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擠出模具的多元宇宙:平板、異型與多層共擠模具
2025.01.23


多元化的擠出工藝

現代工業中應用於各類素材成形的一種重要工藝,被稱之為「擠出」,可以被廣泛應用在各種不同材料成形,如:鋁擠 (金屬擠出),像是鋁門窗框、汽機車零件外殼等;還有食品擠出,像是義大利麵、糖果;還有陶瓷擠出工藝,過濾系統中的陶瓷濾芯等,橡膠擠出,像是密封條、橡膠管等;以及塑膠擠出,如薄板()、塑膠管等。

而擠出工藝被大量應用於塑膠成型,與射出成型可以並列為塑膠成型兩大主流工藝,所謂的「擠出」就是透過螺桿將塑膠粒子加熱軟化,使塑膠粒呈現可塑型的液態流體,施加高壓將塑料擠入模具,形成具特定切面形狀的物品,這樣製程具有可連續高產能且靈活度高等特性,而擠出成形中的關鍵零件就是「擠 ()出模具」。


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甚麼是「擠出模具」? 又有哪些不同

根據模具形狀以及運用細分為以下幾類:


1.鋁擠模具

鋁合金目前是工業中應用最廣泛的一種金屬,因此這類模具設計就是針對製造鋁以及合金等零件,應用在航空、汽車、船舶、建築、馬達外殼、機械架構等。


 鋁擠模具主要生產用於生產鋁合金零件,運用在建築結構。


而和鋁擠壓出模具相似的還有壓鑄模具,壓鑄模具可用在更多金屬材料成型,例如:鋅、鎂、銅等合金,應用在齒輪、汽車內飾件、閥門等機械部件。


壓鑄模具和鋁擠模具的不同在於,壓鑄模具處理更多的金屬材料,製作許多機械零件。



2.異型押出模具

大多數用來生產各類大小不同的管材,如塑膠水管、軟管,或者是用來生產個塑膠門框、塑木地板、屋頂等建材。


另外跟這類模具很相似的中空異型押出模具,可能是鋁擠型模具中的一種,用於製作中間為空心的鋁合金產品,也可能是指異型押出中的塑膠窗框以及塑木地板,還有可能指的是中空塑膠板(也稱為瓦楞板),為了區分分便,為了區分方便,後者通常以中空平板來稱呼。


 (左)異型押出模具中有專門用來生產管材,(中)中空異型押出則用來生產金屬或塑膠框,還有另外一種中空模具 (也被稱為中空平模具)則是用來生產中空塑膠板 (圖右)


3. 多層共擠模具

多層塑料結合的製品可以透過不同的製程來生產,用於此類的多層膜模具有兩種,一種吹膜模具,另一種則是平板多層模具。

兩者的差異在於:


吹膜模具

平板多層

製膜方式

圓形模具垂直向上吹脹成原型,再切成平膜

透過平板模具成水平方向均勻延展成膜

冷卻方式

空氣冷卻

滾輪冷卻

層數

多為3-9層,層與層之間的厚度較難控制

最多可達百層以上,層與層之間可以精準控制厚度

模具結構

環形模具

單一流道模腔或多個流道模腔

生產薄膜特性

厚度均勻度較難控制,但具有較好的耐刺穿性能以及抗衝擊,容易滿足一般性應用

層與層之間的厚度可精準控制,膜面較光滑,具良好的光學透明度以及耐撕裂性。

應用

軟性包裝為主,冷凍食品袋、真空包裝、地膜、收縮膜、垃圾袋等。

高精密應用為主,光學保護膜、觸控螢幕、食品多層阻隔膜、鋰電池隔膜、光符背板膜等。

優勢

生產速度快,容易操作,設備成本低。

可精密控制穩定的生產品質,適用產品範圍較廣泛。



(左) 吹膜模具主要生產各類軟包裝材,如:塑膠袋;() 平模具則可用於生產精密度較高的光學膜。


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4.平模具

由兩片或多片平面鋼材結合的模具,因為模腔內部的流道設計多為T字形,因此也有人稱為T型模具,但實務上由於塑膠原料變化快速,為了能夠確保塑料在平模具的模腔內均勻的延

展,因此流道設計不再只有單一T字型結構,衍生出衣架式、魚尾型、多個模腔等結構設計,模具結構也根據實務需求,可搭配自動化控制系統、寬度調節系統、厚度調節系統等,可用於

板材、薄膜、淋膜、中空平板、發泡、抽紗等產線。


 平模具為因應多元化應用,模具也可以搭配自動控制、寬度調節以及厚度調節等系統。

 


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平模具也因為應用領域不同,衍生出熔噴與紡黏模具,前者用於生產熔噴布 (亦稱為不織布),運用在口罩過濾層以及濾芯等;另外被運用在新能(太陽能、儲能電池以及鋰電池)、半導體以及醫療用品重要塗佈製程的塗佈模具,這類模具因為開口縫隙極小,亦被稱為狹縫式模具。


 押出模具因為應用領域不同,衍生出塗佈(左圖,亦稱為狹縫)模具以及 熔噴(右圖)模具



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押出模具為塑膠擠出工藝的核心,其中平模具的設計與製造上,為了符合多樣化應用以及高精密需求,許多加工的細節與精確性都特別講究,進入的技術門檻高,因此願意投注心力在此領域的人相對較少,但平模具為現代工業製造不可或缺的基石之一,仍有許多的挑戰考驗,但也充滿更多的無限可能性。