用于成型加工的片材，無論是單層或多層復合的，都必須具備以下性能：

一、塑性記憶，即當拉伸軟化的片材時，既有緊縮反抗拉力的傾向，又有盡可能均勻拉伸的傾向。這一特性可以使己經成型的制品如果重新加熱到原來的成型溫度，它會回復到原來平片形狀。這特性對成型過程的拉伸有著重要影響。

二、熱拉伸，即片材在加熱時均可以拉伸，這一特性對于產品的形狀和質量有很大影響。有些可以拉伸15%～20%，而有些甚至可以拉伸至500%～600%。

三、熱強度，即加熱軟化的片材只要稍受壓力，就會在模具上形成清晰的輪廓。反之，如果需要太大的壓力才能成型，而真空吸塑成型所提供傾壓力差有限，對某些細微的花紋就很難顯示出來。

四、型溫度，即成型片材需具備適宜一定的加工溫度范圍。既在其受熱軟化溫度，容易成型，又與其熔融溫度有一定距離，成型溫度范圍較寬；不能只在較小的某一特定溫度范圍內成型，溫度偏高或偏低時，成型容易撕裂、熔塌等現象。

為了更加深入了解吸塑成型用片材的特性，將從以下幾個方面去分析。

一、熱塑性塑料化學組成和結構

熱塑性塑料是由分子鏈長度達到10-3mm的大分子(聚合物)組成的。這些大分子可以是線性的，比如說HDPE，也可以是支化的，如LDPE。大分子完全無序排列，我們稱之為無定形熱塑性塑料。均勻結構的大分子，比如線型聚乙烯或聚甲醛，能形成部分的規則排列，大分子按一定規則部分結晶，我們稱之為部分結晶熱塑性塑料。

無定形和部分結晶熱塑性塑料的區別，無定形熱塑性塑料由于其不對稱結構或大側基，是不結晶的，在不進行改性和著色的情況下均是透明的。無定形熱塑性塑料的使用溫度應低于其玻璃化轉變溫度爪。部分結晶塑料含有分子鏈規則排列的區域，稱之為結晶區。因為結晶作用，部分結晶的熱塑性塑料通常是不透明的，并且透明度會隨著結晶度的增加而減小。部分結晶熱塑性塑料的使用溫度在幾和熔點Tm之間。

如果HDPE的片材被加熱到晶體熔點以上，晶體將會熔融，片材將會全部變成無定形，進而透明起來。在冷卻過程中，晶體會再次形成。對于許多部分結晶的熱塑性塑料而言，結晶作用可以通過將成型的片材和模塑制品快速冷卻而得到抑制，最終得到透明的制品(如PET瓶，透明的PET片材和透明的無規聚丙烯片材)。

透明的熱塑性塑料是無定形的，但并非所有無定形的熱塑性塑料都是透明的，比如說進行了著色和改性的無定形塑料就是如此。由于分子鏈部分有序排列，部分結晶熱塑性塑料不再透明，根據結晶度不同，其透明程度也會不同。無定形和部分結晶的熱塑性塑料有一個最高的工作溫度范圍。

在低于玻璃化轉變溫度Tg時(以前稱之為軟化溫度)，熱塑性塑料通常是非常脆(比如普通聚苯乙烯PS )，熱塑性塑料的剛性(模量E)和強度(σ)會隨著溫度的升高而降低，但可變形性(ε)會增大。材料在最高工作溫度時，還必須有足夠的剛性。熱膨脹系數在一定溫度范圍內可以認為是隨溫度線性增加的。

當加熱熱塑性成型材料時，無定形和部分結晶的熱塑性塑料會產生差異。

對于無定形熱塑性塑料，溫度升高到其玻璃化轉變溫度(軟化點)時就可以真空吸塑成型了。所需要的熱量與成型材料的種類和所使用的加工方法有關，真空成型時所需要的溫度就比壓力成型時所需要的溫度要高。

