وکیوم فرمینگ جزو فرآیندهای بسیار کاربردی است که برای تولید و یا بسته‌بندی بسیاری از محصولات از آن استفاده می‌شود. این فرآیند به خاطر مزایای زیادی که دارد، مورد توجه تولیدکنندگان زیادی قرار گرفته است و در بسیاری از کشورها از جمله کشور ایران از آن برای تولید یا بسته‌بندی کالا استفاده می‌شود. در این مطلب قصد داریم با تاریخچه وکیوم فرمینگ آشنا شویم و به دلایل توسعه و پرکاربرد شدن آن اشاره داشته باشیم.
آشنایی با فرآیند وکیوم فرمینگ
وکیوم فرمینگ (Vacuum Forming) به معنای شکل‌دهی خلاء است. در واقع اگر بخواهیم به مفهوم و معنای وکیوم فرمینگ بپردازیم، میتوانیم آن را به دو کلمه شکل‌دهی و وکیوم یا همان خلاء تفکیک کنیم. شکل‌دهی به ماده توسط اعمال حرارت و گرما انجام می‌شود. وکیوم و ایجاد خلاء هم از طریق پمپ وکیوم صورت می‌گیرد. این فرآیند برای شکل دادن به مواد پلاستیکی گرما نرم یا ترموپلاستیک کاربرد دارد و در حال حاضر جزو یکی از روش‌های بسیار کاربردی و محبوب محسوب می‌شود.
نحوه فرآیند وکیوم فرمینگ به چه صورت است؟
اگر برایتان سوال است که وکیوم فرمینگ به چه صورت انجام می‌شود، باید بگوییم که این فرآیند با چندین مرحله اصلی از جمله اعمال حرارت به ورق پلاستیکی، مکش بر روی قالب وکیوم فرمینگ و خنک‌کاری همراه است. در اینجا به بررسی بیشتر فرآیند وکیوم فرمینگ می‌پردازیم:
- قرار دادن ورق پلاستیکی در محل مخصوص: در ابتدا ورق پلاستیکی به وسیله یک گیره، در جای خود قرار گرفته و محکم می‌شود.
- حرارت‌دهی به پلاستیک: پس از آن به ورق پلاستیکی از طریق منابع حرارتی همچون هیتر گرما اعمال می‌شود تا به حالت منعطف و قابل شکل‌دهی برسد. اعمال حرارت تنها برای نرم و منعطف شدن ورق پلاستیکی است و نباید موجب ذوب آن شود. برای همین مدت زمان لازم برای حرارت‌دهی یکی از موارد مهم در این فرآیند است.
- وکیوم کردن: در این مرحله ورق پلاستیکی نرم و منعطف به سمت قالب حرکت کرده و از طریق پمپ وکیوم به خوبی بر روی آن قرار می‌گیرد. قالب‌های ماده یا محدب باید سوراخ‌های کوچکی در شیارها داشته باشند تا وکیوم بتواند به طور موثری ورق را بکشد.
- خنک سازی: زمانی که پلاستیک بر روی قالب قرار گرفت، باید مورد خنک‌سازی قرار بگیرد. برای قطعات بزرگتر معمولا از چند فن استفاده می‌شود تا فرآیند خنک‌سازی خیلی زودتر انجام شود. برای قطعات کوچک هم یک فن کافی است.
- جداسازی از قالب و دوربری: در مرحله نهایی و با خنک شدن پلاستیک، آن را از روی قالب خارج می‌کنند و در صورت نیاز به حذف موارد اضافه از آن می‌پردازند. برخی از لبه‌های کار ممکن است به برش، سمباده‌کشی و یا صاف کردن نیاز داشته باشند که در این مرحله باید انجام شوند.
شاید تصور کنید که عمل وکیوم فرمینگ بسیار دشوار و زمان‌بر است. در صورتی که اینطور نبوده و این فرآیند بسیار سریع و ساده است. به طوری که مراحل اعمال گرما و وکیوم کردن تنها چند دقیقه زمان می‌برد. با این حال بسته به اندازه و پیچیدگی قطعات ممکن است مراحل خنک‌سازی، اصلاح و تولید قالب کمی طولانی‌تر شود.
