Tài liệu Giới thiệu về các loại chai nhựa

Giới thiệu về các loại chai nhựa Page 1 Giới thiệu về các loại chai nhựa Đề tài: GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI CHAI NHỰA LỜI NÓI ĐẦU Bao bì đã được sử dụng phổ biến để chứa dựng tất cả các loại hàng hóa trong quá trình bảo quản, vận chuyển, phân phối và kiểm tra. Bao bì có tác dụng bảo vệ chất lượng hàng hóa từ khi sản xuất, đến trao đổi thương mại và tiêu thụ, hiệu quả kinh tế và thể hiện sự tiến bộ của xã hội. Từ những vật chứa đựng thô sơ ngày xưa, khoa học kĩ thuật đã phát triển nhiều phương pháp đóng gói tương ứng với loại vật liệu bao bì, tạo nên nhiều bao bì đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Công nghiệp bao bì hình thành và được chia thành nhiều lĩnh vực theo từng đối tượng được bao gói, trong đó thực phẩm là đối tượng quan trọng. Nhựa polyethylen terephthalate (PET) là một polyme kỹ thuật có độ bền căng và bền va đập, độ kháng hóa chất, độ trong và khả năng gia công rất tốt. Do đó PET ngày càng được sử dụng phổ biến làm chai lọ chứa chất lỏng như nước tinh khiết, nước có gas, nước ngọt, nước tương… 1. Khái niệm về bao bì Bao bì là loại vật dụng để bao, gói, giữ, chứa đựng một loại sản phẩm, trợ giúp trong việc vận chuyển và lưu trữ. Bao bì phải đảm bảo chất lượng cho sản phẩm, có thể phân phối, lưu kho, kiểm tra và thương mại… một cách thuận lợi. Có thể nói là bao bì thực phẩm được yêu cầu một cách nghiêm khắc về cấu tạo và chất lượng thông tin ( cấu tạo gắn liền với phương pháp đóng bao bì ). 2. Sơ lược về bao bì nhựa 2.1 Giới thiệu chung về vật liệu nhựa Nguyên liệu sản xuất nhựa là nguồn hydrocarbon từ dầu hỏa, được tách trong quá trình lọc dầu. Công nghệ chế tạo bao bì nhựa đã phát triển đa dạng, phong phú về chủng loại, đạt tính năng cao trong chứa đựng, bảo quản các loại thực phẩm nên hiện nay bao bì nhựa plastic được sử dụng khá phổ biến. Page 2 Giới thiệu về các loại chai nhựa Bao bì plastic thường không màu, không mùi, không vị, có loại có thể đạt độ mềm dẻo, áp sát bề mặt thực phẩm trong trường hợp sản phẩm được bảo quản chân không, cũng có loại bao bì đạt độ cứng vững cao, chống va chạm cơ học hiệu quả, chống thấm khí hơi do đó đảm bảo được áp lực cao bên trong môi trường chứa thực phẩm. Bao bì plastic có thể trong suốt, nhìn thấy rõ sản phẩm bên trong, hoặc có thể mờ đục, che khuất hoàn toàn ánh sáng để bảo vệ thực phẩm; bên cạnh đó, có loại có thể chịu được nhiệt độ thanh trùng hoặc nhiệt độ lạnh đông thâm độ. Các loại bao bì plastic được in ấn nhãn hiệu dễ dàng, đạt được mức độ mỹ quan yêu cầu. Ngoài ra, tính chất nổi bật là bao bì plastic nhẹ hơn tất cả các loại vật liệu bao bì khác, rất thuận tiện trong phân phối, chuyên chở. Polymers được tạo thành từ các monomer cùng loại hoặc khác loại và thường có những nhánh ngắn. Một số mạch nhánh có tác dụng làm cho polymers bền với các tác nhân hóa học. Nhiều loại polymers là thành phần chính tạo nên một số loại bao bì dùng để bao gói thực phẩm và được biết đến như là nhóm bao bì “plastics”. 2.2 Công dụng, đặc tính của một số loại bao bì nhựa 2.2.1 PE (Polyethylene) Đặc tính: - Trong suốt, hơi có ánh mờ, có bề mặt bóng láng, mềm dẻo. - Chống thấm nước và hơi nước tốt. - Chống thấm khí O2, CO2, N2 và dầu mỡ đều kém. - Chịu được nhiệt độ cao (dưới 230oC) trong thời gian ngắn. - Bị căng phồng và hư hỏng khi tiếp xúc với tinh dầu thơm hoặc các chất tẩy như Axeton, H2O2… - Có thể cho khí, hương thẩm thấu xuyên qua, do đó PE cũng có thể hấp thu giữ mùi trong bản thân bao bì, và cũng chính mùi này có thể được hấp thu bởi thực phẩm được chứa đựng, gây mất giá trị cảm quan của sản phẩm. Công dụng: - Làm thùng (can) có thể tích từ 1 đến 20 lít với các độ dày khác nhau. - Sản xuất nắp chai. Do nắp chai bị hấp thu mùi nên chai đựng thực phẩm đậy bằng nắp PE phải được bảo quản trong một môi trường không có chất gây mùi. 2.2.2 PP (Polypropylen) Đặc tính : Page 3 Giới thiệu về các loại chai nhựa - Tính bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứng vững, không mềm dẻo như PE, không bị kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi. Đặc biệt khả năng bị xé rách dễ dàng khi có một vết cắt hoặc một vết thủng nhỏ. - Trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ. - Chịu được nhiệt độ cao hơn 100 oC. Tuy nhiên nhiệt độ hàn dán mí (thân) bao bì PP (140oC) - cao so với PE - có thể gây chảy, hư hỏng màng ghép cấu trúc bên ngoài, nên thường ít dùng PP làm lớp trong cùng. - Có tính chất chống thấm O2, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác. Công dụng: - Dùng làm bao bì một lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm , không yêu cầu chống oxy hóa một cách nghiêm nhặt. - Tạo thành sợi, dệt thành bao bì đựng lương thực, ngũ cốc có số lượng lớn. - PP cũng được sản xuất dạng màng phủ ngoài đối với màng nhiều lớp để tăng tính chống thấm khí, hơi nước, tạo khả năng in ấn cao, và dễ xé rách để mở bao bì (do có tạo sẵn một vết đứt) và tạo độ bóng cao cho bao bì. 3.Các phương pháp thổi chai nhựa Hiện nay trên thế giới sử dụng phổ biến nhất phương pháp tạo ra các loại chai, đó là phương pháp thổi (blowing molding). Mục đích của phương pháp này là tạo ra một sản phẩm rỗng từ nhựa nhiệt dẻo. Phương pháp thổi dùng cho những sản phẩm nhỏ, sản xuất hàng loạt. Page 4 Giới thiệu về các loại chai nhựa Nguyên liệu Phối trộn Nấu chảy Ép phôi Nung phôi Thổi Tách khuôn Kiểm tra Sản phẩm Là phương pháp trong đó khí nén được thổi vào một “túi” nhựa dẻo để ép nhựa dẻo lên bề mặt của khuôn. Đây là một phương pháp quan trọng để tạo ra những chi tiết, những sản phẩm bằng chất dẻo có thành mỏng như các loại chai, lọ và thùng chứa. Những loại chai được sản xuất để dùng cho ngành thực phẩm và dược phẩm thì đòi hỏi rất cao về chất lượng. Phương pháp thổi có thể chia thành hai bước: - Bước thứ nhất là tạo ra một ống nhựa dẻo, hay thường gọi là parison. - Bước 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. Cả hai bước trên đều có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm. Page 5 Giới thiệu về các loại chai nhựa * Bước tạo ống nhựa dẻo: Yêu cầu của ống nhựa dẻo phải có độ dày phù hợp. Tùy theo sản phẩm mà nó có thể có độ dày đều hay lệch một phía. Nếu như bước này điều chỉnh độ dày của ống nhựa dẻo không hợp lý thì sản phẩm sẽ có chiều dày không đều, thậm chí có chỗ thiếu nhựa sẽ dẫn đến chai bị thủng, hoặc không đạt đúng khối lượng yêu cầu (quá nặng hay quá nhẹ so với đơn đặt hàng). *Bước thổi khí nén vào khuôn: Đây cũng là một bước hết sức quan trọng. Thông thường áp suất khí nén khi thổi vào khuôn là 8 bar. Cũng tùy 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 