Термоформование. Материалы, технологии, оборудование

М. А. Шерышев, А. Е. Шерышев

Термоформование. 

Материалы, технологии, оборудование

Санкт-Петербург 

2018

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

УДК 678.01.53 
ББК 35.710 

Ш49

Шерышев М. А. 

Термоформование. Материалы, технологии, оборудование / М. А. Шеры
шев, А. Е. Шерышев. — СПб. : ЦОП «Професссия», 2018. — 384 с.: ил.

ISBN 978-5-91884-096-2

В книге дана классификация полимерных материалов и всех методов термоформования 

из них. Описаны свойства исходных полимерных материалов, основные методы производства листов и пленок и влияние этих методов на качество отформованных изделий.

Рассмотрены основные конструктивные схемы, принципы работы, а также особенности 

эксплуатации и обслуживания термоформовочных машин и поточных линий на их основе. Дано описание конструкций основных узлов формующего оборудования. Приведены 
методы их технологического и механического расчетов. Значительное внимание отведено 
изложению основ конструирования изделий и технологической оснастки. Описаны методы 
подготовки заготовок из листовых материалов. Уделено внимание операциям финишной 
отделки отформованных изделий. 

Книга предназначена для технологов и инженерно-технических специалистов предпри
ятий по переработке пластмасс, студентов, аспирантов и преподавателей профильных вузов.

УДК 678.01.53 

ББК 35.710 

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена  

в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, 

рассматриваемых издательством как надежные. Тем не менее, имея в виду 
возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может 

гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет 

ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

 
 
 
 
 
© М. А. Шерышев, А. Е. Шерышев, 2018

 
 
 
 
 
© ЦОП «Професссия», 2018 

ISBN 978-5-91884-096-2 
 
© Оформление: ЦОП «Професссия», 2018

Ш49

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

СОДЕРЖАНИЕ

1. Предисловие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
5

2. Листовые и пленочные термопластичные материалы для термоформования . . . . . . 
9

2.1. Классификация листовых и пленочных термопластичных материалов и 
методов их производства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
9

2.2. Основные термопластичные материалы, используемые при термоформовании. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
10

2.3. Методы получения листов и пленок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  26

2.3.1. Получение листов и пленок экструзией . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
27

2.3.2. Получение листов и пленок каландровым методом . . . . . . . . . . . . . . . . 
36

2.3.3. Получение листов методом полимеризации в форме . . . . . . . . . . . . . . . 
39

3. Классификация методов термоформования объемных изделий . . . . . . . . . . . . . . . . .  42

4. Технологические схемы производства изделий термоформованием. . . . . . . . . . . . . . 
80

5. Оборудование для термоформования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
91

5.1. Классификация оборудования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
91

5.2. Однопозиционные машины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 
94

5.3. Многопозиционные машины с однородными позициями . . . . . . . . . . . . . . 
98

5.4. Многопозиционные машины с позициями различного назначения . . . . . . 100
5.5. Поточные линии и специализированные машины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5.6. Установки для индивидуального и мелкосерийного производства. . . . . . . . 121

6. Основные узлы и механизмы термоформовочного оборудования. . . . . . . . . . . . . . . . 132

6.1. Нагревательные устройства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
6.2. Зажимные устройства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
6.3. Пневмо- и вакуумсистемы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
6.4. Приводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
6.5. Системы дополнительного охлаждения отформованных изделий . . . . . . . . 200

7. Технология термоформования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

7.1. Формуемость листовых и пленочных материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
7.2. Температура разогрева листовой заготовки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
7.3. Технологическая и свободная усадка при формовании. . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
7.4. Коробление готовых изделий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
7.5. Влияние остаточных напряжений в полимерных пленочных или листовых 
заготовках. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
7.6. Температура оформляющего инструмента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
7.7. Давление и скорость формования. Степень вытяжки материала . . . . . . . . . 246
7.8. Разнотолщинность формованных изделий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Предисловие