تاریخچه شکل‌گیری فرآیند وکیوم فرمینگ
برای اولین بار در سال 1855 میلادی، شخصی به نام الکساندر پارکز (Alexander Parkes) در بیرمنگام انگلستان اطلاعاتی در رابطه با شکل‌دهی به مواد به دست آورد. این شخص از بخار برای گرم کردن و شکل دادن به سلولوئید استفاده کرد و پس از خنک شدن آن متوجه شد که سلولوئید شکل خود را به همان صورت حفظ کرده است. پس از آن در دهه 1870، ساخت اولین پلاستیک مصنوعی شناخته شده در جهان توسط شخصی به نام جان وسلی هایت (John Wesley Hyatt) انجام شد. این کار موجب شد تا از جان وسلی هایت به عنوان پدر پلاستیک یاد شود. این شخص همراه با چارلز باروز، از بخار و قالب‌های فولادی برای ساخت بسیاری از اسباب بازی‌ها و بطری‌ها استفاده کردند. ایده هایت و باروز به ساخت لوازم دیگری منجر شد و این کار گسترش پیدا کرد.
فرآیند وکیوم فرمینگ در طول جنگ جهانی دوم و همچنین بعد از آن شروع به رشد کرد. این به این خاطر بود که در آن زمان مواد مصنوعی سبک و با دوام متقاضیان زیادی داشتند. اولین پتنت (ثبت اختراع) ترموفرمینگ توسط H.L Helwig از شرکت Rohm & Hass و همچنین R.E ثبت شد. دو سال پس از جنگ جهانی دوم نیز G.W. Borkland یک پتنت برای دستگاه وکیوم فرمینگ به ثبت رساند. پس از آن مشخصات دستگاه را توسعه داد و امکانات آن را بهبود بخشید. در طول دهه 1940، موادی مانند پلی اتیلن ترفتالات که امروز با نام PET شناخته می‌شوند، توسعه پیدا کردند. در حال حاضر این ترموپلاستیک یکی از پرمصرف‌ترین مواد برای بسته‌بندی وکیوم فرمینگ است و بسیاری از شرکت‌ها از آن به عنوان ماده اولیه شکل‌دهی خلاء استفاده می‌نمایند. از سال 1950 هم پیشرفت‌هایی در این فرآیند و همچنین توسعه پلاستیک‌ها شکل گرفت.
دوره رونق استفاده از وکیوم فرمینگ
در دهه 1950 میلادی، جامعه میل به رشد محصولات مصرفی و مواد جدید داشت. به طوری که نیاز بسته‌بندی‌های زیبا و رنگارنگ در بسیاری از هایپر مارکت‌ها به خوبی احساس می‌شد. در سال 1946 کارخانه دستگاه ترموفرمینگ پلاستیکی Illig تاسیس شد و در همان سال اولین دستگاه وکیوم فرمینگ به ثبت رسید. دهه 1960 میلادی را میتوان دهه استقبال کامل جامعه مصرف کننده از مواد جدید و نوآورانه در نظر گرفت. از آن زمان ترموپلاستیک‌هایی با رنگ‌های خاص و استحکام بالا در برابر ضربه، در تولید بسته‌های مواد غذایی و همچنین پزشکی مورد استفاده قرار گرفتند. این دهه شاهد توسعه مواد گرما نرم یا همان ترموپلاستیک اکسترود شده بود. استایرن، پلی اتیلن با چگالی بالا، پلی پروپیلن، پلی کربنات و ABS همگی از مواد جدید در این فرآیند محسوب می‌شدند.
فراگیری فرآیند وکیوم فرمینگ در جهان و ایران
در سال‌هایی که جهان درگیر جنگ جهانی دوم بود، مسئله تولید به یکی از مسائل مهم و حیاتی در جوامع تبدیل شده بود. تولید در هر زمینه‌ای از اهمیت زیادی برخوردار بود و تمام کشورها به آن یک نگاه جدی داشتند. ناکارآمدی تولید در آن برهه از زمان و همچنین سرعت کم و هزینه زیاد، تبدیل به یکی از معضلات و دغدغه‌های بزرگ برای کشورهای برتر تبدیل شده بود. همین موضوع باعث شد تا پلاستیک مصنوعی و هزینه‌هایی که در تولید به موجب استفاده از آن کاهش پیدا می‌کرد، مورد توجه قرار بگیرد.
در سال 1936 اسپیت فایر یک هواپیمای جنگنده بود که برای اولین بار برای ساخت کابین آن از پلاستیک و شیوه ترموفینگ استفاده شد. این کابین به خاطر وزن کم و هزینه پایین‌تر، مورد توجه زیادی قرار گرفت. به طوری که تولیدکنندگان برای تولید مجدد آن نیز به استفاده از همان روش روی آوردند. این تغییر در صنعت هوایی باعث شد تا برای ساخت بدنه هواپیما و بال‌های آن نیز از همان متد استفاده شود. گسترش این سبک از تولید به حدی بود که از آن برای ساخت بسیاری از لوازم خانگی و لوازم کاربردی روزمره هم استفاده شد و تولیدکنندگان هر روز بیشتر از روزهای قبل از آن برای تولید انواع محصول در کشورهای مختلف جهان استفاده کردند.
استقبال بالا از این فرآیند و کاربرد خوب نمونه‌های اولیه وکیوم فرمینگ، به گوش بسیاری از تولیدکنندگان رده اول جهانی در آمریکا رسید و مورد بررسی کامل قرار گرفت. پس از بررسی‌های دقیق توسط کارشناسان آمریکایی، این روش از تولید و بسته‌بندی خیلی زود در میان تولید کنندگان بزرگ کشور رواج پیدا کرد و برای بسیاری از محصولات مورد استفاده قرار گرفت.
مهمترین کاربردهای وکیوم فرمینگ
وکیوم فرمینگ جزو فرآیندهای بسیار پرکاربرد است و از آن برای تولید بسیاری از قطعات پلاستیکی و همچنین بسته‌بندی محصولات استفاده می‌شود. در رابطه با کاربرد وکیوم فرمینگ در صنعت بسته‌بندی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- بسته‌بندی مواد غذایی: این فرآیند در بسته‌بندی مواد غذایی همچون گوشت، مرغ، ماهی، شیرینی و شکلات، لبنیات و خشکبار کاربرد زیادی دارد. چرا که وکیوم فرمینگ سبب حفاظت کامل از محصول در برابر عواملی مانند رطوبت، هوا و گرد و غبار می‌شود.
- محصولات دارویی: از بسته‌بندی وکیوم فرمینگ برای محصولات دارویی به منظور حفظ کیفیت و عمر مفید آنها استفاده می‌شود.
- محصولات الکترونیکی: با این روش میتوان بسیاری از محصولات الکترونیکی مانند قطعات الکترونیکی را بسته‌بندی کرده و مانع از خراشیدگی، شکستگی و هر نوع آسیب‌دیدگی در آنها شد.
- محصولات آرایشی و بهداشتی: برای جلوگیری از خراب شدن و اکسیداسیون بسیاری از محصولات آرایشی و بهداشتی از فرآیند وکیوم فرمینگ استفاده می‌شود.
وکیوم فرمینگ در صنایع دیگری هم کاربرد دارد. صنعت خودروسازی، صنعت پزشکی، صنعت هواپیمایی، لوازم خانگی، لوازم ورزشی و حتی صنعت حمل و نقل جزو صنایعی هستند که در آنها از فرآیند وکیوم فرمینگ برای تولید بسیاری از قطعات و اجزا استفاده می‌شود.
جمع بندی
در این مطلب با تاریخچه وکیوم فرمینگ آشنا شدیم و به دلایل محبوبیت و استفاده روز افزون آن پی بردیم. وکیوم فرمینگ جزو فرآیندهای بسیار کاربردی است که میتواند برای تولید بسیاری از قطعات مورد استفاده قرار بگیرد. همچنین از آن برای بسته‌بندی کالاها و محصولات مختلفی میتوان استفاده کرد. برای تولید و یا بسته‌بندی محصولات خود به روش وکیوم فرمینگ، میتوانید از کارشناسان خاور وکیوم کمک بگیرید. شرکت خاور وکیوم یکی از شرکت‌های پیشگام در فرآیند وکیوم فرمینگ است و تمام دستگاه‌ها را با کیفیت بالا تولید و عرضه می‌نماید.
