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厚板真空成型 vs 薄板真空成型,從醫療外殼到食品包裝的應用

塑膠熱成型 是一個應用廣泛的技術,但根據所用板材的厚度,它可以被清楚地劃分為兩大領域:厚板真空成型與薄板真空成型。

這個看似單純的厚度差異,實際上決定了從原料供應、生產設備、加工速度到最終產品應用的所有面向。

關鍵差異:板材厚度

業界區分厚板與薄板的主要標準,就是塑膠板材的厚度。雖然沒有絕對的全球統一定義,但普遍的共識如下:

  • 薄板真空成型: 指厚度小於 3mm的板材。
  • 厚板真空成型: 指厚度大於 3mm的板材,在工業應用上有時可厚至 10mm 或更多。

這個厚度差異,導致了兩種製程在技術特性與應用上的根本不同。

薄板熱成型: 高速、自動化的包裝主力

薄板熱成型專為速度和效率而生,是現代包裝產業的支柱。

特性

  • 進料方式: 通常使用捲料。整捲的塑膠薄片被連續不斷地拉入成型機中。
  • 生產速度: 生產速度極快,週期通常以秒計算,非常適合每日數十萬件的極大規模量產。
  • 修邊方式: 成型與修邊通常在同一台機器上 自動完成,例如使用鋼刀模切。

主要應用

薄板熱成型的應用專注於一次性、輕量化或包裝類產品:

  • 食品包裝: 超市生鮮托盤、餅乾內襯、優格杯、沙拉盒。
  • 醫療包材: 醫療器材的無菌泡殼、藥品包裝。
  • 零售包裝: 玩具、電池或五金工具的透明泡殼。
  • 一次性用品: 免洗杯蓋、塑膠盤。

厚板真空成型: 大型、耐用的結構件專家

厚板真空成型則專注於製造大型、堅固且耐用的部件,是許多工業設備的關鍵。

特性

  • 進料方式: 使用單片板材。操作員將預先裁切好的塑膠厚板逐片放入機器。
  • 生產速度: 週期較長。由於板材很厚,加熱和冷卻時間都需要數分鐘,適合中低批量的生產(數百至數萬件)。
  • 修邊方式: 由於產品體積大且 3D 輪廓複雜,通常需要移至獨立的工站,使用 5 軸 CNC 銑削 進行精確的修邊、鑽孔和開槽。

主要應用

厚板真空成型的應用專注於大型、耐用且具結構性的部件:

  • 醫療設備外殼: MRI 核磁共振、CT 掃描儀、醫院病床的大型外罩。
  • 汽車與運輸: 汽車儀表板、保險桿、卡車底襯 (Bedliners)、巴士座椅外殼。
  • 工業產品: 機器設備外殼、大型物流托盤、水療浴缸 。
  • 公共設施: 戶外看板、遊樂設施(如滑水道)、皮卡車後斗蓋。

結論:截然不同的設備與供應鏈

總而言之,厚板真空成型與薄板真空成型雖然都源於熱成型原理,但它們服務於完全不同的市場。

薄板成型是高速、大批量的包裝技術;而厚板成型則是專精於大型、耐用結構件的中低批量客製化解決方案。從機台設備、模具類型到後段加工,兩者的技術要求和供應鏈是截然不同的。

什麼是熱成型?一次看懂 3 大步驟與真空成型原理

什麼是熱成型(真空成型/厚板真空成型)?

塑膠真空成型是一種廣泛應用的塑膠板材加工技術。

其定義是:將熱塑性塑膠板材,例如 PS、PVC、PET 或 ABS,加熱至軟化可塑狀態,再利用真空、氣壓或機械力,使其貼合模具表面,冷卻後形成特定形狀。

日常生活中的許多產品,例如食品包裝泡殼、飲料杯蓋、醫療托盤,都是透過熱成型技術製造的。

塑膠真空成型的 3 大核心步驟

熱成型的製程原理相對單純,主要分為三個階段:

步驟一:加熱

這是熱成型的基礎。將裁切好的塑膠板材固定在機台框架上,並透過上方的加熱器均勻加熱。板材會吸收熱能,從堅硬的固態轉變為具有延展性的橡膠般軟化狀態。

步驟二:成型

當板材達到理想的可塑溫度時,模具會上升,板材隨即下降並包覆模具。此時,會利用一種壓力差使板材貼合模具。最常見的方式就是抽真空,也有使用高壓氣體或柱塞輔助的成型方式。

步驟三:冷卻與修邊

板材在模具上會透過模具內的冷卻水道或風扇快速冷卻定型。成型品脫模後,還會帶有多餘的邊料,必須透過沖壓裁切或 CNC 銑削的方式將邊料去除,得到最終產品。

關鍵技術:什麼是真空成型?

真空成型是熱成型技術中,最常見、應用最廣且成本最低的一種形式。

它的原理非常直接:在上述的成型步驟中,當軟化的塑膠板材包覆模具時,系統會快速將模具與板材之間的空氣抽走,形成真空。此時,外部的大氣壓力會自動將板材壓向模具的每一個角落,使其精確複製模具的形狀。

因為它僅需單面模具與真空系統即可運作,模具結構簡單、開發成本低,因此被廣泛應用於製作托盤、包裝泡殼或薄殼產品。

真空成型的優勢與限制

熱成型技術的主要優勢與限制非常分明。

真空成型的優勢

  1. 模具成本低廉: 相較於射出成型,熱成型模具僅需單面,結構簡單,材質可用鋁合金模,開發費用低。
  2. 開發週期短: 模具製造快速,非常適合小批量或需要快速上市的產品。
  3. 適合大尺寸薄殼: 能輕易製造大面積但壁薄的產品,例如看板、浴缸、機器外殼。

塑膠真空成型的限制

  1. 壁厚不均勻: 在深度拉伸的轉角處,板材會被拉薄,這是此製程的天然限制。
  2. 精度限制: 產品只有接觸模具的那一面細節清晰,另一面則較為模糊。
  3. 產生廢料: 修邊後的多餘邊料需要回收處理,材料利用率非 100%。