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什麼是滾塑成型?製程原理、模具優勢與進階應用

滾塑成型是一種專門生產中空塑膠件的製造技術。從技術應用來看,這個製程涵蓋了相當廣泛的產品類型,小至浮標、獨木舟、高階冰桶,大至無人機外殼等精密零件都能透過滾塑實現。技術核心在於能以相對經濟的方式,生產高度客製化的中空結構件。

製程原理與流程

整個製程從材料處理開始。首先需要將顆粒狀塑膠原料透過粉碎研磨成粒徑均勻的細粉末。接著將粉末裝入模具,由多軸機械臂,俗稱蜘蛛臂,夾持進行三維旋轉,同步送入高溫烤箱,其熱能輸出可達 300 萬 BTU。
在旋轉加熱過程中,粉末逐漸熔融並依靠離心力均勻附著於模具內壁,層層堆疊直到原料完全消耗。成型後移至冷卻區,可依產品需求選擇自然冷卻、強制風冷或水霧冷卻等方式控制降溫速率,最後開模取件。

技術優勢分析

滾塑最顯著的技術特點是低壓成型。相較於射出成型需要高壓鎖模系統,滾塑依靠重力與旋轉,對模具強度要求低得多。這使得我們可以採用薄壁鋁合金鑄造模具,而非昂貴的高強度鋼模,大幅降低模具開發成本與專案前期投資。
此外,製程轉換彈性極高,無論是更換顏色、調整產品規格或切換不同模具,都能快速完成。對於大型零件製造,滾塑也展現出其他製程難以比擬的尺寸自由度。

進階技術應用

從技術整合角度,滾塑還能延伸出幾項關鍵應用:

  • 材料客製化: 透過自主粉碎能力,可以精準控制粉末粒徑分布,添加特定功能性助劑,如 UV 穩定劑、疏水劑、發泡劑等,或調配客製化色料。
  • 發泡技術: 在中空結構內部注入發泡材料,能同時實現多重功能,提升隔熱性能,例如冰桶應用、增加浮力與防水性,例如浮標、強化結構抗壓強度以滿足特殊承載需求。這是純中空結構難以達成的性能提升。

製程整合方案

從實務角度來看,滾塑最大的價值在於製程整合能力。可以將滾塑與其他製程無縫銜接:

  • 發泡技術
  • CNC 加工
  • 射出成型

舉例來說,若要製作內部需容納電子設備的客製化推車,採用滾塑整合方案相較傳統不銹鋼加工,具備明顯優勢:製造成本更低、交期更短、重量更輕,且成品具備優異的抗腐蝕性與抗衝擊性,不易產生凹陷或鏽蝕問題。這種跨製程整合能力,正是滾塑技術在現代製造領域展現競爭力的關鍵所在。

👉 擠出中空成型(EBM)製程原理
👉 射出中空成型(IBM)瓶口精度解析
👉 拉伸中空成型(SBM)與 PET 寶特瓶製造
👉 中空成型的可製造性設計 DFM 原則
👉 模具的靈魂在於公差

模具加工公差與刀具選擇指南:從銑刀到研磨

模具的靈魂在於公差

模具製造的本質,就是一場對公差的極致追求。

一套模具的成敗,不在於外型多麼複雜,而在於其分模面是否能完美貼合、滑塊是否能順暢移動、模仁與模穴的尺寸是否在千分之幾公釐的誤差內。但要如何實現 0.005 公釐的公差? 這並非單一工具能完成,而是取決於一套嚴謹的加工流程,以及在正確的階段、為正確的材料、選擇正確的刀具。

步驟一:CNC 銑削 — 成形的主力

適用公差:約 ±0.005mm 至 ±0.05mm
CNC 銑削是模具加工的起點與主力。它使用高速旋轉的碳化鎢銑刀,執行粗加工與精加工,快速移除大量材料,並建立起模具 90% 的 3D 輪廓。

刀具選擇

  • 平刀:用於加工平面、側壁,效率最高
  • 圓鼻刀:用於曲面精加工,刀刃強度較佳
  • 球刀:用於複雜 3D 曲面或自由曲面的精修

技術要點

傳統銑削有三大局限:

  1. 硬度限制:傳統碳化鎢刀具較難加工洛氏硬度 HRC 50 以上的淬火鋼。但現代硬銑削技術已突破此限制,使用陶瓷或 CBN(立方氮化硼)刀具,配合高速加工中心,可直接加工 HRC 60 以上的淬火鋼,這正是硬銑削技術的價值。
  2. 內角限制:旋轉刀具的物理特性,使其在內角處必定會留下 R 角,無法加工出完全銳利的 90 度內角。
  3. 深窄溝槽限制:刀具長徑比過大時會產生震顫,難以加工深度超過刀徑 3-5 倍的窄槽。

步驟二:熱處理 — 賦予模具硬度

當銑削完成後,模具零件會被送去熱處理或淬火,使其硬度大幅提升至洛氏硬度 HRC 50 甚至 60 以上,以確保其耐磨性與壽命。但熱處理會導致工件產生微小的變形(通常約 0.05-0.3mm),這使得銑削階段達成的公差被破壞。此時,後續的精密製程必須介入以修正變形。

技術要點

實務上熱處理時機更加靈活:

  • 預硬鋼:材料已預先熱處理至 HRC 28-35,直接加工後不需再淬火,可避免變形問題
  • 分段熱處理:粗加工 → 退火 → 精加工 → 淬火,適合複雜模具
  • 硬銑削路線:材料先淬火至最終硬度,再用硬銑削直接加工,完全避免熱處理變形

步驟三:放電加工 EDM — 克服硬度與內角

適用公差:約 ±0.002mm 至 ±0.01mm
放電加工是一種非接觸式加工,利用電火花侵蝕導電材料。當銑削無法加工時,就輪到它上場。

刀具選擇

  • 石墨電極或銅極:用於模穴放電加工
  • 銅線:用於線切割放電加工,線徑常見為 0.1-0.3mm

技術要點

放電加工的價值在於它能做到銑削做不到的三件事:

  1. 加工淬火鋼:它不在乎材料硬度,只在乎是否導電,因此能輕鬆加工 HRC 60 以上的淬火鋼。
  2. 加工銳利內角:電極可以被製作成任何形狀,能輕易加工出銑刀無法實現的 90 度銳利內角。
  3. 加工深窄肋:能加工銑刀無法伸入的深窄溝槽,且線切割無切削應力,特別適合精密薄壁零件。

線切割 EDM 的公差控制能力極佳,在良好條件下可穩定達到 ±0.002-0.005mm,甚至更高。

步驟四:研磨 — 追求極限公差與表面

適用公差:< ±0.002mm,可達 ±0.001mm(1 微米)

研磨是精密加工的最後一哩路,專門用於精修與創造極致表面品質。

刀具選擇

  • 砂輪:由無數堅硬磨料顆粒(如氧化鋁、碳化矽、CBN、鑽石)組成,是研磨的刀具

技術要點

研磨是追求極限公差的唯一手段。它能加工熱處理後的淬火鋼,並能完美修正熱處理帶來的微小變形。

常見研磨工法:

  • 平面研磨:修正基準面,公差可達 ±0.001mm
  • 外圓研磨/內圓研磨:修正圓柱零件,如頂針、導銷
  • 成形研磨:研磨特殊輪廓面

研磨不僅追求尺寸精度,更能創造出鏡面般的表面粗糙度,達到 Ra 0.1μm 甚至更低。

步驟五:拋光 — 表面品質的極致

在研磨之後,對於需要極致表面品質的模穴(如光學鏡片模具、透明塑膠外觀件),還需要進行拋光。

拋光使用更細的研磨材料或鑽石膏,配合手工或機器研磨,將表面粗糙度進一步降低至 Ra 0.05μm 以下,達到完美鏡面效果。

公差是技術的綜合體現

模具的公差精度,不是某一道工序的功勞,而是:

  • 設計階段:合理的公差分配與材料選擇
  • 加工階段:正確的工序排程與刀具選擇
  • 檢測階段:三次元量測儀(CMM)的精密驗證

唯有將每個環節都做到極致,才能創造出真正符合 0.005mm 甚至 0.001mm 公差要求的精密模具。

👉 3軸、4軸與5軸銑削差異分析
👉 五軸 CNC 加工自由曲面挑戰

五軸 CNC 如何加工自由曲面模具

自由曲面加工的挑戰

在現代工業設計中,從汽車的流線型車身、滑鼠的人體工學外殼,到高階衛浴的造型龍頭,都充滿了複雜的自由曲面。要製造這些產品的模具,是一項巨大的挑戰。

傳統的三軸CNC銑床在面對這些複雜曲面時會遭遇瓶頸,而五軸CNC加工技術則是實現這些設計的關鍵。

三軸加工的瓶頸:階梯效應與拋光需求

要理解五軸的優勢,必須先認識三軸的局限。三軸CNC只能在X、Y、Z三個線性方向上移動,當它加工曲面時,刀具姿態始終保持垂直向下。

為了銑削出弧面,三軸機台必須使用球刀,像等高線一樣一層層細微步進來逼近曲面。這個過程會在表面留下大量微小的階梯狀刀痕,稱為階梯效應。
這導致了兩個關鍵問題。首先是加工效率低落,為使階梯更細緻,步距必須極小,導致加工時間非常漫長。其次是後製成本高昂,粗糙的階梯表面必須依賴經驗豐富的技師花費數十甚至數百小時進行人工拋光,這不僅成本高昂,且精度難以控制。

五軸CNC的原理:旋轉軸帶來的刀具傾斜能力

五軸CNC之所以能克服上述難點,是因為它在X、Y、Z三個線性軸之外,增加了兩個旋轉軸(通常為A軸與C軸,或B軸與C軸的組合)。這兩個旋轉軸賦予了機床一個革命性的能力:刀具可以相對於工件傾斜並調整姿態。

五軸CNC加工自由曲面的優勢

五軸同動加工透過刀具傾斜能力,帶來了四大顯著優勢:

1. 保持刀具與曲面的最佳接觸角度

五軸系統可以使刀具在加工過程中始終保持與模具曲面法線接近垂直的最佳姿態。這讓刀具能以更有效率的角度切削,大幅提升加工精度與表面光潔度。

2. 側銑加工消除階梯效應

五軸不再需要依賴球刀尖端慢慢研磨,它可以傾斜刀具,使用球刀的側面進行大面積的掃描式切削。這種側銑(flank milling)方式能一次性切削出平滑的弧面,從根本上消除了三軸加工的階梯效應。

3. 大幅減少甚至免除拋光工序

由於五軸加工完成的模具表面極度光滑,已非常接近鏡面要求,後續的人工拋光時間被大幅縮短,在某些情況下甚至可以完全免除。這不僅節省了巨額的後製成本,也確保了模具的原始設計精度不被人工作業影響。

4. 加工深腔與複雜幾何結構

傾斜的刀具能夠避免與工件產生干涉碰撞。它能伸入三軸機台無法觸及的深腔或側壁,甚至能加工輕微的倒鉤結構,實現了複雜零件的一體成型加工。

塑膠厚板真空成型後加工:CNC 切割與鑽孔技術

成品來自成型後的精密加工

在塑膠厚板真空成型製程中,當塑膠板材從模具上取下時,它並非最終產品,而是一個仍連著多餘邊料的粗胚。這個粗胚缺乏精確的輪廓,也沒有安裝孔或散熱槽等功能性特徵。真空成型本身只解決了立體塑形的問題,而產品的最終精度、功能完整性,完全取決於後段的 CNC 精密加工技術。

為什麼後加工是必要的?

厚板真空成型的原理是將加熱軟化的板材透過真空吸力,貼合到單面模具上形成 3D 造型。這種製程特性決定了:

  1. 輪廓尚未分離: 成型後的產品依然連接在原始板材上,必須透過精確切割才能分離。
  2. 無法直接成型孔洞: 與射出成型不同,真空成型無法在製程中預留孔位。所有的安裝孔、散熱槽、開口等功能性結構,都必須在成型後透過機械加工完成。

對於薄板泡殼包裝,後續處理可透過刀模沖壓完成。但對於厚度 3mm 以上、尺寸大型且具備複雜 3D 曲面的工業外殼,唯一能確保精度的方法就是 CNC 數控加工

關鍵技術一:5 軸 CNC 輪廓切割與修邊

這是決定產品輪廓精度與表面品質的核心工序。

成型後的粗胚會被固定在專為該產品設計的精密治具上,確保加工過程中零件的絕對穩定與定位精度。接著,5 軸 CNC 加工中心的刀具開始運作。

所謂5 軸,是指刀具能在 X、Y、Z 三個直線軸之外,再進行 A、B(或 A、C)兩個旋轉軸的同步運動。這種多軸聯動能力使得:

  • 刀具能始終保持最佳切削角度,垂直或傾斜於產品的 3D 曲面
  • 沿著 CAD/CAM 設計的輪廓路徑進行連續精確切割
  • 將產品從廢料板上完美分離,邊緣平整無毛邊

