Quy trình sản xuất nhựa diễn ra như thế nào?

Quy trình sản xuất nhựa là một chuỗi các bước phức tạp, đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ từ khâu chuẩn bị nguyên liệu đến thành phẩm. Để tìm hiểu thể quy trình này diễn ra như thế nào, sử dụng nguyên liệu chính là gì và có ưu điểm, ứng dụng ra sao trong thực tế thì có thể tham khảo chi tiết trong bài chia sẻ dưới đây của Cơ Khí Anpha – Anpha Tech.

Tổng quan về quy trình sản xuất nhựa hiện đại

Quy trình sản xuất nhựa là quá trình biến đổi vật liệu polyme thô thành các sản phẩm có hình dạng và chức năng mong muốn như làm chai nhựa, linh kiện bằng nhựa…. Bắt đầu từ nguyên liệu thô là các loại hạt nhựa rồi kết thúc bằng một sản phẩm hoàn chỉnh. Mỗi bước trong quá trình này, từ pha trộn, gia nhiệt, tạo hình đến hoàn thiện, đều cần được kiểm soát nghiêm ngặt.

Việc tuân thủ quy trình sản xuất không chỉ giúp doanh nghiệp kiểm soát được chất lượng thành phẩm, giảm thiểu sai sót mà còn giúp hạn chế nguồn năng lượng tiêu thụ, góp phần bảo vệ môi trường và đảm bảo an toàn lao động cho đội ngũ công nhân vận hành máy móc.

Nguyên liệu sử dụng để sản xuất nhựa

Chất lượng của sản phẩm nhựa hoàn thiện phụ thuộc phần lớn vào nguyên liệu đầu vào. Có 3 loại nguyên liệu chính được sử dụng để sản xuất ra các sản phẩm nhựa gồm:

Hạt nhựa nguyên sinh

Hạt nhựa nguyên sinh là loại nhựa “tinh khiết”, được sản xuất trực tiếp từ dầu mỏ qua quá trình chưng cất phân đoạn. Loại nhựa này chưa qua sử dụng nên không bị lẫn tạp chất, do đó chúng có các đặc tính vật lý và hóa học rất tốt.

Các loại nhựa nguyên sinh phổ biến hiện gồm có: PP, PE, ABS, PC… thường được dùng để sản xuất các sản phẩm đòi hỏi tiêu chuẩn cao như bao bì thực phẩm, các thiết bị ngành y tế và sản xuất linh kiện điện tử.

Hạt nhựa tái sinh

Ngược lại với hạt nhựa nguyên sinh, hạt nhựa tái sinh được sản xuất từ nhựa đã qua sử dụng bằng cách thu gom các sản phẩm nhựa cũ rồi phân loại, làm sạch, băm nhỏ, nung chảy và tạo thành hạt.

Mặc dù chất lượng và độ tinh khiến không bằng nhựa nguyên sinh. Tuy nhiên hạt nhựa tái sinh lại là giải pháp rất kinh tế và góp phần giúp giảm rác thải và tiết kiệm tài nguyên, bảo vệ môi trường. Hạt nhựa tái sinh thường được dùng để sản xuất các sản phẩm nhựa gia dụng trong đời sống như: Làm bàn ghế, pallet, thùng rác, hoặc các sản phẩm không yêu cầu độ tinh khiết cao.

Chất phụ gia

Để nhựa thô có được những đặc tính về màu sắc, độ dẻo, khả năng chống cháy hay độ bền với thời tiết, ngoài hạt nhựa thì cần có thêm các chất phụ gia. Một số phụ gia quan trọng dùng trong quy trình sản xuất nhựa gồm:

• Chất ổn định nhiệt
• Chất dẻo hóa
• Chất chống cháy
• Chất tạo màu

Các tiêu chí lựa chọn quy trình sản xuất nhựa phù hợp

Hiện tại có rất nhiều công nghệ sản xuất nhựa được cung cấp trên thị trường, mỗi công nghệ đều có quy trình hoạt động khác nhau. Do đó khách hàng cần cân nhắc kỹ để lựa chọn đúng công nghệ, quy trình sản xuất nhựa phù hợp với mục đích sử dụng. Dưới đây là một số tiêu chí chính.

