LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, bao bì được sử đụng phổ biến trong nhiều loại hàng hoá trong quá trình sản xuất và tiêu thụ Giúp hàng hoá được bảo quản tốt hơn, vận chuyển dễ dàng hơn, mạng lại lợi nhuận cho doa.
LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, bao bì sử đụng phổ biến nhiều loại hàng hố q trình sản xuất tiêu thụ Giúp hàng hoá bảo quản tốt hơn, vận chuyển dễ dàng hơn, mạng lại lợi nhuận cho doanh nghiệp cách thu hút người dùng qua mẫu mã bao bì đóng gói bắt mắt người tiêu dùng Để thu hút người tiêu dùng, bao bì ln sáng tạo mẫu mã với nhiều loại vật liệu sử dụng, khơng thể khơng nhắc đến bao bì thuỷ tinh Với “TÌM HIỂU VỀ BAO BÌ THUỶ TINH”, hiểu bao bì thuỷ tinh gì, có loại nào, cấu tạo, đặc tính, ưu nhược điểm, ứng dụng bao bì thuỷ tinh,… Cuối , chúng em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn Cơ Đặng Thị Yến việc tìm hiểu đề tài Do thời gian nghiên cứu có hạn, nên khơng tránh khỏi thiếu sót mong góp ý Cơ để giúp chúng em hồn chỉnh tiểu luận Nhóm tiểu luận Mục Lục Giới thiệu bao bì thuỷ tinh 1.1 lịch sử hình thành phát triển 1.2 Đặc điểm chung bao bì thuỷ tinh 1.3 Thuỷ tinh vô cơ: 1.4 Thuỷ tinh hữu cơ: 1.5 Thuỷ tinh sillicat: 1.5.1 Các loại thuỷ tinh sillicat công nghiệp: .2 Sản xuất bao bì thủy tinh 2.1 Nguyên liệu nấu thủy tinh 2.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất bao bì thủy tinh 2.2.1 Sơ đồ quy trình .5 2.2.2 Thuyết quy trình Tính chất vật lý, hóa học bao bì thủy tinh 3.1 Độ bền học 3.2 Độ bền nhiệt: .8 3.3 Tính chất quang học thủy tinh: 3.4 Bền hóa học: 10 Nắp bao bì thủy tinh 11 4.1 Miệng chai loại A: .11 4.2 Miệng chai loại B: .12 4.3 Miệng chai loại C: 13 Giới thiệu bao bì thuỷ tinh 1.1 lịch sử hình thành phát triển Việc sản xuất thủy tinh lần lưu chứng tích Ai Cập khoảng năm 2000 trước cơng nguyên, thủy tinh sử dụng men màu cho nghề gốm mặt hàng khác Trong kỷ trước công nguyên kỹ thuật thổi thủy tinh phát triển nhận thử trước có giá trị trở thành bình thường Trong thời kỳ để chế La Mã nhiều loại hình thủy tinh tạo ra, chủ yếu loại hình chai lọ, Thủy tinh có có màu xanh tạp chất sắt có cát sử dụng để sản xuất Thủy tinh ngày nói chung có màu ánh xanh cây, sinh tạp chất Ở kỷ kỷ thủy tinh tìm thấy đảo Torcello Khoảng năm 1000 sau Công Nguyên, công nghệ sản xuất thủy tinh có bước đột phá vơ lớn thủy tinh soda thay loại thủy tinh làm từ nguyên liệu có sẵn bồ tạt thu từ gỗ Tại Đức từ kỷ 11, phương pháp chế tạo thủy tinh đời Kỹ thuật sau hồn thiện kỷ 13 Venice Đến kỷ 12, thủy tinh đốm khơng cịn sử dụng rộng rãi trước Đến kỷ 19, ngành sản xuất thủy tinh phát triển nhờ thí nghiệm kiểm sốt có hệ thống giúp tìm thành phần cách phối liệu Thế kỷ 20 đánh dấu phát triển vượt bật ngành thủy tinh với đời thủy tinh Jena hay thuỷ tinh Pirec, với nhiều ưu điểm vượt trội để dùng làm nguyên liệu chế tạo dụng cụ thí nghiệm 1.2 Đặc điểm chung bao bì thuỷ tinh Khi gia nhiệt, thủy tinh trở nên