サーモフォーミング（熱成形）解説：プロセス、材料、日常用途

サーモフォーミングの基本原理

サーモフォーミングは、材料を柔軟になるまで加熱し、金型の上に伸ばし、所望の形状を保持するように冷却する製造プロセスです。骨や貝殻など、様々な材料が何世紀にもわたってこの方法で加工されてきましたが、現在サーモフォーミングは主にプラスチックシートやフィルムの成形に使用されています。サーモフォーム製品の例には、錠剤や個別食品サービング用のブリスター包装、プラスチックトレイ、さらにはプラスチックパレットが含まれます。

主要な成形方法とその特徴

サーモフォーミングの最も一般的な方法は「ストレート真空成形」です。このプロセスでは、プラスチックシートをたわみ点まで加熱し、次に窪んだ金型に降ろします。真空で空気を除去し、シートを金型の壁に密着させます。プラスチックを冷却し、必要に応じてトリミングして取り出します。ストレート真空成形に必要な装置は、一般的に圧力または機械加工に必要な装置よりもはるかに安価です。

正確なディテールを必要とする部品に使用される、より高価なサーモフォーミング方法は「マッチドモールド成形」です。このプロセスでは、プラスチックシートが2つの一致する加熱金型の間で伸ばされます。金型が一緒に押され、金型の穴を通じて真空で気泡が除去されます。

プラスチックシートを均一な厚さを必要とする深い形状に成形する必要がある場合、圧力バブル・プラグアシスト真空成形が好まれます。このサーモフォーミングプロセスでは、制御された空気圧が加熱シートに対して作用してバブルを作ります。バブルが正しい高さに達したら、雄型プラグアシストが降ろされ、バブルを金型に押し込みます。

「トラップドシートコンタクトプレッシャーサーモフォーミング」は、真空と空気圧の両方を使用して加熱プラスチックを金型に押し込みます。このプロセスはより低温で済み、より速く、より細かい仕上げになります。「真空スナップバック処理」は、均一な厚さがより重要な場合に使用できる、より遅くわずかに複雑なプロセスです。この方法では、加熱プラスチックシートを真空ボックスの上に置き、それを凹形状に吸い下げます。真空ボックスがプラスチックを解放し、それが雄型プラグ金型にスナップバックします。

「ビロウ」と「マッチドダイ」は、真空を使用しない2つのサーモフォーミング方法です。ビロウ成形では、加熱プラスチックがビロウ（空気を吹き出すチャンバー）に取り付けられ、空気圧がプラスチックを金型に押し付けます。マッチドダイ成形は、互いに嵌合する2つの半分からなる部品を作成するために使用されます。加熱プラスチックシートが2つの金型の間でクランプされ、真空や空気圧は必要ありません。

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