Tổng quan về ép nhựa

1. Ép nhựa là gì?

Ép nhựa là quy trình sản xuất các sản phẩm nhựa. Quá trình ép nhựa cần đến máy ép nhựa, vật liệu nhựa thô và khuôn ép nhựa.

Đầu tiên, nhựa được làm nóng chảy tại mức nhiệt độ tương ứng với từng loại nhựa vì mỗi loại nhựa có điểm nhiệt độ nóng chảy khác nhau. Sau khi được bơm vào khuôn thông qua hệ thống kênh dẫn, nhựa sẽ lắp đầy các khoảng trống được thiết kế tùy theo mẫu khuôn. Tiếp theo, nhựa được làm nguội và đẩy ra khỏi khuôn ép.

Các sản phẩm từ vật liệu nhựa được ứng dụng phổ biến trong tất cả các lĩnh vực bao gồm: sản xuất bao bì, nắp chai, phụ tùng ô tô, linh kiện, dây cuộn, nhạc cụ, bàn ghế, chi tiết máy (có cả bánh răng), y tế, hệ thống ống nước, đồ gia dụng... Ứng dụng theo công nghệ và quy trình sản xuất ép nhựa tân tiến nhất, các nhà sản xuất có thể tạo ra các sản phẩm nhựa chất lượng với mức độ chính xác cao, tốc độ và khối lượng sản xuất ngày càng vượt trội và giá thành ngày càng cạnh tranh hơn.

2. Lịch sử hình thành

Chiến tranh thế giới thứ II đã mở ra nhu cầu rất lớn về các sản phẩm rẻ và được sản xuất hàng loạt. Năm 1946, nhà phát minh người Mỹ James Watson Hendry đã chế tạo máy bơm trục vít đầu tiên, cho phép kiểm soát chính xác hơn tốc độ phun và chất lượng của các sản phẩm được sản xuất. 

Máy phun ép được sáng chế đầu tiên tại Mỹ vào năm 1872 bởi hai anh em John Wesley Hyatt và Isaiah. Chiếc máy này thô sơ hơn so với cái thiết bị hiện đại, nó hoạt động như một kim tiêm lớn, dưới tác dụng của piston, nhựa thông qua xy-lanh được nung nóng và bơm vào khuôn.

Hình 1. Hai anh em John Wesley Hyatt và Isaiah

3. Những ưu điểm của ép nhựa

• Tốc độ và hiệu quả về chi phí: Ép phun là một quá trình rất đơn giản có khả năng tự động hóa cao nên mang lại hiệu quả lớn. Giúp giảm thời gian sản xuất, từ đó có thể mang lại doanh thu lớn hơn cũng như tiết kiệm chi phí khi sản xuất các bộ phần hàng loạt.
• Nhẹ: Nhựa rất bền nhưng nhẹ hơn đáng kể so với kim loại hoặc các vật liệu bộ phận thông thường khác. Vì lý do này, nhà sản xuất coi việc chuyển đổi kim loại sang nhựa là một lựa chọn có lợi để thay thế một số bộ phận bằng kim loại.
• Chất lượng vượt trội: Ép phun tạo ra các bộ phận chính xác và đồng bộ. Trên thực tế, các bộ phận ép phun có tính nhất quán về kích thước có ưu thế vượt trội hơn so với các quy trình sản xuất nhựa khác. Ngoài ra chúng còn có hệ thống công nghệ hỗ trợ tiên tiến như như mô phỏng hoặc hệ thống robot tự động...
• Khả năng tương thích với thiết kế: Ép phun dễ dàng tích hợp với thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (CAD), sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAM) và SolidWorks. Vì vậy, mặc dù quy trình này là một lựa chọn tốt để sản xuất các mặt hàng không phức tạp, nhưng nó cũng có giá trị như nhau để sản xuất các mặt hàng có độ phức tạp cao hoặc các bộ phận chi tiết tinh xảo, cũng như khi cần đáp ứng các thông số kỹ thuật chính xác cho một bộ phận.
• Tùy chỉnh màu sắc: Các nhà cung cấp chất tạo màu có khả năng tạo ra một dải màu rộng có thể tạo ra hầu hết các màu mà khách hàng mong muốn.
• Tùy chọn loại nhựa đặc điểm sản phẩm: Hơn 15.000 biến thể nhựa có sẵn trên thị trường để đạt được chức năng mong muốn của sản phẩm. Ngoài ra, các chất độn như sợi thủy tinh được thêm vào để tăng cường độ chịu lực, hoặc có thể thêm chát chống tia cực tím để tăng độ bền cho các sản phẩm sẽ tiếp xúc với ánh nắng mặt trời.
• An toàn với môi trường: Quá trình ép nhựa tạo ra ít phế liệu nhựa dư thừa. Với những vật liệu dư thừa hoàn toàn có khả năng tái sử dụng hoặc tái chế.

