CHƯƠNG 1. Tính cấp thiết của đề tài: Hiện nay ngành nhựa là một trong những ngành công nghiệp có sự tăng trưởng cao nhất ở Việt Nam nói riêng và của thế giới nói chung, được dùng làm vật liệu sản xuất nhiều loại vật dụng góp phần quan trọng vào phục vụ đời sống con người cũng như phục vụ cho sự phát triển của nhiều ngành và lĩnh vực kinh tế khác như; điện, điện tử, viễn thông, giao thông vận tải, y tế … Với tốc độ phát triển nhanh, ngành Nhựa được coi là một nghành năng động bậc nhất trong nền kinh tế Việt Nam. Trong đó Polyopropylene (PP) được sử dụng phổ biến có thể trở thành vật liệu thay thế cho những vật liệu truyền thống tưởng chừng như không thể thay thế được là gỗ, kim loại,…Nên hiện nay nhu cầu về các sản phẩm nhựa gia tăng trong đó nhu cầu về các sản phẩm nhựa micro trong một số lĩnh vực cũng được tăng cao. Nhưng trên thị trường phổ biến sử dụng các loại máy ép phun với công suất lớn vẫn chưa tối ưu với các sản phẩm với kích thước micro.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: Việc nghiên cứu và chế tạo máy phun ép sản phẩm micro sẽ giúp sinh viên có một lượng kiến thước nền ổn định để áp dụng và công việc sau này, đồng thời tạo ra những giải pháp và đột phá mới trong lĩnh vực Khuôn Ép nói riêng và ngành cơ khí nói chung.
Nhóm tập trung nghiên cứu“Thiết kế máy ép phun micro” nhằm mục đích giảm chi phí, thời gian,… quá trình ép sản phẩm và chế tạo khuôn. Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu tính toán thiết kế kết cấu và mô phỏng để làm cơ sở chế tạo máy ép phun micro.4 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu: 1. Đối tượng nghiên cứu: - Máy ép phun micro. - Phần mềm thiết kế và mô phỏng (Autodesk Inventor).
- Phần mềm thiết kế và xuất bản vẽ 2D (Autodesk Inventor). - Phần mềm gia công (Creo Parametric 5. - Phần mềm mô phỏng (Autodesk Inventor).2 Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu và chế tạo máy ép phun micro hoàn thiện và đạt các yêu cầu đã đặt ra. Tính toán và thiết kế hoàn thiện các cơ cấu truyền động và các thành phần của máy ép phun micro.
Ứng dụng phần mềm Inventor để hổ trợ cho việc mô phỏng và phân tích ứng suất trên các chi tiết máy. Cơ sở pháp luận: Với những cơ sở tài liệu, các nghiên cứu và các đề tài đi trước, các mẫu máy đã có sẵn trên thị trường. Từ đó, tiến hành phân tích những ưu điểm cũng như nhược điểm của các dòng máy đó lựa chọn thiết kế được mẫu máy tốt hơn hoặc nâng cấp để khắc phục nhược điểm của những dòng máy trước. Phương pháp nghiên cứu cụ thể: Nghiên cứu lý thuyết: - Tìm kiếm, tổng hợp các tài liệu liên quan đến đề tài.
- Tổng hợp tài liệu tính toán, thiết kế cơ cấu truyền động đảm bảo độ chính xác, tối ưu hóa chuyển động. - Khảo sát thực tiễn: tìm hiểu về các cơ cấu truyền động của các máy ép phun - Xây dựng mô hình-thực nghiệm: Chế tạo máy ép phun micro, vận hành thử nghiệm, ép thử nghiệm các sản phẩm nhựa. 3 Luan van CHƯƠNG 2. Tổng quan về phun ép micro Quá trình phun ép micro là một quá trình phun đúc để sản xuất các chi tiết nhựa cho trọng lượng từ 1 đến 0,1 g với dung sai trong phạm vi từ 10 đến 100 micron.
Quá trình đúc khuôn này cho phép các nhà sản xuất tạo ra các hình dạng hình học nhỏ phức tạp với độ chính xác và độ chính xác tối đa có thể. Khái niệm cơ bản của quá trình ép phun micro khá giống với quá trình ép phun thông thường. Trong quá trình này, bộ phận phun mirco được tích hợp trong máy ép phun. Ưu điểm của máy phun ép micro: - Chi phí sản xuất khuôn thấp hơn khoảng 40% so với những khuôn phù hợp với máy 60 tấn.
- Phù hợp với các khuôn sản phẩm y tế và kỹ thuật. - Giảm diện năng tiêu thụ và chi phí. - Thời gian chuẩn bị khuôn ép lên máy và chu trình ép nhanh hơn. - Mức độ kiểm soát cao và độ chính xác cao.
- Các sản phẩm micro có giá rẻ. Lịch sử về kỹ thuật ép micro: Trong những năm 1980, kỹ thuật ép phun micro sử dụng phương pháp ép phun truyền thống, không có máy móc chuyên dụng nào cho đến giữa những năm 1990. Hiện tại, các hệ thống phun ép micro thương mại được sản xuất bởi các công ty Milacron, Arburg và Sumitomo Demag như các thiết bị cho các máy phun ép thông thường. Wittmann Battenfeld, Babyplast và Desma là những nhà sản xuất máy ép phun mirco chuyên dụng.
Arburg đã phát triển một máy ép phun siêu nhỏ với vít đùn 8 mm để đảm bảo độ chính xác định lượng cao. Loại máy này được kết hợp với trục vít thứ hai, có nhiệm vụ làm tan chảy và trộn đồng nhất nguyên liệu. Công ty Sumitomo Demag đã phát triển thiết bị phun đúc micro phù hợp với các bộ phận siêu nhỏ có trọng lượng từ 5 g đến 0,1 g. Vít có dạng hình học đặc biệt và khóa dòng chảy ngược tích hợp có thể được sử dụng cho áp suất phun lên đến 2700 bar và toàn bộ hệ thống này có thể được tích hợp trong dòng máy thấp hơn để có lực kẹp lên đến 500kN.
Vật liệu và ứng dụng cho ép phun micro: POLYMER ỨNG DỤNG Polyoxymethylene (POM) Bánh răng micro Liquid-crystal polymer (LCP) Đầu nối và các thiết bị vi điện tử Polyamide (PA or Nylon) Bánh răng mirco Polycarbonate (PC) Lens và cảm biến cho các thiết bị quang học Polyether ether ketone (PEEK) Vòng bi và piston mirco Poly (methyl methacrylate) (PMMA) Đầu nối sợi quang Polyethylene (PE) Các bộ phận con của bộ truyền động mirco 2. Tổng quan về ngành công nghiệp nhựa 2. Trên thế giới: 2. Lịch sử ngành nhựa thế giới: Những năm 1870 – 1900 Trong quá trình tìm kiếm nguyên liệu thay thế cho ngà voi, John Hyatt, một nhà hóa học người Mỹ, đã phát triển Parkesin – hợp chất nhựa đầu tiên thành một hợp chất ổn định và mang tính ứng dụng cao hơn với tên gọi là “celluloid”.
Celluloid ngay sau đó đã trở thành vật liệu được ưa chuộng do giá thành rẻ và dễ gia công, ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất đồ chơi và đồ dùng cá nhân. Những năm 1900 – 1930 Trong giai đoạn từ 1920 – 1930, một loại nguyên liệu nhựa quan trọng được đưa vào sản xuất công nghiệp, đó chính là PolyVinyl Clorua (PVC). Lịch sử của PVC bắt đầu từ rất sớm khi ngay từ năm 1872, người ta đã tìm ra cách tổng hợp PVC từ nguyên liệu chính là Vinyl Clorua. Tuy nhiên tính ứng dụng của PVC tại thời điểm đó còn rất hạn chế do tính kém ổn định, độ cứng cao và khó gia công.
Mãi đến năm 1926, sau khi tiến sĩ Waldo Semon phát minh ra phương pháp dẻo hóa, PVC mới bắt đầu được đưa vào sản xuất công nghiệp. 5 Luan van Những năm 1930 – 1990 Giai đoạn đầu những năm 1930 là giai đoạn bản lề cho sự phát triển của ngành công nghiệp nhựa hiện đại khi các nhà sản xuất đã tìm ra phương pháp để sản xuất nguyên liệu nhựa từ dầu mỏ với quy mô công nghiệp. Giai đoạn 1950 – 1960, sau khi chiến tranh thế giới thứ 2 kết thúc, các nhà sản xuất nhựa bắt đầu tìm kiếm một thị trường mới để bán sản phẩm của mình khi nhu cầu từ chiến tranh không còn. Thị trường mới mà các nhà sản xuất hướng tới trong giai đoạn này là thị trường tiêu dùng.
Các nguyên liệu nhựa trước kia dùng phục vụ chủ yếu cho chiến tranh dần biến thành những sản phẩm tiêu dùng hàng ngày. Trong những năm 60, sản lượng nhựa sản xuất toàn thế giới tăng trưởng 400%. Trong suốt những năm chiến tranh, người dân đã phải sống cùng với tiêu chí tiết kiệm tài nguyên và hạn chế tiêu dùng lãng phí. Tuy nhiên đến giai đoạn cuối những năm 1960, sự bùng nổ của ngành công nghiệp nhựa đã làm thay đổi thói quen tiêu dùng của người dân.
Các yếu tố như chi phí rẻ, sản xuất hàng loạt và dùng một lần khiến cho người dân tiêu thụ ngày một nhiều các sản phẩm nhựa nhất là các sản phẩm nhựa bao bì và đóng gói. Trong những năm 1970 - 1990, vật liệu nhựa ngày càng trở nên phổ biến hơn trong các ngành sản xuất ô tô, các thiết bị điện tử viễn thông nhờ đặc tính bền, nhẹ, chịu lực tốt và cách điện tốt. Những năm 1990 – nay Ngành công nghiệp nhựa hiện nay tuy đang tăng trưởng chậm lại và có dấu hiệu bão hòa tuy nhiên các công nghệ mới vẫn không ngừng được phát minh giúp đưa vật liệu nhựa trở thành vật liệu của tương lai điển hình như công nghệ in 3D hay công nghệ Nano. Triển vọng tăng trưởng của ngành nhựa thế giới: Sản lượng nguyên liệu nhựa sản xuất và tiêu thụ dự báo sẽ đạt 412 triệu tấn vào năm 2022, tương đương với tăng trưởng trung bình 3,4%/năm giai đoạn 2017 – 2022: Bốn loại nguyên liệu nhựa phổ biến nhất là PE, PP, PVC và PET vẫn sẽ chiếm tỷ trọng lớn nhất trong cơ cấu sản xuất và tiêu thụ các loại nguyên liệu nhựa toàn cầu, ước tính khoảng 66% vào năm 2022.
Châu Á và Trung Quốc sẽ là động lực tăng trưởng chính của ngành nhựa thế giới với vai trò là khu vực sản xuất và tiêu thụ nguyên liệu nhựa lớn nhất trên thế giới. Ngành nhựa thế giới được kỳ vọng sẽ tăng trưởng với tốc độ trung bình từ 3 – 4% một năm giai đoạn 2017 – 2022. Động lực tăng trưởng chính của ngành nhựa bao gồm: 6 Luan van Mảng nhựa bao bì và nhựa dân dụng được kỳ vọng sẽ tăng trưởng trung bình khoảng 3% khi quy mô dân số và tăng trưởng kinh tế cũng như thu nhập của người dân tiếp tục tăng trưởng, đặc biệt là tại khu vực châu Á. Giá trị xây dựng toàn cầu được dự báo sẽ tiếp tục tăng trưởng trung bình 3,6% giai đoạn 2017 – 2022, tạo động lực tăng trưởng đầu ra cho mảng nhựa xây dựng Mảng nhựa kỹ thuật kỳ vọng sẽ tăng trưởng khoảng 2,1% do (1) tăng trưởng ngành sản xuất ô tô dự báo ở mức 2,1% giai đoạn 2017 – 2022, (2) xu hướng giảm nhẹ trọng lượng của các loại phương tiện khiến nguyên liệu nhựa được sử dụng ngày càng nhiều trong ngành công nghiệp ô tô.
Ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam: 2. Sơ lược về ngành nhựa Việt Nam: Ngành nhựa Việt Nam là một trong các ngành công nghiệp có tốc độ tăng trưởng tương đối nhanh so với nền kinh tế nói chung.