El moldeo por soplado se define como un proceso de plástico mediante el cual un material termoplástico se calienta a su temperatura de formación, que es inferior a la de los materiales plásticos que se utilizan; en su punto de fusión se hace para formar un tubo hueco llamado parisón o preforma. Este material plástico homogéneo calentado se coloca luego entre dos moldes hembra que se enfrían a través de un medio. Los dos moldes femeninos se cierran sobre el parisón o preforma calentado y un gas, generalmente aire, entra a través de un extremo abierto del parisón a través de un alfiler o una aguja; el gas se sopla en las mitades del molde hembra cerrado, tomando la forma del molde cerrado hembra interno, se deja enfriar y luego se envía a través de un escape. A continuación, se separan los dos moldes hembra y la parte hueca con forma enfriada se expulsa o se deja caer para que se repita el ciclo. En el primer intento, hace más de 100 años, para moldear por soplado objetos huecos, se sujetaron dos hojas de nitrato de celulosa entre dos mitades de molde hembra. El vapor inyectado entre las láminas suavizó el material, selló los bordes y expandió las láminas calentadas para formar la forma interior de las dos mitades hembra del molde. Sin embargo, la alta inflamabilidad del nitrato de celulosa limitó la utilidad de esta técnica. A principios de la década de 1930, se desarrollaron materiales más adecuados, como el acetato de celulosa y el poliestireno (PS). Desafortunadamente, el alto costo y el bajo rendimiento de estos materiales desalentaron el rápido desarrollo; no ofrecieron ninguna ventaja sobre las botellas de vidrio. Finalmente, la introducción del polietileno de baja densidad (LDPE) a mediados de la década de 1940 proporcionó la ventaja de la capacidad de compresión, que el vidrio no podía igualar. A principios de la década de 1950, se desarrolló el polietileno de alta densidad (HDPE) y hoy en día el moldeo por soplado es el mayor usuario de HDPE, que es el termoplástico de mayor volumen producido en el mundo, con más de mil millones de libras producidas en todo el mundo. El moldeo por soplado, hasta los últimos años, era el principal proceso de plástico utilizado para producir un objeto hueco. En los últimos años, otros procesos plásticos, como el moldeo rotacional y el termoformado de doble hoja, han evolucionado con logros técnicos y mejoras en las materias primas plásticas hasta donde hoy pueden competir con el moldeo por soplado para muchos usos como juguetes, tanques de gasolina, tanques de almacenamiento. etc. Las máquinas de moldeo por inyección-soplado son producidas por diferentes fabricantes de maquinaria de moldeo por inyección-soplado, pueden usar herramientas diseñadas para cualquier máquina con ligeros cambios en el diseño del molde debido al patrón de pernos o los platos utilizados por cada productor independiente de maquinaria de IBM. No existe un patrón de pernos estándar en la industria del moldeo por soplado para montar las herramientas necesarias en las máquinas.

Hay tres procesos principales utilizado por la industria del soplado para suministrar envases y productos huecos al mercado del soplado: moldeo por inyección-soplado, extrusión-soplado y estirado-soplado. Generalmente, el moldeo por inyección y soplado se utiliza para botellas pequeñas y piezas de menos de 500 ml de volumen. El proceso está libre de desperdicios, con un control extremadamente preciso del peso y el acabado del cuello. Sin embargo, las proporciones de las piezas son limitadas y el método no es práctico para contenedores con asas y los costos de herramientas son relativamente altos. El moldeo por extrusión-soplado, el proceso más común, se utiliza para botellas o piezas de 250 ml de volumen o más. Se han moldeado por soplado tanques de hasta 1040L que pesan 120 kg; las herramientas son menos costosas y las proporciones de las piezas no están muy limitadas. Los contenedores con asas y cuellos descentrados se fabrican fácilmente. Por otro lado, la resina flash o de desecho debe recortarse de cada parte y reciclarse. La habilidad del operador es más crucial para el control del peso y la calidad de la pieza. Los dos procesos se comparan en la Tabla 1. El moldeo por soplado y estirado se usa para botellas entre 237 L y 2 L de tamaño, y ocasionalmente tan grandes como 25 L. La orientación molecular biaxial de ciertas resinas mejora la rigidez, el impacto y el desempeño de barrera, y permite la reducción de peso.

