Tổng quan về bao bì nhựa

Giới thiệu chung về bao bì nhựa Tiểu luận môn Công Nghệ Bao Bì  PAGE \* MERGEFORMAT 24 MỤC LỤC Lời nói đầu I. Khái niệm về chai nhựa 4 II. Các dạng bao bì thông dụng 4 II.1. Chai 4 1. PET 4 a. Vật liệu 4 b. Phương pháp sản xuất 5 c. Ứng dụng 8 2. Nhựa dẻo 8 a. Vật liệu 8 b. Phương pháp sản xuất 9 c. Ưu điểm và nhược điểm 11 II.2. Hộp thân cứng 12 a. Vật liệu 12 b. Phương pháp sản xuất 12 c. Ưu điểm và nhược điểm 14 II.3. Màng 15 1. Màng đơn 15 a. Vật liệu 15  * PP 15 * PVC 15 * OPP 16 b. Phương pháp sản xuất 18 c. Ứng dụng 20 2. Màng ghép 21 a. Phương pháp gián tiếp 21 b. Phương pháp ép nhiệt 22 c. Phương pháp dán 22 d. Ưu điểm và nhược điểm 26LỜI NÓI ĐẦU Thực phẩm là nhu cầu không thể thiếu cho sự sống và phát triển của con người. Trải qua nhiều thời kỳ với sự phát triển không ngừng của khoa học và kỹ thuật, thực phẩm không những được tạo ra thủ công ở gian bếp của gia đình mà còn được con người áp dụng các kỹ thuật và công nghệ chế biến hợp lý nhằm đáp ứng các yêu cầu về thị hiếu lẫn kinh tế của người tiêu dùng và nhà sản xuất. Hầu hết các loại thực phẩm đều bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài như nước, đất, bui, oxy, vi sinh vật…Vì vậy chúng phải được chứa đựng trong bao bì cẩn thận với mục đích đảm bảo được chất lượng thực phẩm ở thời gian dài nhất có thể. Bên cạnh đó, xã hội càng phát triển cũng đi đôi với nhu cầu người tiêu dùng được nâng cao, cho nên bao bì ra đời không chỉ với chức năng đơn thuần là bao gói và bảo vệ mà đã trở thành công cụ chiến lược trong quảng bá sản phẩm và gây dựng thương hiệu. Hiện nay, việc lựa chọn chất liệu của bao bì nắm giữ vai trò then chốt đối với sự thành công của doanh nghiệp. Các nhà sản xuất luôn lựa chọn những chất liệu có đặc tính phù hợp nhất cho sản phẩm và thêm vào đó là giá thành và tính linh hoạt của vật liệu. Trong đó, bao bì nhựa là một trong những lựa chọn hành đầu cho số lượng lớn các nhà kinh doanh trong nước và quốc tế nhờ vào tính ưu việt mà chất liệu này mang lại. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BAO BÌ NHỰA I. Khái niệm về nhựa: Nhựa (plastic) có bản chất là polymer hay những bó sợi gắn chặt với nhau, có nguồn gốc hữu cơ (từ dầu mỏ), được tổng hợp hoặc bán tổng hợp bằng con đường hóa học, có khối lượng phân tử cao, có thể chứa thêm một số phụ gia để gia tăng các đặc tính của nhựa và/hoặc giảm thiểu chi phí. * Đặc điểm chung. Dễ uốn, dễ cán mỏng, tạo hình và đổ khuôn nên cho phép đúc, tạo hình vật liệu dễ dàng thành nhiều dạng khác nhau như bản mỏng, sợi, dạng bản, ống, chai, hộp… II. Các dạng bao bì nhựa thông dụng: II.1. Chai Phân loại 1) PET a. Vật liệu: Làm từ polyetylen terephtalat (PET) hoặc polypropylen (PP) _ Tính bền cơ học cao, không mềm dẻo như PE, dễ dàng bị xé rách khi có 1 vết cắt hoặc 1 vết thủng nhỏ _ Trong suốt, độ bóng bề mặt cao, cho khả năng in ấn cao (nét in rõ) _ Không màu, không mùi, không vị, không độc, cháy sáng với ngọn lửa màu xanh nhạt, mùi cháy gần giống mùi cao su _ Chịu dược nhiệt độ cao hơn 100 oC. Nhiệt độ hàn dán mí bao bì PP là 140 oC b. Phương pháp sản xuất Phương pháp ép phun – thổi (1) Nhựa dẻo được phun vào xung quanh (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. 