Chất liệu

Chất liệu đầu vào ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình sản xuất nhựa. Do đó cần lựa chọn loại nhựa chất lượng để giúp cho quá trình sản xuất diễn ra trơn tru, nâng cao năng xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm làm ra.

Hình thức sản phẩm

Hình thức của sản phẩm cuối cùng cũng là một tiêu chí để khách hàng dựa vào đó và lựa chọn công nghệ, quy trình sản xuất nhựa phù hợp. Nếu sản phẩm cần làm có kích thước nhỏ, nhiều chi tiết thì công nghệ ép phun sẽ là lựa chọn thích hợp. Trong khi nếu sản phẩm có dạng hình ống thì công nghệ ép đùn lại là lựa chọn tối ưu.

Ngân sách

Mỗi công nghệ sản xuất nhựa sẽ có một mức giá riêng nên nêu doanh nghiệp cần sản xuất sản phẩm thì cần chú ý đến nguồn ngân sách cho phép để lựa chọn được công nghệ in phù hợp nhất.

Thời gian sản xuất

Các phương pháp như ép phun, khuôn thổi có tốc độ sản xuất rất nhanh. Trong khi đó, gia công CNC hay in 3D lại tốn nhiều thời gian hơn. Tùy vào thời gian cho phép, khách hàng có thể cân nhắc, chọn công nghệ sản xuất phù hợp để tránh làm ảnh hưởng đến tiến độ công việc.

Các quy trình sản xuất nhựa hiện đại hàng đầu hiện nay

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ hiện đại, ngành nhựa cũng có nhiều bước tiến vượt bậc với nhiều công nghệ tiên tiến ra đời. Dưới đây là một vài phương pháp hiện đại, phổ biến nhất.

In 3D

Sản xuất nhựa bằng phương pháp in 3D, hay còn gọi là sản xuất bồi đắp. Đây là quá trình xây dựng một vật thể ba chiều bằng cách đắp từng lớp vật liệu chồng lên nhau từ một thiết kế kỹ thuật số.

Ưu điểm của phương pháp sản xuất này là có thể tạo ra sản phẩm bằng nhựa hoàn chỉnh mà không cần khuôn, cho phép tạo ra sản phẩm với hình dáng đa dạng, phức tạp mà các phương pháp khác không làm được. Phương pháp này rất thích hợp để tạo nhanh mẫu sản phẩm hoặc sản xuất những đơn hàng hàng số lượng nhỏ.

Phương pháp in 3D này thường được dùng để sản xuất các linh kiện tùy chỉnh trong y tế (làm các bộ phận giả) và hàng không vũ trụ.

Quy trình sản xuất nhựa bằng phương pháp in 3D diễn ra như sau:

• Bước 1: Thiết kế, tạo mô hình 3D của sản phẩm bằng phần mềm chuyên dụng.
• Bước 2: Chuyển đổi file thiết kế thành định dạng mà máy in có thể đọc được.
• Bước 3: Cuối cùng máy in 3D sẽ gia nhiệt vật liệu nhựa và đùn ra từng lớp siêu mỏng,xếp chồng lên nhau để tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh.

Gia công CNC

Quy trình sản xuất nhựa bằng phương pháp gia công CNC (Computer Numerical Control) là phương pháp sản xuất trừ, tức là loại bỏ những mảng vật liệu thừa từ một khối nhựa rắn được cung cấp ban đầu để tạo ra hình dạng sản phẩm đúng như mong muốn. Các công cụ dùng để cắt gọt khối vật liệu như dao phay, mũi khoan, cưa, tiện,… sẽ được điều khiển bằng hệ thống máy tính, dựa trên bản vẽ CAD.

Quy trình sản xuất gồm các bước cụ thể sau:

• Bước 1: Thiết kế sản phẩm trên phần mềm và lập trình đường đi cho công cụ cắt.
• Bước 2: Chuyển đổi file CAD thành mã lệnh (G-code) cho máy CNC.
• Bước 3: Máy CNC tự động cắt, phay, khoan khối nhựa theo chương trình đã lập định để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh đúng như bản thiết kế.

