熱成形就是將熱塑性板片加熱至其軟化點，藉抽真空、空氣壓力、重力及機械力使之成形于母?；蚬?nèi)，再冷卻、脫模、修剪而成。此加工方式通常亦稱真空成形(vacuum forming)，因為最常用的方式是抽真空而使塑板與模面貼合來成形。一般而言，熱成形可分類如下：

(a) 直接真空成形（凹模成形）：常用母模如圖5-1所示。

(b) 包模真空成形(drape vacuum forming)：將熱塑性板片夾于活動之框架上預(yù)熱后，框架下降使板片覆蓋于陽模四周，然后于陽模側(cè)真空吸引成形。

(c) 模塞助壓成形(plug assist forming)：模穴部份固定不動，以公模塞下壓使之預(yù)成形，再抽真空吸引成形的方法（圖5-2）。

(d) 模塞助壓反拉伸成形(plug assist reverse draw forming)：模塞于下壓前充氣使受熱板片些微膨脹，至定位時再抽真空吸引成形（圖5-3）。此法可避免成形品產(chǎn)生擦痕，極適用于成形寬且深的塑品。

(e) 真空迫回成形(vacuum snap-back forming)：先下抽真空使塑板片成凹狀，再強力的往上抽真空，使板片與公模緊緊的貼合。此法可使肉厚之分布較均勻及使冷痕缺陷減到最少。

(f) 滑動環(huán)成形(slip-ring forming)：用一可松動的夾具使成形時有容許的塑料慢慢往內(nèi)滑行，以取代直接的拉引。此法可使肉厚較勻稱。

(g) 對模熱成形(matched-mold forming)：將熱塑性板片加熱軟化后，再以上下兩模對合加壓而成形（圖5-4）。此法可得較精確的成品尺寸及光滑表面。模具通常須用金屬，成本較高。

(h)　其它之熱成形：如利用空氣壓力，通常為反方向的預(yù)成形，再正方向的成形，可制得均勻肉厚且深度較深的產(chǎn)品。

熱成形最適宜制造薄肉厚且淺深度的塑品，最常見的是用于消費性的包裝品。其它如公交車、飛機內(nèi)部的嵌板，電冰箱的襯套、廣告板、小舟、事務(wù)機之外殼、搬運箱、輪廓地圖、電視機后嵌板、門板及家具鑲板等。在包裝上的應(yīng)用包含食物、化妝品之容器，糖果盤、可丟棄杯、盛蛋包裝等等，不勝枚舉。

熱成形之板材可從小到如郵票般大小，做到3m×9m(10×30ft)之大，厚度亦可從0.001英吋到0.5英吋或更厚。但成形品如太小就要考慮到成本問題，用射出成形反而會較合乎經(jīng)濟效益。其它要注意之限制如肉厚細化在拉引處或靠近拉引處最明顯；成品之機構(gòu)不可似其它成形法之成品如此復(fù)雜變化；尺寸精確度較其仍成形法為差。

熱成形最大的好處是加工工具低簾，因為只須半個模具；且因為是低壓成形，所以模具可用熱石膏、木材、聚脂類、環(huán)氧樹脂及其它非金屬材料制造。這使得熱成形常被用于試產(chǎn)品(prototype)及少量生產(chǎn)品的制造。當須大量的制造熱成形品時，最好用鑄鋁?；蜾撃?，以免模具須經(jīng)常更新。基本上，熱成形還是較適宜中小量的生產(chǎn)。然而，在包裝之應(yīng)用上：飲料杯及類似的食物容器可利用多模穴的熱成形每分鐘生產(chǎn)200到300個。雖然修剪、裝飾及充填的費用增加了，但其高產(chǎn)率的事實使得此項投資仍屬值得。

高容積的非包裝熱成形塑品通常不用多模穴，而且所用板材極厚，生產(chǎn)同期極長，如浴缸或小舟，其成形時間可能須要5到10分鐘，但仍比玻纖補強的聚脂涂布方法快的多了。

5-2　材料之考慮

在適切的加工技術(shù)上，幾乎所有的熱塑性塑料皆可以熱成形，其中PS及其它高熔融黏度材料又特別適用。另外，HIPS因為可被拉伸超其原長度之100倍以上，所以也極適宜用熱成形加工。PS不僅價格便宜且可為透明，故常應(yīng)用于包裝方面；類似系列的材料如ABS也極容易成形且應(yīng)用廣泛。