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 thùy 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). 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. Hình 1: mẫu khuôn tạo hình chai c. Ứng dụng Do mật độ liên kết giữa các sợi polymer rất kín nên thường được dùng để chứa đựng các thực phẩm có gas (bia, nước giải khát có gas…), thực phẩm cần giữ mùi nghiêm ngặt. 2) Nhựa dẻo Vật liệu: Phổ biến là polyethylene (PE), gồm 2 loại + LDPE ( Low Density Polyethylene) + HDPE ( High Density Polyethylene ) Tính năng kỹ thuật trung bình Dễ định hình Giá thành hạ Được sử dụng rộng rãi Không trong suốt Chịu nhiệt không cao Bị thấm khí Phương pháp sản xuất Phương pháp đùn thổi Hình 2: Cấu tạo của đầu đùn nhựa Hình 3: định hình bằng 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 được sản xuất để dùng cho ngành thực phẩm và dược phẩm thì đòi hỏi rất cao về chất lượng.\ Đây là một phương 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. Ưu điểm – nhược điểm + Ưu điểm: _ Nhẹ, dễ vận chuyển, khiêng vác, so với chai bằng thủy tinh thì chai nhựa khó bị vỡ khi va chạm cơ học. _ Dễ in ấn _ Trơ với thực phẩm, có khả năng chống ăn mòn cao, chống thấm khí tốt _ Dễ tạo dáng, mẫu mã đa dạng, bắt mắt _ Giá thành thấp hơn so với các loại bao bì kim loại, thủy tinh + Nhược điểm: _ Dễ bị biến dạng bởi nhiệt độ, gây độc cho người sử dụng _ Thời gian phân hủy lâu (trung bình là 100 năm) II.2. Hộp thân cứng Vật liệu: Thường dùng polyethylene (PE), polyvinylclorua (PVC) Tính năng kỹ thuật rất cao Trong suốt : khá tốt Độ bền cơ học Tính chịu nhiệt Khả năng chống thấm Khó định hình Giá thành cao Phương pháp sản xuất Phương pháp ép phun * Nguyên liệu: hạt nhựa, phế liệu, phụ gia * Trộn: tỉ lệ xác định ( tùy các loại sản phẩm khác nhau). Sau đó đưa vào phễu nạp liệu. * Hỗn hợp được ép trong thiết bị có trục vít giúp nhào trộn hỗn hợp, kết hợp với nhiệt từ vùng đốt nóng, ma sát, hỗn hợp dần chuyển sang trạng thái chảy nhớt. * Tạo hình: hỗn hợp tiếp tục được đổ vào khuôn định hình. Sau một thời gian, khi sản phẩm đã định hình, hệ thống sẽ tự mở khuôn. Sản phẩm sẽ được kiểm tra trước khi nhập kho. Ưu điểm – nhược điểm + Ưu điểm: _ Chứa đựng các loại thực phẩm rắn và lỏng, kích thước lớn. Chịu nhiệt độ cao hơn so với hộp thân mềm _ Nhẹ, dễ vận chuyển, khiêng vác, so với chai bằng thủy tinh thì chai nhựa khó bị vỡ khi va chạm cơ học. _ Dễ in ấn _ Trơ với thực phẩm, có khả năng chống ăn mòn cao, chống thấm khí tốt, chống va chạm cơ học tốt. _ Dễ tạo dáng, mẫu mã đa dạng, bắt mắt _ Giá thành thấp hơn so với các loại bao bì kim loại, thủy tinh + Nhược điểm: _ Dễ bị biến dạng bởi nhiệt độ, gây độc cho người sử dụng _ Thời gian phân hủy lâu (trung bình là 100 năm) _ Chi phí đầu tư nguyên liệu, thiết bị, công nghệ cao. II.3 Màng 1) Màng đơn: a) Vật liệu: Các loại nguyên liệu dùng làm màng đơn thường là PE, PP, PVC, OPP * PP Là 1 loại polyme, sản phẩm của phản ứng trùng hợp propylene Tính chất: tính bền cơ học cao, không mềm dẻo như PE, dễ dàng bị xé rách khi có 1 vết cắt hoặc 1 vết thủng nhỏ _ Trong