Ưu điểm của quy trình sản xuất nhựa này là có độ chính xác cực cao, bề mặt sản phẩm được hoàn thiện rất tốt, phù hợp để gia công trên các loại nhựa cứng. Ứng dụng chủ yếu của công nghệ cắt CNC là dùng để sản xuất các bộ phận cơ khí chính xác, vỏ máy, bộ phận máy móc, linh kiện đòi hỏi độ chính xác cao.

Công nghệ ép phun

Ép phun là một trong số những công nghệ sản xuất nhựa được sử dụng phổ biến nhất, hoạt động bằng cách nung chảy hạt nhựa và bơm chúng vào một bộ khuôn khép kín dưới áp suất cực lớn. Quy trình sản xuất cụ thể diễn ra như sau:

• Bước 1: Hai nửa khuôn được kẹp chặt lại với nhau.
• Bước 2: Hạt nhựa được gia nhiệt trong xi lanh cho đến khi nóng chảy hoàn toàn, sau đó trục vít đẩy nhựa lỏng vào khuôn với áp suất cao.
• Bước 3: Sau khi nhựa được đẩy vào, khuôn được làm nguội bằng hệ thống nước tuần hoàn để nhựa đông đặc lại theo hình dạng của khuôn.
• Bước 4: Cuối cùng khuôn được mở ra và chốt đẩy sẽ đẩy sản phẩm hoàn thiện ra ngoài.

Ưu điểm vượt trội nhất của quy trình sản xuất nhựa ép phun là tốc độ sản xuất cực nhanh nhưng giá thành trên mỗi sản phẩm lại rất rẻ nếu sản xuất với số lượng lớn. Ngoài ra, sản phẩm làm ra còn có độ chính xác cao do được đúc ra từ khuôn.

Công nghệ sản xuất ép phun được sử dụng để sản xuất rất nhiều các mặt hàng quen thuộc trong đời sống thường ngày như: Remote, linh kiện xe máy, đồ gia dụng, đồ chơi trẻ em,…

Khuôn thổi

Sản xuất nhựa bằng phương pháp khuôn thổi là thổi phồng ống nhựa để tạo thành sản phẩm có hình dạng như mong muốn. Quy trình sản xuất nhựa bằng phương pháp này diễn ra như sau:

• Đầu tiên, một ống nhựa nóng chảy (gọi là parison) được đùn ra từ máy.
• Kế đến, khuôn có hình dạng của sản phẩm sẽ kẹp lấy ống nhựa nóng này.
• Tiếp theo không khí nén được thổi vào bên trong ống nhựa nóng chảy làm nó phồng ra và áp sát vào thành khuôn.
• Cuối cùng, khuôn được làm nguội nhanh chóng, mở khuôn ra là có sản phẩm hoàn thiện.

Công nghệ này rất phù hợp để sản xuất những sản phẩm dạng rỗng bên trong ruột như: Chai lọ, bình chứa, can nhựa, thùng phuy,… Đây là công nghệ được sử dụng rất phổ biến trong ngành đồ uống và hóa mỹ phẩm, có liên quan mật thiết đến các loại máy đóng gói bao bì tự động.

Đùn ép

Đùn ép là một quy trình sản xuất nhựa diễn ra liên tục không ngừng nghỉ để làm ra các sản phẩm có hình dạng không biến đổi theo chiều dài chẳng hạn như: Ống nước, thanh cửa sổ, các tấm nhựa, màng phim hay dây điện,…

Quy trình sản xuất của phương pháp này diễn ra như sau: Nhựa được nung chảy và đẩy bởi một trục vít đi qua khuôn, khuôn này được sản xuất theo hình dáng cố định như, hình vuông, hình tròn, hình chữ U…. Sản phẩm sau khi đi ra khỏi khuôn sẽ được làm nguội ngay và cắt theo chiều dài yêu cầu.

Ưu điểm của quy trình sản xuất nhựa này là có thể sản xuất các sản phẩm có chiều dài rất dài và liên tục với mức chi phí sản xuất khá thấp.