部分結晶的熱塑性塑料絕不會完全結晶，分為無定形區和結晶區。當結晶度較低時，材料在溫度低于結晶熔融區時就能進行真空吸塑成型，結晶程度高時，就需要更高一些的成型溫度。

熱塑性塑料這種現象是如何影響真空吸塑成型加工的呢？如果用部分結晶熱塑性塑料制成的制件在高溫下工作，或者說制件本身需要在高溫下殺菌消毒，它就需要承受熱-應力條件而不發生形變，這就需要在熱加工過程中部分結晶區域被完全熔融，也就是說，這種成型材料需要選用足夠高的真空吸塑成型溫度。

以部分結晶的聚丙烯熱成型杯子為例，說明了不同的真空吸塑成型溫度對制品成型后的外觀和而后的高溫消毒過程的影響。聚丙烯的結晶熔融區大致為158～165℃，當真空吸塑成型溫度低于158℃，結晶區不會完全熔融，它們就像一些小的塑性塊一樣，在成型過程中產生形變，但仍以固態形式保留在無定形的熔體中。只要再次加熱(如高溫消毒)，杯子開始形變，這是因為結晶區的應力要想恢復到它最初的形狀。

另一方面，若成型溫度為163℃，結晶區會完全熔融，聚丙烯成型材料會變成無定形的，在一定條件下冷卻，會形成新的不含應力的晶體，不會在121℃高溫消毒的時候發生逆轉，因此杯子的幾何尺寸不會發生變化。從以上的分析可知，若真空吸塑成型制品在高溫下使用，或要進行短暫的高溫消毒，那么在材料真空吸塑成型的時候就最好使用較高的溫度。對于部分結晶熱塑性塑料，真空吸塑成型溫度至少應該在晶體熔程范圍的中間溫度以上。如果用較高的溫度成型，無定形熱塑性塑料的形狀改變也會減小。

在實際生產中，如果把這些因素都考慮進去的話，就會產生下面的問題：片材就會因為真空吸塑成型機器達不到所需要的真空吸塑成型溫度而無法進行生產(通過機器時無法得到一個光滑平整的表面)，或者是材料的熔體強度太低，會產生太大的熔塌，或者是因為材料與口模黏結得過緊。在加熱和成型時易于結晶的熱塑性塑料，如CPET是一個例外。CPET是含有結晶成核劑無定形的聚酯。作為一種熱成型材料，CPET是完全無定形的，但在適當的工作條件下仍具有快速結晶的特性。其結晶速度與材料的成型溫度有關，在170℃時結晶溫度最大。CPET晶體的熔程是在255～258℃之間，無定形區的軟化溫度是在78～85℃，故下列條件可用于CPET的真空吸塑成型。

真空吸塑成型溫度為130～135℃，加熱時間應盡可能短，盡量少發生結晶，使材料具有理想的可變形性。結晶度高不利于制品的精確度。真空吸塑成型模具必須加熱到170℃。在真空吸塑成型過程中(0.6～0.7mm厚的片材用3.5～4s的時間)，材料可以獲得25%～30%的結晶度。成型后，制品在60℃下在另一個模具中冷卻。CPET真空吸塑成型制品的最大長期工作溫度為220℃，但是必須記住，能在如此高的溫度下使用，制品的穩定性取決于結晶度。比如用CPET做成的容器，結晶度也僅僅只有25%～30%。

二、片材性能及其對真空吸塑成型加工的影響

1.吸濕性

當基體樹脂具有吸濕性，或者含有吸濕性的添加劑，如滑石粉、碳素或特殊的顏料被加人到樹脂基體中，這樣一些熱塑性片材就具有吸濕性，也就是說他們吸收水分。在這個過程中，水分可能被塑料吸收，主要集中在其表面。

ABS、ASA、CA、CdA、CAB、擠出的PMMA、PC、APET、PSU、PES以及聚酰胺都具有吸濕性。吸濕性的成型材料通常都是密封包裝，只有在加工的時候才打開。

