哪種吹塑工藝最適合您的瓶子？
哪種吹塑工藝最適合您的瓶子？
吹塑成型是一種用於形成及連接中空塑膠零件的製造工藝。一般而言，吹塑成型主要有三種形式：擠出吹塑成型、單階段注射吹塑成型，以及雙階段 PET 拉伸吹塑成型。[1]
基本上，吹塑成型主要用於生產中空塑膠產品，如瓶子及其他容器。然而，這一工藝也用於製造玩具、汽車零件、配件及許多工程零件。吹塑成型的原理本質上類似於玻璃瓶的生產。雖然吹塑工藝有許多差異，但基本步驟相同：(1) 融化塑膠；(2) 將融化的塑膠形成型坯（即管狀塑膠）；(3) 封住型坯的兩端，只留一個空氣吹入口；(4) 充氣使型坯貼合模具形狀；(5) 冷卻吹塑件；(6) 脫模；(7) 必要時修剪毛邊。吹塑成型的兩個基本工藝為擠出吹塑與注射吹塑。兩者的差異在於型坯的製作方式：擠出工藝使用無支撐型坯，而注射工藝使用金屬芯支撐型坯。擠出吹塑成型目前占吹塑產品的最大比例，但注射工藝正在逐漸被接受。雖然任何熱塑性塑膠皆可吹塑，聚乙烯製品最為常見，尤其是擠壓瓶，佔吹塑產品的大部分。吹塑過程中利用氣壓將軟塑膠充氣到模具腔內，用於製造薄壁中空塑膠物件，如瓶子，通常按量大量生產。
此過程可分兩步完成：
- 製造起始管。
- 將管材吹塑至所需最終形狀。
型坯可採用擠出或注射成型製作。
擠出吹塑成型
就吹塑而言，擠出是最基本的方法。使用擠出機與水冷模具，將熱塑膠管（型坯）捕捉於塑膠中。就像吹氣球一樣，模具閉合後將氣泵入模內。擠出吹塑成型時，材料由料斗進入送料螺桿。機器使用中空管作為工具，即型坯。吹塑時，中空模具閉合，並用氣壓塑型型坯。這樣可加快生產流程（圖 2）。
圖 1 擠出吹塑成型[2]
製造型坯時，材料透過特製吹塑模具擠出成中空管。與注射吹塑相比，擠出可製作更大件，成本更低，因零件內部無應力。然而，擠出吹塑產生更多廢料，精度控制較差，可依應用選擇連續或半連續運行。
材料由料斗進入送料螺桿，再由特定吹塑模具導向成型為型坯。型坯受重力下降至預定長度後，模具閉合封住底端。型坯切開，吹針上移，氣壓使型坯貼合模腔壁，刀具修邊。模具冷卻後脫模，流程重新開始（圖 2）[2]。
圖 2 擠出吹塑示意圖[2]
圖 3 擠出吹塑示意圖[2]
擠出吹塑應用（依功能分 6 類）
1. 石化及化工
大多數石化與潤滑油容器採吹塑成型，常用材料為 HDPE 或 LDPE。範例包括塑膠油箱、機油瓶、石化罐、汽油桶、潤滑油、膠脂等。有時會使用多層技術提高氣體阻隔性及延長保存期，也可使用回收材料降低成本。嘉明公司熟悉多層技術，可提供專業建議。詳情請參考CM-L 系列共擠吹塑機，或聯絡我們。
2. 食品包裝
食品包裝適用於薄液體至稠液體。薄液體例子：醬油、醋、雞尾酒醬、食用油、果汁等。稠液體例子：牛奶瓶、優格、乳酸飲料、奶油、果醬、醬料、番茄醬、蜂蜜、芥末、沙拉醬、美乃滋、蕃茄醬、醋汁、辣醬等。對氧敏感產品通常採多層包裝以延長保存。部分產品需耐酸層或紫外線阻隔層以保障食品安全。CM-L 系列共擠吹塑機 適用於此類應用。
此外，CM-40 系列氣壓擠出吹塑機與CM-R 系列氣壓擠出吹塑機適用於各種形狀冰棒及冷凍條生產。
3. 清潔用品（家用）
例子包括液態洗衣精、地板清潔劑、地板拋光、玻璃清潔劑、廚房噴劑、洗碗精、漂白水、浴室清潔劑、浴室噴劑、汽車拋光劑、除油劑等。
波紋柱塞 是由我們的 CM-S/D/T/F H 2D 系列連續擠出吹塑機 製造，配備去毛邊裝置及型坯控制以確保完美形狀與厚度。
4. 醫療用品（藥品）
醫藥或生物醫療產品使用各種塑膠包裝。HDPE 罐常用於藥片、膠囊、維他命、保健食品、蛋白粉、營養補充品等。LDPE 常用於液態產品，如糖漿、止咳藥、液態維生素、眼藥水、鼻腔沖洗液、口服液、灌腸劑等。這是蛋白粉瓶範例。
PVC 用於氧氣面罩，PP 常用於滴瓶。
CM-40 系列氣壓擠出吹塑機 適用於小型容器如藥瓶和止咳糖漿瓶。
5. 個人護理
個人護理產品廣泛使用 PET、PP、PE 包裝，例子包括洗髮精、護髮素、染髮劑、身體乳液、面霜、臉部乳液、保濕霜、爽膚水、香水、防曬乳、睫毛膏、精油、卸妝、洗臉乳、造型髮膠、護手霜、按摩油、面膜、泥膜、泡泡浴、私密油、去光水、沐浴乳等。
6. 其他
吹塑機可製造各種產品，如玩具、波紋管、刀片盒、滾珠瓶、工具箱、茶壺、汽車零件、桌子、路障、啞鈴、塑膠運動器材、樹裝飾等。
單階段注射吹塑（Injection Blow Molding, One Stage）
此工藝先注射塑膠型坯，再以桿移至吹塑模站，用氣壓依母模設計塑型。典型注塑機可執行單階段注射吹塑，無需型坯儲存及再加熱，以生產小批量定制中空件。短暫冷卻後，型坯進行吹塑。[3]
此類應用建議使用聚丙烯（隨機共聚物）。單階段工藝涉及溫度梯度、分子取向、高伸長率及高冷卻率，處理窗口較小。型坯需加熱至可吹塑狀態，流程在熔融與結晶溫度之間進行。現今普通注塑機即可使用單階段注射吹塑技術。
