多元化的挤出工艺
现代工业中应用于各类素材成形的一种重要工艺,被称之为「挤出」,可以被广泛应用在各种不同材料成形,如:铝挤 (金属挤出),像是铝门窗框、汽机车零件外壳等;还有食品挤出,像是意大利面、糖果;还有陶瓷挤出工艺,过滤系统中的陶瓷滤芯等,橡胶挤出,像是密封条、橡胶管等;以及塑料挤出,如薄板(膜)、塑料管等。
而挤出工艺被大量应用于塑料成型,与射出成型可以并列为塑料成型两大主流工艺,所谓的「挤出」就是透过螺杆将塑料粒子加热软化,使塑料粒呈现可塑型的液态流体,施加高压将塑料挤入模具,形成具特定切面形状的物品,这样制程具有可连续高产能且灵活度高等特性,而挤出成形中的关键零件就是「挤 (押)出模具」。
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甚么是「挤出模具」? 又有哪些不同
根据模具形状以及运用细分为以下几类:
1.铝挤模具
铝合金目前是工业中应用最广泛的一种金属,因此这类模具设计就是针对制造铝以及合金等零件,应用在航空、汽车、船舶、建筑、马达外壳、机械架构等。
铝挤模具主要生产用于生产铝合金零件,运用在建筑结构。
而和铝挤压出模具相似的还有压铸模具,压铸模具可用在更多金属材料成型,例如:锌、镁、铜等合金,应用在齿轮、汽车内饰件、阀门等机械部件。
压铸模具和铝挤模具的不同在于,压铸模具处理更多的金属材料,制作许多机械零件。
2.异型押出模具
大多数用来生产各类大小不同的管材,如塑料水管、软管,或者是用来生产个塑料门框、塑木地板、屋顶等建材。
另外跟这类模具很相似的中空异型押出模具,可能是铝挤型模具中的一种,用于制作中间为空心的铝合金产品,也可能是指异型押出中的塑料窗框以及塑木地板,还有可能指的是中空塑料板(也称为瓦楞板),为了区分分便,为了区分方便,后者通常以中空平板来称呼。
(左)异型押出模具中有专门用来生产管材,(中)中空异型押出则用来生产金属或塑料框,还有另外一种中空模具 (也被称为中空平模具)则是用来生产中空塑料板 (图右)
3. 多层共挤模具
多层塑料结合的制品可以透过不同的制程来生产,用于此类的多层膜模具有两种,一种吹膜模具,另一种则是平板多层模具。
两者的差异在于:
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吹膜模具 |
平板多层 |
制膜方式 |
圆形模具垂直向上吹胀成原型,再切成平膜 |
透过平板模具成水平方向均匀延展成膜 |
冷却方式 |
空气冷却 |
滚轮冷却 |
层数 |
多为3-9层,层与层之间的厚度较难控制 |
最多可达百层以上,层与层之间可以精准控制厚度 |
模具结构 |
环形模具 |
单一流道模腔或多个流道模腔 |
生产薄膜特性 |
厚度均匀度较难控制,但具有较好的耐刺穿性能以及抗冲击,容易满足一般性应用 |
层与层之间的厚度可精准控制,膜面较光滑,具良好的光学透明度以及耐撕裂性。 |
应用 |
软性包装为主,冷冻食品袋、真空包装、地膜、收缩膜、垃圾袋等。 |
高精密应用为主,光学保护膜、触控屏幕、食品多层阻隔膜、锂电池隔膜、光符背板膜等。 |
优势 |
生产速度快,容易操作,设备成本低。 |
可精密控制稳定的生产质量,适用产品范围较广泛。 |
(左) 吹膜模具主要生产各类软包装材,如:塑料袋;(右) 平模具则可用于生产精密度较高的光学膜。
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4.平模具
由两片或多片平面钢材结合的模具,因为模腔内部的流道设计多为T字形,因此也有人称为T型模具,但实务上由于塑料原料变化快速,为了能够确保塑料在平模具的模腔内均匀的延展,因此流道设计不再只有单一T字型结构,衍生出衣架式、鱼尾型、多个模腔等结构设计,模具结构也根据实务需求,可搭配自动化控制系统、宽度调节系统、厚度调节系统等,可用于板材、薄膜、淋膜、中空平板、发泡、抽纱等产线。
平模具为因应多元化应用,模具也可以搭配自动控制、宽度调节以及厚度调节等系统。
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平模具也因为应用领域不同,衍生出熔喷与纺黏模具,前者用于生产熔喷布 (亦称为不织布),运用在口罩过滤层以及滤芯等;另外被运用在新能源(太阳能、储能电池以及锂电池)、半导
体以及医疗用品重要涂布制程的涂布模具,这类模具因为开口缝隙极小,亦被称为狭缝式模具。
押出模具因为应用领域不同,衍生出涂布(左图,亦称为狭缝)模具以及 熔喷(右图)模具
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押出模具为塑料挤出工艺的核心,其中平模具的设计与制造上,为了符合多样化应用以及高精密需求,许多加工的细节与精确性都特别讲究,进入的技术门坎高,因此愿意投注心力在此领域的人相对较少,但平模具为现代工业制造不可或缺的基石之一,仍有许多的挑战考验,但也充满更多的无限可能性。