được 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, người ta còn thổi phụ thêm để tránh trường hợp nhựa co lại sau khi nguội). Phương pháp thổi bị giới hạn trong loại nhựa nhiệt dẻo (là loại nhựa khi bị gia nhiệt thì nó chuyển từ dạng rắn sang dạng dẻo và khi thôi gia nhiệt thì nó chuyển lại dạng rắn). Polyethylene (PE) là loại nhựa được sử dụng phổ biến nhất trong phương pháp thổi, đặc biệt là PE mật độ cao (HDPE) và PE có khối lượng phân tử cao (HMWPE). So với loại PE mật độ thấp (LDPE), khi cần độ cứng cao, HDPE và HMWPE cho hiệu quả kinh tế cao hơn do thành của sản phẩm có thể làm mỏng hơn. Một số sản phẩm của phương pháp thổi còn dùng các loại chất dẻo như polypropylene (PP), polyvinylchloride (PVC), và polyethylene terephthalate (PET). Việc xác định chiều dày ống nhựa, thời gian thổi, tốc độ đùn ra ống nhựa dẻo…đều được thực hiện trong quá trình điều chỉnh máy do loại vật liệu nhựa rất khó kiểm soát khi chuyển sang dạng dẻo và khi chuyển từ dạng dẻo sang dạng rắn. Thuyết minh quy trình: Nguyên liệu: Nguyên liệu được sử dụng là hạt nhựa PET và nhựa tái chế. Phối trộn: Tiến hành phối trộn hạt nhựa PET, nhựa tái chế và các phụ gia, màu với nhau. Nấu chảy – Ép phôi: Sau khi được gia nhiệt nhựa tiếp tục được đùn ép để tạo ra phôi nhựa. Ta sẽ thu được thành phẩm là phôi nhựa. Sau khi nung, phôi sẽ được đưa vào máy để thổi thành sản phẩm và được kiểm tra lần cuối từng chai về chất lượng (kích thước, độ đàn hồi…), đúng yêu cầu rồi mới đem nhập kho sản phẩm. Với đặc trưng là có thể tái sử dụng lại nên hao hụt nguyên vật liệu trong sản xuất là không lớn. Sản phẩm phôi không đạt tiêu chuẩn thường chỉ chiếm 2 - 4% và được đem tái chế lại. Page 6 Giới thiệu về các loại chai nhựa Thổi: lúc này cần thổi được gắn chặt vào miệng khuôn nhựa, không khí được đưa vào thông qua một lỗ hổng ở giữa cần thổi để ép nhựa dẻo vào bề mặt khuôn, nhằm đạt được sản phẩm có hình dạng như mong muốn. Kiểm tra sản phẩm: Một chai PET ra khuôn bị lỗi sẽ được kiểm tra bằng cách cắt chai nhựa để kiểm tra xem có bao nhiêu chai bị lỗi và lỗi tại nguyên công nào. Thực ra việc thổi chai PET này không cần sản phẩm phải chuẩn 100% so với thiết kế. Chai làm ra chỉ cần giống khoảng 99% và vẫn đảm bảo chất lượng là đạt yêu cầu. Các bước kiểm tra như sau 1. Công nhân cắt sẽ phát hiện và loại những sản phẩm bị lỗi: bị cháy nhựa, bị thủng, lệch… 2. Cân sản phẩm xem nó có đạt yêu cầu đơn đặt hàng không. 3. Cắt ngang sản phẩm để kiểm tra độ dày của thành chai có đều hay không. 4. Đổ nước vào, đóng nắp để một thời gian để kiểm tra xem sản phẩm có bị rò rỉ hay không. 5. Kiểm tra các kích thước hình học như chiều cao, rộng…bằng các dụng cụ như thước kẹp, panme… Các sản phẩm ở đây được lấy ngẫu nhiên để kiểm tra. Tùy theo yêu cầu về thực phẩm chứa đựng bên trong mà phương pháp thổi được áp dụng các kỹ thuật khác nhau. Hiện nay phổ biến nhất có hai phương pháp Page 7 Giới thiệu về các loại chai nhựa được sử dụng phổ biến là: phương pháp ép phun – thổi và phương pháp ép đùn thổi tương ứng với các sản phẩm chai là chai PET và chai nhựa dẻo (chai HDPE). 