Czy Naprawdę Wiesz, Co Się Dzieje, Gdy Termoformujesz PCV?

Termoformowanie to jedna z najczęściej stosowanych metod obróbki tworzyw sztucznych. Proces polega na podgrzaniu arkusza wciąż miękkiego i plastycznego tworzywa sztucznego i nałożeniu go na formę. Tutaj można zobaczyć jak to wygląda https://tech-plast.eu/termoformowanie. PCV to jeden z najpopularniejszych materiałów polimerowych na świecie. Znajdziemy go w postaci niezwykle sztywnego i twardego plastiku, używanego np. do okien. Ale słynie również z tego, że jest jednym z najdelikatniejszych i najbardziej elastycznych materiałów i jest używany np. do owijania.

Twardy, miękki, ale wciąż PCV trochę chemii

Skrót PCV oznacza polichlorek winylu- nazwę, która od razu sugeruje jego skład chemiczny. Poli po grecku oznacza wiele i jest to ta sama cząstka, którą znajdujemy w słowie polimer. Vinil od razu kojarzy się z winylem - który w istocie jest jedną z nazw, pod którymi znany jest PCV - a chlorek to chlor - który jest przypadkiem jednym z jego składników. PCV dkryto w połowie XIX wieku. Powstało z dwóch łatwo występujących w przyrodzie materiałów: soli (57%) i ropy naftowej (43%). Z pierwszego chlor uzyskuje się poprzez elektrolizę słonej wody, a z drugiego etylen. W połączeniu gazowym chlor i etylen tworzą 1,2-dichloroetan (dichlorek etylenu lub 1,2-DCE), półprodukt do produkcji monomeru chlorku winylu lub chlorku winylu (VCM). Innym sposobem otrzymywania 1,2-dichloroetanu jest reakcja etylenu i kwasu solnego. Przejście od monomeru do polimeru nazywa się polimeryzacją i zachodzi poprzez połączenie wielu monomerów chlorku winylu, tak że powstają długie liniowe cząsteczki. W procesie tym powstaje żywica, która ma postać drobnego, białego proszku (np. cukru lub drobnego piasku). To właśnie do tej żywicy dodawane są najróżniejsze dodatki, tak aby uzyskać cechy, jakie PCV powinno mieć  w zależności od przeznaczenia gotowego produktu: odporność, twardość, elastyczność oraz:

• różnego rodzaju stabilizatory, utrzymujące właściwości fizyko-chemiczne materiału, zapobiegające starzeniu i degradacji termicznej;
• plastyfikatory poprawiające plastyczność lub płynność materiału;
• środki poślizgowe, obniżające lepkość masy polimerowej i sprawiające, że stopiony polimer „ślizga się” po metalowych ściankach podczas przetwarzania;
• wypełniacz poprawiający niektóre właściwości materiału (płynność, mieszalność, udarność, połysk powierzchni, właściwości opóźniające palenie ...) i okazjonalnie optymalizujący koszty (np. w przypadku węglanu wapnia);
• pigmenty do barwienia materiału. Związki te mogą mieć postać granulek lub występować w postaci suchej mieszanki, tj. w postaci proszku. Granulki uzyskuje się przez zmieszanie syntetycznego PVC i dodatków w wytłaczarce dwuślimakowej. Stąd wychodzi jako rodzaj  spaghetti z PCV, które jest cięte (w żargonie granulowane) ostrzami w regularnych odstępach. Tak, aby przybrało postać granulek. Natomiast w postaci suchej  PCV miesza się z innymi dodatkami, przesiewa i pakuje w postaci  proszku. 

Termoformowanie tworzyw sztucznych, tzw. termoplastycznych

Wprowadzenie  materiałów termoplastycznych sięga lat pięćdziesiątych XX wieku. Od razu wykazały one  duże zróżnicowanie i dyfuzję. Ich główną zaletą jest posiadanie nieskończonej ilości właściwości mechanicznych i estetycznych oraz możliwość wielokrotnego użytku, nawet jeśli w procesie ponownego użycia o niektóre cechy zostaną osłabione. Podobnie jak materiały termoutwardzalne, tworzywa termoplastyczne pojawiają się również w postaci proszku lub granulek; materiał po stopieniu przybiera kształt w formach, wytłaczarkach lub walcarkach, nadając produktowi cechy sztywności, odporności mechanicznej lub tarcia, sprężystości, odporności na temperaturę lub produkty chemiczne, które mogą zaspokoić wszelkie potrzeby techniczne.

Rodzaje materiałów i obróbka.