現今還沒有一種簡便的方法來判定成型材料中水分含量的多少。當受潮的材料在真空吸塑成型過程中被加熱時，就會在制品的表面產生氣泡，故吸濕材料必須在干燥的條件下進行加工，要么把密封包裝打開后直接使用，要么干燥后立即進行加工。通常情況下空氣中的相對濕度是60%～70%。根據材料的不同等級，PC片材可以在熱成型前在空氣中存放0.5～5h，但ABS材料可以開口存放2～3天。

若沒有特別的要求，一般的預干燥的方法可。干燥可以在空氣循環干燥爐中進行，片材必須垂直放置，兩者之間留有空隙，以便熱空氣可以穿過板的兩側自由循環。人們已經很少將卷取的薄片進行干燥。受潮的成卷的卷材進行干燥需要花上幾天的時間。干燥了的成型材料如果不是在干燥后馬上進行成型加工的話，需要立即包裝在PE薄膜中

2.成型中片材的摩擦行為

在真空吸塑成型過程中，當在片材和真空吸塑成型的模具之間存在著滑動時，就需要考慮片材的摩擦行為。這種情況可能會在陰模成型中模具的預拉伸過程中出現，或者在陽模成型中，模具在向里推進的過程中與片材發生接觸時出現。當摩擦力比較大的時候，片材與模具一接觸就會黏結在一起。黏在一起的地方進一步牽伸是不可能的了，比如說用黏結劑層合就是一個典型的例子。

如果沒有摩擦力存在，比如說在模具表面涂層或者用PTFE做成模具，被加工的材料就很容易在接觸表面上滑動，這對于真空吸塑成型加工是不利的。當材料太容易滑動通過模具時，要想將塑料用這樣的模具將其壓到陰模的底部是不可能的，因為這樣底部總是會太薄。因此在真空吸塑成型過程中，摩擦行為必須引起足夠的重視。

影響模具側面摩擦的因素有：真空吸塑成型模具所用的材料；模具與片材接觸部分的溫度；表面粗糙度。影響成型片材摩擦性能的因素有：接觸面上的片材的種類；表面處理和條件(是否加入防黏劑或脫模劑)；成型片材與模具表面接觸時的溫度 。

實際應用要點如下：

①模具表面輕微砂磨或用人工的方法使其稍微粗糙一些，與非常粗糙的表面或經過拋光的表面相比，這種表面可使成型材料較好的滑動，只是需要在陽模的拐角處拋光成鏡面，以便加熱的材料相對容易滑過。

②模具溫度在真空吸塑成型的時候起了非常重要的作用。片材在真空吸塑成型時，非常容易粘接到模具上，降低模具溫度會使摩擦力降低

③對于具有明顯黏結傾向的成型材料，如帶有熱封合層的片材和復合的成型材料，接觸表面材料的成型溫度比主體基材的低。

但ABS / PMMA雙層材料不存在這樣的問題，因為ABS和PMMA有相同的真空吸塑成型溫度。而SB / PE雙層復合的片材，當PE層與模具表面接觸，在用輔助模(通常叫上模)進行預拉伸時就會出現問題。這種片材非常不適用于真空成型，因為SB的熱成型溫度至少要160℃，而在這樣的溫度下，PE和密封層都已經變黏，可能和模具黏結在一起。許多帶有密封層的材料在真空吸塑成型的時候需要把熱合層與溫度較低的模具相接觸，但這種方法使制品的設計受限。

不同情況下解決黏結問題的實際操作方法：在盡可能低的溫度下加工真空吸塑成型用片材；在片材容易發黏的一側少加熱；如果材料發黏的一側與模具接觸，成型溫度應盡可能低；如果材料發黏的一側與進行預拉伸的模具相接觸，就應該選用PTFE的模具或者用PTFE涂層的鋁質模具；加人防黏劑(比如PET)涂層熱塑性材料時需要特別注意。需要注意的是，片材的滑動摩擦行為與是否有防黏劑涂層而產生很大不同。

