Вакуумная формовка пластика: технология и оборудование

Производство изделий из пластика вакуумной формовкой – это высокотехнологичный процесс, требующий строгого соблюдения технологии и применения специального оборудования. Данный метод позволяет изготавливать изделия со сложным рельефом, которые используются практически во всех сферах деятельности человека. Об особенностях технологического процесса термовакуумной формовки, оборудовании, материалах, применяемых в производстве, и пойдет речь в данной публикации.

Материалы и область применения изделий

вакуумная формовка пластикаТермовакуумной формовкой называют процесс производства объемных изделий из термопластичных полимерных материалов под воздействием температуры и вакуума. В качестве сырья используются практически все листовые термопласты, среди которых в серийном производстве чаще всего применяются:

  • полиэтилен (в том числе и вспененный);
  • ПВХ;
  • полипропилен;
  • полиметилметакрилат (ПЭТ);
  • АБС пластик (акрилонитрилбутадиенстирол);
  • полистирол;
  • поликарбонат;
  • оргстекло.

Вакуумная формовка листового пластика позволяет производить продукцию, которая востребована в:

  1. автомобильной, авиационной промышленности;
  2. судостроении и медицине;
  3. приборостроении и энергетике;
  4. пищевом производстве;
  5. области строительства и дизайна.

Применение определенного материала зависит от особенностей и технических характеристик оборудования, возможностей по созданию давления и температуры разогрева.

Каждый из нас в повседневной жизни регулярно встречается с изделиями, выполненными методом вакуумной термоформовки. Примером тому могут служить:

  • ванны для мытья, мойки и поддоны для душа;
  • одноразовая пластиковая посуда;
  • бамперы и предметы тюнинга автомобилей;
  • вывески, реклама и пр.

В процессе единичного производства изделий по данной технологии применяются сравнительно не сложные, малогабаритные и недорогие машины вакуумной формовки.

Как правило, такие устройства состоят из корпуса, прижимной рамки, вентилятора и нагревательного элемента, в роли которого выступает ТЭН. Главная деталь станка – это вакуумный насос, который откачивает воздух из камеры с разогретой заготовкой.

В серийном производстве применяется высокотехнологичное вакуум-формовочное оборудование, которое позволяет создавать продукцию в режиме непрерывного конвейера. Все модели для создания пластиковых изделий методом вакуумного термоформирования можно условно разделить на две категории: автоматические и полуавтоматические. В первых, все процессы производятся без участия человека. Во-вторых, процесс закладки, фиксации и выемки полимерной заготовки осуществляется вручную.

Особенности технологического процесса

Главной особенностью данной технологии является возможность термоформирования изделия при сравнительно невысоком разряжении, для создания которого не требуется мощного оборудования. Это значительно сокращает потребление энергии и как следствие, снижает себестоимость конечного продукта.

Вакуумная формовка АБС пластика состоит из нескольких этапов:

  1. Полимерная заготовка устанавливается в вакуумно-формовочный станок и надежно фиксируется при помощи зажимной рамы.
  2. Лист пластика разогревается до определенной температуры в камере устройства. Для равномерного нагрева листового материала, как правило, используются кварцевые или инфракрасные излучатели. Провисание материала в процессе нагрева не допускается. Если фотоэлемент фиксирует изменение геометрии разогретой заготовки, то в камеру подается воздух для корректировки формы листа.
  3. Под воздействием вакуума размягченный лист полимера втягивается и принимает форму матрицы. В зависимости от требований к качеству продукции, материала, использующегося в производстве, процесс вакуумного формирования может совмещаться с технологией штамповки, посредством прижима пуансоном заготовки к матрице.
  4. Посредством принудительной подачи воздуха заготовка охлаждается. Применение вентиляторов сокращает время полного остывания полимера на 30%.
  5. После остывания материал твердеет и извлекается из камеры ваккумно-формовочной машины. Для этого используются нагнетающие устройства, которые создают давление между матрицей и заготовкой.
  6. Последний этап – это обрезка и окончательная доработка изделия.  При производстве продукции со сложной геометрией между нагревом и непосредственным термоформированием изделия применяется еще один этап – промежуточное растяжение или раздув заготовки. Данный процесс используется для выравнивания толщины листового материала в процессе нагрева.