Wchodząc w dalsze szczegóły na temat tworzyw termoplastycznych, daje się  zauważyć, że są one  jedynymi stosowanymi do produkcji przemysłowej poprzez termoformowanie lub termoformowanie wtryskowe. Ich rodzaje, które najczęściej mają kontakt z użytkownikami to ABS, polietylen i polipropylen, ponieważ składają się w większości z przedmiotów, z których korzystamy na co dzień: sprzętu AGD, sprzętu elektronicznego, akcesoria do domu i do użytku osobistego, a także samochodów i małej architektury. Inne, mniej znane akronimy ukrywają tworzywa sztuczne o ogromnej dyfuzji, szeroko stosowane ze względu na specyficzne właściwości, które je charakteryzują; wśród nich wyróżnia się  poliwęglan: materiał, który dzięki swojej przezroczystości i odporności na wstrząsy i promienie UV jest często stosowany na pokrycia dachowe i elementy budowlane. Inne materiały są cenione ze względu na ich odporność na tarcie i zużycie, takie jak Teflon, szeroko stosowany w sprzęcie spożywczym lub farmaceutycznym ze względu na doskonałe zachowanie w kontakcie z produktami chemicznymi i korozyjnymi. Wszystkie te tworzywa sztuczne mogą być przetwarzane i poddawane obróbce różnymi technologiami, które wymagają interwencji ciśnienia i temperatury. Przykładowo laminowanie pozwala na uzyskanie arkuszy o różnej grubości i długości, a wytłaczanie pozwala na uzyskanie różnych kształtów.

Termoformowanie ciśnieniowe i wyrobów wielkogabarytowych

Być może najbardziej rozpowszechnioną technologią produkcji, zwłaszcza w przypadku dużych serii skomplikowanych elementów, jest wtryskiwanie tworzyw termoplastycznych. W procesie tym stosuje się prasę dwustopniową: w pierwszym materiał topi się w komorze, w której jednocześnie ślimak przepycha go pod bardzo dużym ciśnieniem w kierunku drugiego stopnia, którym jest właściwa forma. Tutaj kawałek tworzywa nabiera kształtu. Aby dać wyobrażenie o stosowanych ciśnieniach, prasy te mają siłę zamykania formy, która rośnie wraz z rozmiarem drukowanego elementu i może wynosić kilka tysięcy kilogramów lub ponad pięćset ton. Ta technologia produkcji wykorzystuje maszyny o wysokim stopniu automatyzacji, które wymagają minimalnej interwencji operatora, dzięki czemu są w stanie uzyskać bardzo szybkie cykle formowania. Formowanie wtryskowe nadaje się zatem do produkcji wielkoseryjnej i do obróbki złożonych elementów, które nie wymagają dodatkowego opracowania po formowaniu, ale koniecznością jest niestety bardzo drogie wyposażenie.

Tworzywa sztuczne w termoformowaniu

Specjaliści uważają, że wspomniane wcześniej formowanie płyt,  jako jedna z technik obróbki tworzyw sztucznych, w dużej części przypadków okazuje się pierwotną obróbką, ponieważ płyty są przeznaczone do drugiej obróbki już innymi technikami, takimi jak kształtowanie, gięcie lub termoformowanie.

Cytując specjalistę: termoformowanie plexi i tworzyw sztucznych to nic innego jak odkształcenie lub jeszcze lepiej uformowanie czegoś pod wpływem temperatury. Jeśli podgrzejemy talerz  do niższej temperatury niż topnienia, ale wystarczającej, aby uczynić ją plastyczną, a tym samym odkształcalną, możemy interweniować i modyfikować jej płaski kształt do postaci trójwymiarowych. Możemy eksperymentować, umieszczając miękką płytkę na przedmiocie a wtedy będziemy w stanie przynajmniej częściowo odtworzyć jego kształt. Aby przezwyciężyć problem braku szczegółów, stosuje się podciśnienie, które poprzez wyciąganie powietrza z komory próżniowej zmusza arkusz w stanie plastycznym do idealnego przylegania do formy, odtwarzając jej kształt.

Opis ten jest z pewnością bardzo uproszczony, ale może dać wyobrażenie o procesie, który zachodzi w maszynach do termoformowania próżniowego. Wynikiem tego procesu jest płyta z wytłoczonymi kształtami, które odwzorowują formę, i która musi być - ręcznie lub przy pomocy maszyn - oddzielona od płaskiej jej części . Technologia ta nadaje się do małych i średnich produkcji elementów składających się z naskórka (tj. grubości oryginalnej płyty), który został zdeformowany wokół formy, dlatego w tych produktach nie jest możliwe uzyskanie np. żebra konstrukcyjnego lub przegrody wewnętrznej bezpośrednio w fazie formowania. W razie potrzeby można je wykonać osobno, a następnie zmontować w formie głównej (metodą klejenia i zgrzewania ultradźwiękowego). Z drugiej strony jest to bardzo ciekawa praktyka, także dlatego, że sprzęt do tego typu form jest znacznie tańszy niż ten potrzebny do termoformowania wtryskowego. Biorąc to wszystko pod uwagę cena termoformowania jest uzależniona od jego rodzaju, technik oraz środków niezbędnych do wykonania usługi, więcej na ten temat można przeczytać tutaj https://tech-plast.eu/termoformowanie.