Sự ra đời của khuôn thổi

Blow molding là quy trình ép nhựa mà vật liệu nhiệt dẻo được ép tới giá trị, thấp hơn giới hạn sử dụng của vật liệu dẻo đó; tại điểm nóng chảy, vật liệu sẽ được tạo hình thành một ống rỗng gọi là ống nhựa dẻo (parsion) hay phôi (preform). Vật liệu dẻo nóng chảy và thuần nhất sau đó được đổ vào giữa hai khuôn thổi đã được làm nguội. Hai khuôn thổi này kẹp ống nhựa dẻo (hay phôi) lại và một dòng khí, thường là không khí, sẽ được bơm vào qua đầu hở của ống thổi bằng một đầu thổi; dòng khí sẽ được thổi vào hai nửa khuôn, tạo hình dạng theo hình dáng bên trong của khuôn, làm nguội rồi xả ra ngoài qua ống xả. Hai khuôn thổi sau đó được gỡ ra và chi tiết đã làm nguội và tạo hình rỗng sẽ được lấy ra để tiếp tục chu trình mới.

Vào thời kì đầu, khoảng 100 năm trước, để đúc thổi các vật thể rỗng, hai tấm cellulose nitrate được kẹp giữa hai nửa khuôn. Hơi nước được bơm vào giữa hai tấm đó sẽ làm mềm vật liệu, đóng kín các biên và làm giãn nở tấm để tạo hình theo hình dạng bên trong của hai nửa khuôn. Tuy nhiên tính dễ cháy của cellulose nitrate đã làm hạn chế công nghệ này.

Vào đầu thập niên 1930, các loại vật liệu phù hợp hơn, như cellulose acetate và polystyrene (PS), đã được phát triển; dẫn tới sự xuất hiện của thiết bị tự động sử dụng công nghệ thổi thủy tinh, bởi công ty Plax Corp và Owens-Illinois. Tuy nhiên, chi phí cao và hiệu quả làm việc thấp của các loại vật liệu này đã hạn chế sự phát triển; chúng không mang lại lợi thế nào so với chai thủy tinh. Cuối cùng, sự xuất hiện của polyethylene mật độ thấp (LDPE) vào giữa thập niên 1940 mang đến lợi thế về khả năng chịu ép mà thủy tinh không thể bì được.

Hình 1. Máy đúc nhựa kiểu phun thổi dùng trục vít thẳng đứng sản xuất bởi Jomar, Pleasantville, N. J, U.S.A.

Sản phẩm đầu tiên dùng LDPE là một loại lăn khử mùi tên Stoppete; chai được đúc thổi bởi Plax Corp. Trong năm đầu tiên, hơn 5 triệu sản phẩm đã được bán ra và từ đó ngành công nghiệp đúc thổi được khai sinh.

Đầu thập niên 1950, polyethylene mật độ cao (HDPE) được phát triển và ngành đúc thổi ngày nay là nguồn sử dụng HDPE lớn nhất, vốn là loại vật liệu nhiệt dẻo được sản xuất nhiều nhất trên thế giới, lên đến hàng tỷ pound mỗi năm.

Cho tới những năm gần đây, đúc thổi là quy trình được dùng chủ yếu để sản xuất các vật thể rỗng. Vài năm trước, một số quy trình nhựa dẻo khác, như đúc khuôn quay (rotational molding) và tấm định hình nhiệt dẻo (twin sheet thermoforming) đã phát triển nhờ vào tiến bộ kĩ thuật và sự cải tiến vật liệu nhựa thô, đạt đến mức có thể cạnh tranh được với đúc thổi trong nhiều ngành như đồ chơi, bồn xăng, bồn chứa v.v…

Máy ép-thổi (injection blow-molding, IBM) trình bày ở các Hình 1 và 2, dù được sản xuấ bởi các hãng khác nhau, có thể sử dụng các công cụ được thiết kế chung nhưng cần một sự thay đổi nhỏ về khuôn do cách lắp đặt ốc vít, trụ lăn của mỗi hãng khác nhau. Trong ngành đúc thổi, không có tiêu chuẩn cho cách sắp xếp ốc vít để lắp đặt công cụ vào máy.