如果用于某種成型片材的模具的幾何尺寸已經確定，那么接下來采用的片材也需要有相同的涂層。如果涂層不同的話，也可以改變模具參數來進行調節。為了將這種具有不同涂層的片材成型出讓人滿意的壁厚分部的制品，必須有一套不同的預拉伸的模具。

3.成型片材的收縮

在真空吸塑成型中，收縮(shrinkage)是指在沒有任何機械應力作用的受熱條件下，熱塑性片材或吸塑制件所發生的尺寸變化。在材料進行真空吸塑成型之前，建議對材料進行收縮測試。

①精確測量并紀錄一塊200mmX200mm的片材，用箭頭標志出擠出方向并記錄下切割方向。

②將烘箱加熱到片材真空吸塑成型的溫度。

③將片材放進烘箱中，為了進行測量，需要在一塊木板上覆蓋上一層PTFE薄膜(例如Telflon或Hostaflon )，然后噴撒上滑石粉，再將片材放置其上，并再次噴上滑石粉，最后用PTFE薄膜輕輕蓋上，薄膜可以用圖釘固定在木板邊緣。

④片材在烘箱中至少置留30min，片材厚度每增加lmm，置放的時間需要增加5min。⑤片材從烘箱中移出并冷卻。⑥冷卻后測量片材尺寸，片材的收縮可由下式得到：

為了測量片材的各向異性，建議測定片材的縱向和橫向的收縮率。如果新提供的成型片材出現諸如起褶、夾持處發生斷裂、接觸加熱的連接處發生嚴重收縮等問題，就應該用新舊兩種片材進行收縮率對比測試。兩種片材因具有不同的收縮率，并且在真空吸塑成型時表現出不同的行為，故需要不同的加工參數。真空吸塑成型制品的收縮可以通過比較制品和相應模具的尺寸之間的差異來得到。熱收縮包括了加工收縮(VS)、后收縮(NS)和總收縮(GS

)，它們之間存在著差異。

模具和制品尺寸應在相同條件下測定，如在真空吸塑成型后24h在23℃下進行測定。塑料制品加工后，在室溫條件下，經過一段時間可以發現有后收縮。如果真空吸塑成型制品需要進一步加工，比如泡沫填充，那么準確知曉材料后收縮的值就是必要的，以便吸塑制品能夠與另外的模具準確配合。

總收縮值為：總收縮值(GS)=加工收縮值(VS)＋后收縮值(NS )

未發泡的ABS / PVC片材在真空吸塑成型后持續5天都會發生后收縮，供應商和消費者都必須知道材料的收縮行為及其加工順序，這是因為材料的費用和質量會隨之發生波動。特別注意的問題是要確定沖模、修邊模和真空吸塑成型生產線上的其他一些切割模具的尺寸。因為在真空吸塑成型后制品不會馬上完成熱收縮，在修邊的時候，吸塑制品仍是溫的，所用的切割工具的尺寸就必須精確測定，最好是切割模具的單個部件能夠根據不同的材料分別進行調整。

各種塑料的收縮值可這些只是參考值，它們還與加工條件有很大的關系。對于收縮值分布很寬的塑料，要得到正確的熱收縮值，就應該在真空吸塑成型之前，要么詢問材料的制造商，要么進行測試。精確的熱收縮值只有通過在相似幾何尺寸的真空吸塑成型模具上進行測試得到。對于尺寸公差要求很高的模塑制品，必須制造出原型的模具進行測試，并且各部位的收縮也必須確定。

與收縮有關的最重要的影響因素：塑料種類，費用上的波動也必須考慮；冷卻速率高，會減少加工收縮；脫模溫度高比脫模溫度低會產生更大的收縮；高牽伸在多數情況下就等于低收縮；成型片材的生產條件是用不同的擠出機造粒，或同一臺擠出機具有不同的加工參數，生產的成型片材就有可能具有不同的收縮行為；陽模成型制品比陰模成型制品的收縮會更小；在相同條件下，用相同片材真空吸塑成型的吸塑制品，其收縮率波動的最大范圍為10%。

