Termoform (Vakum) Kalıpları

vakum_plastik_05

sag_teklifiste

 

 

Vakum Kalıplama Yöntemi (Thermoforming)

 

Vakum Kalıpları imalatı için bizi arayınız

Vakum kalıplama yöntemi ile yapılan ürünler, günümüz endüstrisinde kullandığımız bir çok ürünü kapsamaktadır. Bu yöntemin kullanılmasının amaçlarının başında düşük maliyetli kalıp tasarımı gelmektedir. Arz talep dengesine göre bu sistemin kullanılması daha avantajlıdır. Bu yöntemle üretilen plastik parçalara, yoğurt kabı ve kapakları şeklinde olan ürünleri örnek olarak gösterebiliriz.

 GİRİŞ Vakum, basıncı atmosferik basınç değerinin altında olan gazların doldurduğu kapalı hacim olarak tanımlanmaktadır. Bu tanımda sözü edilen basınç değerine karşı gelen birim hacimdeki gaz moleküllerinin sayısı, deniz seviyesinde ve 22 C bulunan 2,5×10^25 molekül/metre3 ten daha düşüktür. Dolayısıyla vakum sözcüğü basınçları bu değerin altında kalan gazların oluşturdukları ortamları ifade etmede kullanılmaktadır (1). Vakum kalıplama yöntemi, sıcaklıkla biçimlendirmenin en çok kullanılan türüdür. Bu metodun ilk kullanılış yeri ordu için kabartma haritalar yapımıdır (2). Isıyla yumuşayan plastik bir levha, bir çerçeve içine ya etrafından sıkılarak bağlanır veya yalnızca kalıbın üzerine oturtularak tespit edilir. Levha yumuşayıncaya kadar fakat erimeyecek şekilde ısıtılır. Yumuşak plastik levha kalıbın çerçevesine iyice yapıştırılarak sızdırmazlık sağlanır. Kalıp boşluğundaki hava emilerek vakum elde edilir.(2). Isıl şekillendirme ile, her türlü termoplastikler işlenebilir. Ancak, ▪ Çabuk ısınma ve soğuma sağlayan, Özgül ısı değeri düşük, tercihen amorf plastikler, ▪ Yüksek ısıl iletkenliği olan köpük malzemeler bu teknik için uygun değildir. Buna karşılık, ▪ Yüksek molekül ağırlıklı (böylece yüksek viskozite değerli olup aşırı incelme ve yırtılma yapmayan) polimerlerin bu yöntem için en uygun olduklarını belirtmek gerekir (3). Vakum kalıplama yönteminin kullanılmasının getireceği avantajlar ise; kullanılan sistemin ucuz olması, kullanılan kalıpların, yüksek basınç ve sıcaklıklar söz konusu olmadığından, özel olmaları gereğinin olmaması ve ucuz olmaları, enjeksiyonla kalıplanamayan büyük ölçülerdeki parçaların ekonomik olarak kalıplanmasıdır(3). Vakum kalıplama yönteminde en yaygın olarak kullanılan termoplastikler levhalar ise; PS, Akrilonitril-S, PVC, Polimetilmetakrilat ve PE’ ler dir (3). Bu levha, ekstrüdere konulan plastik granür malzeme, istenilen kalınlıkta çekilir ve haddeleme bölümünde üretimi sağlanır. Daha sonra bu plastik levhalar rulo haline getirilir. Ya da haddeleme bölümünden çıkan malzeme direkt olarak vakum makinesine gönderilir (2). Bu bölümde vakum kalıplama yöntemi açıklanacak, kullanılacak malzemelerin özellikleri belirlenecek ve vakum yöntemi için kullanılacak kalıplar incelenecektir. 2. PLASTİKLER 2.1 Plastiklerin Genel Özellikleri Plastik her şeyden önce, atomların zincir halkaları gibi birbirine bağlandığı büyük moleküllü sentetik maddeler ailesine dahil bir gerecin adıdır. Yapım esnasında yumuşak ve döküme uygun olan plastik, sonradan katı hale geçer. Plastik, bu özelliğinden dolayı, doğal halde yumuşak olan balmumu ve çamur gibi maddelerden ve zaman zaman yumuşak halde olan plastikten farklılık gösterir (3). Plastiğin, Plastik Mühendisleri Kurumu (PMK) ve Plastik Endüstrisi Kurumu (PEK) kabule şayan olarak yapılan tarifi şöyledir. “İçinde büyük molekül ağırlığına sahip temel maddesi ile birlikte çeşitli maddeler bulunan ve işlemden sonra bazı hallerde katı ve sert, bazı hallerde de şekil verilecek kadar yumuşak (ekseriya ısı ve basınçla ayrı ayrı veya birlikte şekil verilebilen) bir maddedir (3). 2.2 Termoplastikler Termoplastik, ısıtıldığında yumuşar ve soğutulduğunda sertleşir. Isı işleminin ne süreyle tekrar edildiği önemli değildir. Isıtma ve soğutma işleminin birkaç defa tekrarlayarak termoplastiğe yeniden çeşitli biçimler verilebilir. Termoplastik bu özelliği bakımından balmumuna benzer. Isıtıldığında dökülebilir, soğutulduğunda da katı hale gelir. Tekrar ısıtıldığında yine yumuşar. Bu gruba giren önemli plastikler şunlardır: Akrilikler, selülozikler, naylon, polistiren, polietilen, karbonflorür ve vinillerdir (3). 3. EKTRÜZYON İLE FİLM ve LEVHA ÜRETİMİ Sıcak biçimlendirme işleminde imalatın tabiatı bakımından yalnız levha halindeki termoplastikler kullanılabilir. Herhangi bir termoplastik levha biçimlendirilebilir, fakat daha ziyade değişik özelliklere sahip belirli olanlar kullanılır. imal edilen levha plastiklerin biçimlendirme özelliği, büyük rol oynar. Pek çok biçimlendirme işlemleri, haddeden geçirilmiş veya basılmış levhalardan yapılır; çünkü bunların fiyatı çok düşüktür. Bu gibi levhaların, ısıtıldığı zaman bir doğrultuda çekme eğilimi vardır ve bunları ısıtırken ve biçimlendirirken bir çerçeve veya plaka içinde kuvvetle tutmak gerekir. Dökülmüş levhalar, ısıtılma esnasında çok az veya hiç biçim değiştirmezler ve bunlarla yüzey görüntüsü çok berrak ve iç gerginlikleri daha az olan parçalar imal edilir. Fakat bunlar pahalıdır ve yalnız bu özelliklerin önemli olduğu yerlerde kullanılır (1).