關鍵技術二:CNC 鑽孔與開槽加工

在同一個 CNC 加工程序中,依照 CAM 軟體生成的刀具路徑,機台會在產品的指定位置執行:

  • 鑽孔加工: 用於螺絲鎖固、五金件安裝或電路板定位,孔徑公差可控制在 ±0.1mm 以內
  • 銑槽加工: 用於開關面板、顯示螢幕嵌入、散熱風扇安裝或通風口開設

5 軸 CNC 的優勢在於:

  • 確保孔位與槽孔的三維空間定位精度
  • 邊緣乾淨、無毛刺、無應力集中
  • 保證後續組裝的順利度與產品的最終質感

成型與加工是一體化技術

厚板真空成型是成型 + 加工的整合製程。真空成型賦予塑膠立體造型,5 軸 CNC 則賦予其工業級精度與功能性。

一個專業的厚板真空成型製造商,必定同時具備:

  • DFM(可製造性設計)能力: 從設計階段就規劃 CNC 治具的固定點與刀具路徑
  • 精密 CNC 加工技術: 確保交付的產品無需二次處理,可直接進入組裝產線
  • 品質管控系統: 從成型到加工全程追溯,保證產品一致性

這種整合能力,是厚板真空成型產業的核心競爭力。

CNC 是什麼?從車削到銑削的基礎原理

CNC 是現代製造的基石

您身邊幾乎所有的產品,從手機的金屬邊框、汽車的引擎零件,到醫療用的精密植入物,都依賴 CNC 技術製造。

CNC 是電腦數值控制的縮寫。它是一種自動化的製造過程,利用電腦程式碼來精確控制機床、刀具與材料的運動。它徹底改變了製造業,使高精度、高複雜度和高效率的量產成為可能。

CNC 的核心運作原理

CNC 加工的本質是一種減法製造。其運作流程可以簡化為三個步驟:

  1. 設計 CAD: 工程師在電腦上使用軟體,建立產品的 3D 數位模型。
  2. 編程 CAM: 製造軟體會將 3D 模型轉換為一系列的刀具路徑與加工指令,生成一種稱為 G-code 的程式語言。
  3. 加工: G-code 被傳輸到 CNC 機床。機床的電腦會解讀這些指令,精確地指揮馬達與刀具,自動地對材料進行切削、鑽孔或研磨,直到製造出最終的零件。

所有 CNC 技術都遵循這個基本原理,但其中最核心、最基礎的兩種形式,就是車削與銑削。

核心技術一:CNC 車削

原理:工件旋轉,刀具線性移動

CNC 車削是製造圓柱形或同心圓零件的技術。

您可以將其想像成高科技的陶藝拉坯。在車削過程中,圓形的棒狀材料會被夾持在主軸上並高速旋轉。同一時間,一把固定的切削刀具會沿著材料的輪廓進行線性移動,切削掉多餘的材料。

  • 使用機床: 車床
  • 工件運動: 高速旋轉
  • 刀具運動: 線性進給
  • 適合產品: 軸心、螺絲、螺帽、銷釘、法蘭、各種圓形接頭。

核心技術二:CNC 銑削

原理:刀具旋轉,工件固定或配合移動

CNC 銑削是製造方塊形或複雜 3D 輪廓的技術。

您可以將其想像成高精度的自動雕刻。在銑削過程中,工件通常被牢固地固定在工作檯上。高速旋轉的銑刀,會依照電腦指令在多個軸向,例如 X、Y、Z 軸上移動,從工件上移除材料,加工出平面、溝槽、孔洞和複雜的曲面。

  • 使用機床: 銑床
  • 工件運動: 固定或配合移動(視軸數而定)
  • 刀具運動: 高速旋轉並多軸向移動
  • 適合產品: 模具、機器外殼、引擎缸體、電子產品散熱片、各種非對稱的精密零件。

車削與銑削的關鍵區別

  • 車削 處理 旋轉的工件,製造 圓柱形 零件。
  • 銑削 處理 旋轉的刀具,製造 方塊形或曲面 零件。

現代的車銑複合機,則能將這兩種功能結合在同一台設備上,實現更複雜的加工。

3軸、4軸與5軸銑削的差異

這三種銑削方式的主要差別在於刀具能夠移動和旋轉的自由度,直接影響加工能力和適用範圍。

3軸銑削

  • 運動軸向:X、Y、Z三個線性軸
  • 刀具方向:垂直於工作台,方向固定
  • 特點:
    • 最基本、最常見的加工方式
    • 適合加工平面、2.5D輪廓、簡單曲面
    • 無法加工底切、深腔等複雜幾何
    • 設備成本低,編程簡單
    • 需要多次重新夾持工件來加工不同面