8. Технологическая оснастка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256

8.1. Классификация оснастки. Основные материалы для изготовления оснастки  256
8.2. Особенности технологии, влияющие на геометрию изделия и оснастки . . 260
8.3. Основные требования к формующей оснастке. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
8.4. Примеры конструктивных решений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
8.5. Эксплуатация и обслуживание технологической оснастки . . . . . . . . . . . . . . 306

9. Подготовка мерных заготовок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312

10. Механическая обработка изделий и отделочные операции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325

10.1. Механическая обработка изделий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
10.2. Отделочные операции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345

11. Контроль качества готовых изделий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351

12. Переработка отходов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359

13. Основы техники безопасности при производстве изделий термоформованием . . . 366 

14. Обозначения полимерных материалов, принятые в книге. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376

Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

1. Предисловие

Первый опыт формования объемных изделий из листовых заготовок человече
ство получило много-много веков назад [1]. В Египте и Микронезии емкости для 
пищевых продуктов изготовлялись из пластин, вырезанных из панциря черепахи 
(кератина). Пластины при нагревании в горячем масле становились пластичными 
и им придавалась необходимая форма. Еще одной предтечей современных методов 
формования можно считать метод формования коры деревьев (натуральной целлюлозы), который использовали американские индейцы и жители Микронезии. Пластины, сделанные из коры деревьев, нагревались в горячей воде и после придания 
им необходимой формы использовались при строительстве каноэ.

Началом появления современной технологии изготовления листовых и пленоч
ных заготовок можно считать середину сороковых годов XIX века, когда впервые с 
коммерческими целями методом экструзии стали перерабатывать шеллак и гуттаперчу [2]. А в конце шестидесятых годов того же века был освоен промышленный способ 
изготовления целлулоида — первого крупнотоннажного термопласта, который почти 
сто лет широко использовался для производства изделий как промышленного, так 
и бытового назначения. Целлулоид выпускался в виде блоков, поэтому буквально 
через два года были созданы специальные гидравлические строгательные станки, 
с помощью которых из блоков целлулоида нарезались тонкие листы.

Именно это время можно считать временем рождения современного метода пнев
мовакуумного формования (термоформования), так как в 1870 году двое американцев 
Уэсли Хэйтт и Чарльз Бэроуз провели первый эксперимент по термоформованию 
листов из целлулоида. Свернутые в трубку листы они поместили в цилиндрическую 
перфорированную форму, а затем стали нагнетать в нее пар. В результате нагрева 
целлулоида и разницы давления снаружи и внутри свитки стали принимать геометрические размеры внутренней поверхности формы. Кроме того, из полученных 
листов целлулоида практически сразу в металлических формах начали формовать 
трубы и желоба. Очень быстро целлулоид нашел применение и в производстве 
бытовых изделий — из него стали формовать сначала лица для кукол, погремушки, 
небольшие бутылки, а затем и множество других изделий.

Постепенно совершенствовалась технология формования. И к началу тридцатых 

годов XX века термоформованием были получены изделия, к размерам которых 
предъявлялись повышенные требования. Так, например, методом термоформования 
в 1930 году была изготовлена рельефная карта морского побережья США и началось 
производство первых в истории пластмассовых бутылок. Правда, тогда бутылки изготовлялись из двух половинок, которые потом сваривались между собой. В 1933 году 
в массовом порядке формованием стали производить из ПВХ внутренние панели 
бытовых холодильников.

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Предисловие

Впервые термоформование стало использоваться для производства упаковки в 

конце тридцатых годов XX века, когда была создана технология блистерной упаковки 
из целлюлозы.

Очередной толчок развитию метода формования дало промышленное производ
ство листов из ПММА (оргстекла). Первыми формованными изделиями из этого 
материала стали элементы остекления кабин различных типов самолетов. За ними 
последовало формование ветрозащитных стекол разнообразного назначения, например, для мотоциклов, стенок душевых кабин и т. д.

