Table Of Content

James L. Throne Understanding Thermoforming James L. Throne Understanding Thermoforming 2nd Edition Foreword to the Second Edition The fi rst edition of this modest work was designed as an introduction and supplement to my larger effort, “Technology of Thermoforming”, also published by Hanser. It presented a general overview of this rapidly growing fi eld, without extensive details or equations. Although the basic elements of thermoforming have not changed in the near-decade since the publication of the fi rst edition, the industry is maturing and more details of the inner workings of the process are needed. Thermoforming is not just about machinery, molds, plastics, and making parts. It is also about process monitoring and control, quality assurance, safety and competitiveness with other processes. I’ve made an effort to broaden the work to include many of these aspects. Two disparate areas for product development have become important recently. Thermoforming has been used in transportation for many years, primarily to produce low-volume parts. Truck and aircraft interiors and bus and train toilet interiors are examples. The development of paint fi lm technology has spurred an interest in thermoformed paint-free exterior panels for domestic vehicles. Another developing area is bio-devices. Biotechnology is arguably the most rapidly growing science worldwide. Of course, there are many thermoforming applications already. A recent development, where 25-micron thick fi lm is thermoformed into 350-micron hemispheres as containers for cell cultures, emphasizes microthermoforming. The intent of the work has not changed. It remains a primer. I’ve rearranged the chapters to focus on the mechanics of the process fi rst, then to consider the nature of the polymers. I’ve also added a short chapter on comparing thermoforming – technically and economically – with other technologies such as blow molding, rotational molding, and injection molding. One caveat, though. In the fi rst edition, there were no equations. In this edition, there are equations, but only simple ones, for illustration only. Jim Throne 1797 Santa Barbara Drive Dunedin, Florida, 34698-3347, USA 11337744hhaann0000..iinndddd VV 2277..0033..22000088 1111::3333::1199 (cid:52)(cid:72)(cid:69)(cid:213)(cid:33)(cid:85)(cid:84)(cid:72)(cid:79)(cid:82)(cid:26) Dr. James L. Throne, Sherwood Technologies, Inc., Santa Barbara Drive 1797, Dunedin, FL 34698-3347, USA Distributed in the USA and in Canada by Hanser Gardner Publications, Inc. 6915 Valley Avenue, Cincinnati, Ohio 45244-3029, USA Fax: (513) 527-8801 Phone: (513) 527-8977 or 1-800-950-8977 www.hansergardner.com (cid:36)(cid:73)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:73)(cid:66)(cid:85)(cid:84)(cid:69)(cid:68)(cid:213)(cid:73)(cid:78)(cid:213)(cid:65)(cid:76)(cid:76)(cid:213)(cid:79)(cid:84)(cid:72)(cid:69)(cid:82)(cid:213)(cid:67)(cid:79)(cid:85)(cid:78)(cid:84)(cid:82)(cid:73)(cid:69)(cid:83)(cid:213)(cid:66)(cid:89)(cid:213) (cid:35)(cid:65)(cid:82)(cid:76)(cid:213)(cid:40)(cid:65)(cid:78)(cid:83)(cid:69)(cid:82)(cid:213)(cid:54)(cid:69)(cid:82)(cid:76)(cid:65)(cid:71)(cid:213) (cid:48)(cid:79)(cid:83)(cid:84)(cid:70)(cid:65)(cid:67)(cid:72)(cid:213)(cid:24)(cid:22)(cid:213)(cid:16)(cid:20)(cid:213)(cid:18)(cid:16)(cid:12)(cid:213)(cid:24)(cid:17)(cid:22)(cid:19)(cid:17)(cid:213)(cid:45)(cid:209)(cid:78)(cid:67)(cid:72)(cid:69)(cid:78)(cid:12)(cid:213)(cid:39)(cid:69)(cid:82)(cid:77)(cid:65)(cid:78)(cid:89)(cid:213) (cid:38)(cid:65)(cid:88)(cid:26)(cid:213)(cid:11)(cid:20)(cid:25)(cid:213)(cid:8)(cid:24)(cid:25)(cid:9)(cid:213)(cid:25)(cid:24)(cid:213)(cid:20)(cid:24)(cid:213)(cid:16)(cid:25)(cid:213) (cid:87)(cid:87)(cid:87)(cid:14)(cid:72)(cid:65)(cid:78)(cid:83)(cid:69)(cid:82)(cid:14)(cid:68)(cid:69) (cid:52)(cid:72)(cid:69)(cid:213)(cid:85)(cid:83)(cid:69)(cid:213)(cid:79)(cid:70)(cid:213)(cid:71)(cid:69)(cid:78)(cid:69)(cid:82)(cid:65)(cid:76)(cid:213)(cid:68)(cid:69)(cid:83)(cid:67)(cid:82)(cid:73)(cid:80)(cid:84)(cid:73)(cid:86)(cid:69)(cid:213)(cid:78)(cid:65)(cid:77)(cid:69)(cid:83)(cid:12)(cid:213)(cid:84)(cid:82)(cid:65)(cid:68)(cid:69)(cid:77)(cid:65)(cid:82)(cid:75)(cid:83)(cid:12)(cid:213)(cid:69)(cid:84)(cid:67)(cid:14)(cid:12)(cid:213)(cid:73)(cid:78)(cid:213)(cid:84)(cid:72)(cid:73)(cid:83)(cid:213)(cid:80)(cid:85)(cid:66)(cid:76)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:12)(cid:213)(cid:69)(cid:86)(cid:69)(cid:78)(cid:213)(cid:73)(cid:70)(cid:213)(cid:84)(cid:72)(cid:69)(cid:213)(cid:70)(cid:79)(cid:82)(cid:77)(cid:69)(cid:82)(cid:213)(cid:65)(cid:82)(cid:69)(cid:213)(cid:78)(cid:79)(cid:84)(cid:213) (cid:69)(cid:83)(cid:80)(cid:69)(cid:67)(cid:73)(cid:65)(cid:76)(cid:76)(cid:89)(cid:213)(cid:73)(cid:68)(cid:69)(cid:78)(cid:84)(cid:73)(cid:70)(cid:73)(cid:69)(cid:68)(cid:12)(cid:213)(cid:73)(cid:83)(cid:213)(cid:78)(cid:79)(cid:84)(cid:213)(cid:84)(cid:79)(cid:213)(cid:66)(cid:69)(cid:213)(cid:84)(cid:65)(cid:75)(cid:69)(cid:78)(cid:213)(cid:65)(cid:83)(cid:213)(cid:65)(cid:213)(cid:83)(cid:73)(cid:71)(cid:78)(cid:213)(cid:84)(cid:72)(cid:65)(cid:84)(cid:213)(cid:83)(cid:85)(cid:67)(cid:72)(cid:213)(cid:78)(cid:65)(cid:77)(cid:69)(cid:83)(cid:12)(cid:213)(cid:65)(cid:83)(cid:213)(cid:85)(cid:78)(cid:68)(cid:69)(cid:82)(cid:83)(cid:84)(cid:79)(cid:79)(cid:68)(cid:213)(cid:66)(cid:89)(cid:213)(cid:84)(cid:72)(cid:69)(cid:213)(cid:52)(cid:82)(cid:65)(cid:68)(cid:69)(cid:213)(cid:45)(cid:65)(cid:82)(cid:75)(cid:83)(cid:213)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:213) (cid:45)(cid:69)(cid:82)(cid:67)(cid:72)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:73)(cid:83)(cid:69)(cid:213)(cid:45)(cid:65)(cid:82)(cid:75)(cid:83)(cid:213)(cid:33)(cid:67)(cid:84)(cid:12)(cid:213)(cid:77)(cid:65)(cid:89)(cid:213)(cid:65)(cid:67)(cid:67)(cid:79)(cid:82)(cid:68)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:76)(cid:89)(cid:213)(cid:66)(cid:69)(cid:213)(cid:85)(cid:83)(cid:69)(cid:68)(cid:213)(cid:70)(cid:82)(cid:69)(cid:69)(cid:76)(cid:89)(cid:213)(cid:66)(cid:89)(cid:213)(cid:65)(cid:78)(cid:89)(cid:79)(cid:78)(cid:69)(cid:14) (cid:55)(cid:72)(cid:73)(cid:76)(cid:69)(cid:213)(cid:84)(cid:72)(cid:69)(cid:213)(cid:65)(cid:68)(cid:86)(cid:73)(cid:67)(cid:69)(cid:213)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:213)(cid:73)(cid:78)(cid:70)(cid:79)(cid:82)(cid:77)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:213)(cid:73)(cid:78)(cid:213)(cid:84)(cid:72)(cid:73)(cid:83)(cid:213)(cid:66)(cid:79)(cid:79)(cid:75)(cid:213)(cid:65)(cid:82)(cid:69)(cid:213)(cid:66)(cid:69)(cid:76)(cid:73)(cid:69)(cid:86)(cid:69)(cid:68)(cid:213)(cid:84)(cid:79)(cid:213)(cid:66)(cid:69)(cid:213)(cid:84)(cid:82)(cid:85)(cid:69)(cid:213)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:213)(cid:65)(cid:67)(cid:67)(cid:85)(cid:82)(cid:65)(cid:84)(cid:69)(cid:213)(cid:65)(cid:84)(cid:213)(cid:84)(cid:72)(cid:69)(cid:213)(cid:68)(cid:65)(cid:84)(cid:69)(cid:213)(cid:79)(cid:70)(cid:213)(cid:71)(cid:79)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:213) (cid:84)(cid:79)(cid:213)(cid:80)(cid:82)(cid:69)(cid:83)(cid:83)(cid:12)(cid:213)(cid:78)(cid:69)(cid:73)(cid:84)(cid:72)(cid:69)(cid:82)(cid:213)(cid:84)(cid:72)(cid:69)(cid:213)(cid:65)(cid:85)(cid:84)(cid:72)(cid:79)(cid:82)(cid:83)(cid:213)(cid:78)(cid:79)(cid:82)(cid:213)(cid:84)(cid:72)(cid:69)(cid:213)(cid:69)(cid:68)(cid:73)(cid:84)(cid:79)(cid:82)(cid:83)(cid:213)(cid:78)(cid:79)(cid:82)(cid:213)(cid:84)(cid:72)(cid:69)(cid:213)(cid:80)(cid:85)(cid:66)(cid:76)(cid:73)(cid:83)(cid:72)(cid:69)(cid:82)(cid:213)(cid:67)(cid:65)(cid:78)(cid:213)(cid:65)(cid:67)(cid:67)(cid:69)(cid:80)(cid:84)(cid:213)(cid:65)(cid:78)(cid:89)(cid:213)(cid:76)(cid:69)(cid:71)(cid:65)(cid:76)(cid:213)(cid:82)(cid:69)(cid:83)(cid:80)(cid:79)(cid:78)(cid:83)(cid:73)(cid:66)(cid:73)(cid:76)(cid:73)(cid:84)(cid:89)(cid:213)(cid:70)(cid:79)(cid:82)(cid:213)(cid:65)(cid:78)(cid:89)(cid:213) (cid:69)(cid:82)(cid:82)(cid:79)(cid:82)(cid:83)(cid:213)(cid:79)(cid:82)(cid:213)(cid:79)(cid:77)(cid:73)(cid:83)(cid:83)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:83)(cid:213)(cid:84)(cid:72)(cid:65)(cid:84)(cid:213)(cid:77)(cid:65)(cid:89)(cid:213)(cid:66)(cid:69)(cid:213)(cid:77)(cid:65)(cid:68)(cid:69)(cid:14)(cid:213)(cid:52)(cid:72)(cid:69)(cid:213)(cid:80)(cid:85)(cid:66)(cid:76)(cid:73)(cid:83)(cid:72)(cid:69)(cid:82)(cid:213)(cid:77)(cid:65)(cid:75)(cid:69)(cid:83)(cid:213)(cid:78)(cid:79)(cid:213)(cid:87)(cid:65)(cid:82)(cid:82)(cid:65)(cid:78)(cid:84)(cid:89)(cid:12)(cid:213)(cid:69)(cid:88)(cid:80)(cid:82)(cid:69)(cid:83)(cid:83)(cid:213)(cid:79)(cid:82)(cid:213)(cid:73)(cid:77)(cid:80)(cid:76)(cid:73)(cid:69)(cid:68)(cid:12)(cid:213)(cid:87)(cid:73)(cid:84)(cid:72)(cid:213)(cid:82)(cid:69)(cid:83)(cid:80)(cid:69)(cid:67)(cid:84)(cid:213) (cid:84)(cid:79)(cid:213)(cid:84)(cid:72)(cid:69)(cid:213)(cid:77)(cid:65)(cid:84)(cid:69)(cid:82)(cid:73)(cid:65)(cid:76)(cid:213)(cid:67)(cid:79)(cid:78)(cid:84)(cid:65)(cid:73)(cid:78)(cid:69)(cid:68)(cid:213)(cid:72)(cid:69)(cid:82)(cid:69)(cid:73)(cid:78)(cid:14) (cid:44)(cid:73)(cid:66)(cid:82)(cid:65)(cid:82)(cid:89)(cid:213)(cid:79)(cid:70)(cid:213)(cid:35)(cid:79)(cid:78)(cid:71)(cid:82)(cid:69)(cid:83)(cid:83)(cid:213)(cid:35)(cid:65)(cid:84)(cid:65)(cid:76)(cid:79)(cid:71)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:13)(cid:73)(cid:78)(cid:13)(cid:48)(cid:85)(cid:66)(cid:76)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:213)(cid:36)(cid:65)(cid:84)(cid:65)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213) (cid:52)(cid:72)(cid:82)(cid:79)(cid:78)(cid:69)(cid:12)(cid:213)(cid:42)(cid:65)(cid:77)(cid:69)(cid:83)(cid:213)(cid:44)(cid:14)(cid:12)(cid:213)(cid:17)(cid:25)(cid:19)(cid:23)(cid:13) (cid:213)(cid:213)(cid:53)(cid:78)(cid:68)(cid:69)(cid:82)(cid:83)(cid:84)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:213)(cid:84)(cid:72)(cid:69)(cid:82)(cid:77)(cid:79)(cid:70)(cid:79)(cid:82)(cid:77)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:213)(cid:15)(cid:213)(cid:42)(cid:65)(cid:77)(cid:69)(cid:83)(cid:213)(cid:44)(cid:14)(cid:213)(cid:52)(cid:72)(cid:82)(cid:79)(cid:78)(cid:69)(cid:14)(cid:213)(cid:13)(cid:13)(cid:213)(cid:18)(cid:78)(cid:68)(cid:213)(cid:69)(cid:68)(cid:14) (cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:80)(cid:14)(cid:213)(cid:67)(cid:77)(cid:14) (cid:213)(cid:213)(cid:41)(cid:78)(cid:67)(cid:76)(cid:85)(cid:68)(cid:69)(cid:83)(cid:213)(cid:73)(cid:78)(cid:68)(cid:69)(cid:88)(cid:14) (cid:213)(cid:213)(cid:41)(cid:51)(cid:34)(cid:46)(cid:213)(cid:25)(cid:23)(cid:24)(cid:13)(cid:17)(cid:13)(cid:21)(cid:22)(cid:25)(cid:25)(cid:16)(cid:13)(cid:20)(cid:18)(cid:24)(cid:13)(cid:18) (cid:213)(cid:17)(cid:14)(cid:213)(cid:213)(cid:52)(cid:72)(cid:69)(cid:82)(cid:77)(cid:79)(cid:70)(cid:79)(cid:82)(cid:77)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:14)(cid:213)(cid:18)(cid:14)(cid:213)(cid:213)(cid:52)(cid:72)(cid:69)(cid:82)(cid:77)(cid:79)(cid:80)(cid:76)(cid:65)(cid:83)(cid:84)(cid:73)(cid:67)(cid:83)(cid:14)(cid:213)(cid:213)(cid:41)(cid:14)(cid:213)(cid:52)(cid:73)