3.1 Phương pháp ép phun – thổi Nguyên liệu sử dụng trong phương pháp này cũng là nhựa dẻo. Nguyên lý của phương pháp này được mô tả như hình vẽ: Các bước mô tả quy trình phun thổi (1) Nhựa nóng chảy được phun vào xung quanh cần thổi (2) Khuôn mở ra và cần thổi cùng với nhựa dẻo được di chuyển đặt vào khuôn. (3) Khí nén được đưa vào, làm ép nhựa dẻo vào bề mặt khuôn nhằm đạt được sản phẩm có hình dạng như mong muốn. (4) Khuôn mở ra và sản phẩm được lấy ra ngoài. So với phương pháp đùn, phương pháp này cho năng suất thấp hơn do chu trình dài hơn. Điều đó lý giải tại sao phương pháp này ít được sử dụng trong sản xuất. Page 8 Giới thiệu về các loại chai nhựa Ngoài ra cũng còn rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm như: Việc chế tạo khuôn, việc lắp khuôn lên máy không chính xác, khuôn bị nghiêng, nhựa không sạch…. Việc xác định chiều dày ống nhựa, thời gian thổi, tốc độ đùn ra ống nhựa dẻo…đều được thực hiện trong quá trình điều chỉnh máy do loại vật liệu nhựa rất khó kiểm soát khi chuyển sang dạng dẻo và khi chuyển từ dạng dẻo sang dạng rắn. Trong phương pháp này, phôi được tạo riêng, có thể sản xuất phôi tại một nhà máy khác. Sau đó phôi được đưa đến nhà máy chế biến thực phẩm. Do vậy, phương pháp này có tính linh động cao. Ưu điểm: tính linh hoạt cao. Nhược điểm: không thích hợp để sản xuất hàng loạt do quy trình sản xuất dài cho năng suất thấp. Nếu việc chế tạo, lắp khuôn lên máy không chính xác, khuôn bị nghiêng, nhựa không sạch … sản phẩm sẽ không đạt chất lượng, khó kiểm soát. 3.2 Phương pháp đùn – thổi Đây là một phương pháp cho năng suất cao. Thông thường, nó được tích hợp vào một dây chuyền sản xuất như : thổi chai sau đó là cho sản phẩm cần đựng (nước có gas hoặc thuốc…) vào và cuối cùng là dán nhãn. Nó yêu cầu sản phẩm sau khi thổi phải cứng và độ cứng còn tuỳ thuộc vào tỷ lệ theo các phương. Cổ chai thường có dạng trục vít. Nắp chai được làm từ nhựa dẻo. Quá trình đùn – thổi : Gia nhiệt: nhựa dẻo được đun nóng chảy ở nhiệt độ cao. Đùn: sau khi gia nhiệt nhựa nóng chảy được đẩy qua một khe tạo hình vành khuyên, thường bố trí thẳng đứng, để tạo thành một ống nhựa mỏng. Trong giai đoạn này: - Cần kiểm soát thông số nhiệt độ của đầu đùn nhựa theo từng vùng. Nhiệt độ được kiểm soát bằng hệ thống cấp và tản nhiệt được bố trí dọc theo đầu đùn nhựa. Theo dõi nhiệt độ bằng cặp nhiệt điện. - Cần kiểm soát lưu lượng nhựa đùn. Lưu lượng nhựa đùn được theo dõi và kiểm soát bằng tốc độ quay trục vít me (do đường kính ống đùn nhựa không đổi Việc xác định nhiệt độ để làm dẻo hóa hạt nhựa cũng tùy thuộc vào loại nhựa. Sau đây là một ví dụ về thiết lập nhiệt độ cho đầu đùn nhựa: Page 9 Giới thiệu về các loại chai nhựa Cấu tạo của đầu đùn nhựa : Từ hình vẽ ta thấy quá trình tạo ống nhựa là liên tục, khi nào hết nguyên liệu thì lại đổ vào phễu. Page 10 Giới thiệu về các loại chai nhựa Thông số cho quá trình đùn thổi cần có bao gồm: - Thông số vận hành máy : nhiệt độ vùng vít trộn, nhiệt độ đầu đùn, tốc độ vít đùn, áp lực đầu đùn, Độ hở khe đùn. - Thông số vận hành ở phần khuôn: nhiệt độ khuôn, thời gian kẹp khuôn, thời gian mở khuôn, áp lực kẹp khuôn, thể lích lòng khuôn. - Thông số vận hành phần khí nén: nhiệt độ khí nén, độ ẩm khí nén, áp lực khí nén. - Thông số vật liệu: chỉ số chảy, nhiệt chảy mềm, độ ẩm nhựa, nhiệt kết tinh,tỷ trọng, khối lượng nhựa cho một lần thổi đùn vào khuôn. Ưu điểm: tiết kiệm chi phí, sản xuất liên tục, thích hợp để sản xuất hàng loạt Nhược điểm: 4. Sản phẩm Hiệp hội Công nghiệp Nhựa (SPI) thành lập một hệ thống phân loại năm 1988 để cho phép tái chế đúng cách tái chế và xử lý các loại nhựa. Các nhà sản xuất theo một hệ thống mã hóa đặt một mã SPI, hoặc số, trên mỗi sản phẩm nhựa, thường đúc vào phía dưới. Loại nhựa dùng làm bao bì thực phẩm thuộc loại nhựa nhiệt dẻo, nhiệt độ càng cao thì càng trở nên mềm dẻo, khi nhiệt độ được hạ xuống thì trở lại đặc tính ban đầu. Đặc tính chịu nhiệt của plastic làm bao bì thực phẩm được quan tâm như sau: - tnc : nhiệt độ plastic bắt đầu chảy nhão. - thàn : nhiệt độ của máy hàn áp đặt vào plastic để hai mí của bao bì plastic chảy nhão dính vào nhau tạo sự kín cho bao bì. - tmin : nhiệt độ thấp nhất mà plastic chịu được không bị biến đổi đặc tính.  Ưu điểm - Trong suốt, có thể nhìn thấy được. - Tỷ trọng thấp, nhẹ, dễ vận chuyển. - Bao bì plastic có thể chịu áp lực, va chạm cơ học, chịu áp lực chân không tốt tùy theo loại plastic. - Chịu nhiệt tốt, có thể chịu được nhiệt độ cao như nhiệt độ thanh trùng, nhiệt độ thấp như nhiệt độ lạnh đông -40oC tùy theo loại plastic. Page 11 Giới thiệu về các loại chai nhựa - Khả năng in ấn tốt nên việc ghi nhãn hiệu và trang trí dễ dàng, che ánh sáng. - Ghép mí dễ dàng. - Có khả năng tái chế.  Nhược điểm - Một số loại nhựa có độc tính dễ gây độc cho thực phẩm. - Một số loại nhựa không có khả năng tái sử dụng và tái chế nên gây ô nhiễm môi trường. - Giá thành còn khá cao so với vật liệu truyền thống, đặc biệt các bao bì plastic chịu nhiệt. 4.1 Chai PET Chai PET chủ yếu được sản xuất bằng phương pháp phun – thổi. Để chuẩn bị cho quá trình thổi chai, phôi sẽ được gia nhiệt lại. Tại giai đoạn này, phôi sẽ được thổi từ dưới đáy lên. Vì vậy dưới đáy chai PET sản phẩm sẽ có một chấm nhựa tròn nhỏ. Nhựa được đánh dấu bằng mã SPI 1 (PET) được tạo thành từ phản ứng trùng ngưng polyethylene terephthalate, còn được gọi là PETE hoặc PET. Nhựa này thường được tái chế. Chai PET được sản xuất vào năm 1973. Polyethylene terephthalate (PET, PETE hoặc polyester) thường được sử dụng cho đồ uống có ga, nước giải khát, nước tinh khiết, nước trái cây, bia… PET thuộc nhóm polyester là loại copolymer được chế tạo bởi phản ứng trùng ngưng. Tên viết tắt PET để chỉ loại polyester đã sử dụng etylene glycol làm chất nền khởi đầu cho quá trình trùng hợp. PET còn có tên thương mại là Mylar, Milinex, Hoslaphane và Terphane. PET được sản xuất từ phản ứng trùng ngưng giữa ethylene glycol và dimethyl terephthalate ( DMT) hoặc axit terephthalic ( TPA) dưới áp suất thấp. Phản ứng như sau: Page 12 Giới thiệu về các loại chai nhựa Những loại plastic tương cận PET: - Loại copolyme được gọi là PETG được chế tạo gồm: PET và 6% cxyclohexane dimethanol, ở trạng thái không định hướng, bền cơ cao được dùng làm bao bì cho thực phẩm cần gia nhiệt, có thể chịu được nhiệt độ 115 ÷ 1210C. - PET kết tinh nhanh, được gọi là CPET, thường được dùng làm bao bì thực phẩm cần gia nhiệt trước khi ăn vì cũng chịu được nhiệt độ trên 100 0C tương tự như PETG. - PET vô định hình có tính chất tương tự như PET đã định hướng. 