Начиная с середины тридцатых годов прошлого века в мире произошел бур
ный рост производства различных термопластичных материалов и после окончания Второй мировой войны номенклатура листов и пленок, пригодных для их 
переработки термоформованием, существенно расширилась. Резко увеличилась и 
номенклатура формуемых изделий. В середине пятидесятых годов стала впервые 
осуществляться упаковка продукции в пленочные материалы. В 1960 году в промышленности стали использоваться автоматические формовочные агрегаты, производящие пачки для сигарет и тару для хранения кубиков льда. Получило развитие 
двухстороннее формование, осуществляемое на полностью автоматизированных  
линиях.

Как любая востребованная технология методы термоформования продолжают 

постоянно совершенствоваться. Так, в самое последнее время при формовании 
различных упаковок вместо нанесения печатного рисунка все чаще используется 
технология IML, при которой изготовленная заранее этикетка вставляется специальным роботом в формующий инструмент, а в момент формования заготовки 
этикетка прочно соединяется со стенкой изделия.

В Советском Союзе зарождение термоформования как промышленного метода 

производства изделий из пластмасс можно отнести к середине тридцатых годов 
прошлого века, когда из листов ПММА методом свободного формования стали 
изготавливать элементы остекления кабин самолетов. 

Однако настоящее развитие этот метод получил лишь в конце сороковых — на
чале пятидесятых годов. После окончания Великой Отечественной войны в нашу 
страну по репарации было поставлено очень большое количество гидравлических 
прессов для пластмасс из Германии. Этих прессов было гораздо больше, чем в то 
время требовалось промышленности для производства изделий из реактопластов. 
Многие из них остались невостребованными. В то же время в стране ощущался 
дефицит оборудования для производства изделий из термопластов.

В этих условиях всех заинтересовало предложение Константина Николаевича 

Стрельцова о модификации неиспользуемых прессов и производстве на них изделий, 
формуемых из листовых термопластов. В Стрельне (в то время пригороде Ленинграда) было организовано Особое опытное конструкторское бюро. В короткие сроки 
под руководством К. Н. Стрельцова была разработана и изготовлена принципиально 
новая технологическая оснастка, термошкафы для нагрева листовых заготовок, 
внесены изменения в систему управления прессами. Прессы были установлены на 
предприятиях по переработке пластмасс и хорошо себя зарекомендовали. Сам метод 
получил название «механопневмоформование» и многие годы широко использовался 
отечественной промышленностью. В начале семидесятых годов Оренбургский завод 

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Предисловие

гидравлических прессов начал серийный выпуск прессов ДБ2430Д, предназначенных 
для механопневмоформования изделий из листовых пластмасс.

Перу К. Н. Стрельцова принадлежат две очень интересные книги [3, 4], специ
ально посвященные вопросам переработки листовых термопластов.

К началу шестидесятых годов на предприятиях стал ощущаться недостаток обо
рудования для вакуумного формования и институту УкрНИИпластмаш (г. Киев) 
было поручено разработать ряд формовочных машин различного назначения (для 
рельефного декорирования пленки, для производства одноразовых стаканчиков и 
мелкой тары, для производства внутренних корпусов бытовых холодильников и т. д.). 
Задача была успешно решена, опытные образцы машин созданы на опытном заводе 
института и прошли длительную апробацию в условиях действующих предприятий 
по переработке пластмасс. Однако до серийного изготовления этих машин дело 
так и не дошло. Этому препятствовал договор с Венгрией, которая в соответствии с 
планами существовавшего в то время Совета Экономической Взаимопомощи поставляла в Советский Союз машины для термоформования.