4軸銑削

  • 運動軸向:X、Y、Z三軸 + A軸(繞X軸旋轉)或B軸(繞Y軸旋轉)
  • 刀具方向:可透過旋轉軸改變角度
  • 特點:
    • 可加工圓柱面、螺旋槽等旋轉特徵
    • 減少工件重新夾持次數
    • 常見於加工軸類零件、葉輪等
    • 可進行分度加工或連續旋轉加工
    • 成本介於3軸和5軸之間

5軸銑削(五軸聯動)

  • 運動軸向:X、Y、Z三軸 + A/B兩個旋轉軸(或A/C、B/C組合)
  • 刀具方向:可在任意角度接近工件
  • 特點:
    • 能夠一次裝夾完成複雜曲面加工
    • 可加工深腔、底切、複雜自由曲面
    • 刀具可保持最佳切削角度,提高表面質量
    • 縮短加工時間,提高精度
    • 適用於航空航天、醫療設備、模具等高端製造
    • 設備與編程成本最高,需要專業操作技能

選擇考量

  • 零件複雜度:越複雜越需要高軸數
  • 精度要求:5軸可減少裝夾誤差
  • 生產批量:小批量複雜件適合5軸,大批量簡單件用3軸更經濟
  • 預算:設備投資差異可達數倍甚至數十倍

簡單來說:軸數越多,加工靈活性越高,但成本和操作難度也相應增加。

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👉 模具加工公差與刀具選擇指南

什麼是吹脹比?控制中空成型壁厚與強度的黃金法則

你的瓶子為何一摔就破?

為什麼您的中空瓶罐在墜落測試時,總是從角落破裂?為什麼產品的壁厚如此不均勻,有些地方厚、有些地方卻薄如蟬翼?

答案很可能就藏在可製造性設計 DFM 階段一個最關鍵、卻常被忽視的參數:吹脹比。

什麼是吹脹比

吹脹比是一個簡單的數學比例,用來描述塑膠在模具中被拉伸的程度。

其定義是:模具型腔的最大直徑 ÷ 型胚或瓶胚的原始直徑。

這是一個黃金法則,因為它直接決定了材料被拉伸的極限。一個 1:1 的比例代表材料幾乎沒有拉伸;而一個 4:1 的比例,則代表材料的表面積被迫延展了數倍。

關鍵一:吹脹比如何決定壁厚與強度

吹脹比與壁厚成絕對的反比關係。

比例越高,代表型胚需要被拉伸得越薄,才能填滿整個模腔。這會導致兩個直接的後果:

  1. 整體壁厚變薄: 過高的吹脹比會使產品整體的平均壁厚不足。
  2. 壁厚嚴重不均: 塑膠在吹脹時,會優先填滿距離最近的區域。這導致瓶身(吹脹比小)的壁厚,遠大於瓶底角落(吹脹比最大)的壁厚。

這就是為什麼瓶罐的角落會一摔就破,因為它們通常是吹脹比最大的區域,壁厚也是成品上最薄、最脆弱的點。

關鍵二:吹脹比如何決定成型可行性

每種塑膠材料的物理拉伸能力都有其極限。

如果 DFM 階段設計的吹脹比過大,超出了材料的物理延展極限,熔融的型胚在吹氣過程中就會直接破裂,導致生產失敗。

專業建議: 優秀的製造商會建議將吹脹比控制在一個安全的範圍內,例如 3:1 或 2:1,具體取決於材料、產品形狀與壁厚要求。

如何優化吹脹比的設計?