(cid:84)(cid:76)(cid:69)(cid:14)(cid:213) (cid:213)(cid:213)(cid:52)(cid:48)(cid:17)(cid:17)(cid:21)(cid:16)(cid:14)(cid:52)(cid:20)(cid:25)(cid:213)(cid:18)(cid:16)(cid:16)(cid:24) (cid:213)(cid:213)(cid:22)(cid:22)(cid:24)(cid:14)(cid:20)(cid:106)(cid:18)(cid:19)(cid:13)(cid:13)(cid:68)(cid:67)(cid:18)(cid:18) (cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:213)(cid:18)(cid:16)(cid:16)(cid:24)(cid:16)(cid:17)(cid:17)(cid:23)(cid:16)(cid:18) (cid:34)(cid:73)(cid:66)(cid:76)(cid:73)(cid:79)(cid:71)(cid:82)(cid:65)(cid:70)(cid:73)(cid:83)(cid:67)(cid:72)(cid:69)(cid:213)(cid:41)(cid:78)(cid:70)(cid:79)(cid:82)(cid:77)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:213)(cid:36)(cid:69)(cid:82)(cid:213)(cid:36)(cid:69)(cid:85)(cid:84)(cid:83)(cid:67)(cid:72)(cid:69)(cid:78)(cid:213)(cid:34)(cid:73)(cid:66)(cid:76)(cid:73)(cid:79)(cid:84)(cid:72)(cid:69)(cid:75)(cid:213) (cid:36)(cid:73)(cid:69)(cid:213)(cid:36)(cid:69)(cid:85)(cid:84)(cid:83)(cid:67)(cid:72)(cid:69)(cid:213)(cid:34)(cid:73)(cid:66)(cid:76)(cid:73)(cid:79)(cid:84)(cid:72)(cid:69)(cid:75)(cid:213)(cid:86)(cid:69)(cid:82)(cid:90)(cid:69)(cid:73)(cid:67)(cid:72)(cid:78)(cid:69)(cid:84)(cid:213)(cid:68)(cid:73)(cid:69)(cid:83)(cid:69)(cid:213)(cid:48)(cid:85)(cid:66)(cid:76)(cid:73)(cid:75)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:213)(cid:73)(cid:78)(cid:213)(cid:68)(cid:69)(cid:82)(cid:213)(cid:36)(cid:69)(cid:85)(cid:84)(cid:83)(cid:67)(cid:72)(cid:69)(cid:78)(cid:213)(cid:46)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:65)(cid:76)(cid:66)(cid:73)(cid:66)(cid:76)(cid:73)(cid:79)(cid:71)(cid:82)(cid:65)(cid:70)(cid:73)(cid:69)(cid:27)(cid:213) (cid:68)(cid:69)(cid:84)(cid:65)(cid:73)(cid:76)(cid:76)(cid:73)(cid:69)(cid:82)(cid:84)(cid:69)(cid:213)(cid:66)(cid:73)(cid:66)(cid:76)(cid:73)(cid:79)(cid:71)(cid:82)(cid:65)(cid:70)(cid:73)(cid:83)(cid:67)(cid:72)(cid:69)(cid:213)(cid:36)(cid:65)(cid:84)(cid:69)(cid:78)(cid:213)(cid:83)(cid:73)(cid:78)(cid:68)(cid:213)(cid:73)(cid:77)(cid:213)(cid:41)(cid:78)(cid:84)(cid:69)(cid:82)(cid:78)(cid:69)(cid:84)(cid:213)(cid:209)(cid:66)(cid:69)(cid:82)(cid:213)(cid:28)(cid:72)(cid:84)(cid:84)(cid:80)(cid:26)(cid:15)(cid:15)(cid:68)(cid:78)(cid:66)(cid:14)(cid:68)(cid:13)(cid:78)(cid:66)(cid:14)(cid:68)(cid:69)(cid:30)(cid:213)(cid:65)(cid:66)(cid:82)(cid:85)(cid:70)(cid:66)(cid:65)(cid:82)(cid:14) (cid:41)(cid:51)(cid:34)(cid:46)(cid:213)(cid:25)(cid:23)(cid:24)(cid:13)(cid:19)(cid:13)(cid:20)(cid:20)(cid:22)(cid:13)(cid:20)(cid:16)(cid:23)(cid:25)(cid:22)(cid:13)(cid:17) (cid:33)(cid:76)(cid:76)(cid:213)(cid:82)(cid:73)(cid:71)(cid:72)(cid:84)(cid:83)(cid:213)(cid:82)(cid:69)(cid:83)(cid:69)(cid:82)(cid:86)(cid:69)(cid:68)(cid:14)(cid:213)(cid:46)(cid:79)(cid:213)(cid:80)(cid:65)(cid:82)(cid:84)(cid:213)(cid:79)(cid:70)(cid:213)(cid:84)(cid:72)(cid:73)(cid:83)(cid:213)(cid:66)(cid:79)(cid:79)(cid:75)(cid:213)(cid:77)(cid:65)(cid:89)(cid:213)(cid:66)(cid:69)(cid:213)(cid:82)(cid:69)(cid:80)(cid:82)(cid:79)(cid:68)(cid:85)(cid:67)(cid:69)(cid:68)(cid:213)(cid:79)(cid:82)(cid:213)(cid:84)(cid:82)(cid:65)(cid:78)(cid:83)(cid:77)(cid:73)(cid:84)(cid:84)(cid:69)(cid:68)(cid:213)(cid:73)(cid:78)(cid:213)(cid:65)(cid:78)(cid:89)(cid:213)(cid:70)(cid:79)(cid:82)(cid:77)(cid:213)(cid:79)(cid:82)(cid:213)(cid:66)(cid:89)(cid:213)(cid:65)(cid:78)(cid:89)(cid:213)(cid:77)(cid:69)(cid:65)(cid:78)(cid:83)(cid:12)(cid:213) (cid:69)(cid:76)(cid:69)(cid:67)(cid:84)(cid:82)(cid:79)(cid:78)(cid:73)(cid:67)(cid:213)(cid:79)(cid:82)(cid:213)(cid:77)(cid:69)(cid:67)(cid:72)(cid:65)(cid:78)(cid:73)(cid:67)(cid:65)(cid:76)(cid:12)(cid:213)(cid:73)(cid:78)(cid:67)(cid:76)(cid:85)(cid:68)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:213)(cid:80)(cid:72)(cid:79)(cid:84)(cid:79)(cid:67)(cid:79)(cid:80)(cid:89)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:213)(cid:79)(cid:82)(cid:213)(cid:66)(cid:89)(cid:213)(cid:65)(cid:78)(cid:89)(cid:213)(cid:73)(cid:78)(cid:70)(cid:79)(cid:82)(cid:77)(cid:65)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:213)(cid:83)(cid:84)(cid:79)(cid:82)(cid:65)(cid:71)(cid:69)(cid:213)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:213)(cid:82)(cid:69)(cid:84)(cid:82)(cid:73)(cid:69)(cid:86)(cid:65)(cid:76)(cid:213)(cid:83)(cid:89)(cid:83)(cid:84)(cid:69)(cid:77)(cid:12)(cid:213) (cid:87)(cid:73)(cid:84)(cid:72)(cid:79)(cid:85)(cid:84)(cid:213)(cid:80)(cid:69)(cid:82)(cid:77)(cid:73)(cid:83)(cid:83)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:213)(cid:73)(cid:78)(cid:213)(cid:87)(cid:73)(cid:82)(cid:84)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:213)(cid:70)(cid:82)(cid:79)(cid:77)(cid:213)(cid:84)(cid:72)(cid:69)(cid:213)(cid:80)(cid:85)(cid:66)(cid:76)(cid:73)(cid:83)(cid:72)(cid:69)(cid:82)(cid:14) (cid:128)(cid:213)(cid:35)(cid:65)(cid:82)(cid:76)(cid:213)(cid:40)(cid:65)(cid:78)(cid:83)(cid:69)(cid:82)(cid:213)(cid:54)(cid:69)(cid:82)(cid:76)(cid:65)(cid:71)(cid:12)(cid:213)(cid:45)(cid:85)(cid:78)(cid:73)(cid:67)(cid:72)(cid:213)(cid:18)(cid:16)(cid:16)(cid:24)(cid:213) (cid:48)(cid:82)(cid:79)(cid:68)(cid:85)(cid:67)(cid:84)(cid:73)(cid:79)(cid:78)(cid:213)(cid:45)(cid:65)(cid:78)(cid:65)(cid:71)(cid:69)(cid:77)(cid:69)(cid:78)(cid:84)(cid:26)(cid:213)(cid:51)(cid:84)(cid:69)(cid:70)(cid:70)(cid:69)(cid:78)(cid:213)(cid:42)(cid:203)(cid:82)(cid:71)(cid:213) (cid:35)(cid:79)(cid:86)(cid:69)(cid:82)(cid:67)(cid:79)(cid:78)(cid:67)(cid:69)(cid:80)(cid:84)(cid:26)(cid:213)(cid:45)(cid:65)(cid:82)(cid:67)(cid:213)(cid:45)(cid:209)(cid:76)(cid:76)(cid:69)(cid:82)(cid:13)(cid:34)(cid:82)(cid:69)(cid:77)(cid:69)(cid:82)(cid:12)(cid:213)(cid:50)(cid:69)(cid:66)(cid:82)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:73)(cid:78)(cid:71)(cid:12)(cid:213)(cid:45)(cid:209)(cid:78)(cid:67)(cid:72)(cid:69)(cid:78)(cid:12)(cid:213)(cid:39)(cid:69)(cid:82)(cid:77)(cid:65)(cid:78)(cid:89)(cid:213) (cid:35)(cid:79)(cid:86)(cid:69)(cid:82)(cid:68)(cid:69)(cid:83)(cid:73)(cid:71)(cid:78)(cid:26)(cid:213)(cid:45)(cid:35)(cid:48)(cid:213)(cid:110)(cid:213)(cid:51)(cid:85)(cid:83)(cid:65)(cid:78)(cid:78)(cid:69)(cid:213)(cid:43)(cid:82)(cid:65)(cid:85)(cid:83)(cid:213)(cid:39)(cid:66)(cid:50)(cid:12)(cid:213)(cid:40)(cid:79)(cid:76)(cid:90)(cid:75)(cid:73)(cid:82)(cid:67)(cid:72)(cid:69)(cid:78)(cid:12)(cid:213)(cid:39)(cid:69)(cid:82)(cid:77)(cid:65)(cid:78)(cid:89) (cid:52)(cid:89)(cid:80)(cid:69)(cid:83)(cid:69)(cid:84)(cid:26)(cid:213)(cid:45)(cid:65)(cid:78)(cid:85)(cid:69)(cid:76)(cid:65)(cid:213)(cid:52)(cid:82)(cid:69)(cid:73)(cid:78)(cid:68)(cid:76)(cid:12)(cid:213)(cid:44)(cid:65)(cid:65)(cid:66)(cid:69)(cid:82) (cid:48)(cid:82)(cid:73)(cid:78)(cid:84)(cid:69)(cid:68)(cid:213)(cid:65)(cid:78)(cid:68)(cid:213)(cid:66)(cid:79)(cid:85)(cid:78)(cid:68)(cid:213)(cid:66)(cid:89)(cid:213)(cid:43)(cid:203)(cid:83)(cid:69)(cid:76)(cid:12)(cid:213)(cid:43)(cid:82)(cid:85)(cid:71)(cid:90)(cid:69)(cid:76)(cid:76) (cid:48)(cid:82)(cid:73)(cid:78)(cid:84)(cid:69)(cid:68)(cid:213)(cid:73)(cid:78)(cid:213)(cid:39)(cid:69)(cid:82)(cid:77)(cid:65)(cid:78)(cid:89) Contents Foreword to the Second Edition ....................................................V 1 Introduction to Thermoforming ................................................ 1 1.1 Brief History .............................................................. 1 1.2 General Markets ........................................................... 3 1.3 Terminology .............................................................. 5 1.4 General Characteristics of Thermoformed Products ........................... 6 2 General Forming Concepts ..................................................... 9 2.1 Heating and Bending ...................................................... 9 2.2 Simple Heating and Stretching ............................................. 11 2.3 One-Step Forming ........................................................ 11 2.3.1 Drape Forming ................................................... 11 2.3.2 Vacuum Forming ................................................. 12 2.3.3 Free Forming ..................................................... 12 2.3.4 Non-Uniform Heating ............................................ 13 2.3.5 Matched Mold Forming ........................................... 13 2.4 Other One-Step Forming Processes ......................................... 14 2.4.1 Autoclave Forming ................................................ 14 2.4.2 Diaphragm Forming .............................................. 14 2.5 Two-Step Forming ........................................................ 15 2.5.1 Pneumatic Preforming ............................................ 15 2.5.2 Plug Assisted or Mechanical Preforming ............................. 17 2.5.3 Pressure Forming ................................................. 19 2.5.4 Coining .......................................................... 19 2.6 Three-Step Forming ...................................................... 19 2.7 Twin-Sheet Forming ...................................................... 20 2.7.1 Heavy-Gauge Twin-Sheet Forming.................................. 20 2.7.2 Light-Gauge Twin-Sheet Forming .................................. 22 2.8 Contact Forming ......................................................... 24 2.9 Thermoforming as a Portion of the Overall Manufacturing Process ............ 25 3 Part Design .................................................................. 27 3.1 Part Design Philosophy ................................................... 27 3.1.1 Design Protocol .................................................. 28 3.1.2 Project Protocol .................................................. 29 3.2 Should This Part Be Thermoformed? ....................................... 30 3.3 General Parameters Affecting Part Design ................................... 31 3.3.1 Shrinkage ........................................................ 31 3.4 General Product Design ................................................... 34 3.4.1 Corner versus Chamfer ............................................ 35 11337744hhaann0000..iinndddd VVIIII 2277..0033..22000088 1111::3333::1199 VIII Contents 3.4.2 Draft Angles ...................................................... 35 3.4.3 Thermal Expansion ............................................... 36 3.4.4 Dimensional Tolerance ............................................ 37 3.4.5 Improving Dimensional Tolerance .................................. 39 3.5 Part Surface Quality ...................................................... 40 3.6 Trim Line Location ....................................................... 41 3.7 In-Mold Decorating and Labeling .......................................... 42 3.8 Seal Designs on Twin-Sheet Thermoformed Parts ............................ 43 3.9 Some Guidelines to Successful Part Design .................................. 44 4 Machinery for the Thick-Gauge Forming Process ............................... 49 4.1 Shuttle Press ............................................................. 49 4.1.1 Two-Oven Shuttle Press ........................................... 