Tự động hóa trong nhà máy sản xuất nhựa

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ ---------- TỰ ĐỘNG HOÁ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐỀ TÀI: TỰ ĐỘNG HÓA TRONG NHÀ MÁY SẢN XUẤT NHỰA GVHD : Nguyễn Văn Trung LỚP : NHÓM : 12 TỰ ĐỘNG HOÁ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Nguyễn Phương Nam 11255741 Nguyễn Trọng Hiếu 11249781 Nguyễn Văn Trung 11314741 Lê Quốc Việt 11324611 Hồ Quang Viễn 11264421 Lê Quốc Thịnh 11292051 Trương Văn Đồng 11290921 Nguyễn Trọng Khởi 11312541 Nguyễn Doãn Thìn 11302761 Đặng Quốc Thái 11283081 NỘI DUNG I - Tổng quan về ngành sản xuất nhựa II - Thiết bị và công nghệ ngành nhựa III - Công nghệ sản xuất chai nhựa Tổng quan về quá trình sản xuất nhựa Giới thiệu: Ngành sản xuất sản phẩm nhựa là một trong những ngành công nghiệp đang phát triển nhanh nhất tại Việt Nam với tốc độ tăng trưởng trung bình trong 10 năm trở lại đây là 15 – 20%. Tổng doanh thu của ngành năm 2008 đạt 5 tỷ USD, tăng 26% so với cùng kỳ năm trước. Việt Nam sản xuất rất nhiều chủng loại sản phẩm nhựa bao gồm sản phẩm đóng gói, đồ gia dụng, vật liệu xây dựng, thiết bị điện và điện tử, linh kiện xe máy và ô tô và các linh kiện phục vụ cho ngành viễn thông và giao thông vận tải. Tổng quan về quá trình sản xuất nhựa Nhu cầu thị trường: Kể từ năm 2000 trở lại đây, ngành công nghiệp sản xuất nhựa của Việt Nam đã duy trì tốc độ tăng trưởng cao nhờ tiêu dùng trong nước và xuất khẩu khẩu tăng mạnh. Tiêu thụ nhựa bình quân theo đầu người tại Việt Nam năm 1975 chỉ ở mức 1kg/năm và không có dấu hiệu tăng trưởng cho đến năm 1990. Tuy nhiên, kể từ năm 2000 trở đi, tiêu thụ bình quân đầu người đã tăng trưởng đều đặn và đạt ở mức 12kg/năm và đỉnh cao là năm 2008 là 34kg/người. Chính phủ hy vọng đến năm 2010 sức tiêu thụ bình quân đầu người sẽ là 40kg/năm. Tiêu thụ sản phẩm nhựa tăng đã tạo ra một làn sóng đầu tư trực tiếp nước ngoài tại Việt Nam, tạo điều kiện thuận lợi cho ngành xây dựng, giao thông vận tải và các ngành sản xuất khác phát triển. Tổng quan về quá trình sản xuất nhựa Hình 1: Tiêu thụ sản phẩm nhựa bình quân theo đầu người tại Việt Nam (đơn vị: kg/người) Tổng quan về quá trình sản xuất nhựa Sản phẩm nhựa Việt Nam hiện có mặt tại hơn 55 nước trên thế giới, bao gồm các nước ở Châu Á, Châu Mỹ, Châu Phi, Châu Âu và Trung Đông. 10 thị trường xuất khẩu lớn nhất của Việt Nam là Hoa Kỳ, Nhật Bản, Campuchia, Đức, Anh, Hà Lan, Pháp, Đài Loan, Malaysia và Philippines. Và hiện có 530 công ty nhựa tại Việt Nam hoạt động trong lĩnh vực xuất khẩu. Tổng quan về quá trình sản xuất nhựa Tổng quan về quá trình sản xuất nhựa - 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.      Việt Nam nhập khẩu nhựa nguyên liệu chủ yếu từ Đài Loan, Hàn Quốc, Thái Lan, Singapore, Nhật Bản, Malaysia, Hoa Kỳ, Trung Quốc và Ả Rập Xê-út. Tổng quan về quá trình sản xuất nhựa Tổng quan về quá trình sản xuất nhựa 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. Tổng quan về quá trình sản xuất nhựa Phần II: Thiết bị và công nghệ ngành nhựa       a. 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 Thiết bị và công nghệ ngành nhựa       b. Công nghệ:         b1. 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. Thiết bị và công nghệ ngành nhựa         b2. 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. Thiết bị và công nghệ ngành nhựa   b3. 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. Thiết bị và công nghệ ngành nhựa b4. 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 Thiết bị và công nghệ ngành nhựa   b5. 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. III- Công nghệ sản xuất chai nhựa Hiện nay trên thế giới sử dụng phổ biến nhất hai phương pháp tạo ra các loại chai, thùng nhựa đó là phương pháp thổi (blowing molding) và phương pháp quay (rotating molding). Cả hai phương pháp này đều cùng một mục đich là tạo ra một sản phẩm rỗng từ nhựa nhiệt dẻo. Tuy nhiên, phương pháp quay có thể tạo được những sản phẩm phong phú hơn so với phương pháp thổi. Phương pháp quay có thể tạo những sản phẩm có dung tích từ 5ml đến những thùng lớn khoảng 38m3. Mặc dù hai phương pháp này đều tạo ra một loại sản phẩm nhưng mỗi phương pháp có một vị trí nhất định trong ngành công nghiệp. Phương pháp thôi cho những sản phẩm nhỏ, sản xuất hàng loạt còn phương pháp quay thì cho những sản phẩm lớn. III - Công nghệ sản xuất chai nhựa 1) Phương pháp thổi (blowing molding) Là phương pháp trong đó khí nén được thổi vào một “túi” nhựa dẻo để ép nhựa dẻo lên bề mặt của khuôn. Đây là một phương pháp quan trọng để tạo ra những chi tiết, những sản phẩm bằng chất dẻo có thành mỏng như các loại chai, lọ và thùng chứa. Những loại được sản xuất để dùng cho ngành thực phẩm và dược phẩm thì đòi hỏi rất cao về chất lượng.Phương pháp thối có thể chia thành hai bước:- Bước thứ nhất là tạo ra một ống nhựa dẻo, hay thường gọi là parison.- Bước thứ hai là thổi khí nén vào để ép nhựa dẻo lên bề mặt trong của khuôn để tạo thành hình dáng theo mong muốn.Tuỳ theo loại sản phẩm (phụ thuộc vào loại vật liệu nhựa gia công) mà ta có hai phương pháp thổihương pháp đùn và phương pháp phun. III - Công nghệ sản xuất chai nhựa a) Phương pháp đùn – thổi (extrusion blow molding): Phương pháp này được mô tả bằng hình vẽ sau: Công nghệ sản xuất chai nhựa Đây là một phương pháp cho năng suất cao. Thông thường, nó được tích hợp vào một dây chuyền sản xuất như: Thổi chai sau đó là cho sản phẩm cần đựng (nước có gas hoặc thuốc…) vào và cuối cùng là dán nhãn. Nó yêu cầu sản phẩm sau khi thổi phải cứng và độ cứng còn tuỳ thuộc vào tỷ lệ theo các phương. Công nghệ sản xuất chai nhựa b) Phương pháp phun – thổi (injection blow molding)Nguyên lý của phương pháp này được mô tả như hình vẽ: Công nghệ sản xuất chai nhựa (1) Nhựa dẻo được phun vào xung quanh cần thổi(2) Khuôn mở ra và cần thổi cùng với nhựa dẻo được di chuyển đặt vào khuôn.(3) Khí nén được đưa vào, làm ép nhựa dẻo vào bề mặt khuôn nhằm đạt được sản phẩm có hình dạng như mong muốn.(4) Khuôn mở ra và sản phẩm được lấy ra ngoài.So với phương pháp đùn, phương pháp này cho năng suất thấp hơn do chu trình dài hơn. Điều đó lý giải tại sao phương pháp này ít được sử dụng trong sản xuất. Công nghệ sản xuất chai nhựa Cả hai bước trên đều có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm.* Bước tạo ống nhựa dẻo: Yêu cầu của ống nhựa dẻo phải có độ dày phù hợp. Tùy theo sản phẩm mà nó có thể có độ dày đều hay lệch một phía. nếu như bước này điều chỉnh độ dày của ống nhựa dẻo không hợp lý thì sản phẩm sẽ có chiều dày không đều, thậm chí có chỗ thiếu nhựa sẽ dẫn đến chai bị thủng, hoặc không đạt đúng khối lượng yêu cầu (quá nặng hay quá nhẹ so với đơn đặt hàng). * Bước thổi khí nén vào khuôn: Đây cũng là một bước hết sức quan trọng. Thông thường áp suất khí nén khi thổi vào khuôn là 8 bar. Cũng thùy thuộc vào loại sản phẩm mà có thời gian thổi khí vào lâu hay nhanh. Nếu khí thổi vào không đủ thì sản phẩm sẽ không đạt Công nghệ sản xuất chai nhựa Được hình dạng mong muốn, bề mặt sản phẩm bị nhăn, lồi lõm…Đối với những loại sản phẩm lớn (khoảng từ 2 lít trở lên, sau khi thổi trong khuôn xong, người ta còn thổi phụ thêm để tránh trường hợp nhựa co lại sau khi nguội). * Ngoài ra cũng còn rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm như: Việc chế tạo khuôn, việc lắp khuôn lên máy không chính xác, khuôn bị nghiêng, Nhựa không sạch…. *Việc xác định chiều dày ống nhựa, thời gian thổi, tốc độ đùn ra ống nhựa dẻo…đều được thực hiện trong quá trình điều chỉnh máy do loại vật liệu nhựa rất khó kiểm soát khi chuyển sang dạng dẻo và khi chuyển từ dạng dẻo sang dạng rắn. Công nghệ sản xuất chai nhựa Vật liệu và sản phẩm của phương pháp thổi: Phương pháp thổi bị giới hạn trong loại nhựa nhiệt dẻo (là loại nhựa khi bị gia nhiệt thì nó chuyển từ dạng rắn sang dạng dẻo và khi thôi gia nhiệt thì nó chuyển lại dạng rắn). Polyethylene (PE) là loại nhựa được sử dụng phổ biến nhất trong phương pháp thổi, đặc biệt là PE mật độ cao (HDPE) và PE có khối lượng phân tử cao (HMWPE). So với loại PE mật độ thấp (LDPE), khi cần độ cứng cao, HDPE và HMWPE cho hiệu quả kinh tế cao hơn do thành của sản phẩm có thể làm mỏng hơn. Một số sản phẩm của phương pháp thổi còn dùng các loại chất dẻo như polypropylene (PP), polyvinylchloride (PVC), and polyethylene terephthalate (PET).Các loại bao bì, chai nhựa có kích thước nhỏ được sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày là sản phẩm chính của phương pháp thổi. Tuy nhiên, đó không phải là tất cả. Trong sinh hoạt và sản xuất, ta còn cần những loại can, thùng có dung tích lớn từ vài lít đến vài nghìn lít như thùng xăng xe ôtô hoặc vỏ một số loại thuyền nhỏ… Công nghệ sản xuất chai nhựa 2. Phương pháp quay (rotation molding):Phương pháp này sử dụng trọng lực bên trong một bộ khuôn quay để nhận được chi tiết có cấu trúc rỗng. Còn được gọi là motomolding, đây là một lựa chọn khác của phương pháp thổi để có được các loại sản phẩm có kích thước lớn. Nó sử dụng chủ yếu nhựa nhiệt dẻo nhưng thermosets and elastomers đang trở nên phổ biến. Rotomolding có thể tạo được những chi tiết có cấu trúc hình học phức tạp, có kích thước lớn hơn nhưng có chất lượng thấp hơn phương pháp thổi Công nghệ sản xuất chai nhựa Phương pháp này bao gồm những bước sau: Công nghệ sản xuất chai nhựa (1) Một lượng bột nhựa định trước được nạp vào trong khuôn.(2) Khuôn sau đó được gia nhiệt đồng thời quay xung quanh hai trục vuông góc với nhau do đó, bột nhựa được đưa đến tất cả các bề mặt bên trong của khuôn và dần dần chảy ra tạo thành một lớp nhựa dẻo có độ dày bằng nhau trên bề mặt của khuôn.(3) Trong khi quay, khuôn được làm nguội, do đó làm cho nhựa cứng lại.(4) Khuôn mở ra và sản phẩm được lấy ra ngoài.Tốc độ quay của khuôn tương đối chậm. Nó sử dụng trọng lượng của nhựa chứ không phải do ly tâm. Điều đó tạo ra một chi tiết có độ dày đều.So với hai phương pháp trên thì khuôn của phương pháp quay đơn giản hơn và rẻ hơn. Tuy nhiên, chu kỳ của một sản phẩm lại lâu hơn, có khi lên đến 10 phút mới xong một sản phẩm. Để khắc phục hạn chế này, người ta thường tiến hành trên những máy có nhiều trạm, ví dụ như trên hình vẽ là máy có 3 trạm làm việc. Công nghệ sản xuất chai nhựa Bộ khuôn thổi Công nghệ sản xuất chai nhựa Cấu tạo của đầu đùn nhựa Từ hình vẽ ta thấy quá trình tạo ống nhựa là liên tục, khi nào hết nguyên liệu thì lại đổ vào phễu. Công nghệ sản xuất chai nhựa Cách xác định hai thông số này:1) Nhiệt độ: xác định nhiệt độ để làm dẻo hóa hạt nhựa cũng thùy thuộc vào loại nhựa 2) Lưu lượng (đối với dây chuyền sx liên tục) phụ thuộc:- Thể tích nhựa của vật cần chế tạo.- Tốc độ nâng nhiệt của từng vùng.- Năng suất sản xuất. Thông số cho quá trình đùn thổi cần có bao gồm:- Thông số vận hành máy : nhiệt độ vùng vít trộn, nhiệt độ đầu đùn, tốc độ vít đùn, áp lực đầu đùn, Độ hở khe đùn- Thông số vận hành ở phần khuôn: nhiệt độ khuôn, thời gian kẹp khuôn, thời gian mở khuôn, áp lực kẹp khuôn, thể lích lòng khuôn- Thông số vận hành phần khí nén: nhiệt độ khí nén, độ ẩm khí nén, áp lực khí nén- Thông số vật liệu: chỉ số chảy, nhiệt chảy mềm, độ ẩm nhựa, nhiệt kết tinh,tỷ trọng, khối lượng nhựa cho một lần thổi đùn vào khuôn Công nghệ sản xuất chai nhựa Kiểm tra sản phẩm: Thông thường các nhà sản xuất chưa đủ năng lực mua các thiết bị kiểm tra chất lượng sản phẩm thì họ chỉ có thể kiểm tra bằng cảm quan mà thôi.1 chai PET ra khuôn sẽ được kiểm tra bằng cách cắt doc, cắt ngang, cắt bất kỳ chỗ nào cảm thấy nhựa ko đều hay biến sắc bất thường hay nhăn nhúm dù là hơi hơi để kiểm tra xem có bao nhiêu chai như thế và lỗi tại nguyên công nào.Thực ra việc thổi chai PET này ko cần san phẩm phải chuẩn 99% so với thiết kế nên chỉ cần giống giống nguyên mẫu là được, miễn sao chất lượng hình dáng phải đồng đều, ko sai khác quá nhiều với thiết kế là được. Công nghệ sản xuất chai nhựa Các bước kiểm tra như sau:1. Công nhân cắt bavia sẽ phát hiện và loại những sản phẩm bị lỗi: bị cháy nhựa, bị thủng, lệch…2. Cân sản phẩm xem nó có đạt yêu cầu đơn đặt hàng không?3. Cắt ngang sản phẩm để kiểm tra độ dày của thành chai có đều hay không.4. Đổ nước vào, đóng nắp để một thời gian để kiểm tra xem sp có bị rò rỉ hay không?5. Kiểm tra các kích thước hình học như chiều cao, rộng…bằng các dụng cụ như thước kẹp, panme…Các sản phẩm ở đây được lấy ngẫu nhiên để kiểm tra.Mô hình sản xuất này vừa rẻ, khả năng loại sản phẩm lỗi cao, lại giải quyết được việc làm cho xã hội. . .