Luận văn Tốt nghiệp ứng dụng PRO-E thiết kế và chế tạo khuôn ép ứng dụng hệ thống phun keo nóng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGÀNH CÔNG NGHIỆP NHỰA VIỆT NAM HIỆN NAY: Thực trạng của ngành công nghiệp nhựa Việt Nam hiện nay: Khái quát tình hình: Ngành nhựa ở nước ta thực chất là một ngành kinh tế kỹ thuật về gia công chất dẻo, hiện chưa có khả năng sản xuất ra nguyên vật liệu nhựa, gần như toàn bộ nguyên vật liệu sản xuất ra sản phẩm nhựa phải nhập từ nước ngoài.   Ngành nhựa có ưu điểm là công nghệ cập nhật hiện đại, tốc độ vay vòng nhanh, sử dụng lao động kỹ thuật là chính, sản phẩm đa dạng, phục vụ được nhiều đối tượng, lĩnh vực công nghiệp, cũng như trong tiêu dùng hàng ngày của xã hội. Theo thống kê của UNDP, 70% nhu cầu vật chất cho đời sống con người được làm bằng nhựa, từ đó chỉ số chất dẻo trên đầu người được thỏa mãn là 30 kg/đầu người (Việt Nam mới chỉ đạt 10 kg/đầu người), còn đạt trên 100 kg/đầu người là quốc gia có nền công nghiệp nhựa tiên tiến. Ngành nhựa Thành phố Hồ Chí Minh là Sài Gòn trước đây có từ những năm 1950. Năm 1975, thống nhất đất nước Thành phố Hồ Chí Minh trở thành thị trường nhựa lớn nhất cả nước, thể hiện 4 tính chất trung tâm: sản xuất, phân phối lưu thông, ứng dụng KHKT và giao dịch quốc tế. Tổng sản phẩm nhựa trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh và vùng phụ cận chiếm tỷ trọng 80% tổng sản lượng quốc gia. Chính vì thế nó quyết định sự phát triển hay tụt hậu của cả ngành nhựa Việt Nam. Tốc độ phát triển của ngành nhựa trong 10 năm qua từ 1988-1998 tăng trưởng bình quân 17.5%, tuy tốc độ này có giảm trong năm 1999 và 2000, nhưng trong sự tăng trưởng chung của cả nước là 10%, tăng trưởng công nghiệp là 14.5% thì tốc độ này vẫn khá lớn. Thị trường trong nước cũng như thị trường thế giới đang mở ra nhiều cơ hội phát triển cho ngành nhựa do nhu cầu về sản phẩm nhựa ngày càng tăng. Tuy nhiên, ngành nhựa hiện nay cũng đang đứng trước những vấn đề khó khăn như nguồn nhân lực còn hạn chế cả về đội ngũ kỹ sư lẫn công nhân lành nghề. Cơ chế thị trường có sự điều tiết của nhà nước đã trở thành đòn bẩy cho ngành nhựa Việt Nam phát triển nhanh chóng. Tỷ trọng ngành nhựa thành phố Hồ Chí Minh hiện nay chiếm khoảng 80%. Nguyên vật liệu: Nguyên vật liệu hiện nay và tương lai đến năm 2005 cũng phải nhập gần như 100%. Hiện nay chúng ta nhập khoảng 40 loại nguyên vật liệu chính và hàng trăm loại hóa chất và nguyên vật liệu phụ trợ. Trong khi hiện tại các nước khu vực xung quanh ta đã sản xuất ra nguyên vật liệu nhựa. Ví dụ Thái Lan đã sản xuất hầu hết các loại nguyên vật liệu nhựa thông dụng như PELD, PEHD, PP, PS, PVC. Riêng PVC  có hai nhà sản xuất với tổng công suất 300.000 tấn/năm. Singapore tổng công suất trên 550.000 tấn/năm. Malaysia với tổng công suất PVC và PS là 76.000 tấn/năm. Việt Nam phải nhập hầu hết nguyên vật liệu dùng cho sản xuất sản phẩm nhựa là do ngành