وکیوم فرمینگ یا شکل دهی وکیوم – یک روش تولید محصولات پلاستیکی و شانه میوه

وکیوم فرمینگ

وکیوم فرمینگ (به انگلیسی: Vacuum Forming) یا شکل‌دهی وکیوم عبارت است از شکل‌دهی به ورق‌های گرمانرم توسط حرارت مستقیم یا القائی. سپس تخلیه هوای مابین ورق که در نتیجه آن شکل ورق همانند قالب می شود.
همه ورق های گرما نرم موجود در بازار شامل PVC، ABS ، PET ، کریستال، هایمپکت و… می توانند شکل پذیر باشند.

دستگاه هایی که کار شکل دهی وکیوم یا وکیوم فرمینگ را انجام می دهند، بسته به نوع کار مورد ساده یا پیچیده هستند. دستگاههای ساده از یک هیتر ویک ورق گیر ویک قسمت بنام قالب بند تشکیل می شود که ابتدا ورق در قسمت ورق گیر قرار گرفته و سپس هیتر ورق را گرم می کند. در مرحله بعد قالب با ورق تماس پیدا می کند و همزمان هوای مابین قالب و ورق تخلیه می شود و ورق شکل قالب را به خود می گیرد .

دستگاه های پیچیده تر شامل مدل های نیمه اتوماتیک، اتوماتیک و دستگاه تولید ظروف یک بار مصرف می باشند. در این مدل ها، تعدادی از کارها توسط اپراتور و دستگاه انجام می گیرد که این کار با توجه به نوع دستگاه متفاوت است. در دستگاه های نیمه اتوماتیک در صد کار اپراتور و دستگاه تقریبا هرکدام ۵۰ درصد می باشد.

اما در دستگاه های اتوماتیک درصد کار اپراتور تقریبا ۲۰ درصد و درصد کار دستگاه تقریبا ۸۰ درصد است. همچنین در دستگاه های تولید ظروف یکبار مصرف تمامی کار را دستگاه انجام می دهد واپراتور تنها ناظر کنترل کیفیت می باشد.

وکیوم فرمینگ

محصولات پلاستیکی

امروزه بسیاری از محصولات پلاستیکی با روش وکیوم فرمینگ تولید می شود که می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • ظروف یک بار مصرف پلاستیکی
  • محصولات مرتبط با بسته بندی کالاهای صنعتی
  • استندهای تبلیغاتی به طور مثال استند لوازم آرایشی
  • شانه میوه و مرکبات
  • ظروف شکلات، بیسکوییت و سوغاتی جات
  • پکیج های غذاخوری
  • محصولات تولیدی شانه میوه رضانژاد

سوختن پلاستیک

برای این که بتوانید بگویید که حاصل سوختن پلاستیک چیست باید بدانید که آن ماده از چه ساخته شده است. برای ساده کردن این کار تمام پلاستیک ها را بر حسب ترکیب مولکولی آنها دسته بندی می کنیم. لازم نیست در مورد مولکول ها خیلی دقیق شویم، تنها باید اتم های موجود در مولکول را بشناسیم. با شناختن اتم های موجود در مولکول می توانیم محصول نهایی سوخت و بعضی محصول های میانی آن را تشخیص دهیم.

چون گرماکافت پلاستیک ها دقیقاً مانند چوب نیست، باید چیزهایی در مورد محصول های واسطه نیز بدانیم. این محصولات واسطه چیزهایی هستند که در مراحل ابتدایی احتراق تولید می شوند؛ آنها گازها و مایعات قابل اشتعالی هستند که شعله ور شده محصولات نهایی سوختن را ایجاد می کنند، محصولات نهایی آنهایی هستند که معمولاً در حجم زیاد آزاد می شوند. در بسیاری موارد محصولات واسطه احتراق، مخصولاً آلدئیدها، در آزمایشات سوختن بعضی پلاستیک ها مشاهده نمی شوند. ولی چون تمام پلاستیک ها مولکول های بلند زنجیر هستند، فرض می کنیم که آلدئیدها وجود دارند، حتی به مقدار کم.