En el moldeo por inyección y soplado, la resina plástica derretida se inyecta en una cavidad de parisón y alrededor de una varilla de núcleo. Este parisón en forma de tubo de ensayo, mientras aún está caliente, se transfiere en la varilla del núcleo a la cavidad del molde de soplado de la botella. A continuación, se hace pasar aire a través de la varilla del núcleo, expandiendo el parisón contra la cavidad, que, a su vez, enfría la pieza. Las primeras técnicas de moldeo por inyección y soplado en dos posiciones utilizaban adaptaciones de equipos de moldeo por inyección estándar equipados con herramientas especiales. El método de Piotrowski utilizó un eje giratorio de 180°◦ con dos juegos de varillas de núcleo y un juego de cavidades de parisón y de botella. Los métodos de Farkas, Moslo y Gussoni utilizaron una lanzadera alterna con dos juegos de varillas de núcleo, un juego de cavidades de parisón y dos juegos de cavidades de botella. La dificultad de estos métodos era que las estaciones de moldeo por inyección y soplado permanecían inactivas mientras se retiraban las piezas terminadas. En 1961, en Italia, Gussoni desarrolló el método de tres posiciones, que utilizaba un cabezal de indexación horizontal de 120◦ con cavidades de parisón y botella de molde dividido y tres juegos de varillas de núcleo. La tercera estación estaba destinada a la extracción de la pieza, y las fases de parisón y de moldeo de botellas se completaron simultáneamente. Se requería una máquina especial y, a fines de la década de 1960, esta técnica se perfeccionó; es el sistema principal que se utiliza en la actualidad. En la Figura se muestra un diseño de la máquina estándar de tres estaciones. La adición de la cuarta estación permitió tiempos de ciclo más rápidos ya que la mesa giratoria que contenía las varillas de núcleo solo se indexó 90° en lugar de 120° como en la tercera estación. La adición de la cuarta estación se colocó después de la estación de expulsión y antes de la estación de inyección. Esta estación adicional también podría usarse como una estación de seguridad para garantizar que las varillas del núcleo estén libres de escombros. Esta estación también podría usarse para decoración en molde y también para acondicionar las varillas de núcleo antes de pasar a la estación de inyección para tener un moldeo por inyección de parisón en cada varilla de núcleo. Una de las principales características que siempre se debe tener en cuenta es el tiempo del ciclo de secado de la máquina. El tiempo del ciclo de secado es el tiempo que se tarda en abrir la abrazadera, levantar la mesa giratoria, indexar a la siguiente estación, colocar la mesa giratoria en su posición y cerrar la abrazadera o las mitades del molde. No hay procesamiento durante el ciclo de secado. El tiempo de procesamiento se sumará al tiempo del ciclo de secado. Normalmente, en una máquina de tres estaciones, el tiempo del ciclo de secado variará de 2.8 a 3.5 s. En una máquina de cuatro estaciones, el ciclo de secado puede variar de 1.8 a 2.6 s.

El moldeo por inyección-soplado requiere dos moldes: uno para moldear la preforma o parisón, y el otro para moldear la botella. El molde de preforma consta de la cavidad de la preforma, la boquilla de inyección, el inserto de anillo de cuello y el conjunto de núcleo y varilla. El molde de soplado consta de la cavidad de la botella, el inserto del anillo del cuello y el inserto del tapón inferior. El diseño de la cavidad de la preforma se rige por cuatro reglas o restricciones básicas. La primera regla se refiere a la relación entre la longitud del núcleo y la varilla o la cavidad y el diámetro, que idealmente se aproxima a 10:1 o menos. Esta proporción se basa frecuentemente en la altura total y el diámetro del cuello de la botella. Asegura un mínimo de deflexión entre el núcleo y la varilla de las presiones de inyección, lo que, a su vez, proporciona una distribución uniforme de la pared y calor. Se han utilizado relaciones más altas, pero a menudo requieren pasadores deslizantes para centrar momentáneamente el extremo de la varilla del núcleo durante la fase de inyección. La segunda regla se refiere a la relación entre el tamaño de la preforma y el tamaño máximo de la botella, es decir, la relación de inflado, que idealmente es 3:1 o menos. La mayoría de las veces, se basa en el diámetro, el ancho o la profundidad máximos de la botella y el diámetro