Сразу после стагнации промышленности в начале девяностых годов в нашей 

стране резко выросла потребность в различной полимерной таре и упаковке, что 
привело к резкому спросу на формованные изделия. Уже к 2000 году объем производства формованных изделий достиг уровня 1990 года, а в 2008 году, по данным 
ряда специалистов, он превысил этот показатель примерно в три раза. В настоящее 
время только, например, в Москве и Московской области действует более ста предприятий, производящих полимерные изделия методами термоформования.

В предлагаемом издании в едином аспекте рассматриваются вопросы теории и 

практики переработки листовых и пленочных полимерных материалов в объемные 
изделия. 

Преимуществом методов получения изделий из листов и пленок по сравнению с 

другими методами производства изделий из пластмасс является меньшая стоимость 
оборудования, возможность изготовления тонкостенных изделий, высокая степень 
автоматизации процесса, а также относительно малая стоимость изготовления формующего инструмента и технологической оснастки.

Процессы переработки пластмасс в изделия развились настолько, что многие 

виды изделий возможно изготовить несколькими способами. Так, например, ряд изделий можно получить как методом литья под давлением, так и термоформованием. 
При определении метода изготовления того или иного изделия следует иметь в виду, 
что применение литья под давлением для производства крупногабаритных изделий 
неэкономично из-за необходимости использования громоздкого оборудования с 
узлами смыкания большой единичной мощности и цельнометаллических форм, 
изготовление которых требует уникального станочного оборудования. Невыгодно 
применение литьевых машин и при изготовлении изделий небольшими сериями, 
а также при организации производства тонкостенных изделий. 

Наряду с целым рядом достоинств метода формования листовых и пленочных 

полимеров, следует помнить и его недостатки, к которым в первую очередь относится 
значительная по сравнению с другими методами переработки разнотолщинность 
получаемых изделий и недостаточная стабильность размеров деталей, попадающих 
при эксплуатации в условия повышенных температур. Кроме того, при выборе метода 

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Предисловие

необходимо учитывать, что листы и пленка стоят дороже гранул. Однако в последнее 
время этот фактор имеет меньшее значение в связи со значительным удешевлением 
процесса листования термопластов и созданием автоматических линий типа «экструдер — формующий агрегат», «каландр — формующий агрегат» и литьевых машин 
с приспособлением для формования отлитых заготовок.

Несмотря на то что формование изделий из листовых полимеров является одним 

из старейших процессов переработки пластмасс, до настоящего времени этот метод, 
по сравнению с большинством других, остался наименее изученным и не имеющим 
строгого математического описания.

Мировой опыт производств по переработке пластмасс показывает, что возмож
ности процессов получения изделий из листовых полимерных материалов еще далеко 
не исчерпаны. Более глубокое изучение физических основ формования, выявление 
взаимосвязи свойств сырья, технологических параметров и особенностей аппаратурного оформления процесса с качеством готовых изделий позволяет существенно 
расширить их область применения, заранее, еще на стадии проектирования изделия 
и разработки технологии процесса формования, прогнозировать те или иные характеристики изделия и направленно их изменять.

В книге отсутствует описание процессов сварки пленочных и листовых матери
алов, хотя эта технология очень широко используется при получении целого ряда 
изделий. Сделано это осознанно в связи с тем, что сварка листов и пленок достаточно 
полно описана как в отечественной, так и в зарубежной литературе. В частности, по 
этому вопросу можно рекомендовать книги проф. Г. В. Комарова. 

Авторы будут благодарны читателям за критические замечания, направленные 

на улучшение содержания данной книги.

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

2. ЛИСТОВЫЕ И ПЛЕНОЧНЫЕ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ 

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ТЕРМОФОРМОВАНИЯ

2.1. Классификация листовых и пленочных термопластичных материалов 

и методов их производства

В настоящее время четкого разделения на «листы» и «пленки» в литературе нет. 

