Bạn tò mò về phương pháp sản xuất chai nhựa? Cùng tìm hiểu nhé! Đúc thổi là một quy trình tạo hình nhựa để sản xuất các sản phẩm nhựa rỗng. Quá trình này bao gồm việc làm nóng và thổi phồng một ống nhựa, được gọi là parison hoặc phôi, giữa hai khuôn tạo hình. Khí nén sau đó được bơm vào để làm phồng ống nhựa, giúp nó bám chặt vào thành khuôn, tạo nên hình dáng mong muốn. Khi quá trình thổi hoàn tất, sản phẩm được làm nguội, đẩy ra khỏi khuôn, loại bỏ phần nhựa thừa và chuẩn bị cho các công đoạn tiếp theo.
Bao bì là một trong những ứng dụng chính của công nghệ đúc thổi. Nó chiếm khoảng 49% thị phần toàn cầu. Tiếp đến là các ngành xây dựng, sản phẩm tiêu dùng và vận tải. Thị trường đúc thổi toàn cầu ước tính đạt giá trị khoảng 78 tỷ đô la vào năm 2019. Dự kiến sẽ tăng trưởng trung bình 2,8% mỗi năm từ 2020 đến 2027. Các nguyên liệu thường sử dụng trong quá trình đúc thổi bao gồm PE), PET) và polypropylene (PP).
I. Lịch sử đúc thổi
Đúc thổi nhựa bắt nguồn từ quá trình thổi thủy tinh cổ xưa. Ban đầu, các vật liệu thổi chủ yếu là thủy tinh, và kỹ thuật này đã xuất hiện từ khoảng thế kỷ 1 trước Công nguyên. Sau đó, khuôn thổi thủy tinh được phát triển thêm vào thế kỷ 1 sau Công nguyên.
Vật liệu đầu tiên ngoài thủy tinh được sử dụng cho đúc thổi là cao su tự nhiên. Quá trình đúc thổi này được Samuel Armstrong cấp bằng sáng chế vào những năm 1850. Đến những năm 1930, máy đúc đòn đầu tiên của Tập đoàn Plax được ra đời. Khi đó, người ta đã sử dụng cellulose acetate làm nguyên liệu. Năm 1939, nhựa LDPE do Imperial Chemical Industries phát triển tại Anh, trở thành vật liệu phổ biến cho quá trình đúc thổi. Đến những năm 1950, đúc thổi chính thức được thương mại hóa trên thị trường.
II. Quy trình thổi nhựa
Quy trình đúc thổi là một chuỗi các bước bao gồm nấu chảy, trộn, đùn, thổi nhựa, làm mát, và đẩy ra sản phẩm. Tùy theo yêu cầu thiết kế và mục đích sử dụng, các quy trình phụ có thể bao gồm làm mát, gia nhiệt bổ sung, hoặc kết hợp các chất phụ gia và chất tạo màu.
Bước 1: Nạp nhựa
Hạt nhựa được chuyển vào phễu máy đùn qua bơm chân không hoặc trực tiếp từ các túi hoặc thùng chứa lớn vào các silo hoặc phễu chứa nguyên liệu. Quá trình này được điều khiển bởi bộ tiếp liệu quay, giúp điều chỉnh tốc độ nạp liệu vào máy ép hoặc máy đùn.
Bước 2: Hóa dẻo, nấu chảy nhựa
Hạt nhựa khi đi qua máy đùn sẽ được nấu chảy bằng cách nhào trộn liên tục và đùn nóng. Các bộ phận gia nhiệt cung cấp nhiệt độ cao, giúp làm nóng chảy polymer để chuẩn bị cho các bước tiếp theo.
Bước 3: Đùn Parison hoặc ép phôi
Parison hoặc phôi được chuẩn bị cho quá trình thổi phồng. Việc này có thể thực hiện bằng cách đùn nhựa thông qua khuôn hoặc ép phôi.
Bước 4: Đóng khuôn
Khuôn được đóng lại hoàn toàn để chứa phôi và ngăn không cho khí lọt ra ngoài khi thổi phồng.
Bước 5: Thổi phồng
Khí nén được đưa vào bên trong phôi, làm phồng phôi cho đến khi tiếp xúc với thành khuôn, tạo nên hình dáng cuối cùng của sản phẩm.
Bước 6: Làm mát và đẩy ra
Bước tiếp theo là quá trình làm mát. Khi nhựa tiếp xúc với khuôn, nó được làm nguội ở tốc độ xác định trước, giúp ổn định kích thước sản phẩm. Sau khi nguội hoàn toàn, khuôn mở ra và sản phẩm được đẩy ra ngoài.
