nghiên cưu quá trình sản xuất bao bì chai

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 đ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ BAO GÓI

GIÁO VIÊN: HOÀNG XUÂN TÙNG

ĐỀ TÀI:

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ

CHAI NHỰA

6 Lê Minh Phương

7 Lê Quang Vương

8 Nguyễn Kiến Ái

9 Võ Bá Huân (không đi học)

10 Hình Ngọc Huy (không đi học)

11 Trần Thị Mỹ Thắm (không đi học)

Mục lục

1

Khái niệm về bao bì……… 4

2 Sơ lược về bao bì nhựa……….4

2.1 Giới thiệu chung về vật liệu nhựa……… 4

2.2 Công dụng, đặc tính của một số loại bao bì nhựa……… 5

2.2.1 PE……….5

2.2.2 PP……….5

3 Các phương pháp thổi chai nhựa……… 6

3.1 Phương pháp ép phun – thổi……… 9

3.2 Phương pháp đùn thổi……… 11

4 Sản phẩm……… 13

4.1 Chai PET……… 14

4.1.1 Cấu tạo chai PET……….15

4.1.2 Tính chất chai PET……….16

4.1.3 Ứng dụng chai PET………17

4.1.4 Ưu – nhược diểm chai PET………17

4.2 Chai nhựa dẻo………19

4.2.1 Cấu tạo chai HDPE……….21

4.2.2 Tính chất chai HDPE……… 21

4.2.3 Ứng dụng chai HDPE……….21

4.2.4 Ưu – nhược điểm chai HDPE……….22

5 Kết luận……… 22

6 Tài liệu tham khảo……… 24

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

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

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

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 :

- 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 100oC 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

- 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

Nguyên liệuPhối trộnNấu chảy

Ép phôiNung phôiThổi

Sản phẩm

Kiểm traTách khuôn

Phương pháp thổi 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

* 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

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 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

Trong phương pháp này có 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.

Ưu và nhược điểm của phương pháp ép phun thổi:

• Ưu điểm: tính linh hoạt cao, quy trình sản xuất chai diễn ra liên tục.

• Nhược điểm:

- Sản phẩm phun thổi chỉ dùng từ một cho đến vài lần, không thể dùng nhiều lần vì chất lượng sẽ thay đổi

- Tốn thời gian cho việc cắt phần nhựa thừa ở đáy chai

- 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

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:

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

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 và nhược của phương pháp đùn – thổi:

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.

- 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

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

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:

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 1000C 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