đặt vấn đề, tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và thực tiển, mục tiêu nghiên cứu, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài. - Chƣơng 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài Trong chƣơng này sẽ trình bày các vấn đề liên quan đến hệ thống sản xuất linh hoạt FMS, thị trƣờng chai nhựa PET, công nghệ chế tạo chai PET và công nghệ chế tạo khuôn mẫu chai nhựa PET. - Chƣơng 3: Cơ sở lý thuyết Trong chƣơng này sẽ trình bày hệ thống các công thức để tính toán quy trình công nghệ gia công khuôn mẫu chai PET và tính toán số lƣợng, thông số kỹ thuật 3 các thành phần thiết bị trong hệ thống FMS. Ngoài ra còn có các vấn đề liên quan tiêu chí chọn, phân loại, và thiết kế xƣởng sản xuất cho hệ thống sản xuất linh hoạt FMS.
- Chƣơng 4: Quy trình công nghệ gia công khuôn mẫu chai Revive Trong chƣơng này trình bày phƣơng án, các giải pháp công nghệ để gia công khuôn mẫu chai Revive và tính toán chế độ cắt gọt cho từng nguyên công. - Chƣơng 5: Tính toán thiết kế hệ thống sản xuất linh hoạt gia công khuôn mẫu chai Revive Trong chƣơng này trình bày tính toán số lƣợng, cách lựa chọn các thành phần thiết bị trong hệ thống sản xuất linh hoạt, và bố trí mặt bằng xƣởng sản xuất. - Chƣơng 6: Mô phỏng hệ thống sản xuất linh hoạt gia công khuôn mẫu chai Revive Trong chƣơng này trình bày việc bố trí các thành phần thiết bị trong hệ thống FMS gia công khuôn mẫu chai Revive, xây dựng lƣu đồ điều khiển hệ thống FMS, kiểm định giá trị kích thƣớc đã thiết kế đƣợc mô phỏng và kiểm tra bằng phần mềm Flexsim. Kết luận và kiến nghị 4 CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Trong chƣơng này sẽ trình bày các vấn đề liên quan đến hệ thống sản xuất linh hoạt FMS, thị trƣờng chai nhựa PET, công nghệ chế tạo chai PET, và công nghệ chế tạo khuôn mẫu chai nhựa.
Định nghĩa chai nhựa PET Chai nhựa PET (Poly ethylene terephthalate) là nhựa nhiệt dẻo, thuộc loại nhựa polyester và đƣợc dùng trong tổng hợp xơ sợi, vật đựng đồ uống, thức ăn và các loại chất lỏng, có thể ép phun để tạo hình, và trong kỹ nghệ thƣờng kết hợp với xơ thủy tinh. Đặc điểm, hình dạng, kết cấu chai PET - Sản phẩm có dạng tròn xoay với đƣờng sinh có biên dạng phức tạp với nhiều đƣờng parabol khác nhau. - Phần miệng chai là phần có đƣờng kính nhỏ nhất nhƣng là phần có yêu cầu độ chính xác rất cao vì là phần có ren để đóng nắp chai vào, tiếp đó là phần cổ chai với biên dạng là một đƣờng parabol trên đó có những gân lồi uốn quanh nhằm tăng độ chịu lực cho chai từ phƣơng ngang. Phần giữa có hình dạng đơn giản nhất với biên dạng đƣờng sinh là một đƣờng thẳng.
- Phần dƣới và phần đáy của chai có biên dạng la một đƣờng parabol với những gân lồi nhƣ phần cổ chai, riêng ở đáy chai có nhiều khía nhằm tăng vẽ thẩm mỹ cho chai. Thị trƣờng chai nhựa PET tại Việt Nam Trong những năm gần đây, thị trƣờng nƣớc uống và nƣớc giải khát tại Việt Nam phát triển rất sôi động. Đây cũng là tiền đề cho sự ra đời của hàng loạt nhãn hiệu nƣớc giải khát khác nhau trên thị trƣờng. Trong số này nổi bật lên tên tuổi của các nhãn hiệu sau: - Chai trà xanh C2 của công ty URC Việt Nam - Chai trà xanh của công ty Tân Hiệp Phát - Chai Revive của công ty Pepsico Việt Nam 5 - Chai Sting của công ty Pepsico Việt Nam - Chai Cocacola của công ty Cocacola Việt Nam 2.
Chai PET của công ty URC Việt Nam Chai trà xanh C2 đƣợc sử dụng để đựng đồ uống và các loại chất lỏng. Trên thị trƣờng chai trà xanh C2 có các đặc điểm sau: - Dung tích: 350ml - Kiểu dáng: dạng chai nhỏ - Màu sắc: có nhiều màu sắc khác nhau đối với từng loại chất lỏng chứa bên trong - Sản lƣợng mỗi năm khoảng 13,5 triệu chai, đƣợc phân phối nhiều nơi 2. Chai PET của công ty Tân Hiệp Phát Chai trà xanh O0 đƣợc sử dụng để đựng đồ uống và các loại chất lỏng. Trên thị trƣờng chai trà xanh O0 có các đặc điểm sau: - Dung tích: 550ml - Kiểu dáng: dạng chai lớn - Màu sắc: có nhiều màu sắc khác nhau đối với từng loại chất lỏng chứa bên trong - Sản lƣợng mỗi năm khoảng 12,5 triệu chai, đƣợc phân phối nhiều nơi 2.
Chai PET của công ty Pepsico Việt Nam Chai Sting dâu đƣợc sử dụng để đựng đồ uống và các loại chất lỏng. Trên thị trƣờng chai trà xanh Sting dâu có các đặc điểm sau: - Dung tích: 330ml - Kiểu dáng: dạng chai nhỏ - Màu sắc: không đa dạng, chủ đạo là màu đỏ - Sản lƣợng mỗi năm khoảng 12 triệu chai, đƣợc phân phối nhiều nơi 2. Chai PET của công ty CocacolaViệt Nam Chai Cocacola đƣợc sử dụng để đựng đồ uống và các loại chất lỏng. Trên thị trƣờng chai trà xanh Cocacola có các đặc điểm sau: - Dung tích: 350ml - Kiểu dáng: dạng chai nhỏ 6 - Màu sắc: không đa dạng, chủ đạo là màu đen - Sản lƣợng mỗi năm khoảng 11,2 triệu chai, đƣợc phân phối nhiều nơi 2.
Chai PET của công ty pepsicoViệt Nam Chai Revive đƣợc sử dụng để đựng đồ uống và các loại chất lỏng. Trên thị trƣờng chai trà xanh Revive có các đặc điểm sau: - Dung tích: 500ml - Kiểu dáng: dạng chai nhỏ - Màu sắc: không đa dạng, chủ đạo là màu trắng đục - Sản lƣợng mỗi năm khoảng 14,2 triệu chai, đƣợc phân phối nhiều nơi 2. So sánh các loại chai PET Để đánh giá các loại chai PET ta căn cứ vào các tiêu chí: trọng lƣợng, dung tích, sản lƣợng…, kết quả so sánh đƣợc trình bày ở bảng sau.1: So sánh các loại chai PET Tiêu chí Trọng lƣợng Dung tích Chiều cao Đƣờng kính Sản lƣợng Chai (g) (ml) (mm) (mm) (Triệu/năm) O0 27-30 500 350 90 12.2 Qua các số liệu thống kê thực tế, từ việc lựa chọn sản phẩm nƣớc uống của khách hàng cho thấy loại chai Revive đƣợc ƣu chuộng nhất. Do vậy chai Revive sẽ là chai sẽ đƣợc nghiên cứu và thiết kế hệ thống sản xuất linh hoạt FMS để gia công khuôn mẫu.
Ngoài ra hệ thống FMS sẽ có khả năng mở rộng cho các loại chai khác nhƣ: Pepsi, Cocacola, Sting, C2, trà xanh O0. Công nghệ chế tạo chai PET Hiện nay trên thế giới sử dụng phổ biến nhất hai phƣơng pháp tạo ra các loại chai, thùng nhựa đó là phƣơng pháp thổi (blowing molding) và phƣơng pháp quay (rotating molding). Cả hai phƣơng pháp này đều cùng một mục đích là tạo ra một sản 7 phẩm rỗng từ nhựa nhiệt dẻo. Tuy nhiên, phƣơng pháp quay có thể tạo đƣợc những sản phẩm phong phú hơn so với phƣơng pháp thổi.
Phƣơng pháp quay có thể tạo những sản phẩm có dung tích từ 5ml đến những thùng lớn khoảng 38 m3. Mặc dù hai phƣơng pháp này đều tạo ra một loại sản phẩm nhƣng mỗi phƣơng pháp có một vị trí nhất định trong ngành công nghiệp. Phƣơng pháp thổi cho những sản phẩm nhỏ, sản xuất hàng loạt còn phƣơng pháp quay thì cho những sản phẩm lớn. Phƣơng pháp thổi (blowing molding) Là phƣơng pháp trong đó khí nén đƣợc thổi vào một “túi” nhựa dẻo để ép nhựa dẻo lên bề mặt của khuôn.
Đây là một phƣơng pháp quan trọng để tạo ra những chi tiết, những sản phẩm bằng chất dẻo có thành mỏng nhƣ các loại chai, lọ và thùng chứa. Những loại đƣợc sản xuất để dùng cho ngành thực phẩm và dƣợc phẩm thì đòi hỏi rất cao về chất lƣợng. - Phƣơng pháp thổi có thể chia thành hai bƣớc: + Bƣớc thứ nhất là tạo ra một ống nhựa dẻo, hay thƣờng gọi là parison + Bƣớc 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 phƣơng pháp thổi phƣơng pháp đùn và phƣơng pháp phun. Phƣơng pháp đùn – thổi (extrusion blow molding) Nguyên lý phƣơng pháp này đƣợc mô tả bằng hình vẽ sau: Hình 2.2: Quy trình công nghệ ép thổi Đây là một phƣơng pháp cho năng suất cao.
Thông thƣờng, nó đƣợc tích hợp vào một dây chuyền sản xuất nhƣ: Thổi chai sau đó là cho sản phẩm cần đựng (nƣớc có gas hoặc thuốc…) vào và cuối cùng là dán nhãn. Nó yêu cầu sản phẩm sau khi thổi 8 phải cứng và độ cứng còn tuỳ thuộc vào tỷ lệ theo các phƣơng. Phƣơng pháp thổi (injection blow molding) Nguyên lý của phƣơng pháp này đƣợc mô tả nhƣ hình vẽ: Hình 2.3: Quá trình ép thổi phƣơng pháp thổi đùn (1) Sau khi phôi PET đƣợc gia nhiệt trong lò sấy ở nhiệt độ thích hợp, làm cho phôi dẻo ra. (2) Khuôn đƣợc mở ra nhờ hệ thống khí nén piston, ta lấy phôi đặt vào rãnh khuôn cố định đã thiết kế trƣớc, rãnh có công dụng giữ cho phôi không bị rơi ra ngoài (3) Sau đó hệ thống khí nén piston đẩy tấm khuôn di động vào, đồng thời tạo lực kẹp để kẹp các tấm khuôn lại.
(4) Khuôn đóng lại và cần thổi đƣợc di chuyển đặt vào miệng chai của khuôn. (5) Khí nén đƣợc đƣa vào thông qua ống thổi khí, làm ép nhựa dẻo vào bề mặt khuôn nhằm đạt đƣợc sản phẩm có hình dạng nhƣ mong muốn. Đây cũng là một bƣớc hết sức quan trọng. Thông thƣờng 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 đƣợc 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, ngƣời ta còn thổi phụ thêm để tránh trƣờng hợp nhựa co lại sau khi nguội ). Lúc này chai nhựa vẫn còn mềm và dẻo nếu tách khuôn liề n thì sẽ ảnh hƣởng tới hình da ̣ng của chai nhƣ̣a. Vì vậy phải có thời gian để nhựa đông cứng lại.
Hay còn thiế t bị làm mát ở trong khuôn giúp cho nhƣ̣a nhanh chóng cƣ́ng la ̣i. (6) Sau một thời gian nhựa cứng lại khuôn mở ra và sản phẩm đƣợc lấy ra ngoài. 9 Cả hai bƣớc trên đều có ảnh hƣởng rất lớn đến chất lƣợng sản phẩm. Bƣớc tạo ống nhựa dẻo: Yêu cầu của ống nhựa dẻo phải có độ dày phù hợp.