4. VAKUM TEKNOLOJİSİ 4.1 Vakum Kavramı Vakum, latin kökenli bir kelime olup (vacuus) boşluk anlamına gelmektedir. Amerikan Vakum Topluluğu (AVS) ‘nun 1958 yılında yapmış olduğu tanımına göre vakum, basıncı atmosferik basınç değerinin altında olan gazların doldurduğu kapalı hacim olarak tanımlanmaktadır. Bu tanımda sözü edilen basınç değerine karşı gelen birim hacimdeki gaz moleküllerinin sayısı, deniz seviyesinde ve 22 oC sıcaklıkta bulunan 2,5 x 1025 molekül/m3’den daha düşüktür. Dolayısı ile vakum sözcüğü, basınçları bu değerin altında kalan gazların oluşturdukları ortamları ifade etmede kullanılmaktadır (2). 5. VAKUMLA BİÇİMLENDİRME YÖNTEMLERİ Termoplastik levhaların şekillendirilmesinde uygulanır. Kalıp üzerine tutturulan ve yumuşama noktasına kadar ısıtılan plastik levhaya, vakum yöntemiyle istenilen şeklin verilmesi esasına dayanır. Isıyla yumuşayan plastik bir levha bir çerçeve içine, ya etrafından sıkılarak bağlanır ya da yalnızca kalıbın üzerine oturtularak tespit edilir. Levha yumuşayıncaya kadar fakat erimeyecek şekilde ısıtılır. Yumuşak plastik levha kalıbın çevresine iyice yapıştırılarak sızdırmazlık sağlanır. Kalıp boşluğundaki hava emilerek vakum elde edilir. Atmosfer basıncı, ısıtılmış levhaya bastırarak onun kalıbın şeklini almasına sebep olur. Levha soğuyup sertleşinceye kadar vakum uygulanır. Biçimlendirilen parçalar kalıptan alınarak düzeltilir (1). Isıl şekillendirmede plastik levha, ısı ile yumuşatılmış durumda kalıba sıkıca bağlanır. Ara boşluktaki hava emilerek oluşturulan vakum vasıtası ile, ısıtılmış levha; aşağıya, kalıbın üzerine çekilir ve kalıbın şeklini alması sağlanır (1).

