EN
Thermovormen: Het proces van keuze voor de productie van kunststof trays
Kernfasen: Verhitten, Vormen, Koelen, Afsnijden
Thermoformen biedt ongeëvenaarde efficiëntie bij de productie van trays binnen de vier eerder genoemde stadia. Het proces begint met het selectief verwarmen van kunststofplaten tot de ductiele temperatuur van 149 °C tot 204 °C (300 °F tot 400 °F). Het overschrijden van een van deze doeltemperaturen zou leiden tot een achteruitgang van de structurele integriteit, waardoor de temperatuurzonering ongewenst wordt aangetast. Deze vooraf op temperatuur gebrachte plaat wordt vervolgens gevormd door middel van vacuümzuiging of perslucht op precisie-aluminiumgereedschap. De thermoplast wordt snel afgekoeld om de vorm te verstevigen en de tijdelijke bindingen te versterken. Zodra de vorm is vastgelegd, worden alle randen van de platen bewerkt met een CNC-geleid proces. Dit proces verwijdert ook overbodig materiaal (flash) en levert afgewerkte frames aan potentiële klanten. De efficiëntie van het proces is dermate hoog dat er meer dan 1.500 stuks per uur kunnen worden geproduceerd, wat sneller is dan trimmen via spuitgieten. Alle bijproducten van het CNC-trimproces worden vermalen en overtollige grondstofkunststof is volledig recycleerbaar, waardoor duurzaamheid wordt gewaarborgd.
Vacuüm- of drukvormen? Een objectieve analyse
Methode & type specificatie Voordelen Prijsklasse Aanpasbaarheid
Vacuümvormen & ondiepe bakken Worden in grote volumes verzonden Betaalbaarheid Laag
Drukvormen & complexe geometrieën Ingewikkeld & gestructureerd Betaalbaarheid Hoog
Drukvormen biedt een optimale oplossing voor concurrerend geprijsde, ondiepe bakken voor groente en fruit in bulk. Het productiepotentieel van drukvormen ten opzichte van vacuümvormen ligt binnen de toleranties van ±5 0,005 inch. Bij drukvormen wordt een extra druk van 15 tot 500 psi toegepast. De scherpe hoeken en randen die vereist zijn, vereisen een vloeiende integratie in het ontwerp; terwijl het concept van randen wordt gevoerd tot het uiterste, ondersteunt drukvormen zelfs dikker materiaal, tot 0,500 inch, waardoor een stijf ontwerp wordt bereikt.
Stijve kunststofbak met meerdere compartimenten, vervaardigd via tweelaags thermoformen
Bij het tweelaags thermoformen worden twee platen afzonderlijk gevormd, verwarmd en gevormd. Deze platen worden aan elkaar gehecht en langs de omtrekwanden verzegeld. Dit proces wordt uitgevoerd met behulp van gecontroleerde warmte en druk. Het resultaat van dit proces zijn stijve, holle trays met een kernstructuur, die kunnen worden gebruikt voor voedselscheiding, maar ook voor de organisatie van elektronica en de verpakking van farmaceutische producten. In tegenstelling tot de éénpaagsvariant leidt een tweelaagse constructie tot een gewichtsvermindering van wel 50% en biedt deze driemaal meer constructiesterkte. Bij het tweelaags thermoformen worden holle handvatten, op maat gemaakte scheidingswandjes en dragende wanden geïntegreerd in de constructie, in plaats van na afloop toe te voegen. De trays kunnen statische belastingen van 90 kg (200 pond) ondersteunen en bevatten tot wel 12 afzonderlijke compartimenten. Deze trays maximaliseren het beschikbare ruimtegebruik en verminderen het gewicht tijdens transport.
Het kiezen van een combinatie van materialen vereist een evenwicht tussen prestaties, beperkingen en circulariteit. Hieronder volgen enkele kernmaterialen:
Materiaalduidelijkheid, voedselveiligheidscertificering, maximale temperatuurbestendigheid, recycleerbaarheid
PET, transparantie van 95% of meer, FDA-/EU-conform, 70 °C (158 °F), wijdverspreid recycleerbaar
PP, semi-ondoorzichtig, BRC/ISO 22000-gecertificeerd, 135 °C (275 °F), hoog recycleerbaar
HDPE, ondoorzichtig, wereldwijd geschikt voor voedsel, 120 °C (248 °F), veelgebruikt voor recycling
PVC, hoge helderheid, LFGB-gecertificeerd, 65 °C (149 °F), beperkt recycleerbaar
PS, kristalhelder, FDA-goedgekeurd, 75 °C (167 °F), lage recycleerbaarheid
PET overtreft de rest bij in-store voedselweergaven vanwege zijn helderheid en slagvastheid. Het vormt ook een barrière tegen zuurstof, waardoor 99% van de zuurstoftoevoer wordt tegengegaan, en is veilig voor verse voedselweergaven gedurende maximaal twee- tot driemaal de houdbaarheid (Food Packaging Forum, 2023). PP is het meest gebruikte materiaal voor diepvriesvoedingsmiddelen en voor opslag in steriele omgevingen. Het is de ideale keuze voor bakjes, omdat het een uitstekende combinatie biedt van duurzaamheid, lage kosten en de mogelijkheid om de uitdagingen van de koudeketen te weerstaan. HDPE is de standaard voor industrieel gebruik, ingesteld door zijn superieure chemische weerstand. PVC is een bijzonder moeilijk materiaal in vergelijking met andere materialen vanwege het chloor in PVC, samen met strikte beperkingen op het gebied van herverwerking.
