5/4/2011

1

qq ƯU NHƯỢC ƯU NHƯỢC ĐĐIỂM & PHÂN LOẠIIỂM & PHÂN LOẠI

qq MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ ĐẶC TRƯNGMỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ ĐẶC TRƯNG

2.4. BAO BÌ CHẤT DẺO2.4. BAO BÌ CHẤT DẺO

qq MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ ĐẶC TRƯNGMỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ ĐẶC TRƯNG

qq CÁC LOẠI CHẤT DẺO LÀM BAO BÌ THỰC CÁC LOẠI CHẤT DẺO LÀM BAO BÌ THỰC PHẨMPHẨM

qq GIA CÔNG SẢN XUẤT BAO BÌ CHẤT DẺOGIA CÔNG SẢN XUẤT BAO BÌ CHẤT DẺO

5/4/2011

2

ChChấất dt dẻẻoo là những chất hữu cơ có cấu trúc cao phân tử (từ vài nghìn đến vài triệu) còn gọi là những chất trùng hợp cao phân tử (polimer) chứa một số chất phụ với tỷ lệ nhất định nhưch t làm d o, ch t n đ nh, ch t ch ng lão hóa

2.4.1 Ưu nhược điểm, phân loại2.4.1 Ưu nhược điểm, phân loại

chất làm dẻo, chất ổn định, chất chống lão hóa chất độn, chất làm bóng, chất màu.Các phương pháp sản xuất chính:§§ Trùng hTrùng hợợpp§§ Trùng ngTrùng ngưưngng§§ Trùng ngTrùng ngưưng kng kếết ht hợợpp

5/4/2011

3

Phản ứng trùng hợpPhản ứng trùng hợp

PETPET

(nh(nhựựa Bakelit)a Bakelit)

Phản ứng trùng ngưngPhản ứng trùng ngưng

Phản ứng trùng ngưng, kết hợpPhản ứng trùng ngưng, kết hợp

5/4/2011

4

v Chất dẻo sử dụng trong công nghiệp sản xuất bao bì:

ü Dạng bột rắn hay nhựa lỏng.

ü Định dạng bằng phương pháp ép đùn sau đó cắt thành hạt có kích thước 1 - 2 mm.

ü Trong bao gói thực phẩm sử dụng nhiều 3 nhóm chất dẻo với tỷ lệ: Polydien (PE, PP): 52%, PS: 13%, PVC: 35%. Ba nhóm chất dẻo này chiếm đến 88 - 90 % lượng chất dẻo sử dụng trong bao gói.

5/4/2011

5

v Ưu điểm- Dễ sản xuất và gia công

+ Có thể chế tạo theo ý muốn và nhu cầu sử dụng (dán, hàn..)

+ Có thể cho màu sắc tùy ý (dễ nhuộm màu)màu)

+ Có thể thay đổi hình dáng hoặc cán mỏng gần như hoàn toàn, khả năng đàn hồi tốt, co giãn tốt

- Nhẹ và đẹp (đa số trong suốt): Nhẹ hơn thủy tinh gấp 5 - 20 lần (thủy tinh 2,2 - 6,3 g/cm3 ; PELD : 0,92g/cm3)

5/4/2011

6

- Khả năng cách điện, cách nhiệt, độ bền cơ học cao

- Chịu đựng được nhiều tác nhân hóa học: acid, muối, kiềm, một số dung môi hữu cơ. hữu cơ.

- Nói chung không độc (nếu không bị thủy phân)

- Rẻ tiền

5/4/2011

7

v Nhược điểm- Chịu nhiệt kém, có loại chỉ 80oC đã bị mềm hoặc biến dạng (PS) - Có thể bị lão hóa (do oxy, ánh sáng, nhiệt độ), trở lại dạng monome một phần, tách HCl...HCl...- Để một số chất khí, hơi nước, dầu mỡ, ánh sáng xuyên qua (cấu trúc mạng tinh thể)- Độc nếu lựa chọn phụ gia không cẩn thận- Không thân thiện với môi trường

5/4/2011

8

* Phân loại: • Dựa vào nguồn gốc:

- Chất dẻo thiên nhiên (tự nhiên): Cellophane, cao su thiên nhiên (izopren)..