Пресс для вакуумной формовки пластика: конструктивные особенности и основные узлы

пресс для вакуумной формовки

Конструкция станка для ваккумной формовки может отличаться в зависимости от материала и требований к качественным характеристиками изделия. От конструктивных особенностей станка зависит и цена оборудования. Тем не менее, основные узлы и элементы, которые участвуют в производственном процессе остаются неизменны, а именно:

  1. Нагревательные элементы, которые создают необходимую температуру для размягчения полимерной заготовки.
  2. Нагнетательный узел (вентиляторы) Одни обеспечивают подачу воздуха на заготовку для ее равномерного нагрева, другие – для охлаждения.
  3. Ваккумный насос — это устройство обеспечивающее процесс создания отрицательного давления в рабочей камере станка.
  4. Вакуумная камера для проведения процесса термоформирования изделия.
  5. Корпус станка, в котором располагается вакуумная камера.
  6. Прижимная рама, обеспечивающая фиксацию заготовки для придания ей правильной геометрии и необходимой формы.
  7. Датчики, системы управления и исполнительные устройства для контроля за состоянием заготовки, временем проведения процесса, системы изменения параметров температуры, давления и пр.

В зависимости от типа устройства и степени его автоматизации, данное оборудование может комплектоваться системой, которая управляет предварительным растягиванием заготовки; механизмом для изменения высоты стола и уровня его наклона; узлом безопасности и устройством, переключающим режим работы, с автоматического на ручной.

Для создания собственного бизнеса, купить станок для вакуумной формовки пластика – это еще пол дела. Для производственного процесса необходима матрица, которая создается индивидуально по размерам будущего продукта. Материалом для матрицы могут служить: МДФ, алюминий и термоустойчивые прочные составы.

Вакуумно-формовочный станок своими руками

Вакуумная формовка пластика своими руками – это процесс, в общем-то, несложный, но требующий специализированного оборудования и материалов. Именно поэтому многие наши соотечественники выбрали производство изделий из пластика вакуумной формовкой основным видом бизнеса.

Специальных знаний и особых навыков для производства изделий по данной технологии – не требуется. Материалы доступны; купить АБС пластик для вакуумной формовки непосредственно у производителя можно по достаточно демократической цене. Стоимость сырья из Поднебесной варьируется от 87 до 150 руб./кг, в зависимости от толщины листа. А вот цена промышленных образцов оборудования для многих начинающих бизнесменов может оказаться неподъемной. Для производства единичных изделий, толщиной до 4 мм в домашних условиях, можно изготовить простейший пресс для вакуумной формовки пластика своими руками.

Вакуумно-формовочный станок своими руками

Для изготовления станка потребуются следующие материалы и механизмы:

  • Фанера 16 мм.
  • Деревянный брус.
  • ДВП.
  • Герметик.

В качестве нагревательного элемента станка будет использоваться духовка. Для создания отрицательного давления – пылесос. Процесс изготовления пресса состоит из следующих этапов:

  1. Из деревянных брусков нужно изготовить рамку, габариты которой чуть меньше размеров духового шкафа.
  2. Из фанеры делается вакуумная камера. Собирается короб, размерами соответствующий рамке. В боковой стенке нужно просверлить отверстие, диаметром соответствующим сечению всасывающей трубы пылесоса.

Важно! Для придания герметичности, перед сборкой все стыки необходимо промазать герметиком.

  1. Из ДВП делается рабочая поверхность. Габариты в точности повторяют размер вакуумной камеры. Особенность рабочей поверхности в том, что для равномерного удаления воздуха в ней необходимо просверлить множество отверстий. Диаметр отверстия 3 мм, шаг 3 см.

Важно! Чтобы при создании отрицательного давления в камере рабочая поверхность не прогибалась внутрь, по центру камеры нужно установить распорку, равную глубине камеры.

  1. Прикручиваем рабочую поверхность к вакуумной камере. Для герметичности следует стыки промазать герметиком.
  2. Подключаем трубу пылесоса к камере и герметизируем стыки.

Все, простейший пресс для вакуумной формовки пластика готов. Далее, следует изготовить матрицу. Наиболее простой вариант – отливка из гипса. Процесс вакуумной формовки следующий:

  • Установите по центру рабочей поверхности матрицу.
  • Подключите пылесос к патрубку, выходящему из вакуумной камеры.
  • Закрепите на рамку из бруса лист пластика. Для фиксации скобами лучше всего использовать мебельный пистолет.
  • Разогрейте духовку до 190-200 С° и поместите в нее рамку с пластиком для разогрева.
  • После размягчения пластика, накладываем рамку на форму (пластиком на матрицу), прижимаем и включаем пылесос.
  • После удаления воздуха из-под пластика, продолжаем процесс 15-20 секунд до полного остывания заготовки.

Достаем заготовку, удаляем форму, обрезаем лишнее. Все просто и дешево. Теперь, зная конструкцию станка и особенности технологического процесса, только вам решать, что необходимо для создания бизнеса: купить оборудование для вакуумной формовки пластика или сделать пресс своими руками.