Разделение изделий на пленки и листы носит условный характер. Одни авторы к 
листам относят изделия толщиной более 0,25 мм, другие рекомендуют минимальную 
толщину листовых материалов выбирать (в зависимости от эксплуатационных и тех-
нологических свойств) в пределах 0,25–0,5 мм. Для ПП эта минимальная толщина 
равна 0,25 мм, для ПЭНП — 0,5 мм, а для ПЭВП — 0,35 мм. Однако часто основой 
для разделения на листы и пленки служит не толщина изделия, а применяемое оборудование. Так, изделия из УПС и полимеров на основе эфиров целлюлозы толщиной 
0,125 и 0,25 мм относят к листам, так как они получаются на листовальных агрегатах.

По-видимому, правильнее было бы при разделении изделий на листы и пленки 

руководствоваться не столько толщиной, сколько их свойствами и типом оборудования, используемого для их производства. Действительно, плоские изделия из ПЭНП 
толщиной до 0,35–0,5 мм имеют относительно малую жесткость и изготавливаются 
на агрегатах для получения пленок (плоских или рукавных) и как конструкционный 
материал использоваться не могут (ввиду их малой жесткости). В то же время указанные выше изделия из УПС и жесткого (непластифицированного) ПВХ при толщине 
более 0,125 мм получают на оборудовании, предназначенном для получения листа.

Листовые и пленочные полимерные материалы можно разделить по следующим 

классификационным признакам.

1. По типу исходного полимера:
а) термопластичные, используемые в процессах термоформования
– из ПЭНП; 
– ПЭВП;
– ПП;
– ПС;
– УПС;
– САН;
– АБС-пластика;
– жесткого (непластифицированного) ПВХ;
– ПММА экструзионного или литьевого;
– ПК;
– ПА-12;
– ПЭТФ аморфного, кристаллизующегося или некристаллизующегося;

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru 

Листовые и пленочные термопластичные материалы для термоформования

– ПСФ и т. д.
2. По составу и числу слоев:
а) монолитные;
б) вспененные;
в) дублированные;
г) плакированные;
д) однослойные;
е) двухслойные;
ж) многослойные и т. д.
3. По качеству и характеру внешней поверхности:
а) гладкие;
б) без рисунков;
в) с рисунками;
г) окрашенные в массе; 
д) с окрашенными внешними слоями;
е) с тиснением;
ж) с рифленой поверхностью. 
4. По типу используемого для их изготовления оборудования:
а) плоские листы и пленки;
б) рукавные пленки.
Все основные особенности переработки полимерных листов и пленок во многом 

определяются свойствами полимерных материалов, из которых были произведены 
листовые или пленочные заготовки.

2.2. Основные термопластичные материалы, 

используемые при термоформовании

Как видно из классификации, гамма полимерных материалов, из которых произво
дят листы и пленки, чрезвычайно широка. Кратко охарактеризуем лишь те материалы, 
производство изделий из которых получило наиболее широкое распространение. 

Полистирол (ПС) — прозрачный материал с хорошим блеском. Устойчив к дей
ствию масел, спиртов, воды, разбавленных и концентрированных солей, галоген 
водородных кислот и щелочей. Нестоек к бензину, эфирным маслам, ледяной уксусной и молочной кислотам. Керосин и высшие спирты способствуют растрескиванию 
изделий из полистирола.

ПС очень хрупкий, из-за этого его невозможно перерабатывать из рулона на 

стандартных формовочных машинах. Поэтому он перерабатывается на агрегатах, 
состоящих из экструзионной линиии и формующей машины. ПС не может транспортироваться в «холодном» состоянии с помощью цепной передачи. Формованные 
изделия, полученные на машинах из листа, должны извлекаться из формы при 
температуре немного ниже температуры стеклования. 

Термическая деструкция ПС начинается при 260 °С, термоокислительная — при 

200 °С. Под действием УФ-лучей и влаги воздуха в атмосферных условиях происходит постепенное помутнение и пожелтение ПС, увеличивается его хрупкость,  

©ЭБС «Химия», 2022 © ЦОП «Профессия», 2009–2022. Все права защищены. www.epcprof.ru