50 4.2 Cabinet Press............................................................. 51 4.3 Rotary Thermoforming Press .............................................. 51 4.4 The Elements of Heavy-Gauge Machinery ................................... 53 4.4.1 Sheet Handling ................................................... 54 4.4.2 Sheet Clamping ................................................... 54 4.4.3 Sheet Shuttle or Rotation .......................................... 54 4.4.4 Oven(s) .......................................................... 54 4.4.5 The Forming Press ................................................ 55 4.4.6 Pneumatic Prestretching ........................................... 56 4.4.7 Plug Assist Prestretching ........................................... 56 4.4.8 Load/Unload Elements ............................................ 57 4.4.9 Vacuum Box and Vacuum System ................................... 57 4.4.10 Pressure Box and Pressurization System ............................. 58 4.4.11 Condition Monitors and Process Control ............................ 59 4.4.12 Safety Elements ................................................... 61 5 Machinery for the Light-Gauge Forming Process ................................ 63 5.1 Standard Roll-Fed Machine ................................................ 63 5.2 Contact Heater Machines .................................................. 65 5.3 Form-Fill-Seal Operation .................................................. 65 5.4 Elements of Light-Gauge Machinery ........................................ 67 5.4.1 Sheet Take-off or Unwind Station ................................... 67 5.4.2 Pin-Chain and Pin-Chain Rail...................................... 67 5.4.3 Oven(s) .......................................................... 68 5.4.4 The Forming Press ................................................ 69 5.4.5 Plug Assist Prestretching Devices ................................... 71 5.4.6 Trim Means ...................................................... 71 5.4.7 In-Machine Stacking Means ........................................ 72 5.4.8 Vacuum Box and Vacuum System ................................... 72 5.4.9 Pressure Box and Pressurization System ............................. 73 5.4.10 Trim or Web Take-up Station ....................................... 74 5.4.11 Condition Monitors and Process Control ............................ 74 5.4.12 Safety Features.................................................... 76 11337744hhaann0000..iinndddd VVIIIIII 2277..0033..22000088 1111::3333::1199 Contents IX 6 Machines for Other Applications ............................................... 77 6.1 Extrusion-Forming Lines .................................................. 77 6.1.1 Advantages of Extrusion-Forming Lines for Heavy-Gauge Forming .... 77 6.1.2 Advantages of Extrusion-Forming Lines for Light-Gauge Forming ..... 78 6.1.3 Disadvantages of Extrusion-Forming Lines for Heavy-Gauge Forming .. 78 6.1.4 Disadvantages of Extrusion-Forming Lines for Light-Gauge Forming ... 78 6.1.5 Important Extruder Characteristics in In-Line Forming ............... 79 6.2 Matched Mold Forming Machines .......................................... 79 6.2.1 Foamed Polymer Machines ........................................ 80 6.2.2 Composite and Composite Laminate Machines ...................... 80 6.3 Wheel Machines .......................................................... 81 6.4 Custom Machines ........................................................ 82 6.5 Twin-Sheet Forming Machines ............................................. 83 7 Molds and Mold Design ....................................................... 85 7.1 Production Mold Materials ................................................ 85 7.1.1 Cast Aluminum ................................................... 85 7.1.2 Machined Aluminum ............................................. 87 7.1.3 Other Production Mold Materials .................................. 87 7.2 Prototype Mold Materials ................................................. 88 7.2.1 Hardwoods ...................................................... 88 7.2.2 Plaster ........................................................... 88 7.2.3 Medium-Density Fiberboard ....................................... 89 7.2.4 Syntactic Foam ................................................... 89 7.2.5 Thermoset Plastics ................................................ 90 7.2.6 Sprayed Metal .................................................... 90 7.3 Mold Design Elements .................................................... 90 7.3.1 Cooling .......................................................... 90 7.3.2 Venting .......................................................... 91 7.3.3 Undercuts ........................................................ 92 7.3.4 Mold Surface Texture .............................................. 93 7.3.5 Textured Mold or Textured Sheet? .................................. 94 7.4 Plug Assist Materials and Designs .......................................... 94 7.5 Other Mold Features ...................................................... 97 7.5.1 Cavity Isolators or Grids and Perimeter Clamps ...................... 97 7.5.2 Pressure Box ..................................................... 97 7.5.3 Draw Box ........................................................ 98 7.5.4 Coining .......................................................... 98 7.5.5 Web Breakers and Chasers ......................................... 