Вогнутая форма позволяет лучше детализировать внешнюю поверхность изделия, контактирующую с формой и на которую обычно наносится глубокая печать. Вогнутые формы также обеспечивают лучшую равнотолщинность и более быстрое охлаждение изделия. Максимальное утонение материала происходит в наибольшем углублении формы (особенно вблизи углов), а самые прочные и толстые участки получаются вблизи внешней кромки. Вспомогательный пуансон с этим типом форм используется для более ровного распределения полимера по форме. Для изготовления крупных деталей может потребоваться технология с предварительной пневматической вытяжкой листа. В этом случае разогретый лист пластика герметизируется по краям матрицы и с помощью сжатого воздуха выдувается над матрицей в виде пузыря. Затем с помощью разрежения и вспомогательного пуансона пластик резко втягивается в полости формы, где формуется готовое изделие. Для изготовления крупных деталей или при использовании толстых листов пластика разрежение внутри полости формы может сочетаться с давлением воздуха на внешнюю поверхность.
Формование с помощью пуансона часто используется там, где важна деталировка внутренней части и где требуется прочность и утолщенное днище. Пуансон должен иметь конусность не менее 3°, а более чем трехградусная конусность может потребоваться для изготовления очень широких изделий или в случае материала с большой усадкой после формования (для матрицы не требуется сужения, так как изделие после усадки свободно извлекается).
Размер выступа на пуансоне обычно должен быть меньше ширины полости формы во избежание чрезмерного утонения изделия (хотя у некоторых изделий и пластиков вполне допустимо соотношение 3 : 1). Следует использовать как можно большие радиусы скруглений, особенно в местах возможного утонения материала. Радиус скругле-ний должен быть не меньше двойной толщины исходного материала. Большинство изделий, получаемых методом термоформования, должны быть отрезаны по контуру независимо от формы. Отрезание может быть произведено вручную или с помощью вырубных штампов (как частей формующего оборудования, так и отдельных устройств).
В случаях, когда для крепления к подложке необходимо утолщение вдоль внешней кромки изделия, можно использовать эту кромку для придания изделию дополнительной жесткости. Наличие ребер усилит плоские участки. Для формования с разрежением формы должны выдерживать давление всего до 0,1 МПа, что соответствует значению нормального атмосферного давления, однако применение при формовании сжатого воздуха может увеличить это значение до 2,1 МПа.
Существует много разных типов и разновидностей материалов для изготовления форм для термоформования. Для экспериментальных изделий могут использоваться деревянные формы, но под действием тепла они скоро начнут обугливаться.
Для выпуска небольших серий изделий в качестве материала часто используют строительный гипс, но он со временем крошится и растрескивается. Формы из эпоксидных смол используют для формования тонкого материала (до 0,8 мм), однако недостаточная теплопроводность делает их малопригодными для формования изделий большой массы. Формы с напылением металла дороги, но обеспечивают великолепную детализацию без усадки. При такой технологии цинко-алюминиевая проволока подается в специальный распылитель, плавится и выдувается в виде мелких капель. Капли застывают на поверхности формы без сколько-нибудь значительного нагрева поверхности, на которую они распыляются. Подобным методом можно получать покрытия толщиной до полудюйма (12,7 мм). Для форм, предназначенных для крупносерийной продукции, лучше всего использовать распыление алюминия — при этом толщина напыления составляет около 12,7 мм. Иногда формы изготовляют из бериллиевой бронзы или латуни, которые быстро рассеивают тепло и обеспечивают высокую производительность.
В форме должно быть предусмотрено необходимое количество вентиляционных каналов, и, чтобы полимер мог проникнуть в каждую полость, они должны быть расположены в нужных местах, особенно в углах формы. Эти каналы должны иметь диаметр около 0,41 мм для тонких материалов и около 0,8 мм — для более толстых. Меньший диаметр может потребоваться для ПЭ, поскольку следы от этих каналов становятся заметны. В более глубоких участках формы необходимо большее количество каналов, чем в мелких, особенно когда мелкие и глубокие участки прилегают друг к другу. При необходимости каналы могут быть расположены на расстоянии до 12,7 мм друг от друга. Охлаждение осуществляется с помощью полостей в форме или просверленных каналов, которые должны быть водостойкими и располагаться
так, чтобы не пересекаться с вентиляционными каналами. Если для охлаждения применяются трубки из меди или нержавеющей стали, то их сечение должно быть не менее 12,7 мм, а располагаться они должны не ближе чем 6,4 см друг от друга. Некоторым участкам формы может требоваться большее охлаждение, чем другим, но это может быть установлено только опытным путем.