del final del cuello. Mantener esta proporción proporciona una distribución uniforme y consistente de la pared de la sección transversal de la botella. Si la relación es mayor, el parisón tiende a flotar durante la expansión, lo que aumenta las posibilidades de una distribución excéntrica de la pared. La tercera regla se refiere al espesor de la pared del parisón, idealmente entre 2 y 5 mm. Una pared de más de 6 mm es difícil de acondicionar la temperatura y puede actuar de manera impredecible durante la expansión. Una pared de menos de 2 mm de espesor también puede actuar de manera impredecible. Para un peso dado, una pared delgada también aumenta el área proyectada y, por lo tanto, posiblemente excede la capacidad de la prensa, o ambas. Esto es particularmente importante con botellas ovaladas y conduce a la cuarta regla: en una sección transversal anular, el área más pesada no debe ser más de un 30% más gruesa que el área más liviana. Generalmente, el modelado se realiza en la cavidad y la varilla del núcleo es redonda. Con una relación más alta, el llenado selectivo de material durante la fase de inyección provoca una línea de soldadura vertical en la botella. Evitar esta condición, a su vez, restringe la ovalidad de la botella a 2: 1, es decir, el ancho no debe exceder el doble de la profundidad. En configuraciones de múltiples cavidades, cada cavidad del parisón está equipada con una boquilla de inyección de tamaños decrecientes. El flujo de material a través del colector de inyección está equilibrado, lo que permite que cada cavidad se llene a la misma velocidad. El inserto del anillo del cuello tiene cuatro funciones: (1) forma el acabado o la sección del cuello roscado de la botella; (2) debido a que es un inserto, proporciona un método fácil y de costo relativamente bajo para cambiar el tamaño o el estilo del acabado; (3) centra firmemente y ubica la varilla de núcleo en la cavidad del parisón; y (4) proporciona ventilación y rotura térmica. Durante el proceso, el área de terminación del cuello del parisón debe enfriarse para conservar su forma; el resto del parisón se mantiene caliente para su posterior expansión en la cavidad de la botella. Dependiendo del material plástico de moldeo, la temperatura del parisón está entre 65 y 135°C. El inserto del anillo del cuello a veces se enfría a tan solo 5°C. Las líneas de agua tanto para la cavidad como para el anillo del cuello generalmente se perforan tan cerca como sea posible, perpendiculares al eje de la cavidad. El agua fluye de una cavidad a la siguiente. El conjunto núcleo-varilla también tiene cuatro funciones: (1) forma el interior del preformar; (2) soporta el parisón o la botella durante la transferencia; (3) abastece a la válvula por donde entra aire para expandir el parisón (la válvula está ubicada en el área del hombro o en la punta, según la forma de la botella o la relación entre la longitud de la varilla y el diámetro; botellas de boca ancha , es decir, las varillas de núcleo con relaciones de longitud a diámetro bajas, generalmente están equipadas con una válvula de hombro); y (4) tiene una ranura de "golpe por". Esta ranura anular, ubicada cerca del vástago de asiento, de 0,1 a 0,25 mm de profundidad, es necesaria para sellar el parisón para evitar una pérdida excesiva de aire durante el soplado y para eliminar la retracción elástica del parisón durante la transferencia entre cavidades. Se utilizan varios materiales para construir la cavidad del parisón y las varillas de núcleo. Para las resinas de poliolefina no rígidas, la cavidad del parisón está hecha de acero para herramientas P-20 preendurecido con una dureza de 31 a 35 HRC. Para las resinas rígidas, la cavidad del parisón está hecha de acero para herramientas A-2, endurecido al aire a 52–54 HRC. El inserto de anillo de cuello para la mayoría de las resinas está hecho de acero para herramientas A-2. La varilla central, para mayor resistencia, está hecha de acero para herramientas L-6, endurecido a 52–54 HRC. En todos los casos, las superficies de las cavidades están muy pulidas y cromadas, excepto el inserto de anillo de cuello para resinas de poliolefina, que ocasionalmente se lija con un grano No. 120. La cavidad define la forma final de la botella. La única restricción de diseño es que el ancho de la cavidad no debe exceder el doble de la profundidad. Para compensar la contracción de la resina después del