امروزه بیشتر صنایع تولیدی به سمت استفاده از دستگاههای سریع با قابلیت‌های متنوع حرکت می‌کنند که دستگاه ترموفرمینگ یکی از این ابزارهای پرکاربرد است. این دستگاه را میتوان یکی از قوی ترین و بهترین دستگاه‌ها در شکل دهی ورق‌های پلاستیکی و ورقه‌های فومی معرفی کرد که توانایی بالایی در ساخت تجهیزات مختلف دارد. مهم‌ترین ویژگی دستگاههای ترموفرمینگ و دستگاههای هم خانواده آنها این است که ساز و کار آنها بسیار ساده بوده و به راحتی میتوان نحوه کار با آنها را فرا گرفت.
دستگاه ترموفرمینگ به دستگاهی گفته می‌شود که با کمک انرژی حرارتی و توانائی فشار و مکش می‌تواند ورق های پلاستیکی و فومی را به شکل‌های مختلف تغییر دهد. شاید قبلاً تجربه چسباندن انتهای خودکارهای پلاستیکی با کمک حرارت و باد کردن آنها برای ساخت یک بادکنک دستی را داشته‌اید. دستگاههای ترموفرمینگ این عمل را به شکلی صنعتی و در حجم وسیع انجام می‌دهند که ساز و کار آن دقیقاً به همین صورت است.
دستگاههای ترموفرمینگ در صنایع مختلف کاربرد دارند و این کاربرد باعث می‌شود که محبوبیت آنها در حوزه‌های صنعتی و به طور ویژه در حوزه بسته‌بندی بیش از سایر دستگاه‌ها باشد. متاسفانه با وجود اینکه این دستگاه‌ها در حوزه‌های متفاوتی کاربر دارند، شناخت کافی نسبت به آنها وجود ندارد.
دستگاه ترموفرمینگ چگونه کار می‌کند؟
دستگاههای ترموفرمینگ دارای یک میز بزرگ هستند که بر روی آن یک کوره قرار می‌گیرد. در این میز امکان مکش و ایجاد وکیوم فراهم شده است و در برخی از نسخه‌های آنها امکان ایجاد فشار به کمک باد هم وجود دارد.
میز در دستگاه ترموفرمینگ به شکل قالب‌های مختلف برای شکل دهی پلاستیک طراحی شده که شاید ظروف یکبار مصرف شناخته شده ترین آنها باشند. همزمان که موتور دستگاه روشن می‌شود و با مکش هوا باعث ایجاد خلا می‌شود، گرم شدن کوره باعث نرم شدن ورق پلاستیکی شده و ایجاد خلاء باعث کشیده شدن ورق پلاستیکی به داخل قالب می‌شود. حرارت و مکش همزمان با آن به مرور زمان باعث شکل گیری قالب‌ها شده و به شکل اولیه مورد نظر در می‌آیند. در مرحله بعد کوره توسط تکنسین از روی میز برداشته شده و زمان داده می‌شود تا اشکال ساخته شده سرد و شکل گیری شوند.
مزایای دستگاه ترموفرمینگ چیست؟
حال می‌خواهیم بدانیم که چرا صنایع مختلف به سراغ دستگاههای ترموفرمینگ می‌روند؟ آیا قابلیت‌های این دستگاه برای مصارف صنعتی مختلف مناسب است؟ در مورد مزایای این دستگاه‌ها به چند مورد اشاره می‌شود که مهم‌ترین آنها موارد زیر هستند:
- سرعت بالا در تولید: همانطور که در بخش توضیح روش کار دستگاه ترموفرمینگ آورده شد، فرایند تولید محصول با کمک این دستگاه‌ها بسیار ساده و با سرعت بالایی انجام می‌گیرد. بنابراین شرکت‌های تولیدکننده می‌توانند اطمینان داشته باشند که توانایی بالایی در پاسخ دهی به سفارش مشتریان خود دارند و مشتریان این اطمینان را دارند که محصول خود را سر وقت و به صورت سفارش داده شده تحویل می‌گیرند.
- دسترسی آسان به مواد اولیه: دستگاههای ترموفرمینگ یکی از معدود دستگاههای صنعتی هستند که برای تولید یک محصول خاص نیاز به ترکیب کردن چند ماده اولیه ندارند و با همان ماده اولیه پلاستیک یا pvc می‌توانند قطعات مورد نیاز را تولید کنند. این موضوع استفاده از دستگاه را برای صنایع مختلف ساده می‌کند و به راحتی می‌توانند از آن به عنوان یک دستگاه کارآمد بهره ببرند.
- کاربرد در حوزه‌های مختلف: در ابتدای این متن، دستگاه ترموفرمینگ را به عنوان یک دستگاه پرکاربرد معرفی کردیم که در حوزه‌های مختلف قابل استفاده است. از تولید ظروف یکبار مصرف گرفته تا تولید لوازم بسته بندی و همچنین لاینر داخلی یخچال، همه این موارد با کمک دستگاههای ترموفرمینگ تولید می‌شوند و به همین دلیل در بسیاری از حوزه‌های صنعتی قابل استفاده هستند.
- فاصله زمانی کم مواد اولیه تا محصول: وقتی که یک دستگاه شروع به کار می‌کند شما در ابتدا یک ماده اولیه ساده می‌بینید که پس از چند دقیقه به تعداد وسیعی از محصولات مختلف تبدیل می‌شود. این یعنی زمان کوتاهی برای تبدیل مواد اولیه به محصول در این دستگاه‌ها وجود دارد و به راحتی میتوان تعداد سفارش زیادی برای کارگاه پذیرفت.
روش ترموفرمینگ چیست؟
روش ترموفرمینگ (Thermoforming) یک فرایند چند مرحله‌ای است که مراحل آن را میتوان به کمک تحلیل واژه انگلیسی درک کرد. واژه فرمینگ (Forming) به معنی شکل دهی اجسام مختلف است که با کمک نیروهای مختلفی مانند فشار، خلأ و حرارت انجام می‌گیرد. بخش ترمو (Thermo) به معنی استفاده از انرژی حرارتی برای نرم کردن مواد اولیه و آماده سازی آن برای شکل دهی است.
زمانی که این دو واژه در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و تحت عنوان روش ترموفرمینگ شناخته می‌شوند، یعنی دستگاه مورد نظر ابتدا با کمک حرارت مواد اولیه را نرم کرده و سپس به کمک فرایندهایی مانند فشار و خلأ، امکان شکل دهی و شکل پذیری مواد اولیه را فراهم می‌کند. این روش از این جهت در صنعت اهمیت ویژه‌ای دارد که مواد اضافی چندانی در آن استفاده نمی‌شود و فرایند شکل دهی با دقت بسیار بالا و با بهترین کیفیت ممکن انجام می‌شود.
کاربردهای روش ترموفرمینگ
با توجه به توضیحاتی که داده شد، زمان آن فرا رسیده که برخی از کاربردهای روش ترموفرمینگ را معرفی کنیم تا به شکل دقیق‌تر بدانید که این دستگاه‌ها در چه حوزه‌ای کاربرد دارند و چگونه میتوان به کمک آنها کسب درآمد نمود. البته هرکدام از این کاربردها دارای قالب‌های مختص به خود هستند که باعث می‌شود محصول نهایی ویژگی‌ها و قابلیت‌های مناسبی داشته باشد:
تولید ظروف یکبار مصرف
یکی از پرکاربردترین و پرمصرف‌ترین وسایل ساخته شده با روش ترموفرمینگ، ظروف یکبار مصرف هستند که با مواد پلاستیکی و با فوم ساخته می‌شوند. این ظروف انواع مختلفی دارند که برخی از آنها به صورت لیوان و ظرف‌های در باز بوده و برخی نیز به صورت ظرف‌های دربسته و برای حمل بلند مدت مناسب هستند. روش به کار رفته برای هر کدام از این ظروف یکبار مصرف متفاوت است.
بسته بندی مواد غذایی
نسل جدید ظروف بسته بندی مواد غذایی از جنس پلاستیک هستند و باید از قالب‌های پیش ساخته برای آماده سازی آنها استفاده شود. نوع بسته بندی‌ها و همچنین اندازه آنها با یکدیگر متفاوت است و این باعث می‌شود که قالب به کار رفته در میز دستگاه ترموفرمینگ با توجه به نوع محصول تغییر کند.
بسته بندی مواد دارویی
بسته بندی مواد دارویی در قالب‌های پلاستیکی و مواد pvc از جمله کاربردهای روش ترموفرمینگ است که سبک استفاده شده در آن با سبک‌های قبلی متفاوت است. به عنوان مثال برای آماده سازی بسته قرص‌ها، لازم است که قالب آنها به صورت حباب دار طراحی شود که این باعث تغییر قالب استفاده شده در میز دستگاه می‌شود.
ساخت استخرهای بزرگ
حتماً استخرهای بزرگ پلاستیکی که به عنوان استخر آب گرم استفاده می‌شوند یا از آنها برای آب تنی بچه‌ها کمک گرفته می‌شود دیده‌اید. این استخرها با کمک دستگاه ترموفرمینگ طراحی و ساخته می‌شوند و تمامی مراحل آنها با همین روش اجرا می‌شود. اگرچه نوع و اندازه دستگاه استفاده شده برای این استخرها متفاوت است، اما به طور کلی روش به کار رفته در آنها یکسان است.
