熱成形は、熱可塑性プラスチックシートを金型を使って特定の形状に変形させるプラスチック製造プロセスである。その工程は簡単で、加熱と成形という2つの重要なステップを含む。ポリスチレン、セルロースアセテートブチレート、ABS、アクリル、PVC、ポリプロピレン、ポリエチレンなど、さまざまな材料を使用できる。この工程では、金型の表面状態にもよるが、高い表面仕上げ品質が得られる。

プロセス説明

熱成形は、平らな熱可塑性樹脂シートを柔軟になるまで加熱し、真空、圧力、または機械的な力を使って成形することを含む。真空熱成形、圧力熱成形、ブロー成形、または機械的熱成形としても知られるこのプロセスは、加熱（等距離に取り付けられた放射ヒーターによる）と成形からなる。金型キャビティにクランプで固定されたプラスチックシートは、熱で軟化し、金型底部の穴から真空または圧力で金型内に引き込まれる。冷却後、成形品が取り出される。

熱成形の用途

熱成形は、以下のような幅広い製品の製造に使用されている：

- プラスチックパネルと容器を開ける

- 食品容器および包装

- 冷蔵庫ドアライナー

- プラスチック・サインとディスプレイ

- 家庭用電化製品（シンク、バスタブ、シャワーパネルなど）

- 自動車部品、特に内装

- 小型ボートの船体

- 輪郭のある天窓

- 電気エンクロージャー

- 点字テキストページ

- 設備キャビネット  

材料

熱成形に適した材料は以下の通り：

- ポリスチレン

- セルロースアセテートブチレート

- 酢酸セルロース

- ABS

- アクリル

- PVC

- ポリプロピレン

- ポリエチレン

デザイン・ガイドライン

熱成形の成果を最適化するために、次のことを考慮する：

- 最大シート厚：～3mm、最小は素材により異なる（0.05～0.5mm）。

- 最小断面積：25 mm²、最大寸法：7.5 m × 2.5 m：7.5 m × 2.5 m。

- ドラフト角度：≥1°。

- 公差範囲0.025-2mm、金型による

- 厚さ公差：〜20%.

- コーナー半径：製品の厚みより大きい。

- 制限事項レタリング、リブ、ボスなどの特徴はコストがかかる。

- 形状の複雑さ：中程度。

プロセスのバリエーション

熱成形には、さまざまな製品や素材に適したいくつかのバリエーションがある：

1. 真空熱成形

プラスチックシートを成形するために金型内を真空にする。圧力の限界は～1気圧。空気は、金型の底にある穴に接続された吸引ポンプで除去される。

2. 加圧熱成形（ブロー成形）

空気圧（3～4気圧）でプラスチックシートを変形させる、ガラスブロー成形に似ている。金型上部の穴が残留空気を排出し、底部に通気孔がある。

3. オス型とメス型  

雄型（凸型）：プラスチックは金型の上で変形し、内面寸法は金型と一致する。真空が必要。

雌型（凹型）：プラスチックが金型に変形し、外面寸法が金型に一致する。あらゆる圧力タイプに対応。

4. 機械的熱成形

オス型とメス型の両方を使い、加熱したプラスチックシートを真空や圧力なしでプレスし、金型による直接圧縮で成形する。

経済的考察

生産速度：60-360部品/時間、大量生産に適しています。

リードタイム：日単位。

自動化：完全自動化により高生産性を実現。

金型：1台の機械に複数の金型を使用することで、効率が向上する。

機械コスト：単純な機械は低～中程度、自動化システムは高価。

人件費：製品や量にもよるが、低～中程度。

熱成形の利点

- 優れた表面仕上げ、金型の品質に依存。

- 多くのプラスチック製造工程とは異なり、パーティングラインがない。

- 必要な後処理は最小限。

- 様々な素材に対応し、工業包装に最適。

熱成形の欠点

- シート状プラスチックは生のペレットよりも高価である。

- 鋭角部が過度に薄くなる。

- 複数のパラメーター（温度、真空圧、クランプ力）を正確に制御する必要がある。