Isıl şekillendirme ile, hemen her tür termoplastikler işlenebilir. Ancak, ▪ Çabuk ısınma ve soğuma sağlayan, özgül ısı değeri düşük, tercihen amorf plastikler, ▪ Yüksek ısıl iletkenliği olan köpük malzemeler bu teknik için uygun değildir. Buna karşılık, ▪ Yüksek molekül ağırlıklı (böylece yüksek viskozite değerli olup aşırı incelme ve yırtılma yapmayan) polimerlerin bu yöntem için en uygun olduklarını belirtmek gerektir (3). Isıl şekillendirme ile işlemede en yaygın kullanılan bazı termoplastikler;

 Tablo-2: Termoplastikler (3).

5.1 Erkek Kalıpla Vakumlu BiçimlendirmeBu metotla cidar kalınlıkları daha muntazam olarak elde edilir ve derinliği büyük çekme işlemleri yapılır. Uygun bir konstrüksiyonla parçanın yüksekliği minimum taban ölçüsünün iki katı kadar olabilir. Parçanın iç kısmında çizgiler meydana gelecektir. Bu metoda birbirine yakın yerleştirilmiş bir seri çıkıntısı olan parçaların yapımı içi uygun değildir; çünkü plastiğin bir çıkıntıdan diğer bir çıkıntıya gevşek olarak köprü yapma eğilimi vardır (3). Erkek kalıpla plastik ve vakum üretici arasında sızdırmazlık temin edilmelidir. Parçaları kolayca çıkarmak için erkek kalıplar en aşağı 2 – 5 derece konik olarak yapılmalıdır.

 Şekil-2: Erkek Kalıpla Vakumlu Biçimlendirme (6).

5.2 Dişi Kalıpla Vakumlu Biçimlendirme Dişi kalıbın yan yüzeylerinde mümkün olduğu kadar az bir koniklik bulunmalıdır. Yan yüzleri düz olan bir dişi kalıptan, bir parçanın çıkarılmasında güçlükle karşılaşılmamasına rağmen bu durum parçanın fazla incelmesine sebep olur. Bütün dişi kalıplar tamamen hava geçirmez olmalıdır Dişi kalıpla vakum üreteci arasında ve plastik ile dişi kalıp arasında iyi bir sızdırmazlık sağlanmalıdır. Bir vakum odası dişi kalıbın altında bulunmalıdır . Böylece bütün vakum delikleri vakum üreteci ile bağlanmış olacaktır (1). Dişi kalıbın iç kısmındaki havayı boşaltmak için, kalıbın içine vakum boşaltma delikleri açılmalıdır. Bu delikler, kalıp biçimi içinde plastiğin hareket edeceği en son kısmına yerleştirilmiş olmalıdır. Bunlar genellikle derin basmalar için iç taraftaki köşelerde, kenar ve oluklarda açılır. Büyük düz alanlarda arada kalacak havanın yapacağı kabartmaları önlemek için bazı delikler açılır. Boşaltma deliklerinin çapı, biçimlendirilecek plastik kalınlığının yarısından daha fazla olmamalıdır; aksi halde plastik yüzünde muhtemelen fazla çizgiler meydana gelir. Deliklerin sayısı ve nereye açılacağı hakkında karar verirken çoğunlukla tecrübeden yararlanılır (5). 7.1.3 Yardımcı Dalıcı İle Vakumlu BiçimlendirmeDerinliği fazla olan yerlerde yardımcı dalıcı yöntemi kullanılır. Bu yöntemle birlikte yüzey kalınlıkları iyi derece de ayarlanabilir. İki aşamada derin çekme işlemi yapıldığı için levha üzerinde kırışma olmaz (5).

 Şekil-3: Yardımcı Dalıcı (5).

SONUÇ: Vakum kalıpları gelişmekte olan teknolojiyle beraber ülkemizde büyük bir alana hitap eder duruma gelmiştir. Özellikle gıda sektöründe, plastik bardak, yoğurt kaplarının üretiminde kullanılmaktadır. Vakum kalıplama yönteminin maliyetinin az olması bu yöntemin kullanılışlılığını arttırmıştır. Kendi sektöründe büyük bir gelişme sağlamıştır. Vakum kalıplama yöntemi, kullanılan diğer kalıplama yöntemlerinin yetersizliği ve maliyetlerinin fazla olması nedeniyle, sağladığı kolaylık ve avantajlar açısından öne geçmiş bulunmaktadır. Ambalajlama sektörünün gelişmesiyle beraber vakum kalıplama ile üretilmiş parçaların kullanımı daha da artmıştır. Bu yöntemle üretim kapasitesinde büyük bir artış sağlanmıştır ve kalıp ömrü uzun olduğu için plastik işleme yöntemlerinin en çok kullanılan bir biçimidir. Vakum kalıplama yöntemi sağladığı yararlar ile geleceğe dönük AR-GE çalışmalarında ambalaj sektörü için büyük bir paya sahip olacaktır.