sản xuất nguyên vật liệu nhựa gặp nhiều khó khăn về nguồn nguyên liệu đầu vào, giá cả một số loại nguyên liệu còn cao hơn nguyên liệu nhập như (PVC của Mitsui Vina). Nguyên nhân là do nhà máy sản xuất nguyên liệu phải nhập nguyên liệu đầu vào và do các doanh nghiệp mới đầu tư đi vào sản xuất nên chi phí còn cao. Ngoài ra chủng loại nguyên liệu sản xuất trong nước chưa đa dạng. Các nhà máy chỉ tập trung vào sản xuất các chủng loại có số lượng đụơc tiêu thụ nhiều nhất. Chẳng hạn như Mitsui Vina chỉ tập trung sản xuất PVC huyền phù có chỉ số Polyme là K66. Chính vì vậy, giả định giá của nguyên liệu sản xuất trong nước có thấp hơn giá nhập khẩu thì bắt buộc các doanh nghiệp trong ngành nhựa Việt Nam vẫn còn phải nhập khẩu nhiều loại nguyên liệu của nước ngoài. Hiện nay ngành nhựa Thành phố Hồ Chí Minh phụ thuộc hoàn toàn vào nguyên liệu nước ngoài. Bất cứ sự biến động nào trên thị trường thế giới cũng ảnh hưởng trực tiếp đến ngành nhựa. Vì vậy ngành nhựa không thể phát triển một cách ổn định lâu dài nếu không có một chiến lược phát triển nguyên liệu, để chủ động về nguyên liệu. Mặt khác khi nhập nguyên liệu sẽ làm tăng giá thành sản phẩm hạn chế khả năng cạnh tranh trên thị trường, làm giảm tốc độ phát triển. Lao động: Hiện nay có trên 11.000 người đang lao động trong ngành nhựa và cao su, chiếm 4.6% lao động toàn ngành công nghiệp. Lao động gián tiếp hiện chiếm 17% so với tổng số lao động của toàn ngành, trong đó số lao động có trình độ đại học và trên đại học chiếm 6.65%, trung cấp chiếm 2.1%, công nhân kỹ thuật chiếm 9.97%, nhân viên trung cấp 4.6%, lao động trình độ khác (bao gồm số lao động chưa qua trường lớp, nghề dạy nghề) chiếm tới 69.23%. Như vậy số công nhân không được đào tạo tham gia lao động trực tiếp lớn gấp 6.8 lần số công nhân có kỹ thuật và tính chung thì lao động giản đơn của toàn ngành chiếm tới 76.6%. Ðiều này chứng tỏ số lao động có kỹ thuật trong ngành còn quá ít. Với đội ngũ cán bộ được đào tạo trong và ngoài nước, sau nhiều năm công tác đã gíup cho ngành nhựa được phát triển và đổi mới. Những kỹ sư trẻ có khả năng độc lập giải quyết những công việc phức tạp, quản lý kỹ thuật. Nhưng số nhiều chưa có khả năng quản lý kỹ thuật hoặc chỉ đạo công trình và tầm định hướng chiến lược cho ngành. Phần lớn bị hạn chế vì nhiều lý do chưa có cơ hội để tiếp cận trình độ kỹ thuật của thế giới. Trong nhiều năm nay việc đào tạo kỹ thuật cho ngành nhựa chưa có một tổ chức nào đảm nhận với quy mô cần thiết của nó. Nhìn chung đội ngũ kỹ thuật còn rất thiếu nhất là đội ngũ công nhân có tay nghề cao, hệ thống đào tạo công nhân chưa có vì vậy thiếu đội ngũ bổ sung, hậu bị. Số kỹ sư ít có điều kiện và khả năng tiếp cận nhanh chóng với công nghệ tiên tiến. Chính điều này đã làm ảnh hưởng đến sự phát triển của ngành nhựa. Ðây là vấn đề cần phải nhanh chóng khắc phục và cần được quan tâm đúng mức. Thiết bị và công nghệ ngành nhựa: Thiết