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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。

什麼是中空成型?圖解三大類型 EBM、IBM 與 SBM 原理

什麼是中空成型?

中空成型是一種專門製造中空塑膠零件的量產技術。從您每天使用的飲料瓶、洗髮精瓶,到大型的工業油桶或水塔,都是中空成型的產品。

其核心原理是將熱塑性塑膠加熱軟化,形成一個管狀的型胚或瓶胚,然後將其置於金屬模具中,再吹入高壓空氣,使塑膠膨脹並貼合模具的內壁,冷卻定型後即為中空產品。

根據型胚或瓶胚的製造方式,中空成型主要分為三大類型。

1. 擠出中空成型 EBM

EBM Extrusion Blow Molding 是最常見的類型。

  • 原理: 塑膠粒經押出機熔融後,被垂直擠出成一個中空的管狀型胚。當型胚達到設定長度時,模具從兩側快速閉合,夾斷型胚並密封底部。接著,吹氣針從上方吹入空氣,使型胚膨脹貼合模具。
  • EBM 的關鍵在於模具閉合時的夾斷設計,這會產生必然的毛邊,需在後續工序中修邊去除。
  • 應用: 牛奶瓶、洗髮精瓶、機油桶、汽車風管、大型工業容器。

2. 射出中空成型 IBM

IBM Injection Blow Molding 是一種高精度的製程。

  • 原理: 這是一個兩階段製程。
    1. 第一階段:使用射出成型,在高壓下製造出一個實心的瓶胚,其外型類似試管,瓶口螺紋在此階段已精確成型。
    2. 第二階段:將瓶胚轉移至中空成型模具中,加熱後吹氣使其膨脹。
  • IBM 的最大優勢是瓶口精度極高,且成品完全沒有毛邊,無需修邊。
  • 應用: 化妝品瓶、醫療藥罐、廣口瓶。

3. 拉伸中空成型 SBM

SBM Stretch Blow Molding 是製造 PET 寶特瓶的關鍵技術。

  • 原理: 這同樣是兩階段製程,是 IBM 的一種延伸。
    1. 第一階段:射出成型製造出 PET 瓶胚。
    2. 第二階段:將瓶胚加熱至特定溫度,一根拉伸桿向下將瓶胚做軸向拉伸,同時吹入高壓空氣做徑向拉伸。
  • 這種雙軸拉伸的動作會使 PET 材料的分子鏈重新排列,大幅提升瓶身的透明度、堅固性與氣密性。
  • 應用: PET 碳酸飲料瓶、礦泉水瓶、食用油瓶。