suốt, độ bóng bề mặt cao, cho khả năng in ấn cao (nét in rõ) _ Không màu, không mùi, không vị, không độc, cháy sáng với ngọn lửa màu xanh nhạt, mùi cháy gần giống mùi cao su _ Chịu dược nhiệt độ cao hơn 100 oC. Nhiệt độ hàn dán mí bao bì PP là 140 oC Ứng dụng: dùng làm bao bì 1 lớp đối với thực phẩm không yêu cầu chống oxy hóa 1 cách nghiêm ngặt _ Tạo thành sợi, dệt thành bao bì đựng lương thực và ngũ cốc với 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 *PVC - Tính chất: PVC là một loại nhựa dẻo được sản xuất bằng phương pháp trùng hợp các vinyl chlorua có 2 loại PVC: PVC cứng PVC mềm + PVC cứng Có thành phần chủ yếu là bột PVC, chất ổn định nhiệt, chất bôi trơn, chất phụ gia...(không có chất hóa dẻo). Hỗn hợp của chúng được trộn trong máy trộn, sau đó được làm nhuyễn trong máy đùn, máy cán, ở nhiệt độ 160 - 180oC Sản phẩm từ PVC không hóa dẻo thường bị giảm màu và mất màu khi được gia nhiệt đến gần nhiệt độ chế tạo Tính chống thấm hơi, thấm nước kém Tính chống thấm khí và tính chống thấm dầu mỡ khá cao, có thể làm bao bì chứa đựng thực phẩm có hàm luợng chất béo cao, có khả năng bảo quản chất béo khỏi sự oxy hóa. Không bị hư hỏng với acid và kiềm Bị phá hủy bởi một số dung môi hữu cơ + PVC mềm PVC mềm là PVC được trộn thêm chất hóa dẻo. Người ta sử dụng PVC mềm để sản xuất ra hàng loạt sản phẩm có tính chất mềm mại, có độ dẻo khi hạ nhiệt độ. Nó phù hợp trong gia công các sản phẩm như màng mỏng, lớp phủ, bột nhão, nhựa xốp, vải giả da Tính chất thay đổi tùy theo chất dẻo hóa đã sử dụng nếu tăng lượng chất dẻo hóa thì sẽ tăng tính mềm dẻo Dễ bị nhiễm mùi khi tiếp xúc với dung môi hữu cơ, màng PVC hóa dẻo được bổ sung chất ổn định thích hợp thì sẽ tăng độ trong suốt, độ bóng bề mặt và tính hữu cơ - Công dụng: Ngành thực phẩm chỉ sử dụng PVC không hóa dẻo + Phủ bên ngoài các loại màng khác tạo thành bao bì màng ghép tăng tính chống chống thấm khí. + Làm màng co vì tính khá mềm dẻo để bảo bao bọc các loại thực phẩm tươi sống bảo quản, lưu hành trong thời gian ngắn + Làm màng co các nắp chai nước giải khát bằng plastic *OPP - Tính chất: + Tính bền cơ học cao. + Bị xé rách dễ dàng khi có một vết cắt hoặc một vết thủng lỗ. + Cố độ trong suốt, độ bóng trên bề mặt. + Có tính bền nhiệt. + Có tính chất thấm O2, khí và hơi cao. - Công dụng: + Sản xuất túi. + OPP được chế tạo dạng màng để ghép tạo ngoài cùng cho bao bì nhiều lớp. + Tác dụng: nhằm tăng tính chống thấm khí hơi và dễ xé rách để mở bao bì, tạo độ bóng cao cho bao bì b) Phương pháp sản xuất: Màng đơn được sản xuất theo 2 phương pháp đó là: phương pháp đùn thổi và đùn cán. * Phương pháp đùn cán Tức là từ những vật liệu ban đầu như PE, PP…người ta trực tiếp sản xuất ra màng ghép. + Phương pháp đùn cán trực tiếp: - Nguyên tắc: được thực hiện rất đơn giản. Từ các vật liệu ban đầu là polymer người ta cho vào những đường dẫn khác nhau trên thiết bị đùn cán sau đó được dẫn vào một đường ống chung và đùn cán trực tiếp ra các màng ghép. Ưu điểmNhược điểmTiết kiệm thời gian và hạn chế hiện tượng tách lớp giữa các lớp màng ghépDo trực tiếp đùn cán từ nhiều loại vật liệu nên sự đồng đều bề mặt không cao. Phải dựa vào độ nóng chảy của từng loại nhựa trước khi đùn ép cũng như các vật liệu đùn cán phải có cấu trúc tương tự nhau. + Phương pháp đùn cán gián tiếp: - Nguyên tắc: cũng được thực hiện trên cùng một thiết bị nhưng phương pháp tiến hành khác nhau. Trên cùng một đường dẫn các vật liệu không được đùn ra cùng lúc mà các lớp được đùn ra theo trình tự nhất định. Khi lớp màng thứ nhất được đùn ra, lớp nhựa đầu tiên khô lại hay đã đóng rắn thì lớp nhựa thứ hai được trãi lên lớp nhựa thứ nhất và trình tự cứ như vậy thì màng ghép sẽ được tạo ra. Ưu điểmNhược điểmcác vật liệu cho vào thiết bị đùn cán có thể khác nhau và đảm bảo được độ đồng đều bề mặt sau khi đùn cánphương pháp này mất khá nhiều thời gian so với phương pháp đùn cán trực tiếp. Yêu cầu của quá trình: - Trong quá trình đùn cán nguyên liệu plastic phải không được lẫn nước do nước sẽ làm cho cấu trúc hạt trở nên không đồng đều và làm giảm liên kết giữa các hạt plastic khi đùn cán. - Đồng thời phải chú ý đến nhiệt trong quá trình đùn cán nếu quá cao có thể gây hư hỏng cấu trúc của plastic. - Lớp màng phải có khả năng hàn dán nhiệt tốt và có tính trơ đối với sản phẩm tính chống thấm tốt. c. Ứng dụng + Dùng để sản xuất hộp thâm mềm. Sau khi cán thành màng đơn, ta tiến hành dập nóng hoặc hút chân không để tạo thành hộp thân mềm. + Dùng làm túi, bao nhựa. Màng đơn sau khi được cán thành sẽ được hàn dán thành túi nhựa. * Phương pháp đùn thổi. 2) Màng ghép: Màng ghép hay còn gọi là màng nhiều lớp là màng được ghép lại từ nhiều màng đơn. Nó cũng được sản xuất bằng 2 phương pháp trên nhưng ngoài ra chúng còn các phương pháp khác như: * Phương pháp gián tiếp: a. Phương pháp ép nhiệt: Đối với phương pháp này trước tiên n gười ta phải sản xuất ra các loại màng đơn khác nhau sau đó ghép chúng lại với nhau theo phương pháp ép nhiệt có hoặc không có lớp kết dính. Trong phương pháp ghép này đòi hòi các màng ghép phải có sự tương thích về cấu trúc và bề mặt của từng lớp màng. - Ưu điểm: là có thể ghép các loại màng đơn lại với nhau tuỳ theo yêu cầu của sản phẩm . Chẳng hạn, để có thể hàn dán nhiệt tốt thông thường lớp màng PE được ghép bên trong do nhiệt độ nóng chảy thấp và có tính trơ đối với sản phẩm. - Nhược điểm: khi ghép màng theo phương pháp này thì tốn khá nhiều thời gian và các màng ghép dễ dàng bị tách lớp. b. Phương pháp dán: Các màng đơn sau khi sản xuất ra được ghép với nhau nhờ các chất kết dính. Các chất kết dính thường dùng là các PE đồng trùng, tức là những chất dẻo có cùng tính chất hoá học với các màng đơn cần ghép với nhau. Tổng lượng chất kết dính chiếm từ 15- 20% khối lượng các loại màng chính. Ngoài ra, người ta còn ghép thêm vào giữa các lớp màng những lá nhôm với mục đích chủ yếu là làm tăng độ cứng của các loại màng ghép cũng như có khả năng xếp gấp được, chống thấm khí oxy và ánh sáng xuyên qua. - Ưu điểm: phương pháp này có điểm đặc biệt hơn so với phương pháp ép nhiệt ở chỗ các loại màng ghép với nhau không nhất thiết phải là những vật liệu nhựa nhiệt dẻo mà có thể ghép được các vật liệu khác nhau như ghép nhựa lên trên bề mặt giấy. - Nhược điểm: tốn nhiều thời gian và có thể xảy ra hiện tượng tách lớp giữa các lớp màng. * Các phương pháp ghép màng +Phương pháp ghép ướt : Ở phương pháp ghép ướt là phương pháp ghép bằng keo, tại thời điểm ghép hai lớp vật liệu với nhau chất kết dính (keo) ở trạng thái lỏng. Đây là phương pháp ghép được sử dụng khá rộng rãi đặc biệt ứng dụng nhiều nhất khi ghép màng nhôm với giấy. Keo sử dụng trong phương pháp ghép này là dạng keo polymer nhân tạo gốc nước.Trong quá trình ghép keo ở trạng thái lỏng chúng sẽ thẩm thấu qua một lớp vật liệu và bay hơi sau đó. Chú thích A. Cuộn xả 1                           E. Bộ phận ghép dán B. Bộ phận tráng keo              F. Các lô ép và căng màng C. Bộ phận sấy                        G. Cuộn thu D. Cuộn xả Keo được tráng lên lớp vật liệu 1 ít có tính thấm nước hơn, sau đó ngay lập tức được ghép với lớp vật liệu thứ 2. Bộ phận ghép gồm cặp lô trong đó có một lô được mạ Crom và một lô cao su. Sau khi ghép nước chứa trong keo sẽ bay hơn tại đơn vị sấy, keo khô tạo kết dính giữa hai lớp vật liệu. + Phương pháp ghép khô: Ghép khô không dung môi: Là phương pháp ghép bằng keo, như tên công nghệ đã chỉ ra, kỹ thuật ghép màng không dung môi không sử dụng tới các loại keo có gốc dung môi mà sử dụng loại keo 100% rắn. Nhờ đó ta có thể giảm một cách đáng kể việc tiêu thụ năng lượng tiêu tốn cho các công đoạn sấy khô dung môi trong keo hoặc cho việc thổi và thông gió. Keo được sử dụng là loại keo 1 hoặc 2 thành phần, loại keo một thành phần được dùng chủ yếu để ghép với giấy. Để ghép bằng keo không dung môi, đòi hỏi phải có bộ phận tráng keo đặc biệt, bằng cách dùng trục tráng keo phẳng thay vì trục khắc, gồm các trục được gia nhiệt và các trục cao su. Sức căng bề mặt của màng phải được chú ý đặc biệt, để xử  lý độ bám dính, vì độ bám dính ban đầu của keo rất yếu khi chưa khô. Lớp keo được tráng vào khoảng từ: 0.8-1.5g/m2. Các ưu điểm của công nghệ ghép màng không dung môi như sau: Giảm được tiếng ồn do bởi không có hệ thống thông gió Không còn sót dung môi trong lớp màng đã ghép, do đó rất thích hợp cho việc dùng làm bao bì thực phẩm, dược phẩm. Không gây ô nhiễm không khí Chi phí đầu tư thấp Không cần sấy qua nhiệt Không cần bảo vệ sự nổ gây ra dung môi Yêu cầu về mặt bằng ít Chi phí sản xuất thấp Tốc độ sản xuất cao Công nghệ ghép màng không dung môi  là công nghệ ghép màng tiên tiến nhất hiện nay trong lĩnh vực ghép màng, các nhà sản xuất và biến đổi bao bì trên thế giới đang chuyển sang phương pháp ghép màng không dung môi này. Ghép khô có dung môi:Keo hệ dung môi hữu cơ Ghép đùn: Các màng được kết dính với nhau bằng màng nhựa nóng chảy e. Ưu và nhược điểm của màng nhiều lớp + Ưu điểm : + Phát huy các ưu điểm và khắc phục được về cơ bản các nhược điểm của các loại bao bì bằng vật liệu truyền thống + Khối lượng bao bì nhỏ + Chống ẩm, chống thấm khí tốt + Có thể sản xuất hàng loạt trên dây chuyền công nghệ bao bì hiện đại với năng suất lớn, mức độ tiêu chuẩn hóa cao + Nhược điểm : + Không có khả năng chịu nhiệt độ cao nên không thể làm bao bì cho các sản phẩm thực phẩm cần thanh trùng ở nhiệt đọ cao + Bao bì màng nhiều lớp phần lớn chỉ áp dụng trên dây chuyền đóng gói vô khuẩn