Bước 7: Cắt gọt bavia
Trong quá trình đùn thổi, các phần bavia chưa được tách ra khỏi sản phẩm. Hầu hết các máy đúc thổi đều có tính năng tự động xả khi khuôn mở. Trong một số trường hợp, các cạnh thừa xuất hiện ở vị trí trên và dưới của sản phẩm. Các phần bavia này thường được cắt bỏ bằng dao hoặc cắt thủ công, sau đó được thu gom và tái chế.
Bước 8: Kiểm tra rò rỉ
Quá trình này kiểm tra chất lượng sản phẩm nhựa hoặc vật liệu đóng gói bằng cách tạo áp suất bên trong chai để kiểm tra khí có thể rò rỉ ra ngoài. Sản phẩm nào bị rò rỉ sẽ được loại bỏ khỏi dây chuyền sản xuất.
Các quy trình thứ cấp khác
Sau khi hoàn tất, sản phẩm được đưa vào các quy trình thứ cấp như dán nhãn, bao bì và vận chuyển đến người tiêu dùng cuối cùng.
III. Các loại phương pháp thổi chai
Có hai loại đúc thổi chính: ép thổi và đùn thổi. Các loại này khác nhau tùy theo phương pháp sản xuất preform hoặc parison. Preform thường kết hợp với phương pháp ép thổi, trong khi parison kết hợp với phương pháp đùn thổi.
Đùn thổi
Quá trình này bao gồm việc đùn một ống nhựa có chiều dài nhất định theo chiều dài của khuôn. Một đầu ống được niêm phong lại để ngăn không khí thoát ra, trong khi đầu kia được bơm khí nén vào để phồng sản phẩm đến khi tiếp xúc với khuôn. Khi đã định hình xong, sản phẩm sẽ được làm mát và lấy ra khỏi khuôn. Có hai loại đùn thổi chính là đùn thổi liên tục và đùn thổi gián đoạn.
- Đùn thổi liên tục: Nhựa được đùn ra liên tục khi máy hoạt động. Khoang chứa nhựa sẽ được nạp liên tục, và khi khoang đầy, khí nén sẽ đẩy vật liệu ra ngoài.
- Đùn thổi gián đoạn: Được sử dụng để tạo ra các sản phẩm có thành dày hoặc lớn, như bình lớn, thùng nhựa, và phi nhựa.
Các loại khuôn đùn thổi có thể được áp dụng trong sản xuất nhiều loại chai, lọ, hộp với hình dáng và kích thước đa dạng, phục vụ nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống như dầu ăn, dầu gội, và các sản phẩm chăm sóc cá nhân.
Đùn thổi liên tục
Đùn thổi liên tục là phương pháp sản xuất đơn giản và có chi phí thấp, phù hợp với các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Phương pháp này có thể tích hợp với nhiều loại thiết bị và hệ thống vận hành. Đùn thổi liên tục thường được kết hợp với các hệ thống chuyển động tịnh tiến hoặc bàn xoay để đưa khuôn đến các vị trí tương ứng với các quá trình đúc thổi như kẹp, cắt, thổi phồng, làm mát, và đẩy ra. Loại bàn xoay này rất thích hợp cho sản xuất khối lượng lớn.
- Parison được tạo ra liên tục trong suốt quá trình thổi nhựa.
- Phương pháp này phù hợp với các vật liệu bền với nhiệt.
- Parison cần được thổi ngay sau khi tạo ra, do đó đùn thổi liên tục thích hợp với các ứng dụng có chu kỳ ngắn.
- Đùn thổi liên tục phù hợp để sản xuất các bộ phận nhựa có khối lượng và thể tích vừa và nhỏ, yêu cầu đầu tư ít và vận hành đơn giản hơn. Tuy nhiên, khi sản xuất các sản phẩm lớn hơn, cần sử dụng nhựa có độ nhớt cao hơn. Phương pháp này cũng được áp dụng để đúc thổi nhựa nhạy cảm với nhiệt như PVC, nhằm hạn chế sự phân hủy hoặc đông rắn không mong muốn của polyme.
- Các sản phẩm như chai, thùng chứa có dung tích trung bình hoặc lớn đòi hỏi thời gian dài để sản xuất các parison lớn, dẫn đến nhựa có thể bị chảy xệ trong thời gian chờ. Mặc dù đùn thổi liên tục có thể dùng cho các ứng dụng lớn hơn, nhưng cần đảm bảo hệ thống vận hành ổn định và tối ưu thời gian chờ. Phương pháp này thường được áp dụng cho các sản phẩm có dung tích từ 10ml đến 10 lít.