98 7.5.6 Rapid Tool Change ................................................ 99 7.6 Molds for Matched Mold Forming......................................... 100 7.7 Molds for Twin-Sheet Forming ............................................ 100 8 Methods of Heating Sheet .................................................... 101 8.1 General Heating Concepts ................................................ 101 8.1.1 Conduction ..................................................... 101 11337744hhaann0000..iinndddd IIXX 2277..0033..22000088 1111::3333::1199 X Contents 8.1.2 Convection ...................................................... 103 8.1.3 Radiation ....................................................... 104 8.1.3.1 Radiant Effi ciency ......................................... 105 8.2 Common Thermoforming Heaters ........................................ 106 8.2.1 Convection or Hot Fluid Heating .................................. 106 8.2.1.1 Hot Air Heating ........................................... 106 8.2.1.2 Combustion Gas Heating................................... 107 8.2.1.3 Hot Liquid Heating ........................................ 107 8.2.2 Electric Heaters .................................................. 107 8.2.2.1 Round or Rod Heaters ..................................... 108 8.2.2.2 Flat Panel Heaters ......................................... 109 8.2.3 Combustion Heating ............................................. 110 8.2.4 Contact Heating ................................................. 112 8.3 Selecting the Proper Heater ............................................... 113 8.4 A Comparison of Widely Used Heaters ..................................... 115 8.5 Heating Cycle Time ...................................................... 117 8.5.1 Forming Temperature Range ...................................... 117 8.5.2 Energy Uptake ................................................... 118 8.5.3 Polymer Characteristics .......................................... 119 8.5.4 Geometric Factors ............................................... 120 8.5.5 The Issue of Sheet Sag ............................................ 121 8.5.6 Heating Composites, Laminates, and Other Plastics .................. 122 8.5.7 Pattern or Zonal Heating ......................................... 123 8.5.8 One-Sided versus Two-Sided Heating .............................. 124 8.5.9 Heating Cycle Time Prediction .................................... 126 8.5.10 Equilibration .................................................... 126 9 Sheet Stretching and Cooling ................................................. 129 9.1 Modulus and Stiffness .................................................... 129 9.2 The Concept of Viscoelasticity ............................................ 130 9.2.1 Elasticity ........................................................ 130 9.2.2 Viscosity ........................................................ 130 9.2.3 Viscoelasticity ................................................... 131 9.2.4 Measuring Viscoelastic Properties of Polymers ...................... 132 9.3 The Concepts of Stress and Strain ......................................... 133 9.3.1 The Forming Window ............................................ 134 9.3.2 Forming Area Diagram ........................................... 135 9.4 Prestretching ............................................................ 136 9.5 Pressure Forming ........................................................ 137 9.6 The Effect of Sheet Cooling ............................................... 138 9.6.1 Forming Area Diagrams for Laminates and Composites .............. 138 9.6.2 Differential Stretching against a Mold Surface ....................... 138 9.7 Draw Ratios ............................................................. 139 9.7.1 The Usefulness of Draw Ratios .................................... 140 9.7.2 Wall Thickness Reduction in Laminates ............................ 140 9.8 Part Wall Thickness Prediction ............................................ 142 11337744hhaann0000..iinndddd XX 2277..0033..22000088 1111::3333::1199 Contents XI 9.8.1 Finite Element Analysis ........................................... 142 9.8.2 FEA Data Input .................................................. 143 9.8.3 Model Verifi cation ............................................... 144 9.9 Sheet Sag and Sag Rate ................................................... 145 9.10 Cooling Against a Mold Surface ........................................... 146 9.10.1 Light-Gauge Cooling Criteria ..................................... 147 9.10.2 Heavy-Gauge Cooling Criteria .................................... 147 9.10.3 Cooling and Residual Stress ....................................... 147 9.10.4 Coolant Characteristics ........................................... 147 9.10.5 Coolant Flow Rate and Temperature Control ....................... 148 9.11 Cooling Against the Plug ................................................. 149 9.12 Heat Removal by Mold and Coolant ....................................... 149 9.13 Forming Times .......................................................... 150 10 Trimming ................................................................... 153 10.1 The Mechanics of Trimming .............................................. 154 10.2 Light-Gauge Trimming ................................................... 155 10.2.1 In-Mold Trimming ............................................... 