moldeo, las dimensiones de la cavidad se agrandan ligeramente. Las tasas de contracción específicas varían según el tipo de resina y las condiciones del proceso. Para las resinas de poliolefina no rígidas, la contracción está entre el 1,6 y el 2,0%; para resinas rígidas, se agrega 0.5% de contracción. Por lo general, se aplican proporciones ligeramente más altas a la dimensión de acabado del cuello más pesada que a la del cuerpo. Los respiraderos se colocan a lo largo de la superficie de separación del molde para permitir el escape del aire atrapado entre el parisón en expansión y la cavidad. Si son demasiado profundos, se deja una marca objetable en la botella. Debido a que se usa una presión de aire de 1 MPa (145 psi) en el moldeo por inyección y soplado, estos respiraderos se mantienen a menos de 0.05 mm de profundidad. El inserto de anillo de cuello se usa en la cavidad de la botella de una manera similar a su uso en la cavidad del parisón, aunque no son idénticos. Las dimensiones del diámetro de la rosca en la cavidad de la botella son 0.05–0.25 mm más grandes que en la cavidad del parisón. El tamaño adicional proporciona espacio, reduciendo el cambio de distorsión. El inserto de tapón inferior forma el fondo o el área de empuje hacia arriba del contenedor; en algunos moldes, este inserto debe ser retráctil. Generalmente, la flexión de las botellas de poliolefina se puede quitar sin acción lateral si la altura es inferior a 5 mm. Con resinas rígidas, esta altura se reduce a 0,8 mm. Cuando se requiere acción lateral, se utiliza un cilindro de aire, una leva o un mecanismo de resorte. Aluminio, acero o berilio: el cobre se utiliza para la cavidad de la botella y el anillo del cuello. Para las resinas de poliolefina, se utiliza el aluminio No. 7075, así como QC-7. La superficie suele tener un acabado con chorro de arena de grano 120, que aumenta la ventilación del aire atrapado. Para resinas rígidas, se utiliza acero para herramientas A-2 endurecido al aire a 52–54 HRC. El acabado de la superficie está altamente pulido con cromado. El berilio-cobre fundido se usa a menudo para detalles minuciosos. Al igual que con la cavidad del parisón, las líneas de agua se perforan lo más juntas posible, perpendiculares al eje de la cavidad. Los moldes de parisón y botella se montan en un juego de matrices, que luego se monta en los platos del moldeador de inyección y soplado. Se utilizan chaveteros en dos direcciones, en las placas superior e inferior, para colocar con precisión las cavidades. Los postes indicadores y los bujes mantienen una alineación precisa entre las placas. Para acelerar la operación, se cambia todo el conjunto de matrices o moldes durante un cambio de trabajo. Se considera una falsa economía reutilizar el juego de matrices con otro juego de moldes. Las herramientas de moldeo por inyección y soplado deben diseñarse para tolerancias muy precisas, con dimensiones que a menudo se mantienen en ± 0.015 mm; de lo contrario, la calidad de la botella será inconsistente. Por ejemplo, las varillas del núcleo deben estar ubicadas muy cerca hacia adelante y hacia atrás, ya la izquierda y a la derecha de la línea central de las cavidades del parisón y de la botella. Si está demasiado apretado, el molde podría dañarse o el conjunto podría atascarse. Si está demasiado suelta, la resina podría destellar alrededor del área del vástago de la varilla central, o la varilla central podría desplazarse hacia los lados, causando una distribución desigual de la pared. Además, muchas partes y secciones de la configuración del molde deben encajar y ser intercambiables. Varias varillas de núcleo deben caber en el bolsillo del parisón o en las cavidades de la botella. Estas varillas de núcleo se apilan una junto a la otra en una barra frontal. Claramente, la necesidad de precisión es el factor más crucial en el alto costo de las herramientas de moldeo por inyección-soplado. Sin embargo, una vez ensamblado correctamente, el proceso de moldeo por inyección y soplado puede proporcionar un alto rendimiento y una producción sin problemas. Las herramientas adicionales para la instalación de la máquina de moldeo por inyección y soplado incluirían la placa de desprendimiento (véanse las figuras 11 y 12) para quitar los recipientes formados de las varillas de núcleo. El separador consta de una base de separador y una placa de separador más los tornillos y arandelas.