывания через вакуумное отверстие со слишком большим поперечным сечением;
  • скорость формования слишком мала, поэтому тонкий материал слишком сильно охлаждается перед формованием.

Складки никогда не образуются при вытяжке материала, а только при его усадке, если температура формования слишком низка и/или скорость усадки слишком высока.

Как избежать образования складок:

  • Меньше нагревать материалы, у которых слишком велико провисание.
  • Больше нагревать материалы, если не применяется или применяется небольшой предварительный раздув, а материал пока еще не слишком сильно провис; увеличить температуру формующего инструмента.
  • При осуществлении предварительного раздува немного его убавить, применить меньший нагрев и более медленное всасывание, если возможно. Увеличить температуру формующего инструмента.
  • Уменьшить область формования.
  • Установить пуансоны, заставлять маленькие складки входить в контакт со вспомогательным пуансоном или снизу подпирать складки пуансоном соответствующей конфигурации во время предварительного раздува. Один вспомогательный пуансон используют для предварительной вы тяжки полимерного материала в области образования складок во время процесса формования.
  • Изменить конфигурацию формующего инструмента путем создания до полнительных поверхностей: увеличить величину радиусов, конусность или объем инструмента ниже складок.

Источник: «Термоформование. Практическое руководство», издательство Профессия

Другие статьи: Устранение дефектов при экструзии плёнки

 
[an error occurred while processing the directive]
  • 0
  • 1
  • 2
Оперативность работы

Мы знаем цену времени и дорожим им. Оперативность в работе и своевременное информирование об изменениях дает временное преимущество и позволяет экономить время для наших партнеров. Быстро — не значит плохо. Быстро — значит профессионально!

News image
Стабильность

Качество услуг, предоставляемых нами, персонификация в общении и ориентация на особенности рабочих условий клиента, дает нашим Заказчикам уверенность в надежности компании ООО «Название компании». Благодаря этому из большинства обращающихся за нашими услугами компаний, значительная часть становится нашими постоянными партнерами.

News image
Финансовая надежность

Мы являемся компанией, которая гарантирует полную прозрачность всех финансовых операций. Компания дорожит своей репутацией «надежного партнера» и никогда не станет ей рисковать.

News image