155 10.2.2 In-Machine Trimming ............................................ 158 10.2.3 In-Line Trimming ............................................... 158 10.2.3.1 Canopy or Horizontal Trimming ............................ 159 10.2.3.2 Flatbed or Vertical Trimming ............................... 160 10.2.4 Two-Step Trimming .............................................. 160 10.3 Prototype Trimming ..................................................... 161 10.4 Heavy-Gauge Trimming .................................................. 162 10.4.1 In-Plane Trimming .............................................. 162 10.4.2 Hand Power Tool Trimming ...................................... 164 10.4.3 Milling or 3-Axis Machines ....................................... 164 10.4.4 Multi-Axis Routers ............................................... 165 10.4.5 Robotic Trimmers ............................................... 165 10.5 The Importance of the Trim Fixture ....................................... 166 10.5.1 Cutter Design ................................................... 166 10.6 Trim Tolerance .......................................................... 167 10.7 Other Trimming Concepts ................................................ 168 10.7.1 Water Jet Cutting ................................................ 168 10.7.2 Laser Cutting .................................................... 169 10.7.3 Trimming Foam ................................................. 169 11 Polymers and Plastics ........................................................ 171 11.1 Polymer Characterization ................................................ 171 11.1.1 Plastic vs. Polymer ............................................... 171 11.1.2 Thermoset and Thermoplastic Defi nitions .......................... 172 11.1.3 Crystalline and Amorphous Defi nitions ............................ 172 11.1.4 Homopolymers, Copolymers, Terpolymers, and Blends .............. 173 11.1.5 Additives, Fillers and Reinforcements .............................. 173 11.2 The Thermoforming Window ............................................. 175 11337744hhaann0000..iinndddd XXII 2277..0033..22000088 1111::3333::1199 XII Contents 11.3 Thermoformable Polymers ............................................... 176 11.3.1 Polystyrene and Other Styrenics ................................... 176 11.3.2 Polyvinyl Chloride and Other Vinyls ............................... 177 11.3.3 Acrylics ......................................................... 178 11.3.4 Cellulosics ...................................................... 179 11.3.5 Polycarbonate ................................................... 179 11.3.6 Polyesters ....................................................... 180 11.3.7 Polyethylene ..................................................... 182 11.3.8 Polypropylene ................................................... 183 11.3.9 Other Polyolefi ns ................................................ 187 11.3.10 Formable Biopolymers ........................................... 189 11.3.11 Other Formable Polymers ........................................ 191 11.4 Multilayer Polymers...................................................... 193 11.5 Foamed Plastics ......................................................... 194 11.5.1 High-Density Foams ............................................. 194 11.5.2 Low-Density Foams .............................................. 196 11.6 Thermal Properties ...................................................... 198 11.6.1 Heat Capacity ................................................... 199 11.6.2 Thermal Conductivity ............................................ 199 11.6.3 Polymer Density ................................................. 200 11.6.4 Thermal Diffusivity .............................................. 200 11.6.5 Thermal Coeffi cient of Expansion ................................. 200 11.6.6 Thermal Properties of Multilayer Structures, and Filled and Reinforced Polymers ................................ 201 11.7 Infrared Energy Absorption for Specifi c Polymers ........................... 201 12 Issues of Quality Control ..................................................... 205 12.1 Incoming Sheet Quality .................................................. 205 12.1.1 What the Thermoformer Needs to Know About the Extrusion Process ......................................................... 205 12.1.2 What the Thermoformer Needs to Know About Quality.............. 210 12.1.3 What the Thermoformer Needs to Know About Regrind ............. 215 12.2 The Role of the Purchase Order ........................................... 217 12.2.1 Incoming Sheet Quality Evaluation ................................ 218 12.3 Production Monitoring .................................................. 218 12.3.1 Monitoring Temperature ......................................... 218 12.3.2 Sheet Formability ................................................ 219 12.3.3 Cutting Surfaces – Microfracture Concerns ......................... 221 12.3.4 Finished Part Performance ........................................ 221 13 Comparison with Other Technologies [47, 48] ................................. 223 13.1 Classifi cation of Plastics Molding Technologies ............................. 225 13.2 Polymer Material Choices ................................................ 226 13.3 Other Processing Concerns ............................................... 226 11337744hhaann0000..iinndddd XXIIII 2277..0033..22000088 1111::3333::1199