PP雖然成本低簾且成品性質(zhì)頗佳，但由于較PS須較高的成形溫度且溫度的控制須較嚴格，故用于熱成形之比例較其它加工成形為少。發(fā)泡之PS，由于其絕熱性及有限度之拉伸力，所以較普通PS板片難成形。

Nylon 6則擁有極佳的熱成形性質(zhì)。纖維素則極易熱成形且可制出透明之成形品，但三醋酸纖維素(cellulose triacetate)并不適用于熱成形。PC則擁有極佳的物性，但價格高且成形不易，須要柱塞輔助及有時配以高壓來成形。上表5-1為常見的熱成形塑料及其應(yīng)用。

5-3　設(shè)計之考慮

產(chǎn)品設(shè)計者必須了解熱成形品的本質(zhì)，即實質(zhì)上它是平坦的嵌板狀產(chǎn)品，而非實心狀、圓柱狀或結(jié)構(gòu)狀等。故在設(shè)計時要注意其產(chǎn)品之限制，如下所列：

(a) 拉引深度：對于直接真空成形而言，深度對寬度之比不可超過0.5：1。若是包模真空成形，則深度對寬度比不應(yīng)超過1：1。對于有柱塞輔助、滑動環(huán)或逆拉式之成形法，則其比率可超過1：1，甚至達2：1。然而，一般來說，淺深度的還是比高深度的較易成形并且較佳之均勻肉厚，如

圖5-5所示。

? 直接真空成形：max.D＝0.5W。

? 包模真空成形：max.D＝1W。

? 柱塞輔助，滑動環(huán)或逆拉式法max.D＞1W到將近2W。

(b) 內(nèi)凹角：熱成形品容許有內(nèi)凹槽，但不可太復(fù)雜，否則脫模不易且加工工具成本極高，如圖5-6所示。

但有個例外，那就是當塑件仍具微溫時，小的內(nèi)凹槽極易從母模內(nèi)彈出而脫模，如圖5-6(c)，最典型的材料為PE或軟質(zhì)PVC。

對不同材料仍可脫模之最大容許凹槽大小，其通則如表5-2所示。

當具內(nèi)凹角的塑件，必須藉分離母模以取出時，這時要注意縫合線的位置，以不影響外觀為原則。

(c)　不可有陡峭之邊角，因為其會阻礙塑流進入模具內(nèi)并且造成材料過份的細化成為應(yīng)力集中區(qū)。所以邊角半徑最好至少為原板材厚度之兩倍。

(d) 邊壁上應(yīng)具傾斜角以利塑件的取出。母模內(nèi)的塑件只須要較小的傾斜角即可取出，這是因為塑件在冷卻時會收縮較易脫模。對大部份之材料而言，用母模成形之塑品，其邊壁傾斜角至少要有1/4°；若是公模，則至少須要1°以上（圖5-7）。

(e) 金屬嵌件之方法并不適用于熱成形品，因為其薄肉厚之強度并不足以固定嵌件，特別是在熱脹冷縮之際。要將金屬嵌入物固定的方法，最好是用熱圈以固定之（圖5-8）。

(f) 由于大多數(shù)之熱成形品為鑲板狀，缺乏剛性，所以常須做成波浪形或浮花型以補強之，如透明之PS盛肉盤（圖5-9）。有時對于在只是小量的生產(chǎn)時，用較厚的板材以增加剛性會比加工成波浪形所須的工具費，來的更具經(jīng)濟效益。如果產(chǎn)品之功能上允許的話，些微的曲線，做成盤狀，或做成拱狀之表面可用以增加平坦斷面之挺性及剛性。

5-4　尺寸因素與公差

熱成形品之尺寸精確度極差，其主要影響因素為：

(a)　熱成形的低壓特性減少了板材與模具貼合的程度。

(b)　原板材本身厚度之變異性影響了最終產(chǎn)品之精確度，因為細化之速率不同。

(c)　熱成形材料有極高的熱膨脹－收縮系數(shù)，非常容易受成形溫度與產(chǎn)品使用溫度差之影響。

(d) 由于熱成形是一種低產(chǎn)量制品的加工方式，加工工具通常不貴，所以尺寸較不精確。

(e)　由于壓力、時間及溫度的變化會影響最終產(chǎn)品之尺寸規(guī)格，所以在成形前，平均的加熱塑板材變的十分重要。

這里要提醒的是若加工工具非常精確（特別是熱模成形及精確的溫度、時間與力量控制），則塑品可媲美射出成形所制造出的。然而，若是成本太高的話，則不如改用射出成形，因為其設(shè)計可較多樣化。

另外，尺寸公差對熱成形依材料之不同可整理如表5-3所示。