  1. DFM 階段: 避免設計又寬又扁的瓶身、卻搭配極窄小的瓶頸,這會造成局部的吹脹比過大。
  2. 製程改善: 對於擠出中空成型,可以導入型胚編程,動態調整擠出型胚的厚度,預先在拉伸量大的區域提供更多材料,以補償高吹脹比帶來的過度薄化。

省下 30% 模具修改費:10 個中空成型 DFM 設計原則

開模前必看的設計原則

在 3D 圖檔中看似完美的瓶子或油箱,為何一開模就問題百出?壁厚不均、角落破裂、嚴重翹曲,這些都是昂貴的模具修改與量產失敗的根源。

中空成型的可製造性設計 DFM,與射出成型截然不同。射出成型是關於材料的填充,而中空成型則是關於材料的拉伸。

一個優秀的 DFM 設計,是在繪圖階段就管理好塑膠型胚的拉伸行為。遵循以下 10 個關鍵原則,是您省下 30% 模具修改費、確保專案成功的保證。

1. 拔模角:脫模的基礎

這是最基本的原則。拔模角是零件側面相對於脫模方向的微小傾斜。塑膠冷卻時會收縮並緊緊抱住模具,如果沒有拔模角,產品頂出時會產生刮痕,甚至卡死。

  • 專業建議: 擠出中空成型 EBM 至少需要 3 度,射出中空成型 IBM 至少需要 1-2 度。

2. R 角:防止破裂的關鍵

塑膠型胚在吹脹時,不喜歡尖銳的轉角。尖銳的內外R角會強制材料過度拉伸,導致該處壁厚變得極薄,甚至直接破裂。

  • 專業建議: R 角是材料流動的路標。所有轉角都應盡可能圓滑,內 R 角半徑至少應等於 2 倍的材料壁厚,R 角越大,壁厚越均勻。

3. 控制吹脹比

吹脹比是指模具型腔的最大直徑與型胚的原始直徑的比例。這是決定壁厚均勻度的核心參數。

  • 專業建議: 吹脹比過大,代表型胚需要被拉伸得非常薄才能填滿模腔。應盡可能將比例控制在 3:1 以內,以確保底部和角落有足夠的材料強度。

4. 避免大面積平面

大面積、平坦的表面是中空成型品翹曲變形的重災區。原因是塑膠在冷卻過程中收縮不均,平坦的表面缺乏結構支撐,會向內凹陷或向外翹曲。

  • 專業建議: 在大平面上設計淺淺的加強肋,或使其表面帶有微小的弧面或冠狀,就能大幅提升結構剛性,有效抵抗收縮變形。

5. 加強肋的正確設計

中空成型的肋與射出成型的肋完全不同。射出成型的肋可以做得又高又薄,但中空成型無法。

  • 專業建議: 肋必須設計成寬且淺的圓滑凸起。如果肋太高太窄,型胚在拉伸時將無法填滿,只會形成拉絲或破洞。

6. 瓶底的內凹設計

在擠出中空成型 EBM 中,型胚的底部是被模具夾斷並熱熔密封的。這條夾斷線是產品外觀的一部分,且底部若為平面,會因冷卻收縮而不穩定。

  • 專業建議: 應將瓶底設計為內凹式,這樣可以將夾斷疤痕隱藏起來,並創造一個穩固的站立環,確保瓶子能平穩放置。

7. 把手的根部設計

EBM 能一體成型把手是其巨大優勢,但把手與瓶身的連接處也是應力集中點。

  • 專業建議: 把手與瓶身連接的根部,必須使用盡可能大的 R 角過渡。R 角過小會導致結合線脆弱,使把手在受力時輕易斷裂。

8. 考量夾斷線位置

擠出中空成型的夾斷線,是產品上最脆弱的區域。

  • 專業建議: DFM 階段就必須規劃夾斷線的位置。應避免將其放置在產品的主要受力面或外觀要求最高的區域。

9. 預留修邊的加工區域

擠出中空成型必然會產生毛邊。在自動化生產中,這些毛邊需要被機器人或刀具裁切。

  • 專業建議: 應在 DFM 階段就為裁切刀具預留足夠的空間,並設計易於定位的特徵。若忽視修邊工序,會導致後加工成本大增或根本無法自動化。

10. 表面紋理與文字

在模具上蝕刻的紋理或文字,在吹脹過程中會被拉伸。

  • 專業建議: 所有文字或 Logo 都應設計得寬、淺、且圓滑。過於尖銳或深刻的圖樣,會因材料拉伸不足而導致細節模糊不清。

PET 寶特瓶的秘密:SBM 拉伸中空成型如何實現透明、高強度與氣密性

碳酸飲料瓶的終極挑戰

寶特瓶是現代包裝的奇蹟。它必須極度透明、重量極輕、成本極低,同時還必須承受內部碳酸飲料的高壓氣體,並防止二氧化碳在數個月的保質期內洩漏。

這些嚴苛的要求,是透過一種特定的製程來實現的:SBM 拉伸中空成型。這種技術的核心,在於它能從根本上改變 PET 塑膠的材料特性。

階段一:起點,高精度的射出瓶胚

SBM 是一個兩階段製程。它的起點不是擠出的管狀型胚,而是一個外型酷似試管、稱為瓶胚的高精度零件。

這個瓶胚是使用射出成型製造的,其瓶口螺紋在此階段就已精確成型。

階段二:SBM 雙軸拉伸的魔術

瓶胚被製造出來後,會被重新加熱到一個精確的延展溫度,但尚未熔化。接著,SBM 製程的關鍵步驟開始了:

