Оборудование для термоформинга акрилового камня

Одной из самых привлекательных черт акрилового камня является возможность придавать изделию любую конфигурацию. Обеспечивается эта возможность пластичностью и довольно высокой вязкостью материала: при 150–170 С полимер размягчается и принимает любую заданную форму. На этом уникальном качестве и основан термоформинг.

Термоформинг акрилового камня

Этот метод активно применяется в тех случаях, когда производятся изделия сложной формы, а тем более – изготавливаются по индивидуальному проекту. Акриловый полимер не просто размягчается – это происходит с большинством пластмасс. Камень после охлаждения сохраняет новую форму и при этом не теряет своих качеств. При соблюдении температурного режима не изменяется даже самый светлый оттенок.

Акриловый камень, если форма изделия не удовлетворяет, можно подвергнуть повторному разогреву и охлаждению до тех пор, пока не будет получен удовлетворительный результат.

Процесс происходит в три этапа:

• Нагрев – производится в закрытых камерах конвекционным методом или при помощи только теплового излучения. Выбор зависит от материала и требований к готовому изделию. Акриловый камень, полученный экструзионным способом, нуждается в предварительной горячей сушке, так как он отличается более высокой пористостью и сильнее впитывает влагу. Длительность и температура нагрева зависит от толщины листа и метода изготовления. Камень, полученный литьевым методом, допускает неравномерность прогрева до 15 градусов без утраты своих качеств. Экструзионный материал куда требовательнее: допустимая погрешность составляет только 5 градусов. Также необходимо учитывать усадку камня, особенно экструзионного, иначе готовое изделие окажется меньше в размерах.

• Формование – может осуществляться на разном оборудовании. Суть формования заключается в размещении нагретого листа в форме – матрице или пуансоне, и оказании на материал давления. Применяется вакуумирование, подача воздуха через диффузор, прессование. При формовании изделий без натяжения ограничиваются собственным весом материала. Длительность процедуры и температура определяется толщиной листа.
• Охлаждение – производится до стабилизации формы в заготовке. Охлаждение должно быть равномерным.

Приспособления

Элементы термоформинга можно разделить на инструменты и оборудование.

К инструментам относят матрица и пуансон. Последний представляет собой отрицательную матрицу, с ее помощью формируются изделия с разной поверхностью с двух сторон.

Формы выполняются из различных материалов:

• алюминий – не поддается коррозии и обладает малым весом;
• сталь – самый долговечный материал;
• дерево – а также ДСП, ДВП и МДФ, очень доступный по стоимости материал. Так как температура термоформинга акрила невысока, то вариант вполне допускается;
• гипс – более тяжелый, чаще применяется для создания матриц;
• полимеры – полиуретановые, эпоксидные с наполнителями или армированием, из многокомпонентных смол с алюминиевой добавкой и так далее.

Матрицы и крепежные рамы оборудования рекомендуется при термоформинге нагревать до 60–70 С: таким образом предупреждается появление внутреннего напряжения.

К оборудованию относятся все приспособления по предварительному разогреву материала и созданию требуемого давления:

• печи для нагрева материала – конвекционные, инфракрасные и так далее;
• прессы для термоформинга – вакуумные, гидравлические, с нагревательным столом.

Этап охлаждения специального оборудования не требует и изделия остужаются естественным путем.

Оборудование

Конструкция и размеры моделей заметно отличаются друг от друга. Выбор осуществляется с учетом особенностей материала – толщина, метод изготовления, и характеристики будущего изделия – столешницы, подоконник, ванные.

Станок для термоформинга акрилового камня 

Пресс

Такие изделия, как поддоны под душ, ванные, раковины кроме достаточно сложной формы отличаются еще и размерами, и большой глубиной. Для их изготовления используется специальное оборудование – гидравлический пресс.

В качестве отрицательной матрицы используется пресс специальной формы. Нагретая заготовка помещается в форме на рабочем столе, пресс опускается и создает требуемое для формовки давление. Максимальное усилие колеблется от 40 до 100 т.

Плавный ход пресса обеспечивают гидравлические цилиндры. Рабочий стол прогревается для поддержки температуры матрицы.