mềm linh động Lúc thủy tinh chảy thành giọt thành dòng, độ nhớt giảm thấp nhiệt độ tăng cao Thủy tinh có tính chuyển đổi trạng thái thuận nghịch theo tăng giảm nhiệt độ, đặc biệt tính chất ban đầu chúng giữ ngun suốt q trình Tính đẳng hướng: cấu trúc loại thuỷ tinh khối xem đồng 1.3 Thuỷ tinh vô cơ: Thủy tinh đơn nguyên tử thủy tinh tập hợp loại nguyên tố hóa học, nguyên tố thuộc nhóm V, VI bảng phân loại tuần hồn, dạng đóng rắn S, P, Se, As Thủy tinh oxit dạng tập hợp phân tử oxit axit, hay oxit bazơ hoại hay nhiều loại tồn nhiệt độ thường: 1.4 Thuỷ tinh hữu cơ: Chất nhựa dẻo, sở hữu đặc tính bền, cứng suốt, khơng bị vỡ vụn va chạm sở hữu sức chịu nhiệt bền Nguyên liệu sản xuất thuỷ tinh hữu : xeton propylic, axit axetic axit sunfuric 1.5 Thuỷ tinh sillicat: Đây loại thuỷ tinh phổ biến dùng để chứa đựng thực phẩm Ưu điểm: Nguyên liệu tự nhiên phong phú (cát trắng bờ biển) Tái sinh dễ, không ô nhiễm môi trường Trong suốt Tái sử dụng nhiều lần cần chế độ rửa đảm bảo an toàn vệ sinh Ít bị ăn mịn hóa học (bởi kiềm axit) Nhược điểm: Dẫn nhiệt Có thể bị vỡ va chạm học, dễ thay đổi nhiệt độ Nặng, nặng khối lượng thực phẩm bên Không thể in ấn, vẽ trực tiếp 1.5.1 Các loại thuỷ tinh sillicat công nghiệp: Loại 1: thủy tinh chứa kali canxi có đặc tính bền độ sáng cao, dùng làm dụng cụ đo dùng làm loại thủy tinh cao cấp Loại 2: thủy tinh chứa natri canxi dùng chủ yếu để làm bao bì đựng rượu, bia hay loại nước giải khát (nếu lượng natri thấp) Loại 3: thủy tinh chứa kali chì, loại thủy tinh vơ đắt tiền dùng chế tạo dụng cụ cao cấp đồ trang sức Loại 4: thủy tinh chứa bo nhôm - loại thủy tinh kỹ thuật Sản xuất bao bì thủy tinh 2.1 Nguyên liệu nấu thủy tinh SiO2 : Đây thành phần đa số thủy tinh cơng nghiệp Thủy tình silicat bền cơ, nhiệt, hóa Thủy tinh silicat khiết cịn gọi thạch anh có tính chiết quang cao, quý nấu nhiệt độ cao Thủy tinh cơng nghiệp có thành phần SiO2 55-75% Nguồn nguyên liệu cát biển thơ Ngồi SiO2 cịn có Al2O4, CaO, MgO, Na2O, K2O, thành phần cần điều chỉnh thủy tinh cơng nghiệp Bên cạnh có oxyt nhuộm màu, oxyt ảnh hưởng đến độ chiết quang thủy tinh như: Fe2O3, MnO2, TiO2, Cr2O3, V205 Yêu cầu cát nấu thủy tinh có hàm lượng SiO2 cao, hàm lượng tạp chất sắt nhỏ (0,012-0,3%) Fe2O làm thủy tinh có màu vàng, FeO làm thủy tinh có màu xanh Hạt cát phải có kích thước nhỏ (0,1-8mm) Nếu kích thước hạt cát lớn khó thể tạo thủy tinh chất lượng cao Hạt cát trịn, trơn, láng bóng khơng có khía cạnh thuận tiện để sản xuất thủy tinh chất lượng cao K2O: Được cho vào thủy tinh dạng K 2CO3 , tạo cho thủy tinh vẻ bóng sáng bề mặt K2O phụ gia sản xuất thủy tinh cao cấp như: pha lê, thủy tinh màu, thủy tinh quang học, thủy tinh dùng phân tích hóa học thủy tinh kỹ thuật CaO : Được cung cấp nguồn đá vơi, đá phấn (có thể chứa oxyt sắt) CaO thành phần thủy tinh CaO giúp cho trình nấu, khử bọt thủy tinh có độ bền hóa học cao BaO : Tạo cho thủy tinh vẻ sáng bóng, trọng lượng riêng tăng