4.1.1 Cấu tạo chai PET Các đặc tính của PET được quyết định bởi quá trình xử lý nhiệt, nó có thể tồn tại ở 2 dạng: vô định hình ( trong suốt) và dạng kết tinh ( màu trắng đục). - Dạng kết tinh: các mạch polyme sắp xếp song song, có sự định hướng rõ rệt, giữa các mạch polyme song song hình thành các liên kết ngang tạo nên mạng lưới có sắp xếp trật tự làm cho cấu trúc của khối polyme bền vững. Trường hợp các mạng lưới polyme có cấu tạo dạng xoắn càng làm tăng tính chống thấm khí hơi, tính bền cơ, bền hóa của plastic. - Dạng vô định hình: các mạch polyme không sắp xếp song song theo trật tự, không có sự sắp xếp định hướng, vì vậy không sinh ra các liên kết ngang nối kết giữa các mạch polyme. Sự tồn tại nhiều vùng trạng thái vô định hình sẽ làm giảm tính chống thấm khí, hơi, chất béo của plastic. 4.1.2 Tính chất chai PET - Bền cơ học cao, có khả năng chịu đựng lực xé và lực va chạm, chịu đựng sự mài mòn cao, có độ cứng vững cao. - Trơ với môi trường thực phẩm. Page 13 Giới thiệu về các loại chai nhựa - Trong suốt. - Chống thấm khí O2, và CO2 tốt hơn các loại nhựa khác. - Khi được gia nhiệt đến 200oC hoặc làm lạnh ở – 90oC, cấu trúc hóa học của mạch PET vẫn được giữ nguyên, tính chống thấm khí hơi vẫn không thay đổi khi nhiệt độ khoảng 100oC . Tỷ trọng : 1.38 – 1.41 Tmax = 2250C ( bị hủy cấu trúc). Tchảy = 700C Tmin = - 700C Đô ô nhớt của chai : 0.75 – 0.84 dl/g Mô ôt số tính chất vâ ôt lý của PET làm bao bì thực phẩm trên cơ sở đô ô dày 25µm. STT Đă că tính PET 1 Trọng lượng riêng ( g/cm2) 1.4 2 Diê nô tích riêng ( m2/kg ; 25 µm) 28.4 3 Lực xé rách ( kpsi ) 25 – 33 4 Cường đô ô lực xé ( 1% secant ) ( Kpsi ) 700 5 Lực xé ( graves ( lb/in)) 1000 1500 6 Lực xé rách ( gm./25 µm ) 20 – 100 7 Đô ô thấm nước 1 – 1.5 8 Đô ô thấm O2 3–6 9 Đô ô mờ đục ( %) 2 10 Tỷ lê ô ánh sáng xuyên qua ( % ) 88 11 Khoảng nhiê ôt đô ô hàn ghép mí (oC ) 135 – 176.7 12 Khoảng nhiê ôt đô ô tồn tại (oC ) -73.3 – 148.9 13 Tỷ lê ô dãn dài tối đa ( % ) Page 14 70 – 130 – Giới thiệu về các loại chai nhựa 4.1.3 Ứng dụng chai PET Do tính chống thấm khí CO2 rất cao nên PET được dùng làm chai đựng nước giải khát có gas, chiếm 40% tổng lượng nước giải khát được sản xuất, chiếm khoảng 80% lượng PET được sản xuất. 4.1.4 Ưu – nhược điểm chai PET Ưu điểm của chai PET - Độ bền cơ học cao, có khả năng chịu đựng lực xé và lực va chạm, chịu được sự mài mòn cao, có độ cứng vững cao (vì trong quá trình chế tạo đã được định hướng 2 chiều) nên hầu như không bị nứt vỡ khi vận chuyển. - Trơ với mọi môi trường thực phẩm. - Không bị hư hỏng bởi dung môi hữu cơ. - Chống thấm dầu mỡ rất cao. - PET chống thấm khí O2 và CO2 tốt. - PET là mô ôt dạng bán kết tinh, khi có sự gia cường hạt hay sợi thủy tinh nó trở nên cứng mô ôt cách đáng kể và bền hơn. - Tính chống thấm khí hơi vẫn không thay đổi khi nhiê ôt đô ô khoảng 661000C, nhưng tmềm dẻo ≥ 700C có thể làm biến dạng co rút. - Tmin = -700C, ở nhiê ôt đô ô này chai PET vẫn giữ nguyên các tính chất cơ lý hóa. - Nhiê ôt đô ô gây hư hỏng cấu trúc PET là 2250C, nhưng tmềm dẻo ≥ 700C . - Bền hóa học với muối, axit, kiềm, muối vô cơ. - Khả năng in ấn cao ( đẹp, rõ nét ) . - Nhựa PET có khả năng chống thấm khí tốt,cho nên nó có khả năng giữ mùi tốt. Nhược điểm của chai PET - Ô nhiễm môi trường - Khó phân hủy - Khi tái sử dụng có thể gây hại cho sức khỏe vì có thể rò rỉ chất liệu nhựa vào trong nước uống. 4.2 Chai nhựa dẻo Chai nhựa dẻo thường được sản xuất theo phương pháp đùn – thổi. Nhựa nóng chảy sau khi được đùn ra thành phôi sẽ được hai mảnh khuôn thổi kẹp lại, sau đó tiến hành thổi. Sau khi thành chai sản phẩm, phần nhựa dư dưới đáy chai sẽ được cắt bỏ. Do vậy, xung quanh chai nhựa dẻo thường có một đường viền. Vật liệu chính dùng làm chai nhựa là PE (poly ethylene) và PP (poly propylene), thuộc loại nhựa nhiệt dẻo (thermoplastic), được sử dụng phổ biến trên Page 15 Giới thiệu về các loại chai nhựa thế giới. Ở nhiệt độ càng cao thì vật liệu càng mềm dẻo ( t 0 phải thấp hơn t0 phá hủy cấu trúc). Khi hạ nhiệt độ xuống các đặc tính ban đầu của vật liệu không bị thay đổi.  