Tạo hình chân không

Sản xuất nhựa bằng phương pháp tạo hình chân không là một tấm nhựa đã được gia nhiệt cho đến khi mềm dẻo, sau đó được đặt lên trên một chiếc khuôn. Lúc này, chân không sẽ hút tấm nhựa xuống, ép nó vào bề mặt khuôn và tạo thành hình dáng cụ thể. Quy trình thực hiện gồm các bước cụ thể như sau:

• Gia nhiệt: Một tấm nhựa được kẹp vào khung và gia nhiệt cho đến khi mềm dẻo.
• Hút chân không: Tấm nhựa nóng được đặt lên trên một khuôn, sau đó không khí giữa tấm nhựa và khuôn được hút ra ngoài. Áp suất khí quyển sẽ ép tấm nhựa ôm sát vào bề mặt khuôn.
• Làm nguội và hoàn thiện: Sau khi tạo hình xong, sản phẩm được làm nguội rồi lấy ra khỏi khuôn, cắt bỏ phần nhựa thừa là sản phẩm đã hoàn thi

Điểm nổi bật của quy trình sản xuất nhựa chân không này là chi phí làm khuôn rất thấp, thời gian sản xuất khuôn nhanh, phù hợp cho sản phẩm có thành mỏng và kích thước lớn như: Khay đựng thực phẩm, ly nhựa dùng một lần, mặt nạ, các chi tiết vỏ máy mỏng, bồn tắm,…

Đúc khuôn

Đúc khuôn là một trong những phương pháp sản xuất nhựa có lịch sử lâu đời nhất. Với quy trình sản xuất này, nhựa lỏng sẽ được rót vào một chiếc khuôn kín hoặc hở, sau đó nhựa sẽ tự động cứng lại thông qua phản ứng hóa học hoặc làm nguội, mà không cần áp suất bên ngoài.

Quy trình cụ thể như sau: Trước tiên nhựa lỏng và chất đóng rắn được trộn với nhau theo tỉ lệ nhất định rồi rót vào khuôn. Sau khi vào trong khuôn, các phản ứng hóa học sẽ diện ra và làm cho nhựa tự đông đặc lại. Đợi đến khi nhựa đông hoàn toàn thì tiến hành mở khuôn là có được sản phẩm với hình dạng như mong muốn.

Công nghệ sản xuất nhựa đúc khuôn này thường được sử dụng để sản xuất đồ lưu niệm, linh kiện trang trí, các bộ phận nghệ thuật, hoặc các nhu cầu sản xuất số lượng nhỏ bởi ưu điểm chi phí làm khuôn rẻ, có thể làm ra những sản phẩm có chi tiết tương đối phức tạp.

Đúc quay

Đúc quay là quy trình sản xuất nhựa tối ưu cho các sản phẩm rỗng, liên khối và có kích thước lớn như: Bồn chứa nước, thùng rác công cộng, cầu trượt, ống trượt,…

Quy trình sản xuất nhựa bằng phương pháp đúc quay diễn ra như sau:

• Trước tiên một lượng bột nhựa được cho vào trong một khuôn lớn.
• Tiếp theo, khuôn được đưa vào lò nung và quay chậm theo cả hai trục. Lúc này nhựa sẽ nóng chảy và bám đều vào thành trong của khuôn.
• Cuối cùng, đợi sau khi làm nguội, thì mở khuôn ra để lấy sản phẩm.

Điểm nổi bật của quy trình sản xuất nhựa này là tạo ra các sản phẩm liền khối, có độ bền cao, thành sản phẩm có độ dày đồng đều.

Lời kết

Bài viết trên đây, Cơ Khí Anpha vừa chia sẻ đến bạn đọc quy trình sản xuất nhựa bằng các phương pháp sản xuất hiện đại hàng đầu hiện nay. Mong rằng qua những gì chúng tôi chia sẻ, bạn đọc, quý doanh nghiệp sẽ chọn được một quy trình sản xuất phù hợp với nhu cầu, mục đích sử dụng của mình.