4.7.1熱成型
熱成型是利用熱塑性塑料的片材作為原料來製造塑料製品的一種方法，是塑料的二次成型。首先將裁成一定尺寸和形狀的片材夾在模具的框架上，將其加熱到Tg～Tf間的適宜溫度，片材一邊受熱，一邊延伸，然後憑借施加的壓力，使其緊貼模具的型麵，從而取得與型麵相仿的型樣，經冷卻定型和修整後即得製品。熱成型時，施加的壓力主要是靠抽真空和引進壓縮空氣在片材的兩麵形成壓力差，但也有借助於機械壓力和液壓力的。
熱成型主要用來生產薄殼製品，製品的類型、大小不一，但一般都是形狀較為簡單的杯、盤、蓋、醫用器皿、儀器和儀表以及收音機外殼和兒童玩具等。製品的壁厚不大，片材厚度一般為1～2mm，甚至更薄，製品的厚度比這一數值還小。製品的麵積可以很大，但深度有一定的限製。目前，通常用作熱成型的塑料品種有纖維素、PS、PVC、PMMA、ABS、HDPE、PA、PC和PET等。作為原料用的片材可用擠壓、壓延和流延等方法來製造。
熱成型的特點是成型壓力較低，因此對模具要求低，工藝較簡單，生產率高，設備投資少，能製造麵積較大的製品；但所用原料須經過一次成型，故成本較高，而且製品的後加工較多。但由於熱塑性塑料片材的種類日趨繁多，熱成型製品的種類也大大增加，製品的應用範圍越來越大，熱成型在近年來有較大的發展。
4.7.1.1熱成型的基本方法
（1）差壓成型
差壓成型是用夾持框將片材夾緊在模具上，並用加熱器進行加熱，當片材加熱至足夠的溫度時，移開加熱器並采用適當措施使片材兩麵具有不同的氣壓，使預熱片材以很大的形變速率貼合到模腔壁上取得所需形狀並隨之冷卻定型後，即自模具底部氣孔通入壓縮空氣將製品吹出，經修飾後即為成品。產生差壓有兩種方法：一種是從模具底部抽空，稱為真空成型；另一種是從片材頂部通入壓縮空氣，稱為加壓成型。
差壓成型的特點是：①製品結構比較鮮明，精細部位是與模具麵貼合的一麵，而且光潔度也較高；②成型時，凡片材與模具麵在貼合時間上越後的部位，其厚度越小；③製品表麵光澤好，並不帶任何瑕疵，材料原來的透明性在成型後不發生變化。
差壓成型的模具通常都是單個陰模，也有不用模具的，不用模具時，片材就夾持在抽空櫃（真空成型時用）或具有通氣孔的平板上（加壓成型時用），成型時，抽真空或加壓隻進行到一定程度即可停止。這種方法又被稱為自由成型，主要製備碗狀或拱頂狀構型物件，製品特點是表麵十分光潔。許多天窗、儀器罩和窗附屬裝置都用這種方式生產。
（2）覆蓋成型
覆蓋成型多用於製造厚壁和深度大的製品。其成型過程基本上和真空成型相同，所不同的是所用模具隻有陽模，成型時借助於液壓係統的推力，將陽模頂入由框架夾持且已加熱的片材中，也可用機械力移動框架將片材扣覆在模具上，使模具下表麵邊緣處產生一種密封效應，當軟化的塑料與模具表麵間達到良好密封時再抽真空使片材包覆於模具上而成型，經過冷卻、脫模和修整即得製品。
覆蓋成型製品的特點是：①與差壓成型一樣，與模麵貼合的一麵表麵質量較高，在結構上也比較鮮明和細致；②壁厚的最大部位在模具的頂部，而最薄的部位則在模具側麵與底麵的交界區；③製品側麵上常會出現牽伸和冷卻的條紋。這是由於片材各部分貼合模麵時間上有先後之分，先接觸模麵的部分先被模具冷卻，而在後繼的扣覆過程中，其牽伸行為就不如沒有冷卻的部分強。這種條紋通常以接近模麵頂部的側麵處最多。
（3）柱塞助壓成型
差壓成型的凹形製品底部偏薄，而覆蓋成型的凹形製品側壁偏薄，為了克服這些缺陷，產生了柱塞助壓成型的方法。此法又分為柱塞助壓真空成型和柱塞助壓氣壓成型兩種。真空法先用夾持框將片材緊夾在陰模上，並用加熱器將片材加熱至足夠的溫度，在抽真空之前，用柱塞將熱軟的片材壓入模具型腔，然後借真空抽吸把片材拉離柱塞，並貼附於模具型腔內壁。氣壓法的過程與真空法相似，隻是當柱塞將片材壓入模具型腔後，隨即通入壓縮空氣將片材吹製成型。柱塞壓入片材的速度在條件允許的情況下，越快越好。而當片材一經真空抽吸或壓縮空氣吹壓，柱塞立即抽回。成型的片材經冷卻、脫模和修整後，即成為製品。
為了得到厚度更加均勻的製品，還可在柱塞下降之前，從模底送進壓縮空氣使熱軟的片材預先吹塑成上凸適度的泡狀物，然後柱塞壓下，再真空抽吸或空氣壓縮使片材緊貼模具型腔而成型。氣脹柱塞助壓成型是采用陰模得到厚度分布均勻製品的最好方法，它特別適合於大型深度拉伸製品的製作。
（4）回吸成型
回吸成型有真空回吸成型、氣脹真空回吸成型和推氣真空回吸成型等。
真空回吸成型的最初幾步，如片材的夾持、加熱和真空吸進等都與真空成型相似。當已加熱的片材被吸進模內而達到預定深度時，則將模具從上部向已彎曲的片材中伸進，直至模具邊沿完全將片材封死在抽空區上為止。而後，打開抽空區底部的氣門並從模具頂部進行抽空。這樣，片材就被回吸而與模麵貼合，然後冷卻、脫模和修整後即成為製品。
氣脹真空回吸成型時，壓縮空氣從箱底引入，使已加熱的片材上凸成泡狀物，達到規定高度後，用柱模將上凸的片狀物逐漸壓入箱內。在柱模向壓箱伸進的過程中，壓箱內維持適當氣壓，利用片材下部氣壓的反壓作用使片材緊緊包住柱模。當柱模伸至箱內適當部位致使模具邊緣頂部完全將片材封死在抽空區時，打開柱模頂部的抽空氣門進行抽空。這樣片材就被回吸而與模麵貼合，即完成成型，再冷卻、脫模和修整後即成為製品。
推氣真空回吸成型時，片材預成泡狀物不是用抽空和氣壓而是靠邊緣與抽空區作氣密封緊的模具上升。模具升至頂部適當位置時，即停止上升。隨之就從其底部進行抽空而使片材貼合在模麵上，經冷卻、脫模和修整後即成為製品。
（5）對模成型
采用兩個彼此配對的單模來成型。成型時，先將片材用框架夾持於兩模之間並用可移動的加熱器對片材進行加熱，當片材加熱到一定溫度時，移去加熱器並將兩片合攏。在合攏過程中，片材與模具間的空氣由設置在模具上的氣孔向外排出。成型後經冷卻、脫模和修整後即得製品。
（6）雙片熱成型
將兩片相隔一定距離的塑料片加熱至一定溫度，放入上下模具的模框上並將其夾緊，一根吹針插入兩片材之間，將壓縮空氣從吹針引入兩片材之間的中空區，同時在兩閉合模具壁中抽真空，使片材貼合於兩閉合模的內腔，經冷卻、脫模、修整而得中空製品。
4.7.1.2熱成型設備和模具
熱成型設備按供料方式有分批進料和連續進料兩種類型。分批進料多用於生產大型製件，原料一般是不易成卷的厚型片材，但分批進料同樣也適合於用薄型片材生產小型製件。工業上常用的分批進料設備是三段輪轉機，這種設備按裝卸、加熱和成型的工序分作三段。加熱器和模具設在固定區段內，片材由三個按120°分隔且可以旋轉的夾持框夾持，並在三個區段內輪流轉動。連續式進料的設備一般用作大批生產薄壁小型的製件，如杯、盤等。供料雖屬連續性的，但其運移仍然是間歇的，間歇時間自幾秒到十幾秒不等。設備也是多段式，每段隻完成一個工序。
（1）加熱係統
片材的加熱通常用電熱或紅外線輻照，較厚的片材還須配備烘箱進行預熱。加熱器的溫度一般為350～650℃，為了適應不同塑料片材的成型，加熱係統應附有加熱器溫度控製和加熱器與片材距離的調節裝置。成型時模具溫度一般保持在45～75℃。金屬模具在模內預設的通道通溫水循環；由於非金屬模具的傳熱性較差，隻能采用時冷時熱的方法來保持它的溫度，加熱時用紅外線輻照，而冷卻則用風冷。加熱器與片材的距離變化範圍為8～30cm。
成型完成後對初製品的冷卻，應越快越好。冷卻方法有內冷與外冷兩種：內冷是通過模具的冷卻來使製品冷卻的，外冷是用風冷法或空氣-水霧法。
（2）夾持係統
通常由上下兩個機架以及兩根橫杆組成。上機架受壓縮空氣操縱，能均衡地將片材壓在下機架上。夾持壓力可在一定範圍內調整，要求夾持壓力均衡而有力，夾持片材有可靠的氣密性。
（3）真空係統
熱成型一般都是使用自給的抽空裝置，由真空泵、貯罐、管路、閥門組成，由於要求瞬時排除模型與片材間的空氣而借大氣壓力成型，因此，真空泵必須具有較大的抽氣速率，真空貯罐要有足夠的容量。
（4）壓縮空氣係統
除用於成型外，壓縮空氣還用於脫模、初製件的冷卻和操縱機件動作的動力。由空氣壓縮機、貯壓罐、管路、閥門等組成。
（5）模具
熱成型工藝發展得較快的原因之一是模具簡單，模具製造速度快，成本較低。此外，模具受到的成型壓力低，製品形狀簡單。因此，模具的選材、設計和製造都大大簡化。常用製模的材料有硬木、石膏、鋁材和鋼材以及某些塑料等。選用製模材料主要依據製品生產的數量和質量來決定。在模具結構的設計上要考慮到製品的牽伸比、角隅的弧度、抽氣孔直徑與位置以及脫模斜度等，大型製件還應設置加強筋。