cao ZnO : Làm giảm hệ số giãn nở nhiệt thủy tinh, tạo tính bền nhiệt, bền hóa học gây đục thủy tinh B2O3 : Nếu dùng BaO thay cho Na2O hệ số giãn nở nhiệt giảm tạo nên thủy tinh bền nhiệt, bền hóa, khử bọt tốt, rút ngắn trình nấu Các loại thủy tinh silicat sử dụng công nghiệp phân loại dựa thành phần tham gia oxyt sau: Loại 1: thủy tinh chứa K Ca có độ bền hóa học cao, độ bóng sáng bề mặt dùng làm dụng cụ đo, thủy tinh cao cấp Loại 2: thủy tinh chứa Na Ca: có độ bền hóa học cao có mặt nguyên tố Ca, với hàm lượng Na thấp, hàm lượng Na cao thủy tinh bền nhiệt bền hóa Với hàm lượng Na thấp, thủy tinh dùng làm bao bì đựng rượu, bia, nước giải khát dùng phịng thí nghiệm Loại 3: thủy tinh chứa K Pb thủy tinh đắt tiền, tỷ trọng cao, có độ bóng sáng bề mặt độ chiết quang cao, dùng để làm dụng cụ cao cấp, đồ trang sức Loại : thủy tinh chứa Bo Al: thủy tinh bền nhiệt, bền hóa, bền cao Đây thủy tinh kỹ thuật 2.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất bao bì thủy tinh 2.2.1 Sơ đồ quy trình Cắt Rửa, chà xát Sấy khơ (105-110 o C) Phân loại kích thước Phân ly điện từ Sấy kim loại vá oxyt sắt Xử lý chất phụ gia Sấy cát (700-800 o C) Phụ gia Nấu (1100-1400 o C) Tạo hình SnO2 Cát có khích thước to (700-800 o C) Phủ bóng Ủ tơi Sản phẩm 2.2.2 Thuyết quy trình Ngun liệu: Là cát biển trắng, cần có hạt đồng đều, hàm lượng Si, hàm lượng, F đáp ứng yêu cầu loại thủy tinh Nếu nguyên liệu có đọ hạt thành phần khơng phù hợp gây khuyết tật dạng bọt khí cho chai lọ, vật dụng Rửa - chà xát: Cát rửa nước, đồng thời chà xát để tách rời hạt đính vào lẫn nguyên liệu (như NaCl) số tạp chất dạng huyền phù Phân loại theo kích thước hạt: Cát sau chà xát, rửa sấy khô, qua hệ rây để phân loại theo kích thước hạt, nhằm giúp trình nấu thủy tinh dễ dàng Nếu độ hạt đồng đều, thời gian nhiệt độ nấu không bị dao động nhiều Phân ly điện từ Nguyên liệu cát có hàm lượng oxyt sắt (FeO , Fe203) FeS với liều lượng cao giới hạn cho phép xuất thủy tinh ảnh hưởng xấu đến tính chiết quang, tạo màu khơng mong muốn cho thủy tinh Do đó, phải loại bỏ tạp chất sắt phương pháp điện từ Sấy cát Sấy nhiệt độ cao (700-800°C ) nhằm mục đích loại bỏ tạp chất hữu cơ, nâng nhiệt độ khối cát lên cao, tạo điều kiện thuận lợi cho trình nấu thủy tinh Nấu thủy tinh Giai đoạn nấu thủy tinh ảnh hưởng đến chất lượng thủy tinh Khối nguyên liệu gia nhiệt đến (1100-1400 ° C) để nấu chảy tạo thủy tinh, tùy theo thành phần nguyên liệu Nếu thành phần ngun liệu có Na cao làm giảm nhiệt độ nóng chảy khối nguyên liệu xuống khoảng 1000°C Đây q trình nóng chảy SiO2, tạo cấu trúc đồng oxyt silic kim loại kiềm, kiềm thổ kim loại lưỡng tính, có mặt khối nguyên liệu Có giả thuyết cho rằng, trình nấu thủy tinh xảy tạo liên kết xếp lại cấu trúc, SiO2 chuyển thành SiO4, có dạng khối tứ diện đều, nguyên tử Si nằm tâm, chuyển nguyên tử oxy phân bố bốn đỉnh khối tứ diện Trong q trình nấu thủy tinh, có tham gia cacbon (C) để khử oxy từ oxyt