Для некоторых материалов типа ударопрочного ПС форма во избежание внутренних напряжений в процессе быстрого охлаждения (которые могут привести к короблению изделия) должна быть достаточно теплой (около 65,6 °С). Поднутрение при необходимости может быть осуществлено несколькими методами. Для освобождения изделия участки с прорезями могут быть удалены из формы. Участки с креплениями сгибают после извлечения изделия из формы. В случае небольшого поднутрения для освобождения готового изделия могут быть использованы выталкиватели. Если поднутрение не слишком глубоко, зачастую для извлечения изделия из формы применяют сжатый воздух. Во избежание просачивания воздуха между пластиком и поверхностью формы как в процессе формования, так и при извлечении готового изделия поверхность формы должна быть обработана пескоструйным методом. С учетом всех вышеперечисленных методов в настоящее время термоформование потребительской упаковки стало процессом довольно сложным со множеством ограничений.
1.8 Вакуумное формование в плотно прилегающую пленку на подложке
Одна из разновидностей блистерной упаковки — это вакуумная упаковка с плотно прилегающей пленкой. По такой технологии лист (или пленка) нагревается и натягивается поверх продукта (вместо загрузки продукта в полости упаковки). Подложка обычно предварительно оформляется, покрывается слоем термоклея и перфорируется мелкими отверстиями так, чтобы с помощью разрежения можно было притянуть пленку к подложке. Так как пленка обтягивает размещенный на подложке продукт, то он надежно фиксируется в нужном месте. Для подобного упаковывания требуется около 40 с.
Обычно при этом используются тонкие пленки толщиной около 128,2 мкм и менее, так что подобный вид упаковки дешевле, чем блистерная упаковка (если только сама подложка не намного больше упакованного продукта). По такой технологии пленка должна покрывать всю подложку, а блистер может лишь ненамного превышать размеры содержимого.
Наблюдается тенденция подложек к деформации, вызванной усадкой пленки после охлаждения. Чтобы этого не происходило, существует не так много технологических приемов (например, минимизация зоны разогрева и применение для подложки более прочного картона). В данном виде упаковки наиболее предпочтительна ПВХ-пленка, однако с картоном без покрытия могут применяться также ПЭНП и ПП, если пленка для окисления ее поверхности (чтобы она могла прилипнуть к подложке) обработана открытым пламенем или коронным электрическим разрядом. Для таких пленок перфорирование непокрытого картона подложки может оказаться ненужным, так как картон — достаточно пористый материал, пропускающий отсасываемый воздух. Если для тяжелых или имеющих острые грани продуктов требуется большая прочность, то в качестве пленки могут использоваться иономеры, которые значительно дороже, чем ПЭ, ПП или ПВХ, но гораздо более прочны.
2. Виды тары
По назначению тару и упаковку можно разделить на производственную, транспортную, потребительскую, специальную.
2.1 Потребительская тара:
1) прямоугольные контейнеры со съемной крышкой (рис.1);
2) квадратные контейнеры (рис. 2.1); контейнеры в форме сердечка (рис. 2.2);
3) стаканы :
- стакан белый (как правило применяется для упаковывания сметаны, йогурта, разного вида желе, сухих супов, лапши быстрого приготовления и т.д; они бывают объемами от 125 до 200 мл) (рис. 3.1);
- стакан «колокольчик» (применяется для фасования мороженного, так как за счет суженного донышка очень хорошо позиционируется в ячейке контейнера, а так же устойчив при подаче в холодильную камеру) (рис. 3.2)
4) бутылочки (бывают объемом 0,5; 0,7; 1; 1,5; 2; 3; 4; 5; 6 литра; применяют для розлива молочной продукции – питьевые йогурты, молоко, кефир и т.д.; воды, безалкогольных напитков, пива) (рис. 4.1, 4.2, 4.3);
5) банки (рис. 5.1).
В общем потребительская тара должна иметь оптимальные размеры и объем; привлекательный внешний вид; выполнять рекламные функции; доводить до потребителя информацию о товаре и правила обращения с ним; нести маркировку производителя и гарантии качества товара; обеспечивать стерильность и повышать длительность хранения продукции; обеспечивать надежную защиту человека и окружающей среды от воздействия вредных веществ; улучшать учет и организацию сбыта продукции; ускорять обслуживание покупателей при покупке товара; способствовать внедрению новых прогрессивных форм товарообращения и торговли; обеспечивать автоматизацию фасовочно-упаковочных операций, а также механизацию погрузочно-разгрузочных и складских работ; повышать эффективность использования транспортных средств и складских помещений; выполнять дополнительные функции, способствующие полному и удобному потреблению содержимого, а также исключающие подделку и не рациональное применение товара; она должна быть безопасной для человека и окружающей среды, а также рентабельной для производителя и потребителя продукции.