PE (poly ethylene) : Được điều chế từ phản ứng trùng hợp các monomer ethylene (C 2H4) tại p = 1000 – 3000 at và t0 = 100- 3000C. Áp suất và nhiệt độ trùng hợp PE có thể điều chỉnh để đạt cấu trúc mạch PE theo yêu cầu. Ngoài ra, tùy mục đích sử dụng có thể pha các loại phụ gia vào PE như chất Tio 2 để tạo độ đục, C để tạo màu đen ngăn chặn ánh sáng thấy được, các tác nhân trượt, các chất làm chậm cháy hoăc chất màu. PE được phân thành nhiều loại theo khối lượng riêng : LDPE : 0,91 – 0,925 g/cm3 MDPE : 0,926 – 0,94 g/cm3 HDPE : 0,941 – 0,965 g/cm3 LLDPE : 0,92 g/cm3 PE được sử dụng với tỉ lệ cao nhất so với tổng lượng phastic được sử dụng hàng năm ( khoảng 40 – 50%). LDPE, LLDPE, HDPE được sử dụng với tỉ lệ gần như nhau, MDPE ít được sử dụng hơn. Trong đó, HDPE là vật liệu thường được dùng để sản xuất chai nhựa. Một số tính chất của nhựa dẻo HDPE : - Có tính cứng vững cao, trong suốt, độ bóng bề mặt không cao. - Khả năng bền nhiệt cao. tnc = 1210C tmin = -460C thàn = 140 – 1500C - Có độ bền cơ học cao, sức bền kéo, sức bền va chạm, bền xé cao. - Tính chống thấm nước, hơi nước tôt. - Tính chống thấm khí, hương cao. - Khả năng in ấn tốt. Page 16 Giới thiệu về các loại chai nhựa  PP ( Poly propylene) : Được tổng hợp từ propylene ( CH 3-CH=CH2). PP là loại vật liệu nhẹ và linh hoạt hơn PE, thường được sử dụng và tái chế một cách dễ dàng. Một số tính chất của PP : - Tính chống khí rất tốt, chống thấm chấ béo tốt, - Màng trong suốt, có độ bóng bề mặt cao. - Bền hóa học với muối, axit, kiềm, muối vô cơ. - Bị hư hỏng trong một số dung môi hữu cơ. - Tỷ trọng thấp. - Khá bền nhiệt, nhiệt độ hàn mí cao. tnc = 132 - 1490C tmin = -180C thàn = 1400C - Tính bền cơ học cao, khá cứng vững, không mềm dẻo, không bị kéo dãn dài. - Cho khả năng in ấn cao, nét in rõ. HDPE Nhựa được đánh dấu bằng mã SPI 2 được làm bằng hợp chất cao phân tử Polyethylene (HDPE). HDPE là sản phẩm rất an toàn và không rò rỉ bất kỳ hóa chất nào vào thức ăn hoặc đồ uống. HDPE là sản phẩm thường được tái chế. Sản phẩm làm từ nhựa này như: thùng chứa sữa… HDPE có thể được trùng hợp từ ethylene (CH 2 = CH2 ) ở áp suất khí quyển với nhiệt độ 700C; hoặc ở áp suất 2750 ÷ 3450kN/m2 ở nhiệt độ 100 ÷ 1750C. Page 17 Giới thiệu về các loại chai nhựa 4.2.1 Cấu tạo chai HDPE HDPE được cấu tạo bởi đa số các chuỗi polyetylene thẳng được sắp xếp song song, mạch thẳng của monomer có nhánh rất ngắn và số nhánh không nhiều. 