提示：需要進行收縮測定的制品的測定部位或測定方法本身都應該進行選擇，以確定在進行測試的時候不會發生形變，并且制品公差小于收縮值的10%是不可能達到的。

4.成型片材的取向

收縮率測試也會得到成型材料和制品中有關大分子取向的信息。如果材料發生高度取向，比如在擠出方向，這將會產生不該有的皺褶。對于縱向和橫向距離相等的多型腔模具，在擠出方向上的皺褶要比橫向的明顯很多。

就真空吸塑成型而言，牽伸會產生另外一種大分子的取向。用高抗沖擊聚苯乙烯真空吸塑成型成的制品，它在徑向上就很容易撕裂成條。這些條本身在徑向上強度非常高，這是因為在真空吸塑成型時產生高度取向，使與牽伸垂直的方向強度大大降低，故在與牽伸平行的方向易發生撕裂。

請注意，塑料在其取向方向強度非常高(如繩，包裝帶)，但在垂直方向上強度非常弱。

制品中發生取向通過以下方法證實：收縮率測試；從模塑制品中沖出一個圓片，然后測定al和bl，再將圓片放進爐子里加熱。經過收縮后，得到尺寸a 2和b 2，如果必要的話，可以得到收縮率。若a2 << b2，則產生嚴重的取向。注意：在研究取向的時候，建議對成型材料進行收縮測試，以使制品中存在的取向不能被忽略。

5.片材的靜電荷

除了導電的成型材料，比如說摻人了抗靜電劑、填充碳、電鍍和鍍膜材料而外，真空吸塑成型材料都會在下列過程中產生電荷：從卷筒上展開卷繞的材料；從疊放的材料中抽出；撕掉片材的保護薄膜；加熱；冷卻。

靜電荷的副作用較大的顆粒，比如說塑料的鋸屑或鋸粉會被帶有靜電的材料所吸引，會粘到材料的表面上。

這種現象，特別是對于高質量的吸塑制品，將會產生次品，這可以通過如下方法來預防和減少：在另一個房間進行最后的機加工；對成型材料表面直接噴射離子化的空氣；用導電的光滑的刷子清理成型材料。如果不用抗靜電的材料進行生產，吸塑制品在成型加工后會吸收灰塵。一種簡單但很有效的方法是用含有洗滌液的水沖洗。從根本上解決這個問題，必須做好防塵和防污染源的工作，實行無塵無污染化生產環境建設和管理。

6.片材加熱時的行為

在加熱熱塑性塑料時，下列都是一些非常重要的影響因素：加熱時間；膨脹量和凹陷量；成型溫度下成型片材的強度；成型溫度范圍；成型片材厚度方向的溫度梯度。

⑴  熱時間的影響

加熱的方式會影響加熱的時間，真空吸塑成型各項參數設置相同時，真空吸塑成型片材的加熱階段主要取決于：塑料的種類(如PS、HIPS、PVC、PP等)及其顏色；片材的厚度。

因為塑料是熱的不良導體，加熱時間的增長超出成型材料厚度的增長，如果在整個加熱過程中，在材料的兩個表面以材料所能承受的最大溫度進行加熱(但不破壞材料)，所需要的加熱時間就會最短。

在實際加工中，人們先用能獲得的最大熱能進行加熱，然后逐漸減少熱量輸人。作為加熱強度和加熱時間的函數，用這種方法處理的任何一種成型片材的厚度方向都會產生溫度梯度。如果在加熱后或者成型過程中，成型材料的溫度低于最低成型溫度，要么將不可能進行真空吸塑成型，要么真空吸塑成型制品的質量將會非常差。如果不破壞材料的話，其內部的溫度是無法測量的。因此就需要大量的實際經驗，以便正確設置最佳的加熱參數，如熱量單位消耗和加熱時間、現代的真空吸塑成型機器、基本設置和加熱參數都實現了電腦控制。