سوختن پلاستیک

پلاستیک هایی که تنها از هیدروژن و کربن تشکیل شده اند

محصول نهایی سوختن پلاستیک هایی که تنها از هیدروژن و کربن تشکیل شده اند «پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی استایرن و پلی بوتیلن» تنها می تواند، آب، دی اکسید کرن، منواکسید کربن، و کربن نسوخته «که سیاهی دود احتراق ناشی از آن است» باشد. محصولات واسطه می توانند اکرولئین، فرمالدئید، استالدئید، پروپینالدئید و بوتیرالدئید «از این به بعد آنها را چهار آلدئید اول می نامیم» باشند. بعضی محققین به این مطلب معتقد نیستند، زیرا گرماکافت پلاستیک ها به سادگی گرماکافت چوب نیست، و پلاستیک ها می توانند ذوب شده و روان شوند. بعضی ادعا می کنند در سوختن پلی استایرن بنزن به عنوان یک محصول واسطه آزاد می شود.ولی واضح است که آنها نمی توانند محصولات نیتروژن دار، کلردار یا فلوئوردار ایجاد کنند.

هنگام سوختن پلی اتیلن، پلی پروپیلن یا پلی بوتیلن بوی ضعیف سوختن موم شمع به مشام می رسد، زیرا این بسپارها واقعاً با پارافین مشابه اند. این ترموپلاستیک ها هنگام سوختن اشک دارند، و می توانید خطرات پلی اولفین های ذوب شده را ببینید. ولی وقتی پلی استایرن می سوزد، مقدار زیادی دود، با بوی گاز طبیعی ایجاد می شود، البته در پلی استایرن گاز طبیعی وجود ندارد.

پلاستیک های متشکل از کربن، هیدروژن و اکسیژن

این گروه از استال، اکریلیک، سلولزی ها، پلی کربنات، پلی استرها، فنولیکها و اپوکسی تشکیل می شود. تنها محصولات نهایی عبارت اند از کربن، دی اکسید کربن، منواکسید کربن و آب. همیشه امکان ایجاد اکرولئین و چهار آلدئید اول به عنوان محصول واسطه وجود دارد، البته سازندگان این پلاستیک ها، مخصوصاً استال، این مطلب را قبول ندارند. ولی چون در بسپارش، مولکول های بسیار بزرگی به وجود می آید، ممکن است شرایط خاصی درسوختن پلاستیک بوجود آید که یک پلاستیک محصولات واسطه پلاستیک دیگری، مخصوصاً ترموست ها را به وجود آورد.

خطرات عمومی پلاستیک ها

پلاستیک ها برای کاربردهایی که ساخته می شوند خطری ندارند. در واقع دولت تصویب کرده که بعضی پلاستیک ها را می توان به عنوان افزودنی های غذایی به کاربرد، و بعضی قطعات پلاستیکی داخل بدن انسان قرار می گیرند تا وظیفه یک عضو فرسوده را انجام دهند. این قبل از بسپارش است که انسان با تکپارها، بازدارنده ها، کاتالیزورها و آغازگرها سروکار دارد و آنها خطرناک اند. این مواد در این حالات چه در کارخانه باشند و چه در حال حمل و نقل، ناپایدار و خطرناک اند. پلاستیک ها هم مانند تمام مواد آلی می سوزند و مانند بقیه مواد آلی هنگام سوختن مواد سمی آزاد می کنند. تنها به همین علت است که آتش نشان ها مواظب پلاستیک ها هستند. بنابراین آتش مربوط به مواد پلاستیکی را باید به شیوه ای مطمئن خاموش کرد.