  1. 軸向拉伸: 一根拉伸桿高速向下推動,將瓶胚沿著垂直方向拉長。
  2. 徑向拉伸: 在拉伸桿伸長的同時,高壓空氣從瓶口注入,將瓶胚向水平方向吹脹,使其貼合模具的內壁。

這兩個同時發生的動作,被稱為雙軸拉伸。

核心解析:雙軸拉伸為何能強化 PET?

雙軸拉伸的價值不在於塑形,而在於它對 PET 材料分子結構的重塑。

當 PET 材料在特定溫度下被雙向拉伸時,其原本雜亂無章的高分子鏈會被迫重新排列,變得高度有序、緊密且相互鎖定。這個過程會引發材料的應變硬化。

這種微觀的分子重排,賦予了寶特瓶三大關鍵特性:

1. 高強度

排列整齊的分子鏈結構極為強韌,使瓶身能抵抗高衝擊,並承受碳酸飲料內部的高壓,不易爆裂。

2. 高透明度

快速的拉伸與冷卻,抑制了 PET 材料產生霧狀結晶的機會,使分子結構保持透明,達到玻璃般的清澈度。

3. 優異的氣密性

雙軸拉伸使分子鏈的堆疊極為緊密,大幅縮小了分子間的空隙。這形成了一道高效率的氣體屏障,能有效防止二氧化碳分子逸出,確保碳酸飲料的口感。

射出中空成型:實現高精度瓶口、零毛邊的唯一方法

當瓶口密封性成為一切

在塑膠中空產品的世界中,並非所有瓶罐都生而平等。當您的產品是化妝品、醫療藥罐或精華液瓶時,瓶口的密封性與螺紋精度就是產品成功的關鍵。

在這種高精度要求下,傳統的擠出中空成型無法滿足需求,而射出中空成型就是唯一的答案。

射出中空成型的兩階段製程

與擠出中空成型一次成型不同,射出中空成型是一個更精密、更可控的兩階段製程。

階段一:射出瓶胚 機器首先會像一般射出成型一樣,使用高壓鋼模,精確地射出一個實心的瓶胚。這個瓶胚的外型像一支試管,其瓶口的螺紋在此階段就已完美成型。

階段二:吹氣成型 接著,這支溫熱的瓶胚會被自動轉移到第二組吹氣模具中。吹氣針會伸入瓶胚,注入高壓空氣,將其吹脹並貼合最終的瓶身模腔,然後冷卻定型。

核心優勢一:頂尖的瓶口螺紋精度

這是射出中空成型最大的價值。因為瓶口是在第一階段用高壓射出的,其公差與精細度與一般射出件相同。這確保了瓶蓋能完美鎖緊,達到百分之百的密封性,防止昂貴的內裝物洩漏或變質。

核心優勢二:成品完全零毛邊

這是與擠出中空成型最大的區別。擠出中空成型必然有夾斷式的毛邊。射出中空成型則完全沒有毛邊,成品從模具取出時就是乾淨的最終型態,省下了所有後續的修邊成本與工序。

核心優勢三:優異的表面光潔度

由於瓶胚是在高壓射出模具中成型的,其表面能完美複製模具的拋光或霧面質感。成品表面光澤度佳,底部也沒有擠出中空成型常見的夾斷疤痕,外觀更為精緻,是高單價商品的最佳選擇。

應用與限制

基於上述優勢,射出中空成型是高附加價值產品的首選:

  • 化妝品瓶、精華液瓶
  • 醫療藥罐、眼藥水瓶
  • 廣口霜罐
  • 需要精密公差的實驗室瓶罐

它的限制也很明顯:模具成本高昂,因為需要一套高精密射出模具加上一套吹氣模具。此外,它也難以製造帶有把手的產品,這仍是擠出中空成型的強項。