CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan tình hình ngành công nghiệp nhựa 1. Tình hình ngoài nước Bước qua thiên niên kỷ mới, dựa trên nền tảng sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật, với mong muốn thỏa mãn ngày càng tốt hơn nhu cầu của con người về mọi mặt, những công nghệ mới, những vật liệu mới đã và đang được tìm ra và đưa vào trong sản xuất.
Nổi bật trên hết là loại vật liệu Polymer nhân tạo với nhiều đặc tính ưu việt như nhẹ, bền, thích ứng tốt điều kiện môi trường, dễ tái sinh, dễ tạo hình…đã được sử dụng ngày càng phổ biến. Sự cạn kiệt của nguồn tài nguyên như: gỗ, kim loại…cũng là lý do thúc đẩy con người dần dần chuyển sang dùng nhựa thay thế các loại vật liệu khác Hình 1.1: Tiêu thụ chất dẻo bình quân đầu người các khu vực (2017) Nguồn: Plastic Europe, World Bank, FPTS Tổng hợp tình hình ngành nhựa năm 2024 trên thế giới Ngành công nghiệp nhựa toàn cầu năm 2024 đang trải qua nhiều thay đổi quan trọng do sự kết hợp của các yếu tố kinh tế, môi trường và công nghệ. Dưới đây là một số xu hướng và diễn biến chính: - Chuyển đổi sang nhựa sinh học và bền vững Xu hướng tăng cường sử dụng nhựa sinh học: Do áp lực từ các quy định môi trường và sự thay đổi trong thái độ của người tiêu dùng, ngành công nghiệp nhựa đang chuyển dịch mạnh mẽ sang sử dụng nhựa sinh học và các vật liệu có nguồn gốc tái tạo 4 Nỗ lực giảm thiểu tác động môi trường: Các công ty nhựa đang đầu tư vào công nghệ tái chế tiên tiến và phát triển các sản phẩm thân thiện với môi trường nhằm giảm lượng rác thải nhựa và khí thải carbon (Expert Market Research). - Công nghệ tái chế tiên tiến Tái chế hóa học và depolymerization: Những công nghệ này giúp cải thiện hiệu quả tái chế và xử lý các loại nhựa mà các phương pháp tái chế truyền thống không thể thực hiện được.
Các công nghệ này đang được phát triển và ứng dụng rộng rãi hơn để giảm thiểu chất thải nhựa - Vật liệu thông minh và chức năng Tích hợp vật liệu thông minh: Nhựa với các tính năng tự phục hồi và độ bền cao đang được ứng dụng nhiều hơn trong các ngành công nghiệp như ô tô và điện tử, giúp nâng cao hiệu suất và thiết kế sản phẩm - Thay đổi quy định pháp lý Các quy định nghiêm ngặt hơn về nhựa dùng một lần: Nhiều quốc gia đang áp dụng hoặc đề xuất các quy định nghiêm ngặt để hạn chế hoặc cấm sử dụng các sản phẩm nhựa dùng một lần, thúc đẩy ngành công nghiệp phải thích ứng và tìm kiếm các giải pháp thay thế Cấm sử dụng một số chất gây hại: Một số chất như FAS và PVC đang bị xem xét cấm hoặc hạn chế, buộc các nhà sản xuất nhựa phải tìm các nguyên liệu thay thế và cải tiến quy trình sản xuất để tuân thủ các quy định mới - Chuyển đổi số và công nghệ Ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) và máy học: Các công nghệ này đang được sử dụng để tối ưu hóa chuỗi cung ứng và tăng cường hiệu quả sản xuất. AI còn giúp đẩy nhanh quá trình phát triển vật liệu mới và dự đoán các tính chất của chúng (Plastics Engineering). - Tăng trưởng thị trường Dự báo tăng trưởng ổn định: Thị trường nhựa toàn cầu năm 2023 được định giá khoảng 559,38 tỷ USD và dự kiến sẽ đạt 811,85 tỷ USD vào năm 2032 với tốc độ tăng trưởng hàng năm (CAGR) là 4,2% từ năm 2024 đến 2032 Phân bố theo khu vực: Bắc Mỹ và châu Âu đang dẫn đầu trong việc phát triển các thực hành bền vững, trong khi châu Á - Thái Bình Dương tiếp tục là khu vực sản xuất và tiêu thụ lớn nhất do nhu cầu ngày càng tăng (Expert Market Research). 5 Ngành nhựa toàn cầu năm 2024 đang đối mặt với nhiều thách thức và cơ hội.
Các xu hướng bền vững, công nghệ tái chế tiên tiến, sự phát triển của vật liệu thông minh, và các quy định pháp lý ngày càng nghiêm ngặt đang thúc đẩy ngành công nghiệp phải đổi mới và thích ứng. Tuy nhiên, với sự hỗ trợ của công nghệ và sự chuyển đổi sang các giải pháp bền vững, ngành nhựa vẫn có tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai. Tình hình trong nước Ngành nhựa kỹ thuật (NKT) ở Việt Nam có tuổi đời trẻ hơn khá nhiều so với các mảng khác như nhựa dân dụng, nhựa bao bì, nhựa xây dựng. Tuy nhiên, khoảng 10 năm trở lại đây, số lượng các doanh nghiệp NKT trong nước đã tăng nhanh và có quy mô ngày càng lớn, cơ cấu giá trị của NKT dự báo sẽ đạt 25% vào năm 2025 Lĩnh vực sản xuất của các doanh nghiệp NKT khá phong phú, bao trùm hầu hết các ngành, lĩnh vực sản xuất từ cơ khí, điện, điện tử, viễn thông đến xây dựng, giao thông, y tế, nông nghiệp, dầu khí, hóa chất… Trong đó, lĩnh vực có nhiều doanh nghiệp sản xuất sản phẩm, linh kiện nhựa nhất là ngành cơ khí với hai nhóm chính là sản xuất ô tô và xe máy.
Lĩnh vực có số doanh nghiệp sản xuất lớn thứ 2 là doanh nghiệp sản xuất các sản phẩm, linh kiện nhựa cho ngành điện, điện tử, viễn thông. Nhóm NKT có số lượng doanh nghiệp nhiều thứ 3 là ngành NKT trong xây dựng Hai thành phố có số lượng doanh nghiệp sản xuất các sản phẩm NKT nhiều nhất là TP Hồ Chí Minh (chiếm 37% số lượng doanh nghiệp) và Hà Nội (18% số doanh nghiệp). Ngoài ra, doanh nghiệp NKT cũng phân bố ở khá nhiều tỉnh, thành phố khác trong toàn quốc nhưng số lượng ít như Bình Dương, Đồng Nai, Hải Phòng, Long An, Quảng Nam, Hưng Yên, Hải Dương, Bắc Giang, Bắc Ninh, Thái Bình, Hà Nam (hình 1.2: Biểu đồ tỷ lệ phân bố các doanh nghiệp nhựa theo tỉnh/thành phố Mặc dù có sự tăng trưởng mạnh trong những năm gần đây, ngành nhựa Việt Nam cũng đang đối mặt với nhiều khó khăn, tồn tại. Ngành nhựa là một trong số ít những ngành thuộc nhóm sản xuất công nghiệp và hàng hóa tiêu dùng có tốc độ tăng trưởng cao và kim ngạch xuất nhập khẩu tăng trưởng bất chấp những thách thức của dịch bệnh.
Bên cạnh những kết quả đạt được, ngành nhựa Việt Nam cũng đang gặp phải trở ngại lớn, đó là thiếu hụt nguồn cung nguyên liệu khiến giá một số nguyên phụ liệu chủ yếu tăng nhẹ.3: Nguồn: BMP,FPTS dự phòng Hàng năm, thượng nguồn ngành nhựa Việt Nam chỉ đáp ứng được 4 (chủ yếu là nguyên liệu nhựa PVC) trong số 30 loại nguyên liệu nhựa nguyên sinh mà hạ nguồn ngành nhựa đang sử dụng. Do đó, ngành nhựa Việt Nam đang gặp khó khăn trong sản xuất nguyên liệu đầu vào. Trong số đó đặc biệt nhất là PE – loại nguyên liệu quan trọng bậc nhất trong ngành nhựa thế giới. 7 Sản lượng nhựa thành phẩm có xu hướng tăng trưởng tốt Hình 1.4: Nguồn: VIRAC, GSO, VPA Hai dòng sản phẩm chiếm tỷ trọng lớn nhất ngành nhựa là nhựa bao bì và nhựa gia dụng.
Đây cũng là hai ngành có giá trị gia tăng thấp nhất. Nhựa kỹ thuật có giá trị gia tăng cao nhưng lại chỉ chiếm 16. Tổng quan về khuôn ép nhựa 1. Khái niệm về khuôn Ngày nay các sản phẩm làm bằng chất dẻo nhựa (Polyme) đang được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất và tiêu dùng.
Vì vậy công việc nghiên cứu và thiết kế ra các sản phẩm này là một hướng nghiên cứu có rất nhiều triển vọng đang được nhà nước đầu tư và phát triển. Khuôn là dụng cụ để định hình một sản phẩm nhựa. Khuôn được thiết kế sao cho có thể sử dụng cho một số lượng chu trình yêu cầu. Kích thước và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào hình dáng và kết cấu của sản phẩm.
Số lượng của sản phẩm cũng là một yếu tố quan trọng để xem xét, bởi vì số lượng sản phẩm không lớn sẽ không cần đến khuôn có nhiều lòng khuôn hoặc khuôn có kết cấu phức tạp. Những yếu tố trên có ảnh hưởng rất lớn đến việc thiết kế và chế tạo khuôn cũng như đến giá thành của sản phẩm. Nguyên lý hoạt động của hệ thống khuôn ép nhựa Ta đã biết rằng khuôn là một dụng cụ dùng để định hình cho một chủng loại sản phẩm nhất định (hình dáng và vật liệu.), ở đây là sản phẩm nhựa. Nó được lắp ráp từ nhiều chi tiết cơ khí khác nhau.
Khi khuôn được lắp với các 8 bộ phận cung cấp chuyển động thích hợp (máy ép nhựa…), nó sẽ có khả năng thực hiện đóng mở khuôn theo một chu kỳ xác định, để tạo ra được những khoảng không gian hợp lý có tác dụng tạo hình cho sản phẩm hoặc tạo khoảng không gian cần thiết để sản phẩm thoát ra khỏi khuôn một cách dễ dàng (Không phải ngừng máy, sản phẩm ra một cách tự động…) sau khi đã có hình dạng đạt yêu cầu. Nhờ đó mà năng suất ép ra sản phẩm nhựa rất cao. * Quy trình ép ra một sản phẩm nhựa trên máy ép nhựa như sau: - Ban đầu hệ thống thuỷ lực của máy ép nhựa thực hiện chuyển động đóng khuôn để tạo ra khoảng không gian đóng kín, lúc này dòng nhựa đã được cụm hoá dẻo (Xylanh hoặc Piston) hoá lỏng bơm vào có nhiệt độ và áp suất cao chảy qua cuống phun vào khuôn thực hiện công việc điền đầy lòng khuôn. Cụm đóng khuôn của máy ép vẫn phải tác dụng vào khuôn một lực lớn (lực kẹp khuôn) để không có một chút chất dẻo nào được chảy ra tại bề mặt phân khuôn (gây tổn thất nhựa và tạo phế phẩm).
Trên cơ sở phân cách nhiệt độ giữa lòng khuôn và cụm hoá dẻo, cả hai đều có mức nhiệt độ rất khác nhau. Liên kết này chỉ được duy trì một lúc cho đến khi chất dẻo lỏng không còn khả năng chảy nữa. Bởi vì sau khi nhựa đã được bơm vào lòng khuôn thì hệ thống làm mát (không khí, nước, dung dịch làm mát…) hoạt động thực hiện công việc làm nguội nhựa, làm cho quá trình nhựa từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái rắn nhanh hơn (nâng cao năng suất làm việc). Do đó mà sau khi điền đầy khuôn nhựa bắt đầu đông cứng lại, khi đó thể tích của sản phẩm sẽ bị co lại (phụ thuộc vào hệ số co ngót của vật liệu).
Do đó để tạo ra sản phẩm có hình dạng đúng theo yêu cầu thì bằng cách ép tiếp và bơm nhựa điền đầy tiếp thì thể tích thiếu hụt do co ngót nhựa sẽ được bổ xung thêm. Cho nên phải duy trì áp lực lên chất dẻo cho đến lúc nó đông cứng lại.