4. Quy trình ép nhựa

Quá trình ép nhựa sẽ tùy thuộc vào từng loại kích thước, độ dày sản phẩm, công nghệ của máy ép, loại nhựa và khuôn ép mà thời gian tạo thành sản phẩm mất từ vài giây đến vài phút.

Quy trình ép nhựa gồm các giai đoạn sau:

• Kẹp: Trước khi ép nhựa đã được nung nóng vào khuôn, hai nửa khuôn trước tiên phải được đóng chặt bằng bộ phận kẹp. Lực cực lớn của bộ phận kẹp đẩy hai nửa khuôn lại với nhau và giữ khuôn được đóng chắc chắn trong khi vật liệu được bơm vào. Thời gian cần thiết để đóng và kẹp khuôn phụ thuộc vào máy, các máy lớn hơn có khe hở lớn hơn đòi hỏi nhiều thời gian hơn.
• Ép: Nguyên liệu nhựa thô, thường ở dạng viên nhỏ, được đưa vào máy ép phun và được bộ phận phun chuyển tải hoặc dồn về phía khuôn. Vật liệu nhựa nóng lên do nhiệt độ và lực nén. Khi trục vít chuyển các hạt nhựa qua các vùng được nung nóng của thùng máy. Lượng nhựa nóng chảy được chuyển đến mặt trước của vít là một phần chính xác sẽ trở thành phần cuối cùng sau khi phun. Lượng vật liệu được bơm vào được gọi là tắm bắn và sau khi được kẹp chặt hoàn toàn, máy sẽ bơm vật liệu vào khuôn. Thời gian phun có thể được ước tính bằng khối lượng vật liệu, áp suất phun và hình dạng bộ phận khuôn.
• Làm nguội: Nhựa nóng chảy bên trong khuôn sẽ nguội ngay khi tiếp xúc với bề mặt bên trong khuôn. Quá trình làm nguội định hình sản phẩm nhựa theo lòng khuôn. Trong quá trình này hiện tượng co ngót có thể xảy ra. Khuôn được mở khi quá trình làm nguội đã hoàn tất. Yêu cầu về thời gian làm nguội cho mọi bộ phận ép bằng nhựa phụ thuộc vào các đặc của các loại nhựa và độ dày thành của bộ phận và yêu cầu về kích thước đối với bộ phận hoàn thiện.
• Đẩy ra: Khi bộ phận đã nguội bên trong khuôn, nó có thể được đầy ra khỏi khuôn thông qua hệ thống đẩy. Các bộ phận cơ học của máy ép phun đẩy bộ phận ra khỏi khuôn bằng cách sử dụng lực cần thiết để đẩy thành phẩm ra ngoài.

5. Công đoạn sau ép nhựa

Sau quá trình ép phun, sản phẩm thô được đẩy ra ngoài. Tùy theo nhu cầu sử dụng mà sản phẩm thô này sẽ là sản phẩm cuối hoặc cần xử lý thêm các bước tiếp theo để hoàn thiện thành sản phẩm cuối cùng. Các bước xử lý tiếp theo bao gồm một hoặc nhiều các quá trình thứ cấp cho các mục đích trang trí hoặc chức năng chuyên biệt. Với khuôn ép phun thông thường có sẽ có cách thức xử lý sau:

• Cắt cổng keo
• Phun sơn
• Chạm khắc bằng laze
• In lót
• Co màng