Đúc thổi đùn gián đoạn
Phương pháp đùn thổi gián đoạn (đùn thổi tích lũy) bao gồm một khoang chứa nhựa được tích đầy trước khi đùn thành parison. Parison chỉ được tạo ra khi sản phẩm trước đó đã hoàn thành. Đùn thổi gián đoạn sử dụng hệ thống thủy lực để đẩy parison ra ngoài một cách nhanh chóng. Từ đó giúp giảm thiểu tác động lực và kiểm soát chính xác độ dày thành bằng cách điều chỉnh khe hở khuôn.
- Vật liệu nhựa được ép đùn và lưu trữ trong bộ tích lũy.
- Khi khuôn mở ra, bộ tích lũy đẩy vật liệu ra khỏi khuôn để tạo thành một khối sản phẩm.
- Phương pháp này thường được sử dụng cho các bộ phận có chu kỳ dài và vật liệu có độ bền chảy thấp.
Ép phun thổi
Ép thổi là một quá trình sản xuất kết hợp gồm hai giai đoạn chính. Đầu tiên, nguyên liệu được ép thành phôi bằng khuôn ép. Sau đó thổi phôi này để tạo thành sản phẩm nhựa theo hình dạng yêu cầu. Phương pháp này thường được sử dụng để sản xuất các loại chai từ vật liệu PET. Nó có thể thực hiện theo hai phương pháp chính: ép thổi một công đoạn và ép thổi hai công đoạn.
Vật liệu
Thường dùng trong đúc thổi là loại nhựa có khả năng biến dạng linh hoạt khi gặp nhiệt độ cao. Hiện nay, các loại nhựa kỹ thuật như polyamide và polycarbonate cũng có thể áp dụng cho quy trình đúc thổi.
- Polyethylene (PE)
Polyethylene là loại nhựa phổ biến nhất trong quá trình đúc thổi, nhờ vào đặc tính dễ gia công, dẻo dai, linh hoạt, không độc tố, không mùi và khả năng chống nước tốt. PE có hai loại chính: polyethylene mật độ cao (HDPE) và polyethylene mật độ thấp (LDPE).
- Polyethylene mật độ cao (HDPE)
HDPE là loại polyethylene chiếm ưu thế hơn nhờ vào cấu trúc phân tử ít phân nhánh. Nó giúp tăng độ bền kéo và khả năng chịu lực cao hơn.
- Polyethylene mật độ thấp (LDPE)
LDPE có cấu trúc phân tử phân nhánh, làm cho vật liệu này dẻo dai và dễ thấm thấu hơn so với HDPE. LDPE có độ bền và khả năng phục hồi tốt.
- Polyethylene Terephthalate (PET)
PET được biết đến với khả năng chống thấm khí cao, rất hiệu quả trong sản xuất chai đựng đồ uống có ga. Tuy nhiên, PET hấp thụ nước dễ dàng, gây khó khăn trong quá trình xử lý.
- Polyvinyl Clorua (PVC)
PVC có thể thay đổi độ cứng và độ bền tùy vào phụ gia. Tuy nhiên khi xử lý hoặc sản xuất có thể thải ra chất gây hại.
- Nylon hay Polyamide (PA)
PA được ứng dụng rộng rãi do khả năng chịu nhiệt tốt, dẻo dai, và kháng dung môi. PA thường dùng trong sản xuất thùng nhiên liệu và các bộ phận ô tô.
- Polycarbonate (PC)
PC có độ bền cao, chịu nhiệt tốt, cách điện tốt, trong suốt và khó vỡ. Nó là chất liệu lý tưởng để sản xuất chai nhựa.
- Polypropylene (PP)
PP là một loại polymer bền kéo và độ cứng cao. PP có khả năng chịu nhiệt độ cao và kháng tia UV, nhưng dễ bị oxy hóa.
- Copolyester
Copolyester có độ ổn định hóa học cao, kháng hóa chất và độ bền tốt. Nhờ vào các đặc tính đó, nó thường dùng để tạo các thùng chứa trong suốt và khó vỡ.
Đúc thổi là một quy trình tạo hình nhựa quan trọng để sản xuất các chai nhựa rỗng. Quá trình này là việc làm nóng và làm phồng một ống nhựa, còn gọi là parison hoặc phôi. Quy trình đúc thổi gồm các bước nấu chảy, trộn đều, đùn, đúc (thổi), làm mát và đẩy sản phẩm.