kim loại (khác SiO2), tạo thành khí CO, CO2, khỏi khối thủy tinh Nếu nhiệt độ nấu thủy tinh hạ thấp thêm số phụ gia, tiêu hao lượng thấp khử bọt ( thoát khí CO, CO2 ) xảy khơng triệt để gây khuyết tật dạng bọt khí chỗ thành phẩm thủy tinh Bên cạnh đó, nhiệt độ nấu thủy tinh thấp thời gian nguyên nhân làm cho số oxyt kim loại khơng thể nóng chảy hồn tồn , khơng tạo cấu trúc đồng , gây khuyết tật dạng thủy tinh khuyết tật dạng tinh thể cho thành phẩm Phủ nóng Phủ nóng bột Sn02 nóng để bảo vệ bề mặt sản phẩm thủy tinh nhiệt cao không bị nứt đánh bóng bề mặt thủy tinh Ủ, tơi thủy tinh Sau tạo hình, sản phẩm ủ để thay đổi ứng suất nội tồn trình tạo hình nhằm làm tăng độ bền thủy tinh sử dụng Ủ thủy tinh: sản phẩm thủy tinh sau tạo hình đạt nhiệt độ khoảng 700800oC, phủ nóng, làm người xuống nhiệt độ 300°C, sau lại gia nhiệt đến 700°C làm nguội chậm đến nhiệt độ thường, nhằm để giảm ứng suất thành thành trai lọ thủy tinh, tạo cho thủy tinh có độ bền cao Tơi thủy tinh: thủy tinh sau tạo hình, phủ nóng làm nguội đến 300°C gia nhiệt đến nhiệt độ 700°C làm nguội nhanh để tăng ứng suất bên thành chai lọ tạo ứng suất đồng sản phẩm Sản phẩm thủy tinh chịu chênh lệch nhiệt độ cao đến 270°C (thủy tinh không chịu chênh lệch nhiệt độ 270°C) Sản phẩm thủy tinh bị vỡ tạo thành mảnh vỡ vụn không sắc cạnh Thủy tinh dùng chế tạo loại kính đảm bảo an tồn cho người sử dụng trường hợp bị vỡ như: dùng làm kính xe tơ, số loại chai lọ, chén đĩa cao cấp, thủy tinh chịu nhiệt độ cao Tính chất vật lý, hóa học bao bì thủy tinh 3.1 Độ bền học Độ bền học bao bì thủy tinh định từ thành phần nguyên liệu, công nghệ chế tạo, cấu tạo, hình dạng bao bì Những loại chai lọ miệng rộng thường khơng có cổ chai, miệng chai nối với thân chai, để dễ dàng cho sản phẩm vào lấy Loại chai không chịu tác động lớn lực học chiết rót trừ bị va chạm vào thành bị rơi vỡ Những loại chai có cổ: dùng để đựng loại nước giải khát, cồn, bia rượu Các loại chai thường chịu tác động lực sau: Lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên đáy chai trình chiết rót lực tác dụng lên cổ chai đóng nút chai Lực theo phương ngang( phương thẳng góc với đường trục chai), áp lực khí Ctác động thẳng góc với thành chai Áp lực lớn lúc trùng, sau chiết rót đóng nút chai Để đảm bảo chai bền tác động lực q trình chiết rót, đóng nắp chai thủy tinh ln ln thiết kế: Độ dày thành chai đáy chai đồng Thân trụ thẳng đáy tròn Đáy mặt cầu lồi Cổ chai phía bên có dạng mặt cầu lồi trịn xoay độ cong cổ chai không thay đổi cách đột ngột Hình dạng chai, độ dày đồng thành đáy thánh phần nguyên liệu cấu tạo thủy tinh tạo nên độ bền vững cho chai lọ 3.2 Độ bền nhiệt: Khi chai lọ rót dung dịch nóng thành giãn nở tạo ứng lực vòng chạy suốt chiều cao thân trụ bên Ở thành ngoài, chưa cân nhiệt với thành xuất ứng lực kéo Nếu nhiệt độ dung dịch bao bì khơng chênh q 70 ° c ứng lực kéo thành ngồi ứng lực nén thành không chênh lệch cách đột ngột, không gây