خطرات پلاستیک

خطرات پلاستیک

ترموپلاستیک ها

فعلاً ترموپلاستیک ها بزرگترین گروه پلاستیک ها هستند. تمام پلاستیک های متداول که با نامشان آشنایید و پلاستیک های مهندسی همه از این دسته اند. پلاستیک های مهندسی آنهایی هستند که برای کاری غیر از بسته بندی یا تزئینی تهیه شده اند و می توانند فشار را تحمل کنند، بعضی از این پلاستیک ها در ساختن چرخ، چرخ دنده و دیگر بخش های کاری دستگاه ها به کار می روند.

برای شناخت ترموپلاستیک ها باید از خواص شیمیایی آنها اطلاع داشته باشید. البته لازم نیست که یک شیمیدان بسپارها یا مهندس پلاستیک شوید، ولی دانستن این که بسپارها از چه ساخته شده اند کمک بزرگی است. ماده اولیه اساسی ترموپلاستیک ها تکپارها هستند، مولکول های کوچکی که با خود واکنش کرده، به هم متصل شده و زنجیرهای طولانی به وجود می آورند. تکپارها بسیار فعال و گاهی اوقات بسیار ناپایدارند، مواد خطرناکی که باید با دقت با آنها رفتار کرد. تحت شرایط مناسب دما و فشار و در حضور فعال کننده، ماده ای که برای غلبه بر بازدارنده اضافه شده به تکپار «برای جلوگیری از بسپارش ناخواسته و زود هنگام» به کار می رود، و در بعضی موارد یک کاتالیزور مولکول های تکپار به هم زنجیر شده و یک مولکول بزرگ زنجیر به وجود می آورند. کاتالیزور ماده است که برای سرعت دادن به یک وانکش به کار می رود ولی خود در واکنش شرکت ندارد. مهندس شیمی می داند که با تغییر درجه حرارت و فشار و زمانی که مواد در راکتور قرار دارند می تواند تغییراتی در بسپار ایجاد شده به وجود آورد. مثلاً یک کارخانه می تواند با تغییر اندکی در وسائل و فرآیند خود پلی اتیلن کم چگال خطی (LLDPE)، پلی اتیلن کم چگال (LDPE) پلی ایتلن با چگالی بالا (HDPE)، پلی اتیلن با چگالی بالا و مولکول سنگین (HMWHDPE) و پلی اتیلن با موکول های فوق سنگین (VHMWPE) به وجود آورد. تمام این بسپارها از یک تکپار اتیلن (اتن)، به وجود می آیند ولی پلاستیک های با خواص بسیار متفاوت هستند. انواع پلی اتیلن (PE) را می توان برای مقاصد بسیار متنوعی به کار برد، یعنی هر یک خواسته های متفاوتی را برآورده می کنند.

تمام پلی اتیلن های برشمرده در بالا از یک تکپار، اتیلن، ساخته می شوند، با شروع از اتیلن تنها فقط می توان از پلی اتیلن ساخت. پس هر ترموپلاستیک، تکپار مخصوص به خود دارد. تکپار پلی پروپیلن، پروپیلن «پروپن»، و تکپار پلی استایرن، استایرن است. برای ساختن پلی وینیل کلرید باید از تکپار وینیل کلرید (VCM) استفاده کرد؛ برای ساختن پلاستیک های ABS سه تکپار اکریلونیتریل، بوتادی ان و استایرن لازم است. بعضی دیگر از پلاستیک ها نیز به بیش از یک تکپار احتیاج دارند، و آنها ممکن است طبق تعریف ما تکپار به حساب نیایند. برای مثال در ساختن بعضی ترموپلاستیک های پلی اورتان برای تشکیل بسپار، ایزوسیانات و پلی ان «نوعی الکل» لازم است؛ بعضی پلی استرهای ترموپلاستیک ممکن است برای تشکیل پلی اتیلن ترفتالات (PET)، پلی اتیلن گلیکول و اسید ترفالات بخواهند. بسپار به هر صورت و با هر تکپاری ساخته شده باشد، در صورتی که قابلیت بازسازی با اعمال گرما و فشار مجدد داشته باشد، ترموپلاستیک خوانده می شود.

ترموپلاستیک ها