bị: Thiết bị máy móc ngành nhựa được phản ánh rất rõ thông qua các giai đoạn đầu tư. Sau năm 1975, cả Thành phố Hồ Chí Minh có 1200 cơ sở sản xuất nhựa, có khoảng 2000 máy móc các loại. Nhiều cơ sở có tên, có máy móc nhưng chỉ để nhập nguyên liệu nhựa về bán theo cơ chế quản lý của chế độ cũ; có cơ sở sản xuất gia đình chen lẫn một số nhà máy lớn như Rạng Ðông, Bình Minh và các nhà máy thuộc Liên Hiệp Nhựa thành phố. Ðến nay, cả nước có hơn 5000 máy bao gồm: 3000 máy ép (injection), 1000 máy thổi (bowling injection) và hàng trăm profile các loại trong đó 60-70% là máy đời mới. Tỷ lệ nhập máy móc thiết bị thông qua cảng Thành phố Hồ Chí Minh với hơn 99% là máy đời mới (tổng giá trị hơn 26 triệu USD). Máy móc thiết bị chủ yếu được nhập từ châu á. Các công nghệ mới hiện đại trong 8 ngành kinh tế kỹ thuật nhựa đều đã có mặt tại Việt Nam, tiêu biểu như các công nghệ sản xuất vi mạch điện tử bằng nhựa, DVD, CD, chai 4 lớp, chai Pet, Pen, màng ghép phức hợp cao cấp BOPP. Công nghệ:  Công nghệ ép phun (Injection Technology): Ðây là công nghệ truyền thống của ngành sản xuất nhựa, được phát triển qua 4 thế hệ máy, thế hệ thứ 4 là các loại máy ép điện, ép gaz đang được áp dụng phổ biến ở các quốc gia có công nghiệp nhựa tiên tiến (Mỹ, Ðức, Nhật...) đang thâm nhập vào thị trường châu á. Loại công nghệ này phục vụ cho các ngành công nghiệp điện tử, điện dân dụng, sản xuất xe hơi và các ngành công nghiệp khác, đỉnh cao của công nghệ này là công nghệ nhựa vi mạch điện tử. Tại Việt Nam, hiện có gần 3000 thiết bị ép phun, trong đó có 2000 máy ở thế hệ thứ 2, thứ 3 (những năm 90). Trước đây công nghệ ép phun được sử dụng sản xuất hàng gia dụng nay đã chuyển sang hàng nhựa công nghiệp phục vụ cho các ngành công nghiệp khác, sản phẩm của nó đụơc thay thế các chất liệu khác như gỗ, sắt, nhôm trong công nghiệp bao bì và hàng tiêu dùng.  Công nghệ đùn thổi (Blowing injection technology):  Ðây là công nghệ thổi màng, sản xuất ra các loại vật liệu bao bì nhựa từ màng, dùng trong các công nghệ thổi túi PE, PP và màng (cán màng PVC). Các loại máy thổi được cải tiến từ Việt Nam để thổi túi xốp từ nhiều loại nguyên liệu phối kết, sử dụng các loại nguyên liệu từ đơn nguyên PE, PP đến phức hợp OPP, BOPP thông qua giai đoạn cán kéo hai chiều, bốn chiều. Hiện nay nhiều doanh nghiệp nhựa sử dụng công nghệ đùn thổi bằng nhiều thiết bị nhập từ các nước, nhiều thế hệ để sản xuất các sản phẩm bao bì nhựa. Bên cạnh đó, ngành thổi bao bì dạng chai nhựa tiên tiến như PET, PEN, thùng phuy... đều phát triển từ công nghệ đùn thổi. Công nghệ đùn đẩy liên tục (Profile): Ðược cải tiến từ công nghệ truyền thống đùn thổi, từ nhu cầu tiêu dùng của xã hội phát triển được hình dung thành các nhóm hàng sau đây: Nhóm sản phẩm dạng ống, từ ống PVC thoát nước đến PE cấp nước, cao cấp là các sản phẩm ống phức hợp nhôm nhựa, ống phức hợp gaz, cáp quang... Nhóm sản phẩm vật liệu xây