Мембранно вакуумная модель

Пресс представляет собой рабочий стол, изготавливаемый из сварных металлических труб и плоской столешницей – как правило, из промышленного ламинированного пластика толщиной не менее 15 мм.

На поверхности столешницы сформированы многочисленные канавки – они являются точками откачивания воздуха. Таким образом обеспечивается равномерное удаление воздуха вне зависимости от конфигурации заготовки.

На верхней прижимной раме находится жаростойкая полупрозрачная мембрана. Изготавливается из обычного силикона с удлинением до 450% или высокоэластичного с удлинением до 750%. Чем выше эластичность мембраны, тем более объемные и высокие заготовки может использовать в работе.

Пресс оборудуется вакуумным сухим насосом. Давление, создаваемое насосом, достигает 9800 кг/кв. м, что обеспечивает плотное обжимание матрицы материалом. Управление осуществляется ресивером.

Процедура термоформинга в мембранно вакуумном прессе выглядит так:

• на рабочем столе располагается матрица;
• в ней помещается нагретая заготовка из акрилового камня, верхняя рама защелкивается;
• из полости насос выкачивает воздух, мембрана плотно прижимает акриловую заготовку к форме. Процесс формования занимает буквально секунды;
• изделие остывает в матрице около 10–15 минут и полностью повторяет ее форму.

Нагревательный стол

Представляет собой мембранно вакуумный пресс, оборудованный нагревательными элементами – ИК-панелями.

• В состав панели входят керамические инфракрасные нагреватели, провода, колодки и рефлекторы из полированного металла. Элементы вмонтированы в столешницу и обеспечивают нагрев матрицы и заготовки до 70 С.
• Назначение нагревательного стола – предупреждение внутреннего напряжения, возникающего в материале после деформации. Во-первых, заготовка из акрила в этом случае оказывается в нагретой форме, причем нагретой совершенно равномерно. Во-вторых, после окончания прессования и охлаждения, готовое изделие рекомендуется прогревать в течение 1–3 часов при небольшой температуре.
• Проектируются и выполняются такие станки с самыми разными показателями мощности и напряжения, так как рассчитаны на термоформинг не только стекла, но и для ламинирования мебели, шпонирования, облицовки акриловыми плитами и так далее. Возможно формирование на одном станке нескольких зон с разной температурой для одновременной работы с различными материалами.

Инфракрасная печь

Главным достоинством инфракрасной печи является возможность равномерного прогрева материала. При использовании, например, фена, или другого не камерного приспособления перепад температур может оказаться слишком большим.

• Нагревательным элементом выступает керамический инфракрасный нагреватель – весьма экономный и производительный. Для прогрева листа камня толщиной до 5 мм достаточно односторонней обработки. При большей толщине во время процедуры необходимо переворачивать лист. Эту проблему решают модели с двусторонним нагревом.
• Размер рабочей камеры колеблется в весьма широких пределах и определяется характером продукции.
• Крышка может опускаться как вручную, так и автоматически.
• Печи бывают вертикального и горизонтального расположения. Экструзионный акриловый камень можно нагревать только в моделях с горизонтальным положением.

Преимущество

• Равномерность прогрева на всех этапах – это одно из главнейших условий для получения качественного изделия. Камерный прогрев в печи и на нагревательном столе обеспечивает компенсацию внутреннего напряжения, а, значит, отсутствие микротрещин и высокую прочность.
• Производительность – скорость прогрева составляет 1 мин на 1 мм толщины заготовки. А время собственно формования исчисляется десятками секунд. Самый длительный этап – остывание, занимает 10–15 минут. Такой скорости обработки нельзя достигнуть без промышленного оборудования.
• Равномерность давления – эластичная мембрана обжимает материал совершенно равномерно. Толщина изделия, если не предусматривается двусторонняя формовка, одинаковая.
• Разнообразие форм – вакуумно-мембранный метод не ограничивает конфигурацию изделия.
• Процесс можно полностью автоматизировать, что существенно сказывается на производительности.

Заключение

Оборудование для термоформинга выпускается в самых различных модификациях с учетом разных направлений. Так, для работы с тонким листами достаточно печи с односторонним нагревом и вакуумного пресса без нагревательного стола. А вот для изготовления поддонов потребуется гидравлический пресс.

На видео представлен процесс термоформинга: