nghiên cứu công nghệ và thiết kế chế tạo khuôn thổi chai nhựa pet

Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu công nghệ thổi chai PET, thiết kế và chế tạo khuôn thổi, và khả năng áp dụng các giải pháp trong thực tế của các công ty cơ khí ở Việt Nam.. Công nghệ thổi

ĐẠI HỌC HUẾ VIỆN ĐÀO TẠO MỞ VÀ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

-TIỂU LUẬN Học Phần: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Đề tài: Đề cương “Nghiên cứu công nghệ và thiết kế chế tạo khuôn thổi chai

nhựa PET”

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ LỆ THU

MSSV: 7052600218

Lớp: BMSG6

Cố vấn học tập: PGS TS Nguyễn Đức Vũ

TPHCM, ngày 10 tháng 08 năm 2024

MỤC LỤC

A MỞ ĐẦU 3

1 Lý do chọn đề tài 3

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Phạm vi nghiên cứu: 3

4 Đối tượng để nghiên cứu: 3

5 Câu hỏi nghiên cứu 4

B NỘI DUNG 4

I Tài liệu tham khảo và cơ sở lý thuyết 4

1 Tài liệu tham khảo 4

2 Cơ sở lý thuyết 5

II Phương pháp nghiên cứu 7

1 Phương pháp thu thập dữ liệu 7

2 Phương pháp phân tích dữ liệu 9

3 Thiết kế nghiên cứu 10

III Kết quả dự kiến 11

1 Kết quả nghiên cứu 11

2 Ứng dụng thực tiễn 12

IV Kết luận 13

1 Tóm tắt kết quả 13

2 Hạn chế của nghiên cứu 14

3 Đề xuất nghiên cứu tiếp theo 14

C Tài liệu tham khảo 15

1 Sách và bài báo khoa học: 15

2 Tiêu chuẩn quốc tế và tài liệu kỹ thuật: 15

3 Tài liệu kỹ thuật khác: 15

A MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Dây chuyền thổi chai nhựa PET là một thiết bị công nghiệp được sử dụng phổ biến hiện nay trong các nhà máy nước giải khát, gia vị ở Việt Nam Đây là một giải pháp hữu hiệu cho mọi doanh nghiệp trong việc tạo ra số lượng lớn chai nhựa trong thời gian ngắn với chất lượng chai được đảm bảo giống với thiết kế chai ban đầu Tuy nhiên, hiện nay ở Việt Nam chưa có công ty nào nghiên cứu chế tạo để cung cấp tất cả các loại khuôn thổi PET cho các dòng máy thổi từ Châu Âu với quy mô lớn

và đáp ứng được yêu cầu của máy thổi 100%, đa số khuôn hiện tại cho các dòng máy lớn được nhập khẩu từ nước ngoài

Đề tài “Nghiên cứu công nghệ và thiết kế chế tạo khuôn thổi chai nhựa PET” là

một đề tài có rất ít nghiên cứu thực nghiệm về vấn đề này, vì nhiều lý do khác nhau Tuy nhiên, đây là một đề tài quan trọng và thiết thực cho các công ty cơ khí ở Việt Nam phát triển công nghệ và đáp ứng được thị trường

2 Mục tiêu nghiên cứu

Phát triển công nghệ và thiết kế chế tạo khuôn thổi chai nhựa PET đáp ứng được yêu cầu chất lượng của máy thổi từ Châu Âu và giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhập khẩu

3 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu công nghệ thổi chai PET, thiết kế và chế tạo khuôn thổi, và khả năng

áp dụng các giải pháp trong thực tế của các công ty cơ khí ở Việt Nam Công nghệ thổi chai PET đang được sử dụng, quy trình thiết kế và chế tạo khuôn, và các thách thức liên quan đến việc sản xuất khuôn thổi trong nước

4 Đối tượng để nghiên cứu

Công nghệ thổi chai PET, thiết kế và chế tạo khuôn thổi, và các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình này Nghiên cứu 20 máy thổi chai PET và cấu tạo khuôn từ các hãng lớn:

Sidel, Sipa, KHS, Krones … được sử dụng tại một số công ty ở Việt Nam: Kirin, Suntory Pepsico, Masan, Hon Chuan…

5 Câu hỏi Câu hỏi nghiên cứu

 Những công nghệ thổi chai PET hiện đang được sử dụng phổ biến ở Việt Nam và thế giới là gì?

 Các yếu tố chính trong thiết kế và chế tạo khuôn thổi chai PET là gì?

 Làm thế nào để phát triển công nghệ chế tạo khuôn thổi chai PET phù hợp với yêu cầu của máy thổi từ Châu Âu mà không phải nhập khẩu?

B NỘI DUNG

I.Tài liệu tham khảo và cơ sở lý thuyết

1 Tài liệu tham khảo

a Sách và bài báo khoa học

Sách

- Handbook of Plastic Technologies: The Complete Guide to Plastics Processing, Recycling, and Advanced Materials" của Joseph C Salvati - Cung cấp cái nhìn tổng quan về công nghệ chế biến nhựa, bao gồm thổi chai PET

- "Injection Molding Handbook" của Tim A Osswald và Paul J Hens - Giới thiệu về các kỹ thuật chế tạo khuôn và quy trình sản xuất nhựa, trong đó có thổi chai PET

Bài báo khoa học:

- "Advanced Technologies in PET Bottle Production" - Bài báo cung cấp thông tin về các công nghệ tiên tiến trong sản xuất chai PET, bao gồm các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu suất của chai

- "Design Considerations for Injection Molding and Blow Molding of PET Bottles" Đưa ra những điểm cần lưu ý trong thiết kế và chế tạo khuôn cho chai PET

b Tài liệu kỹ thuật và tiêu chuẩn công nghiệp

Tiêu chuẩn quốc tế:

- ISO 11607-1:2019 - Tiêu chuẩn về bao bì cho thiết bị y tế, trong đó có liên quan đến chất lượng và yêu cầu của chai PET

- ASTM D4991-18 - Tiêu chuẩn của ASTM International về các yêu cầu kỹ thuật của chai PET, bao gồm cả tính chất cơ học và hóa học

Tài liệu kỹ thuật:

- "PET Bottle Technology: A Comprehensive Overview" - Cung cấp thông tin chi tiết về công nghệ và thiết kế chai PET, bao gồm các phương pháp thổi và khuôn

- Hướng dẫn thiết kế khuôn của các nhà sản xuất khuôn lớn - Bao gồm các hướng dẫn và tiêu chuẩn từ các nhà sản xuất khuôn thổi từ Châu Âu

2 Cơ sở lý thuyết

a Nguyên lý công nghệ thổi chai PET

 Quy trình thổi chai PET:

Quy trình thổi chai kéo căng gồm 5 bước:

Bước 1: Phôi thổi được đưa vào khuôn và ổn định

Bước 2: Phôi được làm nóng

Bước 3: Ty đẩy kéo căng phôi theo chiều dọc

Bước 4: Khí nén được bơm vào áp lực cao căng chiều ngang phôi áp vào long khuôn

Bước 5: Làm mát chai bằng cách lưu thông nước lạnh trong khuôn

- Nấu chảy và phun định hình: Quá trình bắt đầu bằng việc nấu chảy nhựa PET

và phun vào khuôn để tạo ra hình dạng cơ bản của chai PET được đun nóng đến nhiệt

độ cao để trở thành dạng chảy lỏng

- Thổi và làm nguội: Sau khi nhựa PET được phun vào khuôn, nó sẽ được làm nguội và thổi khí để đạt được hình dạng cuối cùng của chai Quá trình này bao gồm việc đưa khí vào chai để mở rộng và làm chai đạt kích thước mong muốn

 Yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm:

- Nhiệt độ và áp suất: Nhiệt độ và áp suất của nhựa PET trong quá trình thổi ảnh hưởng lớn đến độ bền và chất lượng của chai Cần điều chỉnh chính xác để đạt được sản phẩm chất lượng cao

- Thiết kế khuôn: Khuôn thổi phải được thiết kế chính xác để đảm bảo chất lượng và hình dạng của chai PET Sự đồng nhất trong thiết kế khuôn giúp giảm lỗi sản phẩm

b Thiết kế và chế tạo khuôn

* Nguyên tắc cơ bản trong thiết kế khuôn thổi:

- Tính toán kích thước và hình dạng khuôn: Thiết kế khuôn phải phản ánh đúng kích thước và hình dạng của chai cuối cùng Các yếu tố như độ dày của thành chai và hình dạng của chai cần được tính toán cẩn thận

- Chất liệu khuôn: Vật liệu chế tạo khuôn cần có độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt, chẳng hạn như thép hoặc hợp kim đặc biệt Vật liệu này phải đáp ứng các yêu cầu về tuổi thọ và độ chính xác của khuôn

* Phương pháp chế tạo khuôn:

- Công nghệ gia công chính xác: Sử dụng công nghệ gia công CNC để đảm bảo độ chính xác của khuôn thổi Gia công chính xác giúp giảm thiểu các sai sót và lỗi sản phẩm

- Quy trình xử lý nhiệt: Khuôn cần được xử lý nhiệt để tăng cường độ bền và khả năng chịu nhiệt Quy trình này bao gồm các bước như nung nóng và làm nguội khuôn theo một chu trình cụ thể

* Đảm bảo chất lượng và độ chính xác:

- Kiểm tra và hiệu chỉnh: Sau khi chế tạo khuôn, cần thực hiện kiểm tra và hiệu chỉnh để đảm bảo rằng khuôn hoạt động đúng như mong muốn và sản phẩm đạt chất lượng cao

- Bảo trì và sửa chữa: Khuôn cần được bảo trì định kỳ và sửa chữa khi cần thiết để duy trì hiệu suất và chất lượng sản phẩm lâu dài

II Phương pháp nghiên cứu

1 Phương pháp thu thập dữ liệu

a Nghiên cứu tài liệu

 Tìm hiểu và tổng hợp thông tin:

- Sách: Xem xét các sách chuyên ngành liên quan đến công nghệ thổi chai PET

và thiết kế khuôn Ví dụ: "Handbook of Plastic Technologies" và "Injection Molding Handbook" cung cấp kiến thức cơ bản và cập nhật về công nghệ chế biến nhựa và khuôn

- Bài báo khoa học: Đọc các bài báo nghiên cứu về công nghệ thổi chai PET, cải tiến trong thiết kế khuôn, và các nghiên cứu mới nhất trong lĩnh vực này

- Tài liệu kỹ thuật: Nghiên cứu các tài liệu kỹ thuật và tiêu chuẩn công nghiệp như ISO và ASTM để hiểu các yêu cầu và tiêu chuẩn thiết kế khuôn thổi chai PET

 Mục tiêu:

- Cung cấp cái nhìn tổng quan về công nghệ thổi chai PET hiện tại và các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế khuôn

- Xác định các yếu tố chính trong thiết kế và chế tạo khuôn thổi, cũng như các yêu cầu của máy thổi từ Châu Âu

b Phỏng vấn và khảo sát

 Phỏng vấn chuyên gia:

- Chọn đối tượng phỏng vấn: Lựa chọn các chuyên gia trong ngành chế tạo khuôn và công nghệ thổi chai PET, bao gồm kỹ sư, nhà nghiên cứu, và giám đốc sản xuất

- Nội dung phỏng vấn: Tìm hiểu về các thách thức hiện tại trong thiết kế và chế tạo khuôn thổi chai PET, xu hướng công nghệ mới, và nhu cầu của thị trường

 Khảo sát công ty:

- Xác định đối tượng khảo sát: Các công ty chế tạo khuôn thổi chai PET trong

và ngoài nước

- Nội dung khảo sát: Thu thập thông tin về quy trình sản xuất, công nghệ sử dụng, và các vấn đề gặp phải trong việc thiết kế và chế tạo khuôn

- Mục tiêu:

Nắm bắt thực tiễn hiện tại trong ngành chế tạo khuôn thổi chai PET và nhu cầu của các công ty Xác định các vấn đề chính và cơ hội cải tiến trong công nghệ và thiết

kế khuôn

2 Phương pháp phân tích dữ liệu

a Phân tích định lượng

 Sử dụng số liệu từ nghiên cứu và khảo sát:

- Dữ liệu về công nghệ thổi chai PET: Phân tích hiệu suất của các công nghệ hiện tại, bao gồm các yếu tố như năng suất, chất lượng sản phẩm, và chi phí

- Dữ liệu về thiết kế khuôn: Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế khuôn như độ chính xác, tuổi thọ của khuôn, và sự phù hợp với máy thổi

 Kỹ thuật phân tích:

- Thống kê mô tả: Sử dụng các phương pháp thống kê để tóm tắt và mô tả dữ liệu thu thập được

- So sánh và đánh giá: So sánh các công nghệ và thiết kế khuôn hiện tại với các tiêu chuẩn và yêu cầu của ngành

b Phân tích định tính

 Phân tích ý kiến và phản hồi:

- Dữ liệu phỏng vấn: Phân tích nội dung các cuộc phỏng vấn để hiểu các vấn

đề chính, nhu cầu, và giải pháp đề xuất từ các chuyên gia

- Dữ liệu khảo sát: Xem xét phản hồi từ các công ty để xác định các xu hướng, thách thức, và nhu cầu cụ thể trong ngành

 Kỹ thuật phân tích:

- Phân tích nội dung: Phân tích các phản hồi và ý kiến từ các chuyên gia và công ty để rút ra các kết luận và khuyến nghị

- Lập bản đồ tư duy: Sử dụng các công cụ phân tích định tính để tổ chức và trực quan hóa các dữ liệu thu thập được

3 Thiết kế nghiên cứu

a Kế hoạch thực hiện

- Bước 1: Chuẩn bị và lập kế hoạch

Xác định mục tiêu nghiên cứu, thiết kế công cụ thu thập dữ liệu, và lên lịch cho các hoạt động phỏng vấn và khảo sát

- Bước 2: Thu thập dữ liệu

Tiến hành nghiên cứu tài liệu, thực hiện các cuộc phỏng vấn và khảo sát

- Bước 3: Phân tích dữ liệu

Áp dụng các phương pháp phân tích định lượng và định tính để xử lý và đánh giá dữ liệu thu thập được

- Bước 4: Viết báo cáo

Tổng hợp kết quả nghiên cứu, viết báo cáo, và đưa ra các khuyến nghị dựa trên các phát hiện

b Dự kiến kết quả

 Những phát hiện chính:

- Xác định các công nghệ thổi chai PET hiện tại và các xu hướng phát triển trong ngành

- Đề xuất các cải tiến trong thiết kế và chế tạo khuôn thổi để nâng cao hiệu suất

và chất lượng sản phẩm

 Đề xuất giải pháp:

- Phát triển các giải pháp công nghệ và thiết kế khuôn để giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu và đáp ứng nhu cầu của thị trường trong nước

- Đưa ra khuyến nghị cho các công ty cơ khí tại Việt Nam về cách cải tiến quy trình sản xuất khuôn thổi chai PET

III Kết quả dự kiến

1 Kết quả nghiên cứu

a Công nghệ thổi chai PET:

* Tổng quan về các công nghệ thổi chai PET hiện tại:

- Công nghệ thổi truyền thống: Cung cấp thông tin về quy trình thổi chai PET phổ biến hiện nay, bao gồm phương pháp thổi bằng không khí và thổi bằng áp suất

- Công nghệ thổi tiên tiến: Đánh giá các công nghệ thổi chai PET tiên tiến như thổi bằng sóng siêu âm hoặc công nghệ thổi đồng bộ (blow-molding), và so sánh chúng với các phương pháp truyền thống

* Ưu nhược điểm của từng công nghệ:

- Ưu điểm: Nêu rõ các lợi ích của từng công nghệ như tiết kiệm năng lượng, tăng năng suất, cải thiện chất lượng sản phẩm, và giảm thiểu lãng phí nguyên liệu

- Nhược điểm: Phân tích các hạn chế như chi phí đầu tư cao, yêu cầu bảo trì phức tạp, và khả năng tương thích với các thiết bị khác

b Thiết kế khuôn

* Cải tiến trong thiết kế khuôn:

- Yêu cầu thiết kế: Đề xuất các yêu cầu thiết kế cho khuôn thổi chai PET nhằm đạt được hiệu suất cao và chất lượng sản phẩm tốt hơn

- Vật liệu chế tạo khuôn: Xem xét các loại vật liệu mới và cải tiến trong chế tạo khuôn để nâng cao tuổi thọ và hiệu suất

- Các giải pháp công nghệ: Đưa ra các giải pháp công nghệ hiện đại, như việc

áp dụng công nghệ CAD/CAM trong thiết kế khuôn và sử dụng các phần mềm mô phỏng để tối ưu hóa quy trình chế tạo

* Đề xuất cải tiến cụ thể:

- Tối ưu hóa thiết kế: Các đề xuất cụ thể cho việc cải thiện thiết kế khuôn, bao gồm các thay đổi trong cấu trúc khuôn, kỹ thuật làm mát, và cách thức phân phối nhựa trong quá trình thổi

2 Ứng dụng thực tiễn

a Tối ưu hóa quy trình sản xuất

 Giải pháp cụ thể để cải thiện quy trình sản xuất:

- Cải tiến quy trình chế tạo khuôn: Đưa ra các phương pháp để cải thiện quy trình chế tạo khuôn thổi chai PET, như việc áp dụng công nghệ tự động hóa và các phương pháp kiểm soát chất lượng mới

- Giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu: Xác định các bước cần thiết để các công

ty trong nước có thể tự sản xuất khuôn thổi chai PET, giảm sự phụ thuộc vào các nhà cung cấp nước ngoài và hạ giá thành sản phẩm

 Đề xuất tối ưu hóa quy trình sản xuất:

- Tăng cường đào tạo và nâng cao kỹ năng: Đề xuất các chương trình đào tạo cho kỹ sư và công nhân trong ngành chế tạo khuôn để nâng cao năng lực và hiệu quả làm việc

- Ứng dụng công nghệ mới: Khuyến khích các công ty áp dụng công nghệ mới và các phương pháp sản xuất tiên tiến để cải thiện quy trình và tăng cường chất lượng sản phẩm

b Khuyến nghị

* Khuyến nghị cho các công ty cơ khí tại Việt Nam:

- Đầu tư vào nghiên cứu và phát triển: Đề xuất các công ty cơ khí đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ mới để nâng cao khả năng cạnh tranh và đổi mới sản phẩm

- Hợp tác với các chuyên gia quốc tế: Khuyến khích các công ty hợp tác với các chuyên gia quốc tế để học hỏi kinh nghiệm và cập nhật công nghệ mới

- Cải tiến quy trình quản lý chất lượng: Đưa ra các biện pháp cải tiến quy trình quản lý chất lượng để đảm bảo rằng sản phẩm khuôn thổi đạt tiêu chuẩn quốc tế và đáp ứng yêu cầu của khách hàng

* Đề xuất áp dụng công nghệ mới:

- Công nghệ tiên tiến: Khuyến khích áp dụng công nghệ mới trong thiết kế và chế tạo khuôn thổi chai PET, bao gồm các công nghệ CAD/CAM, in 3D, và các giải pháp công nghệ khác

- Tối ưu hóa chi phí: Đề xuất các phương pháp để tối ưu hóa chi phí sản xuất

và chế tạo khuôn, giúp các công ty giảm giá thành và nâng cao hiệu quả kinh tế

IV.Kết luận

1 Tóm tắt kết quả

a Công nghệ thổi chai PET

- Tổng hợp kết quả nghiên cứu: Nghiên cứu đã cung cấp cái nhìn tổng quan về các công nghệ thổi chai PET hiện tại, bao gồm các phương pháp truyền thống và tiên tiến Các công nghệ hiện tại được phân tích về ưu nhược điểm, cho thấy sự tiến bộ trong việc cải thiện năng suất, chất lượng sản phẩm và giảm thiểu lãng phí nguyên liệu

- Phát hiện quan trọng: Các công nghệ thổi chai PET tiên tiến như thổi bằng sóng siêu âm và công nghệ thổi đồng bộ đã được đánh giá là có tiềm năng cải thiện hiệu suất và chất lượng sản phẩm Tuy nhiên, việc áp dụng chúng còn gặp phải một số thách thức liên quan đến chi phí đầu tư và yêu cầu bảo trì

b Thiết kế khuôn

- Tổng hợp kết quả nghiên cứu: Đề xuất các cải tiến trong thiết kế khuôn thổi chai PET, bao gồm việc sử dụng vật liệu mới và công nghệ tiên tiến như CAD/CAM để tối ưu hóa thiết kế Các giải pháp cụ thể đã được đưa ra để nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm