THÀNH PHẦN hỗn hợp CHẤT dẻo và QUY TRÌNH CHẾ tạo CHAI PET

THÀNH PHẦN HỖN HỢP CHẤT DẺO VÀ QUY TRÌNH CHẾ TẠO CHAI PET A.THÀNH PHẦN HỖN HỢP CHẤT DẺO I.CHẤT ĐỘN Khi đóng rắn, các polime cứng nóng bị co ngót rất nhiều, làm các sản phẩm chịu ứng suất

THÀNH PHẦN HỖN HỢP CHẤT DẺO VÀ QUY TRÌNH CHẾ TẠO CHAI PET A.THÀNH PHẦN HỖN HỢP CHẤT DẺO

I.CHẤT ĐỘN

Khi đóng rắn, các polime cứng nóng bị co ngót rất nhiều, làm các sản phẩm chịu ứng suất dư Thêm các chất độn, sẽ làm gảm hiện tượng co ngót, đồng thời cũng làm thay đổi một

số tính chất của các sản phẩm Mỗi loại chất độn làm thay đổi một số tính chất nhất định của chất dẻo

Các chất được dùng để độn chất dẻo có thể ở dạng bột, sợi hoặc tấm

Tuỳ theo từng yêu cầu cụ thể mà trong quá trình sản xuất các sản phẩm bằng chất dẻo người ta dùng những chất độn khác nhau

Các chất độn dạng bột dùng phổ biến trong công nghiệp chất dẻo là : bột gỗ, bột amiăng, bột thạch anh

Bột gỗ không làm giảm độ bền của polime nhưng làm giảm rõ rệt khả năng chịu nhiệt và

độ cách điện của nó Dùng bột amiăng vẫn bảo đảm được độ bền nhiệt Còn dùng bột thạch anh không những vẫn bảo đảm được độ bền nhiệt mà còn làm tăng độ điện môi của polime; tuy nhiên dùng bột thạch anh sẽ làm tăng độ giòn và tăng độ mỏi tĩnh

Các chất độn dạng sợi được dùng nhiều là xơ bông, sợi amiăng, sợi thuỷ tinh, sợi thạch anh và graphit Nói chung, khi thay đổi chất độn dạng bột bằng sợi thì độ bền cơ học tăng lên Còn các tính chất khác cũng thay đổi tương tự như ở chất độn dạng bột tương ứng Do đặc điểm cấu tạo của chúng, các chất độn dạng sợi gây trở ngại cho việc tạo hình các sản phẩm, chủ yếu là các sản phẩm bé và có hình dạng phức tạp Nhược điểm này thể hiện rất rõ khi dùng sợi amiăng và sợi bông làm chất độn.ở dạng vật liệu tấm, người ta dùng các chất độn như: giấy, vải amiăng, vải thuỷ tinh, vải bông và gỗ dán Người ta dùng chất độn tấm khi cần bảo đảm cho các sản phẩm có độ bền cơ học cao Tuy nhiên, dùng chất độn tấm đòi hỏi phải có những phương pháp gia công phức tạp hơn nhiều so với dùng chất độn bột và sợi

II CHẤT HÓA DẺO VÀ CHẤT ĐÀN HỒI

Để tạo hình các sản phẩm, phương pháp thích hợp nhất là đúc áp lực Nhưng điều kiện

áp dụng phương pháp này là chất dẻo phải có độ chảy loãng cao ở nhiệt độ cao và không bị oxi hoá và nhiệt bị phá huỷ khi tồn tại lâu ở nhiệt độ cao Chỉ có một số polime dẻo nóng có các tính

chất trên Do đó, phải dùng chất hoá dẻo để tăng độ chảy loãng và giảm nhiệt độ chảy nhớt của polime Như vậy, sẽ làm giảm nhiệt độ tạo hình và hạn chế được hiện tượng nhiệt phá huỷ Chỉ những polime dẻo nóng mới cần chất hoá dẻo Còn những chất dẻo cứng nóng không cần dùng chất hoá dẻo vì tự bản thân chúng đã có độ chảy loãng đủ cao, đồng thời lại dễ điều chỉnh

Còn chất hoá dẻo là những chất lỏng nhớt, có nhiệt độ sôi cao, dễ tan trong polime như este của axit phtalic hoặc các chất dẻo tổng hợp dễ chảy, giống như sáp, dễ trộn lẫn với polime Ngoài tác dụng hoá dẻo, các chất hoá dẻo còn làm tăng độ đàn hồi, tăng hệ số nở nhiệt, tăng độ chảy nguội khi chịu tải trọng, làm giảm độ bền và độ điện môi

So với chất hoá dẻo ở thể rắn, loại lỏng có nhược điểm là bay hơi dần dần làm cho sản phẩm bị vênh và các tinha chất cơ lý bị thay đổi

Các sản phẩm làm bằng polime cứng nóng có độ giòn cao, nhất là khi có cấu tạo phức tạp Vì vậy, đối với loại polime cứng nóng, phải dùng chất làm đàn hồi nhằm mục đích tăng độ bền va đập của các sản phẩm làm bằng loại chất dẻo này

Các chất làm đàn hồi thường dùng là các các polime dẻo nóng hoặc cao su

Tỷ lệ chất hoá dẻo dùng trong sản phẩm có thể thay đổi trong phạm vi rộng tuỳ theo yêu cầu chế taọ sản phẩm Còn lượng chất làm đàn hồi trong polime cứng nóng chỉ trong khoảng 5-10%;

đó là vì chất hoá dẻo làm cho độ chịu nhiệt của sản phẩm bị giảm

III CHẤT KÌM HÃM VÀ CHẤT XÚC TIẾN

Chất kìm hãm có tác dụng làm chậm quá trình hoá rắn của chất dẻo Nhiều chất dẻo bị đóng rắn quá nhanh gây khó khăn cho quá trình tạo hình, vì vậy phải thêm chất kìm hãm để kéo dài thời gian ở trạng thái lỏng trước khi tạo hình

Chất xúc tiến có tác dụng ngược lại, được sử dụng trong trường hợp cần rút ngắn thời gian đóng rắn

IV CHẤT BÔI TRƠN

Đó là những chất dễ nóng chảy và có độ chảy loãng cao Người ta trộn chất bôi trơn vào chất hoá dẻo với tỷ lệ khoảng 1-2% Khi tạo hình chất bôi trơn tạo thành một lớp nhẵn giữa khuôn kim loại và sản phẩm; do đó dễ lấy sản phẩm ra khỏi khuôn.Chất bôi trơn thường dùng là parafin và stearin

V CHẤT ỔN ĐỊNH

Chất ổn định dùng để tăng độ bền của chất dẻo đối với tác dụng của nhiệt, ánh sáng, không khí và các chất khác

VI CHẤT TẠO KHÍ

Khi cần làm chất dẻo xốp người ta còn thêm chất tạo khí Porofo Porofo là một chất bột

bị phân huỷ ở nhiệt độ cao tạo ra nhiều khí (N2 hoặc CO2)

CHẤT TẠO BỌT KHÍ REMI-AIR 100 (LP) VII CHẤT MÀU

Ngoài ra còn dùng các chất màu vô cơ hoặc hữu cơ để tạo cho các sản phẩm các màu thích hợp

VIII POLIME

1 Polietilen (PE)

Polietilen là chất rắn,màu trắng,hơi trong,không dẫn điện và nhiệt,không cho nước và khí thấm qua

Polietilen có tính chất hóa học như hiđrocacbon no : Không tác dụng với các dung dịch axit,kiềm thuốc tím và nước bromDo các tính chất trên,polietilen được dùng bọc dây điện,bọc hàng , làm màng mỏng che mưa,chai lọ,chế tạo thiết bị trong nghành sản xuất hóa học

Polietilen được điều chế bằng cách trùng hợp etilen:

(polietilen,n=3000-40 000)

2 Polistrilen

Polistriren là chất rắn,màu trắng,không dẫn điện và nhiệt Polistriren được dùng làm vật liệu cách điện,sản xuất đồ dùng (chai lọ,đồ chơi trẻ em )Điều chế polistriren bằng cách trùng hợp striren

3 Polivinyl clorua (PVC )

Polivinyl colrua là chất bột vô định hình,màu tráng,bền với dung dịch axit và

kiềm.Polivinyl colrua dùng để sản xuất dao động nhân tạo,vải che mưa,ép đúc dép nhựa và hoa nhựa,vật liệu cách điện

Điều chế PVC bằng cách trùng hợp vinyl colrua

4 Polimetyl metacrylat

Polimetyl metacrylat là chất rắn,không màu,trong suốt nên được gọi là "thủy tinh hữu cơ".Nó bền với tác dụng của axit và kiềm.Polimetyl metacrylat được dùng để chế tạo "kính khó vỡ",thấu kính,răng giả,đồ nữ trang

Điều chế polimetyl metacrylat bằng phản ứng trùng hợp metyl metacrylat

5 Nhựa phenolfomanđehit

Nhựa phenolfomanđehit là chất rắn,thành phần chính của nhựa bakelit.Nhựa bakelit có tính bền cơ học cao,cách điện nên được dùng để chế tạo các bộ phận máy móc (bánh răng cưa chạy êm,vỏ máy ) trong ôtô, máy bay,máy điện thoại

Nhựa phenolfomanđehit được điều chế bằng cách đun nóng phenol với fomanđehit lấy dư,xúc tác bằng bazơ.Đầu tiên tạo ra polime có cấu tạo mạch thẳng,sau đó các phân tử mạch thẳng nối với nhau bởi các nhóm tạo ra mạng không gian

B QUY TRÌNH CHẾ TẠO CHAI PET

I CHAI PET

PET tên khoa học là Poly Ethylene Terephthalate ( được gọi là PET, PETE hoặc PETP hoặc PET-P) Thuộc tính cứng và dai Phần lớn được dùng để thổi chai nhựa đựng nước giải khát(chai nước suối, chai coca cola, c2, pepsi…), sản xuất sợi thủ công … PET chịu nhiệt khá kém, chảy mềm ở 80"C Có thể sản xuất ở trạng thái sạch và có chứng nhận cấp thực phẩm FDA (Food and

Drug Administration) có thể tái chế và không độc hại

PET cũng là một loại nhựa mà VN chưa làm được Hầu hết các công ty sản xuất tại Việt Nam đều phải nhập khẩu hạt nhựa từ nước ngoài nên giá thành biến động thường xuyên và chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố như giá xăng dầu, tiền tệ, phí vận chuyển

II SƠ ĐỒ QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHAI PET

III TẠO PHÔI

Nguyên liệu được hút tự động vào thiết bị sấy ở 180độ trong 5-6h Sau đó được đưa vào

máy tạo phôi hoạt động bán liên tục Trong máy, qua các vòng bia nhiệt, nhựa hóa lỏng Dưới áp lực của xilanh, nhựa được phun vào, điền đầy khuôn qua các cuống phun Cuối cùng nhờ hệ thống làm lạnh để hạ nhiệt độ của phôi Mỗi mẻ cho ra hai phôi Phôi tạo thành sẽ được lấy ra, kiểm tra bọt khí và cắt bỏ bavia

IV GIA CÔNG PHÔI PET

Gia công phôi gồm 2 giai đoạn chính: nhựa hóa trong xi lanh nguyên liệu và tạo hình bằng khuôn

Nguyên liệu (hạt nhựa Pet) phải là nhựa chính phẩm không pha nhựa phế để không gây nhiễm kim loại nặng trong nhựa phế qua nước uống khi dùng để sản xuất nước uống đóng chai

Vì vậy chai Pet được sử dụng để sản xuất nước uống đóng chai cao cấp thường có giá khá cao vì

sử dụng 100% nhựa chính phẩm Hiện nay để giảm giá thành, người ta thường hay pha thêm nhựa tái chế (hay còn gọi là nhựa phế) để sản xuất

Hạt nhựa Pet được đưa vào thiết bị sấy nóng lên đến 180oC trong vòng 3-4h Sau đó được đưa vào máy tạo phôi hoạt động bán liên tục Trong máy, qua các vòng gia nhiệt, nhựa được chuyển từ thể rắn sang thể lỏng Dưới áp lực của xilanh, nhựa được bơm vào khuôn qua các rãnh, cửa có tiết diện nhỏ Vùng tạo hình phôi được xác lập trước – khuôn khép kín trước khi nhựa được bơm vào Cuối cùng phôi được làm nguội trởi lại bằng hệ thống làm lạnh

Chu kỳ ép phôi ngắn chỉ vài chục giây đến vài phút Mỗi chu kỳ cho ra số phôi tùy theo mỗi loại khuôn, từ 2 đến 16 phôi.Phôi tạo thành sẽ tự động cho ra thùng chứa, ở đó phôi được kiểm tra bọt khí và cắt bỏ bavia Những sản phẩm đạt yêu cầu sẽ để nguội ngoài không khí một thời gian rồi đóng bao sau đó được chuyển qua khâu thổi chai

Phôi chai Pet thành phẩm

V THỔI CHAI PET

Công nghệ thổi chai pet trên thực tế nó còn một cái tên khác nữa là công nghệ ép phun

Nôm na nó là thế này, để thổi được chai pet người ta cần tạo một vùng, hình dạng được xác lập trước, (khuôn đúc bằng thép được khép kín lại trước khi nhựa được bơm thẳng vào bộ khuôn đó nhờ các rãnh, cửa có tiết diện nhỏ.)

Quá trình gia công tạo chai gồm 2 quá trình như sau: Nhựa hoá trong xi lanh nguyên liệu và tạo hình trong khuôn mẫu Đặc điểm cơ bản của hệ ép phun là chu kỳ đúc ngắn từ vài giây đến chục phút có độ chính xác kích thước cao Nó thích hợp cho gia công nhựa nhiệt dẻo, ít tốn công hoàn tất, năng suất cao việc sử dụng PET đang phát triển trên toàn thế giới, đặc biệt trong sản xuất chai nhựa đựng thực phẩm, đồ uống, nước chấm Tuy nhiên để làm được hai quy trình trên người ta phải tạo ra một dạng nguyên liệu mang tính đăch thù của dòng chai đó dạng nguyên liệu này có cái tên chung là phôi chai người ta chế tạo những phôi chai đó theo các định lượng có tính toán để tạo ra sản phẩm như ý, chẳng hạn phôi 16, phôi 18, hay phôi 21 hiện nay các loại khuôn tạo ra phôi chai pet thường là được nhập khẩu từ Trung Quốc với giá thành lên đến cả gần 100 triệu đồng cho mỗi loại khuôn, mối loại khuôn này mỗi lần thổi có thể cho ra 12 đến 18 sản phẩm mỗi lần đúc

Quy trình nữa để tạo ra chai đó là tạo một vùng định hình được xác lập trước, như đã nói ở phần trên công nghệ khuôn đúc, để tạo khuôn mẫu các nhà sản xuất chai pet thường nhường lại công nghệ chế tạo này cho khách hàng, bởi đầu tư khuôn mẫu thường là cần bảo hộ

do đó khách hàng muốn bảo vệ bộ khuôn của thương hiệu riêng của mình họ sẽ phải bo chi phí

ra để làm bộ khuôn đó Tại Việt Nam bộ khuôn thổi chai pet thường có giá giao động từ 6 đến

`12 triệu đồng tùy vào dung tích, độ khó của từng chai

Tuy nhiên điều mọi người quan tâm kể cả người tiêu dùng, hay các nhà sử dụng chai pét

đó là công nghệ chế tạo sản xuất ra hạt nhựa pet là gì, chúng có an toàn cho con người hay không

Nhựa pét còn có cái tên là Polyethylene terephthalate) và sợi Polyester thành phẩm theo quy định của hiệp hội tiêu dùng quốc tế thì nhựa pet được xem là một loại nhựa cho phép dùng trong đựng thực phẩm tuy nhiên để sản xuất được dòng nhựa pet này đòi hỏi cả một dây chuyền công nghệ cũng như trang thiết bị có chi phí khá tốn kém đó là một quy trình kết tinh cho phép chuyển đổi PET từ trạng thái vô định hình sang trạng thái kết tinh Bắt đầu từ thực tế

là nhựa PET đòi hỏi quá trình tạo kết tinh trước khi được tái sử dụng, trong những năm qua, yêu cầu cho hệ thống tạo kết tinh tăng lên đáng kể

Bằng cách này, PET trở lại đặc tính cơ bản của nó trước khi chuyển sang một quy trình gia công mới.Trước đây, yêu cầu hệ thống tạo kết tinh chủ yếu đến từ các nhà chế tạo thiết bị đùn hoặc hệ thống rửa, nhưng ngày nay chủ yếu từ các nhà máy sản xuất thành phẩm Một nhà máy sản xuất chai PET hoàn hảo chi phí là khá tốn kém Các nước có nền công nghiệp phát triển cao họ có cả nhà máy chế tạo, công suất lên đến vài tấn mỗi giờ Loại hình nhà máy này không chỉ có chi phí đầu tư ban đầu rất lớn mà còn cả chi phí vận hành cũng rất cao

Với các nước công nghệ lạc hậu như ở các nước Châu Á, một lượng lớn nguyên liệu có nguồn gốc từ chai nhựa phế phẩm đã được tái sử dụng cho nhiều ứng dụng công nghiệp như sản xuất sợi cho ngành dệt

Nhưng trên thực tế hiện nay những nhà máy cắt xé cùng với các hệ thống rửa nhỏ không

có đã làm chậm tiến trình tái chế phế liệu nhựa ở các nhà máy sản xuất thành phẩm, do điều này mà họ phải đi mua nguyên liệu nhựa nguyên sinh hoặc để kinh tế hơn có thể mua nguyên liệu tái sinh ở dạng hạt

Một số nhà sản xuất hệ thống rửa trong khu vực đặc biệt là tại Việt Nam đã bắt đầu sản xuất các hệ thống rửa có công suất nhỏ và vừa từ 200 - 1000 kg/ giờ

Bằng cách này, với khoản chi phí đầu tư hợp lý, các nhà máy sản xuất thành phẩm có thể thực hiện bằm, rửa phế liệu với chi phí thấp Sau khi xử lý tạo kết tinh, phế liệu qua gia công ép đùn có thể sản xuất tấm định hình, ống, profile, sợi cho chổi và bàn chải; hoặc ép phun để sản xuất đồ gia dụng, linh kiện kỹ thuật, đồ trang trí và bất kỳ sản phẩm nào khác từ nhựa PET Vảy hay mảnh PET sau khi rửa sẽ được sấy và qua một loạt các bước kéo dài trong khoảng nửa giờ, nó được gia nhiệt từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ không dưới 140oC Càng gần với nhiệt độ hóa dẻo, quy trình kết tinh càng hiệu quả

Nguyên liệu sau đó có thể đưa thẳng đến máy đùn để tạo hạt hoặc chuyển sang sấy tách

ẩm nếu muốn sản xuất ra thành phẩm (tấm, sợi hoặc bất kỳ sản phẩm đùn nào khác).Kết tinh phế PET từ tấm dập định hình hay chai là một quy trình phức tạp

Mảnh PET thường không đồng nhất và vảy PET thì có độ dày rất mỏng Điều này không

dễ gì tạo ra dòng khí nóng hiệu quả, và khi đó rủi ro nguyên liệu khi gia nhiệt tối đa dẫn đến kết

tụ, hay thậm chí bắt đầu nóng chảy có thể xảy ra.Để ngăn rủi ro này, cần thiết phải tạo ra một sự chuyển dịch của nguyên liệu mà không nhào trộn nó

Sản phẩm sẽ được kiểm tra, đóng bao và lưu kho Chuyển qua khâu chiết rót nước uống đóng chai