vỡ chai Tương tự cho trường hợp rót dung dịch lạnh Chai đựng thực phẩm có áp lực khí đun nóng, làm lạnh, cần thiết cấu tạo thân trụ thẳng đáy trịn , cổ thân chai khơng giảm nhanh chênh lệch đường kính , tăng độ bền loại chai có cấu tạo khác 3.3 Tính chất quang học thủy tinh: Thủy tinh có đặc tính quang học thể khả hấp thụ ánh sáng phản xạ ánh sáng Thủy tinh silicat có khả hấp thụ tia có bước sóng 150 + 600nm Có thể điều chỉnh truyền ánh sáng qua thủy tính cách cho thêm vào chất màu như: oxyt kim loại, hợp chất lưu huỳnh, hợp chất selen, oxyt kim loại khác Thủy tinh chứa hỗn hợp oxyt kim loại cobalt (CO), nickel (Ni), chromium (Cr), sắt (Fe) tăng hấp thu sáng khả kiến tia tử ngoại, tia hồng ngoại Riêng oxyt sắt tạo màu xanh cho thủy tinh có khả hấp thụ tia cực tím hồng ngoại Ngồi ra, bổ sung kim loại hay oxyt kim loại vào thủy tinh q trình sản xuất làm biến đổi màu sắc thủy tinh như: thêm hay % oxyt đồng sinh màu xanh lam, Đồng nguyên chất sinh thủy tinh mờ có màu đỏ thẫm, đơi sử dụng thay cho thủy tinh màu hồng ngọc văng, Niken, phụ thuộc vào nồng độ, sinh thủy tinh có màu xanh da trời, màu tím màu đen Sự bố Buflg titan sinh thủy tinh có màu vàng Thủy tinh amber thủy tinh xanh thủy tinh cản quang tốt nhất, bao bì thủy tinh cảm quang cho xuyên qua khoảng 10% ánh sáng có bước sóng khoảng 290+ 450nm, thủy tỉnh lại có khuynh hướng hoa sâm đen lượng xạ mạnh trường hợp chiếu xạ thực phẩm 3.4 Bền hóa học: Là khả chống ăn mịn hóa học mơi trường tiếp xúc với thủy tinh, tùy thuộc vào thành phần nguyên liệu ban đầu điều kiện môi trường tiếp xúc với thủy tinh Silic nguyên tố lưỡng tính nên thủy tinh bị ăn mịn môi trường axit môi trường kiềm Môi trường nước axit: Sự ăn mòn tạo cho thủy tinh có bề mặt nhám, bị lõm thành vết li ti, vẻ sáng bóng, ảnh hưởng đến quang học Thủy tinh kiềm thổ bị ăn mịn mơi trường axit mức độ so với thủy tinh kiềm 2H + + 2Na Ho + 2Na+ Mơi trường kiềm: Mơi trường ăn mịn thủy tinh nhanh chóng so với mơi trường axit Sự ăn mòn tạo nên vết khuyết rõ ràng so với trường hợp axit Nhiệt độ môi trường ăn mịn cao thủy tinh bị ăn mịn nhanh , bề mặt thủy tinh có vết trầy xước tạo điều kiện ăn mịn dễ dàng 10 Nắp bao bì thủy tinh Nắp nút xem thành phần quan trọng bao bì thủy tinh Nắp đậy che phủ miệng chai, nút nằm lọt vào bên miệng chai thành phần phụ chúng đệm , nhơm để bọc góp phần đảm bảo độ kín chai lọ, đảm bảo chức bảo quản thực phẩm chứa đựng, chức tiện lợi phân phối tiêu thụ không gây nhiễm độc cho thực phẩm Tùy theo dạng chai lọ chứa đựng thực phẩm, tính chất giá thương phẩm thực phẩm chứa bên trong, hạn sử dụng dài hay ngắn sản phẩm mà sử dụng loại nắp bao bì thủy tinh thích hợp, với thiết kế kiểu miệng chai tương ứng loại cấu tạo chai 4.1 Miệng chai loại A: Có ren vặn để đóng nắp vào, nắp tương ứng có cấu tạo ren Chai thủy tinh miệng loại A chứa đựng chất lỏng khơng có áp lực khí khí CO có áp lực riêng phần ethanol sản phẩm rượu mùi có nồng độ cồn