تولید لاینر یخچال و فریزر
لاینر یخچال و فریزر ابزار بسیار مهمی برای مرتب کردن فضای داخلی آنهاست و به نوعی جاهای مختلف آن را با توجه به نیاز کاربران تقسیم می‌کند. یخچال‌ها به صورت بدنه‌های فلزی هستند که بخش داخلی آنها به کمک مواد عایق پوشش داده شده و سپس یک لاینر پلاستیکی یکپارچه بر روی آن قرار می‌گیرد. این لاینر های پلاستیکی به کمک دستگاه‌ها و روش ترموفرمینگ ساخته می‌شوند.
استفاده به عنوان قالب سه بعدی
آخرین موردی که به کمک دستگاههای ترموفرمینگ ساخته می‌شود، قالب‌های سه بعدی پلاستیکی هستند که در طرح‌ها و رنگ‌های مختلفی ساخته شده نقش‌های مختلفی به آنها واگذار می‌شود. این قالب‌ها ممکن است برای یک دستگاه پیچیده یا به عنوان یک ابزار اسباب بازی معمولی استفاده شوند.
نکته مهمی که در رابطه با روش ترموفرمینگ وجود دارد این است که اصول اولیه و کلی حاکم بر آنها یکسان بوده و همه آنها با یک روش خاص و منحصر به فرد انجام می‌گیرد. اما تفاوتی که در دستگاههای مختلف وجود دارد، ناشی از ابعاد آنها و همچنین تغییر قالب استفاده شده در میز دستگاه است.
نقش دستگاه بسته بندی ترموفرمینگ در فرآیند بسته بندی
بسته بندی با دستگاه Thermoforming دارای چند مرحله کلی برای انجام این فرایند می باشد. در واقع فیلم نازک پلاستیکی تحت حرارت مراحل مختلفی را طی می‌کند که به ترتیب عبارتند از:
- فرم دهی یا فرمینگ: در این حالت نوار پلاستیکی یا همان فیلم نازک تحت تأثیر درجه حرارت دستگاه و همچنین عمل وکیوم قرار می‌گیرد که زمینه شکل دهی آن را فراهم می‌کند. در واقع درجه حرارت باعث نرم شدن لایه نازک و عمل وکیوم باعث مکش لایه پلاستیکی داخل قالب و شکل دهی آن می‌شود.
- پر کردن یا فیلینگ: عملیات فیلینگ شامل قرارگیری کالای مورد نظر در داخل بسته بندی می‌شود. این فرآیند با توجه به کالا یا نوع مواد غذایی ممکن است به شکل‌های متفاوتی انجام گیرد. به عنوان مثال بسته بندی مواد غذایی با بسته بندی کالاهای مصرفی متفاوت است.
- بستن یا سیلینگ: بستن یا سیلینگ به معنی بسته‌بندی و تکمیل آن است که هم هوای داخل بسته تخلیه شده و هم توسط یک لایه به طور کامل بسته می‌شود. با انجام این مرحله فرآیند بسته بندی به طور کامل انجام شده و آماده برش می‌شود.
- برش یا کاتینگ: در این مرحله کالاهای مختلف یا همان بسته‌های مختلف به یکدیگر متصل هستند که به کمک دستگاه از یکدیگر جدا می‌شوند. این جداسازی ممکن است با کمک عملیات حرارتی یا به کمک دستگاههای برشی انجام گیرد که برای هر اندازه روش انجام آن متفاوت است.
از ۳روش اصلی ترموفرمینگ می توان روش خلاء، فشار و مکانیکی را نام برد.
- روش خلاء: در روش خلاء از حرارت و فشار بهره می گیریم تا مواد پلاستیکی در تماس با سطح، قالب گیرد و سپس عملیاتی بر روی آن انجام پذیرد تا به شکل مورد نظر دست پیدا کنیم.
- روش فشار: روش فشار از جهات مختلفی به روش خلاء شباهت دارد اما با این تفاوت که نیروی فشار هوای اضافی موجود در این مرحله باعث حرارت دیدن ورق و انعطاف پذیری آن می شود به نحوی که با توجه به شکل قالب تغییر شکل دهد. این فشار باعث می شود تا جزئیات و بافت بیشتری به دست آید. با استفاده از این روش زیبایی و ظرافت بیشتری را به دست می آوریم.
- روش مکانیکی: در این روش ورقه ی ترموپلاستیک با ابزار آلات حرارت داده می شود و مواد پلاستیکی به صورت یک دست در می آید سپس در سطح قالب قرار می گیرد و از طریق فشار پانچ، هوای بین آن ها تخلیه می شود و توسط پمپ تخلیه، مواد پلاستیکی به شکل قالب در می آید.