Quy trình ép phun thổi kéo giãn (ISBM) chuyển đổi nhựa nguyên liệu thành sản phẩm rỗng hoàn chỉnh thông qua một chuỗi các bước được thực hiện chính xác. Mỗi bước diễn ra tại một trạm riêng biệt trên bàn xoay của máy, và tất cả các trạm hoạt động đồng thời trên các phôi khác nhau trong cùng một chu kỳ máy. Hiểu được những gì xảy ra ở mỗi bước và những yếu tố kiểm soát chất lượng tại mỗi điểm là điều cần thiết đối với bất kỳ ai vận hành hoặc lựa chọn thiết bị ISBM.

Tổng quan: Quy trình ISBM gồm bao nhiêu bước?

Máy ISBM một bước thực hiện từ ba đến sáu bước tùy thuộc vào số lượng trạm. Máy ba trạm thực hiện các bước tối thiểu cần thiết — ép phun, thổi giãn và đẩy sản phẩm. Máy bốn trạm bổ sung thêm bước xử lý bề mặt chuyên dụng. Máy sáu trạm bổ sung thêm bước làm mát sau khi thổi và vùng xử lý bề mặt thứ hai. Tất cả các cấu hình đều tạo ra cùng một loại bao bì thành phẩm; các trạm bổ sung cho phép kiểm soát chính xác hơn đối với hình dạng chai phức tạp và tốc độ chu kỳ cao hơn.

Bàn xoay ISBM 4 trạm — cả bốn bước đều hoạt động đồng thời trên các phôi khác nhau trong mỗi chu kỳ máy.

Bước 1: Sấy khô và chuẩn bị nhựa

Trước khi bắt đầu bất kỳ chu trình ISBM nào, nhựa phải được chuẩn bị đúng cách. PET — loại nhựa chiếm ưu thế trong sản xuất ISBM — có tính hút ẩm: nó hấp thụ hơi ẩm từ không khí. Độ ẩm trong nhựa gây ra sự phân hủy thủy phân trong quá trình chế biến, làm giảm độ nhớt nội tại (IV) và tạo ra acetaldehyde (AA), một hợp chất tạo ra mùi vị khó chịu trong các bao bì thực phẩm và đồ uống.

Quy trình sấy PET tiêu chuẩn: sử dụng máy sấy hút ẩm ở nhiệt độ 160–170 °C, tối thiểu 4–6 giờ, độ ẩm mục tiêu dưới 50 ppm. Điểm sương của máy sấy phải được kiểm tra ở mức −40 °C hoặc thấp hơn trước khi bắt đầu quá trình xử lý. Bước này diễn ra ở giai đoạn trước của máy và không phải là một phần của chu trình máy, nhưng nó quyết định chất lượng của từng chai được máy sản xuất ra.

Bước 2: Ép phun — Tạo phôi

Bước đầu tiên trong máy là ép phun. Nhựa khô được đưa từ phễu vào một thùng gia nhiệt, nơi trục vít chuyển động qua lại làm tan chảy và vận chuyển nó. Chất nóng chảy — ở nhiệt độ 270–295 °C đối với PET tiêu chuẩn — được phun ở áp suất cao vào khoang khuôn phôi, tạo thành ống trung gian thành dày được gọi là phôi.

Các thông số chính được kiểm soát ở bước này:

• Nhiệt độ nóng chảy — Nhiệt độ 270–295 °C cho PET; nhiệt độ quá cao sẽ làm suy giảm IV và tạo ra AA; nhiệt độ quá thấp gây ra hiện tượng in thiếu và lỗi bề mặt.
• Tốc độ và áp suất phun — Xác định thời gian chiết rót và đóng gói; đóng gói không đủ gây ra hiện tượng lõm miệng chai và sai lệch kích thước ở phần cổ chai.
• Thời gian làm nguội trong khuôn — Phôi phải nguội đến nhiệt độ đẩy ra khỏi khuôn (60–75 °C) trước khi mở khuôn; làm nguội không đủ sẽ gây biến dạng phôi khi đẩy ra khỏi khuôn.
• Lực kẹp — Phải giữ khuôn đóng chặt để chống lại áp lực phun; lực kẹp không đủ sẽ gây ra bavia trên đường phân khuôn.

Bước bơm ép là thao tác đơn lẻ dài nhất trong chu trình ISBM, đó là lý do tại sao nó chiếm một vị trí riêng biệt bất kể tổng số vị trí. Trên dòng EP-HGY, lực kẹp bơm ép dao động từ 50 kN (EP-HGY50-V3-EV) đến 400 kN (EP-HGY650-V4), bao phủ các thể tích thùng chứa từ 30 ml đến 10 lít.

Bước 3: Điều chỉnh nhiệt độ — Hồ sơ nhiệt độ (Chỉ dành cho máy 4 trạm và 6 trạm)

Trên các máy 4 trạm và 6 trạm, phôi – vẫn còn trên trục gá – được chuyển đến trạm điều chỉnh sau khi được lấy ra khỏi khuôn. Tại đây, các bộ gia nhiệt hồng ngoại điều chỉnh cấu hình nhiệt độ dọc trục của phôi trước khi nó đến trạm thổi.

PET chỉ có thể được định hướng theo hai chiều trong một khoảng nhiệt độ hẹp: trên nhiệt độ chuyển pha thủy tinh (Tg ≈ 75 °C) nhưng dưới nhiệt độ bắt đầu kết tinh (≈130–140 °C). Trạm điều chỉnh nhiệt độ sẽ đưa thân phôi đến 90–115 °C trong khi vẫn giữ cho vùng cổ chai mát (vùng cổ chai không được biến dạng trong quá trình thổi).