注射吹塑由單一模具處理注射與吹塑，流程受限，但可保持精準溫度梯度與分子定向。型坯需保持足夠熔融以進行吹塑。
圖 5 單階段注射吹塑[3]
單步注射吹塑（IBM）適合大量生產小型藥瓶及單份瓶。注射、吹塑、脫模為三個階段。需用擠出機及螺桿將聚合物熔化，熱流道將聚合物注入模具加熱腔及芯棒，型坯由模腔形成外形，厚管與瓶口結合，經冷卻吹塑完成。[3]
芯棒上小孔進入壓縮空氣，將型坯充氣至最終形狀。冷卻後模具開啟，芯棒旋轉至脫模位置。成品可出廠前做漏氣測試。型坯及模具通常有 3 至 16 個腔，依零件尺寸及產量而定。可同時注射、吹塑、脫模三個型坯。
圖 6 單階段注射吹塑機 (IBM)[3]
拉伸吹塑應用
- 汽水、果汁、水瓶。
- 洗髮精與清潔容器。
- 化妝品瓶。
- 醫療包裝。
- 塑膠桶。
- 塑膠浴缸。
- 其他更多用途。
拉伸吹塑機每小時可生產超過 3000 瓶，用於飲料、食品及清潔用品包裝。
大多數藥瓶及化妝品瓶的瓶口及尺寸需精確測量，單階段注射吹塑機是理想選擇。塑膠吹塑瓶尺寸 5 ml 至 2 L，多種設計可選。
洗衣精、液態肥皂及乳液瓶是酒店及日常生活中最常見的注射吹塑件。[3]
雙階段注射拉伸吹塑（Injection Stretch Blow Molding, Two Stages）
雙階段注射拉伸吹塑（ISBM）先用注射成型製作型坯，瓶口與螺紋（即瓶頸）已包含在內，再用吹塑方法完成型坯。可製造高透明、高品質瓶子。
此工藝使用兩台機器：注射成型系統及拉伸吹塑機。型坯先在第一台機器中完全冷卻，再送至第二台機器。
型坯通常已含瓶頸及螺紋，可直接銷售給第三方，甚至在吹塑前。第二台機器收到型坯後，進行排序、紅外線加熱及調整，再吹塑成型。需先冷卻再加熱拉伸，因此稱為「冷型坯法」。
雙階段注射吹塑中，型坯完全冷卻後轉至另一台機器吹塑至最終形狀，可降低運輸成本，先運送型坯而非空瓶至灌裝廠，再在灌裝廠吹塑瓶身。
5 加侖 PET 桶 是運輸型坯比運送空瓶更省成本的完美範例。CMS-Q1 系列 PET 全電拉伸吹塑機 可生產一次性或可重複使用 5 加侖水桶。
注射拉伸吹塑是此工藝的重要變化，用於獲得最佳光學與阻隔特性，通過雙軸取向聚合物鏈實現，主要用於 PET。拉伸棒在吹塑前輔助拉伸，使型坯垂直方向伸長均勻。
除了降低運輸成本外，拉伸吹塑還具有多項優點：可提高產量、控制尺寸精確，且無底部焊縫（擠出型坯被模具夾住形成）。
雙階段工藝流程
- PET 材料乾燥除濕。
- 注射機將熔融原料注入型坯模具。
- 型坯冷卻至室溫。
- 型坯經後處理機加工。
- 將型坯轉送至再加熱拉伸吹塑機。
- 使用金屬吹塑模具注入高壓空氣吹塑瓶身。
水、果汁、碳酸飲料及液態皂、洗衣精等產品常用拉伸吹塑包裝。選擇單階段或雙階段吹塑機依需求而定。[4]
CMA(S) 系列 PET 自動拉伸吹塑機 適用於大多數 PET 瓶 600ml 至 1500ml 生產範圍。
CMSQ(W) 系列 PET 全電拉伸吹塑機 適用於寬口罐生產，應用於堅果包裝、泡菜容器、玩具容器等。
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參考文獻
[1] C. Potash and P. Facilities, “Energy Benchmarking : Energy Benchmarking :,” 2018.
[2] V. Lohrbaecher and W. B. Hoven-Nievelstein, “Extrusion blow moulding,” Kunststoffe, Ger. Plast., vol. 78, no. 10, pp. 61–64, 1988.
[3] J. Biglione, Y. Bereaux, J. Y. Charmeau, R. G. Rinaldi, J. Balcaen, and S. Chhay, “Injection blow moulding single stage process - Approach of the material behaviour in process conditions and numerical simulation,” Key Eng. Mater., vol. 651–653, no. March 2016, pp. 805–811, 2015, doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.651-653.805.
[4] N. C. Lee, “Blow molding design guide,” p. 265, 2008.