Understanding Thermoforming PDF

269 Pages·3.22 MB·269\269

by James L. Throne (Auth.)

Checking for file health...

Save to my drive

Quick download

Download

Download Understanding Thermoforming PDF Free - Full Version

by James L. Throne (Auth.)| 269 pages| 3.22| 269\269

Download Understanding Thermoforming by James L. Throne (Auth.) in PDF format completely FREE. No registration required, no payment needed. Get instant access to this valuable resource on PDFdrive.to!

Free Download PDF

About Understanding Thermoforming

No description available for this book.

Detailed Information

Author:	James L. Throne (Auth.)
Pages:	269
Language:	269\269
File Size:	3.22
Format:	PDF
Price:	FREE

Download Free PDF

Safe & Secure Download - No registration required

Why Choose PDFdrive for Your Free Understanding Thermoforming Download?

100% Free: No hidden fees or subscriptions required for one book every day.
No Registration: Immediate access is available without creating accounts for one book every day.
Safe and Secure: Clean downloads without malware or viruses
Multiple Formats: PDF, MOBI, Mpub,... optimized for all devices
Educational Resource: Supporting knowledge sharing and learning

Frequently Asked Questions

Is it really free to download Understanding Thermoforming PDF?

Yes, on https://PDFdrive.to you can download Understanding Thermoforming by James L. Throne (Auth.) completely free. We don't require any payment, subscription, or registration to access this PDF file. For 3 books every day.

How can I read Understanding Thermoforming on my mobile device?

After downloading Understanding Thermoforming PDF, you can open it with any PDF reader app on your phone or tablet. We recommend using Adobe Acrobat Reader, Apple Books, or Google Play Books for the best reading experience.

Is this the full version of Understanding Thermoforming?

Yes, this is the complete PDF version of Understanding Thermoforming by James L. Throne (Auth.). You will be able to read the entire content as in the printed version without missing any pages.

Is it legal to download Understanding Thermoforming PDF for free?

https://PDFdrive.to provides links to free educational resources available online. We do not store any files on our servers. Please be aware of copyright laws in your country before downloading.

The materials shared are intended for research, educational, and personal use in accordance with fair use principles.