dựng, gia công thành phẩm khung cửa PVC, tấm trần, vách ngăn. Công nghệ chế biến cao su nhựa: Là công nghệ ép sử dụng phổ biến trong các ngành chế biến cao su và các công nghệ ép phun sử dụng cùng lúc hai loại nguyên liệu nhựa và cao su Latex hoặc nhựa phối kết với cao su thiên nhiên với dạng compound. Là ngành kinh tế kỹ thuật nhựa có sức thu hút lớn chiếm vị trí thứ 3 trong 8 ngành kinh tế kỹ thuật nhựa. Công nghiệp gia công giày, dép nhựa cũng gắn liền với công nghệ này.  Các công nghệ khác như: Composite, Melamine, Công nghệ EVA, PU, EPS và các công nghệ phụ. Thực trạng công nghệ nhựa hiện nay vừa thoát khỏi giai đoạn phát triển tự nhiên, từng bước đi vào quỹ đạo có quy hoạch, có định hướng, đặc biệt quá trình hội nhập đã thúc đẩy ngành nhựa phát triển mạnh hơn, nhanh hơn. Một số dự án ngành nhựa: Dự án nâng cao Trung tâm kỹ thuật chất dẻo: Dự án với tổng mức đầu tư 1 triệu USD (thiết bị) do Chưong trình phát triển Liên Hiệp Quốc và Tổ chức phát triển Liên Hiệp Quốc tài trợ. Dự án đưa Trung tâm kỹ thuật chất dẻo trở thành một trung tâm trang bị đầy đủ trang thiết bị phục vụ ngành nhựa trong nước và khu vực. Có thể tổ chức thường xuyên đầy đủ các khóa huấn luyện ngắn hạn và dài hạn, chuyên sâu cho từng chủ đề trong công nghệ Polymer và cho mọi đối tượng. Có đầy đủ điều kiện đo đạc tất cả các chỉ tiêu cho nguyên liệu, bán thành phẩm và sản phẩm theo các tiêu chuẩn (Iso, Astm...) hợp tác và hòa nhập quốc tế trong vấn đề tiêu chuẩn đo lường chất lượng và khoa học công nghệ ngành nhựa. Dự án đầu tư dây chuyền sản xuất sản phẩm giả da PU tráng ướt của Công ty nhựa Rạng Ðông: Dự án sản xuất PU tráng ướt có chất lượng cao phục vụ cho sản xuất giày xuất khẩu, công suất 7 triệu mét/năm. Vốn đầu tư 8 triệu USD, liên doanh trong nước, hiện đang tìm kiếm liên doanh. Dự án sản xuất vỏ Tivi giữa Daewoo-Vietronic, vốn đầu tư 2.888.000 USD. Dự án sản xuất lồng ấp trứng, chuồng gà, ghế khách sạn giữa Malaysia-Công ty Nam Anh, vốn đầu tư 1.6 triệu USD. Dự án sản xuất đồ chơi, phao tắm giữa công ty nhựa Thanh Long với công ty Goody Merchandise. Dự án sản xuất PVC Resin liên doanh giữa công ty Mitsui Chemical, Mitsui Toatsu, Vinaplast, Pochemco (Bộ công nghiệp nặng) vốn đầu tư 60 triệu USD. Triển vọng phát triển của ngành bao bì nhựa (bao gồm sản xuất chai PET) Sản xuất chai PET: Đầu những năm 90 thế kỷ XX, ngành sản xuất Bao bì rỗng của nước ta còn lạc hậu cả về thiết bị và công nghệ so với các nước trong khu vực. Năm 1994, chai PET các loại còn phải nhập khẩu 100%. Nhưng từ năm 1996-2000, ngành Bao bì rỗng như chai lọ các loại bằng chất dẻo đã có những bước tiến vượt bậc, tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm là 30%. Sở dĩ tốc độ tăng trưởng cao là trong những năm qua, nhu cầu xã hội được nâng lên, cùng với tính ưu việt (về giá cả, chất lượng, vận chuyển, khả năng tái chế, thân thiện với môi trường và sự đa dạng...), chai lọ bằng chất dẻo đang thay thế dần các loại bao bì bằng vật liệu thủy tinh và kim loại. Theo số liệu báo cáo của Hiệp hội Nhựa Việt Nam, năm 2002, toàn quốc có hơn 100 cơ sở sản xuất chai nhựa các loại, tiêu thụ khoảng trên 100.000 tấn nhựa/năm như PET, PP, PE, .... Trong khoảng 10 năm tới, xu thế sử dụng chai PET vẫn tăng cao từ 20-25%/năm, phục vụ cho nhu cầu xuất khẩu và tiêu dùng trong nước các sản phẩm như nước khoáng, dầu ăn, nước uống có ga, nước ép trái cây.… Quy hoạch tổng thể phát triển ngành nhựa đến năm 2010: Sản xuất bao bì nhựa chiếm tỷ trọng khá cao (30-35%) trong toàn ngành nhựa, cho nên sự phát triển của ngành bao bì nhựa cũng phụ thuộc nhiều vào định hướng phát triển của ngành nhựa Việt Nam. Ngày 17/02/2004 Bộ trưởng Bộ Công nghiệp đã ký Quyết định số 11/2004/QĐ-BCN phê duyệt Quy hoạch tổng thể phát triển ngành Nhựa Việt Nam đến năm 2010 với các chỉ tiêu cơ bản như sau: Tốc độ tăng trưởng của ngành Nhựa giai đoạn 2001-2005 đạt 18%/năm; giai đoạn 2006-2010 đạt 15%/năm. Tiêu thụ bình quân đầu người năm 2005: 20 kg/người; năm 2010: 40kg/người. Nguồn nguyên liệu sản xuất trong nước năm 2005 đạt khoảng 560.000 tấn, đáp ứng 30% nhu cầu nguyên liệu trong nước; năm 2010 đạt khoảng 1.560.000 tấn, đáp ứng 50% nhu cầu nguyên liệu trong nước. Các chỉ tiêu cụ thể về sản lượng trong Quy hoạch bao gồm: Nguyên liệu, bán thành phẩm, hóa chất, phụ gia: (tấn/năm). Nguyên liệu  Năm 2005  Năm 2010   Bột PVC  300.000  500.000   Hạt PP  150.000  450.000   Hạt PE  -  450.000   Màng BOPP  20.000  40.000   Hóa dẻo DOP  30.000  60.000   Hạt PS  60.000  60.000   Tổng cộng  560.000  1.560.000   Thiết bị khuôn mẫu: (bao gồm khuôn mẫu chế tạo chai PET) Đến năm 2005 : 60.000 bộ/năm Đến năm 2010 : 132.000 bộ/năm. Các sản phẩm chủ yếu: (tấn /năm) Sản phẩm  Năm 2000  Năm 2005  Năm 2010   Sản xuất bao bì  360.000  800.000  1.600.000   Sản xuất vật liệu xây dựng  170.000  400.000  900.000   Sản xuất sản phẩm nhựa gia dụng  300.000  550.000  900.000   Sản xuất sản phẩm nhựa kỹ thuật cao  120.000  350.000  800.000   Tổng cộng  950.000  2.100.000  4.200.000   Sự ưu đãi của Nhà nước đối với ngành: Từ Quy hoạch tổng thể phát triển ngành Nhựa Việt Nam đến năm 2010, có thể thấy bản thân ngành sản xuất bao bì nói riêng và ngành nhựa nói chung đã nằm trong định hướng phát triển của Nhà nước với những mục tiêu cụ thể về sản lượng nguyên liệu đầu vào, sản lượng thành phẩm đầu ra, những mục tiêu về ứng dụng trang thiết bị công nghệ hiện đại nâng cao chất lượng sản phẩm, những chính sách ưu đãi về đầu tư, nghiên cứu khoa học, chuyển giao công nghệ và huy động vốn. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: Xu thế dùng chai nhựa PET ngày càng nhiều hơn. Sự phát minh ra hạt nhựa PET thật sự là cuộc cách mạng trong công nghệ chế tạo bao bì bằng chất dẻo, nhất là trong các ngành đóng hộp thức uống,thực phẩm bằng chất lỏng, trước kia dùng hộp kim loại, chai thủy tinh hay hộp giấy (tráng kim loại), hiện nay ngày càng nhiều thay thế bằng loại chai nhựa PET. Tính chung cả thế giới, mức tăng trưởng tiêu thụ chai PET mỗi năm là 15%. Riêng với một nước đang phát triển như Việt Nam chúng ta, mức tăng trưởng là lớn hơn nhiều. Lợi ích khi dùng chai nhựa PET: dựa trên các đặc tính của chai nhựa PET chúng ta sẽ thấy được các ưu điểm khi sử dụng chúng: Nhẹ: dể hơn và kinh tế hơn khi vận chuyển. Trong suốt như thuỷ tinh: Thoả mãn được sở thích của người tiêu dùng khi nhìn thấy được những gì đựng trong chai (nhất là thức ăn,thức uống). Chống mài mòn: tạo ra sản phẩm có bề mặt bóng loáng. Chống sự ăn mòn của hoá chất: đạt tiêu chuẩn trong bao bì vệ sinh thực phẩm. Ngăn chặn sự thẩm thấu: giữ cho thực phẩm tươi. Chịu sự va đập: không sợ biến dạng,vỡ hoặc nổ. Chứa được các chất có gas. Chịu nhiệt. Dễ phân huỷ,tái sinh, góp phần bảo vệ môi trường. Những khó khăn về mặt kỹ thuật khi sản xuất chai nhựa PET: song song đó,cũng do các đặc điểm của hạt nhựa PET cũng làm cho việc sản xuất chai nhựa PET cần phải giải quyết một số vấn đề kỹ thuật như sau: Nhiệt độ nóng chảy của PET là 2580C (so với 750C – 150 0C của PVC), phun ép cần phải ở nhiệt độ 2700C – 3000C. Vì vậy máy ép phun phải có vùng điều khiển nhiệt độ khá cao. Độ biến dạng của PET khá lớn ( 2.25% so với 0.1%-0.5% của nhựa PVC), nếu không xử lý tốt bề mặt làm lạnh thì phôi chai sẽ bị biến dạng,nhiều phế phẩm. Độ ẩm trong hạt PET lớn, phải làm khô trướt khi đưa vào máy ép phun, nếu không xử lý tốt phôi chai sẽ bị rỗ, hoặc bị trắng đục và giảm thiểu tính năng cơ lý của chai. Sau khi ép nhựa đã nóng chảy vào khuôn, phải làm lạnh thật nhanh, nếu không phôi sẽ bị kết tinh và không thể thổi thành chai được. Sự phát triển của các công nghệ mới trong ngành nhựa đã giải quyết được khá nhiều bài toán phức tạp trong ngành.Trong đó sự phát triển kỹ thuật hot runner trong phun ép ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên thế giới và điều này cùng với sự gia tăng của hàng loạt hệ thống hot runner khác nhau. Một số lượng lớn hệ thống hot runner trên thị trường, sự phức tạp giữa thiết kế của họ và kết quả đạt được trong thực tiễn có nghĩa là giữa người thiết kế và người sử dụng có sự khác nhau về sự chọn lựa hệ thống tốt nhất. Bên cạnh chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật thì sự lựa chọn này phải xét đến những tính chất đặt biệt của những loại nhựa khác nhau.Luận văn này sẽ giới thiệu về hệ thống hot runner, minh hoạ thiết kế nozzle, manifold và các bộ phận khác, thảo luận về nguyên lý lựa chọn, xây dựng hệ thống, lắp đặt và sử dụng, phân tích các nguyên nhân gây ra khuyết tật và đưa ra những đề nghị để loại trừ những khuyết tật đó, có ví dụ chứng minh. Trong khi nghiên cứu chúng tôi sử dụng những thông tin từ những tài liệu được cung cấp từ những nhà sản xuất hot runner lớn trên thế giới và của những trung tâm nghiên cứu công nghệ.