Các vùng gia nhiệt hồng ngoại riêng lẻ có thể được điều chỉnh độc lập để tập trung nhiệt vào vùng đáy, vùng vai hoặc vùng thân chai — cho phép người vận hành kiểm soát vị trí dòng chảy vật liệu ưu tiên trong quá trình thổi chai. Điều này cho phép tạo ra các hình dạng chai phức tạp: đáy rộng, vai nổi bật, tay cầm có đường cong và tay cầm tích hợp.

Trình tự quy trình ISBM 4 trạm trên EP-HGY150-V4-EV — mỗi trạm hoạt động đồng thời, do đó thời gian chuẩn bị bằng thời gian tiêm.

Bước 4: Kéo giãn — Kéo giãn theo trục bằng thanh kéo giãn

Tại trạm thổi, khuôn đóng lại xung quanh phôi. Một thanh kéo giãn cơ học đi xuống phôi và tiếp xúc với đáy của nó, sau đó kéo dài theo trục — đẩy đáy xuống dưới với tốc độ được kiểm soát (thường là 1–2 m/s). Điều này làm cho phôi kéo dài ra gấp 2,5–3,5 lần chiều dài ban đầu khi bơm.

Bước kéo giãn là điểm khác biệt giữa ISBM và phương pháp ép thổi khuôn tiêu chuẩn (IBM). Trong IBM, không có thanh kéo giãn và không có sự định hướng trục – phôi chỉ đơn giản được bơm phồng bằng áp suất không khí. Trong ISBM, thanh kéo giãn cơ học tạo ra sự định hướng phân tử theo trục trước khi quá trình giãn nở bằng không khí bắt đầu, đây là lý do chính khiến chai ISBM chắc chắn hơn, trong suốt hơn và nhẹ hơn chai IBM có cùng thể tích.

Bước 5: Thổi — Giãn nở xuyên tâm khi tiếp xúc với khuôn

Đồng thời hoặc ngay sau khi thanh kéo giãn được kéo dài, không khí áp suất cao (25–40 bar) được đưa vào thông qua thanh kéo giãn hoặc một chốt thổi riêng biệt. Áp suất không khí này làm giãn phôi theo hướng xuyên tâm — ra ngoài — áp sát vào thành của khuôn thổi kín.

Sự kết hợp giữa kéo giãn theo trục (Bước 4) và thổi xuyên tâm (Bước 5) tạo ra sự định hướng phân tử hai trục — các chuỗi polymer được sắp xếp thẳng hàng đồng thời theo cả hướng trục và hướng vòng. Sự định hướng kép này là điều tạo nên các đặc tính đặc trưng của chai ISBM:

• Độ bền kéo cao hơn tới 3 lần so với PET không định hướng ở cùng độ dày thành.
• Độ trong suốt quang học như thủy tinh, với độ truyền ánh sáng trên 90%
• Khả năng chắn khí CO₂ đủ tốt cho các ứng dụng đồ uống có ga.
• Khả năng chống va đập khi rơi từ độ cao 1,5 m khi được đổ đầy nước.

Bản đồ thông số quy trình ISBM hoàn chỉnh — từ quá trình sấy nhựa qua từng công đoạn đến chai thành phẩm, với các điểm kiểm soát quan trọng ở mỗi bước.

Bước 6: Làm nguội — Cố định hướng tại chỗ

Sau khi thổi, chai được giữ áp sát vào thành khuôn trong khi khuôn tản nhiệt thông qua mạch làm mát bên trong. Khuôn thổi tiêu chuẩn sử dụng nước lạnh ở nhiệt độ 8–12 °C. Chai phải nguội xuống dưới nhiệt độ giãn nở của nó — thường là dưới 60 °C ở bề mặt thành khuôn — trước khi khuôn mở ra, nếu không nó sẽ bị co lại và biến dạng khi được lấy ra.

Đối với các ứng dụng chiết rót nóng (nước ép, trà, đồ uống đẳng trương được chiết rót ở 85–95 °C), khuôn thổi hoạt động ở nhiệt độ 100–120 °C thay vì nhiệt độ lạnh tiêu chuẩn. Nhiệt độ khuôn cao hơn này cho phép hạn chế sự kết tinh của PET ở thành chai trong quá trình thổi – một quá trình gọi là định hình nhiệt – giúp chai ổn định nhiệt ở nhiệt độ chiết rót.

Bước 7: Tháo bỏ — Hoàn tất việc tháo chai

Khuôn mở ra và chai thành phẩm được tách ra khỏi trục gá. Trên máy 3 trạm và 4 trạm, quá trình tách khuôn diễn ra ở vị trí cuối cùng đã được định vị trước khi bàn máy quay trở lại để ép khuôn cho lô phôi tiếp theo. Trên máy 6 trạm, một trạm làm mát sau khi thổi chuyên dụng giữa quá trình thổi và tách khuôn cho phép khuôn mở sớm hơn (thời gian giữ thổi ngắn hơn) trong khi chai hoàn tất quá trình làm mát trên trục gá trước khi tách ra, giúp chu trình sản xuất tổng thể nhanh hơn mà không gây ra sự không ổn định về kích thước.

Từ khi được đẩy ra, các chai sẽ được chuyển đến băng chuyền và bàn tập kết, sau đó đến các thiết bị tiếp theo để chiết rót, đóng nắp, dán nhãn và xếp pallet.

Tóm tắt các bước quy trình

Để xem thông số kỹ thuật đầy đủ của máy móc cho từng cấu hình trạm, vui lòng xem [liên kết]. Dòng máy ISBM EP-HGY 3, 4 và 6 trạmĐể thiết kế khuôn mẫu phù hợp với từng bước trong quy trình, hãy truy cập [liên kết]. trang khuôn ISBM tùy chỉnh.

Câu hỏi thường gặp