注意：橫截面上溫差小的成型材料，如緩慢加熱的片材，就更容易模塑成型，制得的制品具有更好的力學性能。將片材加熱到破壞區所得到的模塑制品。其力學性能差，壁厚分布不均勻。厚度小于2.5mm的片材可以單方向加熱到所需要的時間；厚度超過2.5mm時，片材應該兩面同時加熱。增韌的聚苯乙烯(HIPS或SB)通常被當作參照物，也就是說如果HIPS的加熱時間已知的話，那么其他塑料的加熱時間可以通過乘以一個“材料因子”。

⑵  脹量和凹陷量

在真空吸塑成型機器上加熱熱塑性塑料，為了測定其凹陷量，必須知道塑料的線性熱膨脹系數l，塑料的熱膨脹量基本上是線性的，可以通過線性熱膨脹系數l計算得到：加熱產生的線性膨脹量。

當在真空吸塑成型機器上加熱熱塑性材料，材料加熱到成型溫度以上時，將會產生下列情況。

①熱塑性塑料片材膨脹，直到軟化溫度。

②當超過軟化溫度(玻璃化轉變溫度)，凍結的應力將會釋放；高度取向的片材，如OPS或LDPE，在模框內及在達到軟化點時主鏈伸展；另外一些材料，比如PP或PVC，繼續膨脹直到它們達到成型溫度。

③當用接觸平板加熱時，膨脹會使接觸的壓力發生改變，在成型片材表面會產生黏結波浪(adhesion strechs)。

④當進行輻射加熱時，會產生兩個問題。

a.若片材未支撐發生凹陷，由自身重量產生的膨脹必須與熱膨脹量相加。輻射加熱可能會產生加熱不足，或片材受熱破壞。生產薄的PP材料時，在真空吸塑成型機上加熱時，必須采用凍結應力的方法，否則，片材不發生熔塌是十分困難的。

b.在成型材料用空氣支撐以防止下垂凹陷的地方，為了保持其水平，會產生皺褶，若在凸起和凹陷部分存在明顯的溫差，將對模塑制品的質量產生負面影響。對于產生嚴重凹陷的成型材料，對其進行實際凹陷量的計算是不可能的。

就熱膨脹和凹陷而言，操作人員應該知道以下內容。

①凹陷是塑料材料種類與成型溫度有關的函數，對于幾乎所有的片材而言，都會有不同程度的凹陷；當訂貨的時候，如果有必要，需要詢問相關內容。

②就聚丙烯而言，其與10% PE的共混物或填充的PP片材，都幾乎不會產生凹陷，并且高收縮的片材在加熱的時候就會表現出較少的凹陷。

③帶有空氣支撐的片材的加熱工藝中，PP片材要適當有一點凹陷，以便盡可能容納膨脹起皺；如果加熱的片材不能在加熱期間或之后由空氣支撐，除了線性膨脹而外，凹陷成為塑料材料的操作因素，凹陷與材料在成型溫度下的強度有關，也與片材在生產過程中引入的內應力有關。

⑶成型溫度范圍

成型溫度范圍決定于以下幾方面。

①在保證足夠精度的情況下，材料能被模塑成型的最低溫度。

②最高溫度是指材料不發生熱損傷時的溫度。熱損傷可能由表面燃燒、顏色改變、過亮、氣泡、表面裂開，或材料不能再加工(通過機器時表面不再光滑)。HIPS片材有80K寬的成型溫度范圍：加壓成型時的成型溫度120～150℃( 200℃)；真空成型時的成型溫度165 ( 140℃)～190℃( 200℃)。

OPS材料僅有10K的成型溫度范圍；加壓和真空吸塑成型的成型溫度110～115℃(120℃)。OPS片材通常在實際生產中純真空吸塑成型是很難控制好成型溫度的，通常利用空壓成型設備。