4.2.2 Tính chất chai HDPE - Có tính cứng vững cao, trong suốt, độ bóng bề mặt không cao. - Khả năng bền nhiệt cao. tnc = 1210C tmin = -460C thàn = 140 – 1500C - Có độ bền cơ học cao, sức bền kéo, sức bền va chạm, bền xé cao. - Tính chống thấm nước, hơi nước tốt. - Tính chống thấm khí, hương cao. - Khả năng in ấn tốt. 4.2.3 Ứng dụng chai nhựa dẻo  Nhựa dẻo HDPE : Dùng làm vật chứa đựng như các thùng (can chứa đựng) có thể tích 1÷ 20 lít với độ dày khác nhau để đảm bảo độ cứng vững của bao bì theo khối lượng chứa đựng. HDPE là nhựa sử dụng rộng rãi nhất cho các chai nhựa. Vật liệu này có tính kinh tế cao. Việc bổ sung màu sắc sẽ làm mờ HDPE. Trong khi HDPE tạo nên sự bảo vệ tốt ở dưới nhiệt độ đóng băng, thì nó lại không thể sử dụng với các sản phẩm trên 160°F (71°C) hoặc các sản phẩm đòi hỏi một môi trường (chân không) kín. - Hình thành chai, lọ chứa đựng các loại vật phẩm cần thanh trùng. - Làm nắp một số chai lọ thủy tinh, phastic. - Làm chai, lọ chống oxy hóa cho sản phẩm thực phẩm hoặc dược phẩm khi có độ dày >= 0,5mm.  PP (Poly propylene) : - Dùng làm chai lọ, hộp đựng thực phẩm chịu được chế độ thanh trùng nhiệt. - Dùng làm bao bì một lớp, có khả năng chống thấm khí, hơi, chất béo. - Tạo sợi dệt đựng lương thực, thực phẩm, ngũ cốc có khối lượng lớn. Page 18 Giới thiệu về các loại chai nhựa 4.2.4 Ưu và nhược điểm  Ưu điểm : - Nhẹ, khó vỡ. - Giá thành sản xuất rẻ. - Công nghệ sản xuất tiên tiến, có thể tạo ra nhiều loại sản phẩm khác nhau với chất lượng đạt yêu cầu cho từng mục đích sử dụng.  Nhược điểm : - Dễ bị biến tính, hư hỏng, móp méo khi chịu lực nén, lực ép. - Ở nhiệt độ cao có thể bị nóng chảy. - Một số loại nhựa khi tái chế gây ô nhiễm môi trường. - Một số loại nhựa có thể tác dụng với thực phẩm gây biến tính thực phẩm. 5. Kết luận : - Vật liệu chính dùng làm chai nhựa là PE (poly ethylene) và PP (poly propylene), thuộc loại nhựa nhiệt dẻo (thermoplastic). - PE và PP là loại vật liệu có tỉ trọng thấp, bền, nhẹ, ít tốn thể tích và khối lượng. - PE và PP là vật liệu trong suốt, chịu được lực va chạm cơ học, lực kéo, lực xé, khá bền nhiệt và cho khả năng in ấn tốt. - Ngoài việc dùng làm chai, lọ đựng thực phẩm thì PE và PP còn được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác. - Ưu điểm chính của nhựa dẻo là độ bền cao, nhẹ, khó vỡ và giá thành tương đối thấp. - Nhược điểm là khi tái chế gây ô nhiễm môi trường. Ngoài ra có một số loại nhựa không thể tái chế. Gây lãng phí, tốn kém. - Chai nhựa được sản xuất theo hai phương pháp đùn – thổi và phun – thổi. Gồm hai bước chính là tạo ra một ống nhựa dẻo và thổi khí nén vào để ép nhựa dẻo lên bề mặt trong của khuôn để tạo thành hình dáng theo mong muốn. Bảng so sánh ưu và nhược giữa các loại bao bì Chai nhựa - Thấy được sản phẩm bên trong. Nhẹ, dễ vận chuyển. Chai thủy tinh - Thấy được sản phẩm bên trong. Nặng, dễ vỡ, khó vận Page 19 Lon kim loại - Không thấy được sản phẩm bên trong. Nhẹ hơn so với thủy Giới thiệu về các loại chai nhựa - Khó rò rỉ - Trơ với thực phẩm - tinh, bền vững, dễ vận chuyển. Dễ bị rò rỉ do có nhiều mối hàn. Trơ với thực phẩm - Bóng, đẹp - Có ánh kim - Ghép nắp đơn giản Quy trình sản xuất khá phức tạp - Ghép nắp phức tạp Quy trình sản xuất phức tạp - Giá thành cao Không gây ô nhiễm môi trường, khả năng tái chế cao Được tái sử dụng - Giá thành cao Không gây ô nhiễm môi trường, khả năng tái chế cao Không được tái sử dụng - chuyển. Khó rò rỉ - - - Trơ với thực phẩm nhưng ở nhiệt độ cao dễ bị nhiễm độc bởi các chất phụ gia, chất độc ngấm vào thực phẩm. Bóng, đẹp, đa hình dạng Ghép nắp đơn giản Quy trình sản xuất đơn giản, thiết bị đơn giản Giá thành rẻ Dễ gây ô nhiễm môi trường do khó phân hủy Ít được tái sử dụng - Page 20 -