Thermo Forming Sheet Material

تعتبر عمليات التشكيل الحراري لألواح البلاستيك واحـدة مـن العمليات الرئيسية في صناعة البلاستيك كمـا أنـهـا واحـدة مـن أقـدم العمليات في هـذه الصناعة.

ومـع بدايـة الـقـرن العشرين جرت محاولات مبدئيـة 4 تشكيل الرقـائـق السليلوزية ثم تطورات العملية بسرعة في سنوات قليلة نتيجة الاختراعات المتوالية في مكائن التشغيل والتطورات التي أدخلت على خواص المواد المستخدمة بغرض تحسين خواصها مما يساعد على سهولة تشكيلها مما أوجد لدينا الآن نوعيات مختلفة مـن الرقائق اللدنة ذات الأشكال المتباينة.

وأساس عملية التشكيل الحراري هو تسخين رقائق البلاستيك لتصبح في حالة قابلة للطي ثم دفعها حول حدود القالب باستخدام الضغط إما بتيار هوائي أو الضغط الميكانيكي لإحداث الدفع مع الاستعانة بالتسخين واللي أو الثني.

وهناك ثلاثة أنواع رئيسية لعمليات التشكيل الحراري مع بعض الاختلافات العديدة بين كلا منها وهي:

1) التشكيل المطابق للقالب.

2) التشكيل بالتفريغ.

3) التشكيل بالضغط.

وتخضع كثير من رقائق البلاستيك لعمليات التشكيل الحراري ويعتمد اختيار المادة المستخدمة بحسـب الخـواص المطلوبة في المنتج كالوضوح، مقاومة التأكل، المثانة، المرونة، اللون.. الخ.

وبناء على ما سبق يتم اختيار طريقة التشكيل المناسبة للمادة والمنتج المطلوب.

التشكيل المطابق للقالب Matched Mold Forming :

تعطي طريقة التشكيل الحراري المطابق للقالب Matched-die molding وتسمى كذلك بالقولبة في قالـب مـتـوائـم لـرقـائق البلاستيك نتـائـج دقيقـة وصحيحة وذلك باستخدام نصفي قـالـب يقفلان جيدا مع بعضهما وتوضع المادة الثرموبلاستيكية في أحد النصفين بعد تسخينها إلى درجة الليونة ثم تشكل بضغط ميكانيكي يؤثر بين نصفي القالب، ولما كان نصفي القالب يلامسان سطحي رقيقة البلاستيك اللينة الموضوعة بينهما لذا يجب أن يكونا مصقولين جيدا حتى يكون المنتج أملس السطح. وتصنع القوالب عادة من الألمنيوم أو الصلب وتثبت على مكبس مائي أو غازي، وتسخن رقائق البلاستيك ثم توضع بين نصفي القالب ويغلق المكبس، ويستخدم التبريد المائي في تبريد القالب والتحكم في درجة حرارته . وهذه الطريقة مناسبة للحصول على منتجات ذات أبعاد ممتازة وتفاصيل دقيقة.

التشكيل بالتفريغ Vacuum Forming :

من أسهل طرق التشكيل الحراري طريقة التشكيل بالتفريغ وتشمل تسخين رقائق البلاستيك داخل إطار محدود حتى نقطة الليونة لتصبح مرنة فيوضع تحتها مباشرة القالب وبتأثير ضغط بسيط ينساب البلاستيك على الحافة العلوية للقالب ثم بتفريغ الهواء خلال ثقوب صغيرة في تجاويف القالب فان الضغط الجوي العادي يدفع الرقائق اللينـة علـى حـدود جدران القالب وبالتبريد يتصلب الناتج ثـم يـزال القالب بعد أن اخذ الراتنج شكل جدرانه الداخلية.

عملية التشكيل Forming Process

تطورت عملية التشكيل بالتفريغ لإعطاء منتج ذو سمك جداري منتظم وحواف محددة خاصة في حالات منتجات السحب العميق.

طريقة تشكيل القضمة الارتجاعية Snap-back Forming ومن الوسائل المتطورة في هذا المجال استخدام طريقة التشكيل بالتفريغ، وفي هذه الطريقـة يـتم تفريغ المنطقة أسفل الصفيحة المنصهرة مـن الـراتنج وفي نفس الوقـت يـقـوم نـصـف القالب الذكر بالضغط عليهـا مـن أعـلـى إلى أسفل، وعنـد وقـف التفريـغ تأخـذ الصفيحة المنصهرة شـكـل حـواف القالب الذكر، وهذه الطريقة تتميز باستخدام حجم صغير من الصفيحة البلاستيكية المطلوبة تشكيلها وتساعد على توزيع اللدينة المنصهرة كما تقلل من علامات الفقفقة على المنتج النهائي.

طريقة التشكيل بالثني Drape Forming :

ويستخدم فيها قالب ذكر وإطار قمط (يثبـت فيـه لـوح اللدينة) ذو حركة ميكانيكية فعند تليين اللوح بالتسخين يتم إنزال الإطار فوق القالب الذكر والذي يفرد الصفيحة متخذة شكل القالب الخارجي ثم يسلط تفريغ ساحبا الصفيحة بقوة حول حواف القالب. وهناك وسائل أخرى متطورة للتشكيل التفريغي لعمليات مخصوصة كإنتاج عبوة ذات سمك مضبوط ومنتظم باستخدام طريقة (التشكيل بالقضمة الارتجاعية العارمة) Billow Snap-back Forming وطريقة استخدام الماسكات ذات العجلات المنزلقة لدفع صفيحة غطاء سدادة وهذه الطريقة تنتج أجزاء قوية ذات جدران ثقيلة وسميكة.

خطوات التشغيل في عمليات التشكيل بالتفريغ:

1. تقطع الصفيحة اللدنة المطلوب تشكيلها حراريا إلى الحجم الناسـب وتثبـت 4 إطار القمط بإحكام.

2. تسخن الصفيحة إلى الحرارة المناسبة والصحيحة للتشكيل (حسب نوع الراتنج) ويدفع القالب في المكان المناسب لإجراء عملية التفريغ.

3. تترك الصفيحة المنصهرة فترة زمنية مناسبة للتماسك والتصلب ثم يزال المنتج من القالب.

4. يقطع المنتج المطلوب من بقية جسم الصفيحة اما بالشق او النشر أو الطبع ونظرا لسهولة إجراء عمليات التشكيل بالتفريغ فإنها منتشرة لإنتاج عدد كبير مـن المنتجـات خاصة ذات الحجم الكبير جدا وكذلك القطع الصغيرة ذات الكميات الكبيرة كتغليف الأدوات المختلفة وذلك باستخدام ماكينة تقوم بالتشكيل التفريغـي أليا، ويستفاد من هذه الطريقة لتغليف الأطعمة حيث تعطى نوعية جيدة من العزل خاصة في اللدائن الرغوية.

التشكيل بالضغط Pressure Forming:

وهي الطريقة الرئيسية الثالثة في عمليات التشكيل الحراري وتسمى أحيانا بـ "نفخ الهواء" ويجب الحذري استخدام هذا الاسم لعدم الخلط بينها وبين طريقة التصنيع بقوالب النفخ حيث أن مقصودنا هنا هو تشكيل الرقائق البلاستيكية وليس الحبيبات أو البودرة. وهناك طريقتان أساسيتان للتشكيل بالضغط هما:

1. التشكيل بالضغط المستقيم: وتحتوي على قالب أنثى مثبت عليه صفيحة المادة الثرموبلاستيكية وبتسليط أشعة حرارية على الصفيحة يتم صهرها فيوضع غطاء بسرعة على الصفيحة المنصهرة ومـن خـلال ثقوب في هذا الغطاء يندفع تيـار مـن الهـواء الساخن الذي يضغط بدوره على صهير الصفيحة إلى حـواف القالـب مـتخـذة شكله بينمـا يـتـم تـسـريـب أي فقاقيع هوائيـة محـصـورة بـين الصفيحة وجدران القالب خلال فتحات في القالب نفسه وبعد التبريد يتم إزالة الجزء المشكل ويقطع من الزوائد كما في عملية التشكيل بالتفريغ.

2. النفخ الحر: ويتم ذلك بوضع صفيحة بلاستيكية ساخنة فوق صندوق ضغط وتثبت داخل إطار ذو فتحـات فـوق الصفيحة وتكون الفتحات ذات شكل مربع أو دائـري أو بيضاوي أو أي شكل آخـر معـين ومطلوب، ويدفع الهواء مـن صـنـدوق الضغط نحو الصفيحة الساخنة يجعلها تكون فقاعة ملساء ويستمر تطبيق الضغط والحرارة حتى الارتفاع المطلوب للفقاعة، وتستخدم عمليا في إنتاج صفائح اكريليك ذات شفافية ضوئية جيدة تصلح لأسقف الطائرات المقاتلة

وجدران المباني.

تشكيل البشرة والتغليف القشري : Blister Forming and Skin-packaging :

تستخدم صناعة التغليف بـرقـائق البلاستيك تقنيـة مـن وسائل التشكيل التفريغي تسمى تشكيل البثرة Blister Forming وفي هذه الطريقة توضع صفيحة بلاستيكية فوق القالب في ماكينة التشكيل حيث تسخن الصفيحة حتـى درجـة الانصهار على سطح القالب ويطبق التفريغ ثم تبرد وتؤخذ الصفيحة المشكلة من الماكينة حيث تقطع الزوائد ويسمى الشكل الناتج للصفيحة "بثرةBlister". وهناك طريقة أخرى مشابهة لتلك الا انه لا يستخدم فيها قالب حيث يتم تغليف الأجسام المراد تغطيتها بغشاء بلاستيكي شفاف يعطي حماية للجسم وعبوة رخيصة مع إمكانية رؤيته بوضوح وتسمى تلك الطريقة بالتغليف القشري -" Skin Packaging"وتجري بتسخين صفيحة بلاستيكية رقيقة من راتنج شفاف إلى درجة الانصهار ثـم إنزالهـا فـوق الجسـم المـراد تغطيتـه مـع تطبيق التفريغ فتأخـذ شكل الجسم وتبـدو كفشـرة سـطحية عاليـة وعـادة يتم لحـام القشرة البلاستيكية مـع الكرتون الموضوع عليه الجسم بمادة لاصقة. ونلاحظ في هذه الطريقة عدم حاجتنا إلى قالب يلزم صهر الصفيحة عليه .