Inzichten over houdbaarheid en thermoformeertbaarheid van PET- en PP-bakjes
Naast PP helpen PET-vakjes de uiterste verkoopdatum van vakjes die worden gebruikt voor producten zoals kaas, vlees en vers bereide gerechten te verlengen, dankzij een betere barrièreeigenschap tegen vocht en zuurstof. De toevoeging van thermovormbaarheid zorgt ervoor dat PET-vakjes vacuüm-dichte, huidtijdige afdichtingen kunnen krijgen. Daarnaast zijn PP-vakjes, hoewel minder transparant, ook thermisch stabiel over een breder temperatuurbereik. PP biedt bovendien flexibiliteit, terwijl PET zich meer richt op het behoud van inline conserveringsafdichtingen en zichtbaarheid.
Wat u moet weten voordat u begint met de productie van een progressieve matrijs voor een geautomatiseerd systeem voor de fabricage van vakjes
Holtegeometrie, uittrekhoeken en uitwerpsystemen voor een succesvolle productie van vakjes
Succes bij de productie van trays is het resultaat van een samenwerkend systeem dat bestaat uit drie aspecten van matrijsontwerp. Tijdens de fabricage van een tray moet de holtegeometrie rekening houden met de gekozen polymeer en de krimp van het polymeer na het vormgeven, om een uniforme consistentie te bereiken. Uittrekhoeken van 1° tot 3° helpen het vacuümvergrendelingseffect en het schuur-effect op het verlaten oppervlak ten opzichte van het vormoppervlak te voorkomen. Het uitwerpsysteem moet rekening houden met een nauwkeurige plaatsing van de uitwerppinnen, een krachtverdeling en een tijdsysteem om gebreken zoals vervorming, spanning en cosmetische effecten te voorkomen. Wanneer het systeem wordt gecombineerd en geoptimaliseerd, wordt de productiecyclus verkort met marges tot 15–20%, terwijl de normen van 3% voor afvalverlies worden gehandhaafd — wat van groot belang is voor voedsel- en medische verpakkingen.
Thermovormen versus spuitgieten: welk kunststoftrayproces moet u gebruiken?
Er zijn drie beslissende factoren die moeten worden overwogen bij de keuze tussen thermoformen of spuitgieten: volume, complexiteit en kosten. Bij thermoformen wordt een kunststofplaat verwarmd en gevormd om een matrijs te vormen. Vervolgens worden de platen onder vacuüm of onder druk gevormd om de matrijs te maken. Thermoformen is het meest geschikt voor productie in lage tot matige volumes van minder complexe kunststof trays. Deze trays omvatten bijvoorbeeld verpakkingen voor zeevruchten, landbouwverpakkingen en kunststof clamshell-trays. Voordelen van thermoformen zijn de lage investeringskosten voor de gereedschappen, de eenvoudige aanpassing van de gevormde vormen en een prototype dat niet langer dan drie weken op zich laat wachten. Dit maakt het ideaal voor tijdelijke seizoensgebonden SKUs en toepassingen met grotere formaten.
Dunwandige kunststof trays met verdelers of zelfs kunststof trays die met scharnieren in elkaar klikten. Hier blinkt spuitgieten uit. De gereedschapskosten voor spuitgieten liggen tussen de 60 en 80% hoger dan die voor vacuümthermovormen. Deze kosten zijn al gerechtvaardigd bij een productie van slechts 10.000 stuks voor de gespoten trays. Deze besparingen treden vooral op bij industriële toepassingen met een hogere productieomvang. Voor push-diagnostische en biomedische trays kunnen de kostenbesparingen zelfs al worden gerealiseerd bij een oplage van slechts 100.000 stuks.
Hypothetisch gezien zou de productie van een gespoten biomedische tray in vergelijking met een thermogevormde tray de gespoten tray wel 40% goedkoper kunnen maken.
Vacuümthermovormen wordt geprioriteerd op basis van kosten, complexiteit en volume van ruimtelijke trays.
Spuitgieten is het meest geschikt voor complexe, precieze en hoogvolume trays.
Dit is de beste strategie voor matrijsapplicaties.
FAQ Sectie
Thermoforming
Thermoformen is een proces voor het vormgeven van kunststofplaten waarbij de kunststofplaten worden verwarmd tot een buigzame toestand. Vervolgens worden de platen onder vacuüm of onder druk in de gewenste vorm gebracht. Daarna worden de platen snel afgekoeld om te verharden en vervolgens gesneden om overtollig materiaal te verwijderen.
Wat is het verschil tussen vacuümvormen en drukvormen?
Bij vacuümvormen wordt uitsluitend zuigkracht gebruikt om de gewenste vorm te bereiken, terwijl drukvormen gebruikmaakt van perslucht om fijnere details te realiseren en een grotere nauwkeurigheid te bereiken.
Wat betekent 'twee-plaats thermogevormde trays'?
Twee-plaats thermogevormde trays zijn trays die worden gemaakt door twee met elkaar verbonden platen te buigen en uit te rekken.
Welke materialen worden gebruikt voor kunststoftrays?
De gebruikte materialen zijn onder andere PET, PP, HDPE, PVC en PS, vanwege hun verschillende eigenschappen, samenstelling en algemene geschiktheid voor diverse toepassingen.
Wanneer moet u kiezen voor thermoformen in plaats van spuitgieten?
Het gebruik van vacuümvormen is gerechtvaardigd voor lage tot middelmatige productievolumes van minder complexe trays, terwijl spuitgieten moet worden gebruikt om zeer complexe en gevarieerde trays te maken.