- Chất dẻo nhân tạo: từ nguyên liệu dầu mỏ• Dựa vào cấu trúc mạch phân tử polimer:

- Polimer mạch cacbon- Polimer mạch không đồng nhất- Polimer mạch không đồng nhất- Polimer có mạch vô cơ

• Dựa vào khả năng gia công, ứng dụng:- Chất dẻo nhiệt dẻo- Chất dẻo nhiệt rắn

• Dựa vào trạng thái pha:- Polimer tinh thể- Polimer vô định hình

5/4/2011

9

CellophaneCellophane

5/4/2011

10

Polycarbonates (PC)Polycarbonates (PC)

Polyethylene terephthalates (PET)Polyethylene terephthalates (PET)

Polyethylene naphthalates (PEN)Polyethylene naphthalates (PEN)

Nylon 6,6Nylon 6,6

5/4/2011

11

SiliconeSilicone

5/4/2011

12

BakeliteBakelite

R

5/4/2011

13

5/4/2011

14

Cao su lưu hóaCao su lưu hóaCH3

PhenolformaldehydePhenolformaldehyde

5/4/2011

15

EpoxyEpoxy

5/4/2011

16

5/4/2011

17

ü Tính mềm dẻo - Sự quay nội tại của các mắc xích trong mạch polimer

(chuyển động nhiệt) - Các đại phân tử nằm song song có thể trượt lên nhau

nhưng không bị đứt đoạn - Tính mềm dẻo càng tăng khi tăng nhiệt độ.

2.4.2 Một số tính chất cơ lý đặc trưng2.4.2 Một số tính chất cơ lý đặc trưng

- Tính mềm dẻo càng tăng khi tăng nhiệt độ.ü Độ bền cơ học của chất dẻo

- Cấu tạo hóa học (cấu trúc bên trong phân tử)- Sự sắp xếp tương hỗ giữa các phân tử - Lượng hợp chất phân tử thấp có trong hỗn hợp

polime (hóa dẻo)- Lượng phụ gia- Điều kiện gia công- Điều kiện sử dụng

5/4/2011

18

üĐộ bền hóa học - Khả năng chống lại tác dụng hóa chất của chất dẻo

được xác định bởi các vị trí có thể bị tấn công dễ dàng nhất các mạch phân tửüTính thấm của màng chất dẻo (đọc kỹ tài liệu tham khảo)

2.4.2 Một số tính chất cơ lý đặc trưng (tt)2.4.2 Một số tính chất cơ lý đặc trưng (tt)

khảo)- Không có một loại màng chất dẻo nào hoàn toàn kín

- Hiện tượng khuyếch tán, hay thẩm thấu của không khí, hơi nước, chất mùi qua màng chất dẻo là do cấu trúc mạng tinh thể sắp xếp trong các polime quyết định

- Tính thấm màng chất dẻo phụ thuộc tính thống của bao bì (mối ghép), độ thấm của vật liệu và bản chất loại khí thấm qua màng chất dẻo.

5/4/2011

19

A

P2P1X

C2C1

Q: vật chất thấm (mol) A: diện tích thấm (cm2) D: hệ số khuyếch tán dQ/dt: thông lượng khí thấm qua vật liệu dC/dX: grad C

(*)

5/4/2011

20

* Trạng thái cân bằng:

Từ (*):

- Định luật Henry: C=S.p

dQdt

= const

p: áp suất riêng phần (atm)S: hệ số hòa tan (phân tán) chất thấm vào màng chất dẻo (mol/cm3/atm)

X=L

X=0

C1 C2( ) bmxxC +=

X. Qt

= −D.A(C2 − C1)

Q = D.A(C1 − C2 ).tX

hay

Chú ý: - Quá trình thấm khí ở trạng thái cân (dQ/dt = const)- Quá trình thấm theo phương vuông góc với bề mặt vật liệu - D & S không phụ thuộc vào nồng độ (đúng với các loại khí O2, N2, H2,

CO2).

P = D.S : hằng số thấm của màng chất dẻo

P/X: độ thấm khí của màng chất dẻo

5/4/2011

21

* Trạng thái chưa cân bằng:

Định luật II Fick:

- Kết quả thực nghiệm: Khi một mặt của màng chất dẻo tiếp xúc với chất khí có áp suất p1 với nồng độ ở lớp bề mặt C1

Khi Q = 0:

* Sau khoảng thời gian 2,7L quá trình thấm sẽ đạt trạng thái cân bằng L

A

Chưa cân bằng

Cân bằng

t

QB

5/4/2011

22

Độ thấm của một số màng chất dẻo

Đơn vị tính P = (lượng chất thấm).(bề dày)/(diện tích).(thời gian).(chênh lệch áp suất).

5/4/2011

23

üChất dẻo nhiệt dẻo (đọc kỹ tài liệu)- PE (LDPE, HDPE)- PP- PVC- PVDC

2.4.3 Một số loại chất dẻo làm bao bì2.4.3 Một số loại chất dẻo làm bao bì

- PVDC- PET- Polyamide- PS

üChất dẻo nhiệt rắn* Melanin formaldehyt** EpoxyEpoxy

5/4/2011

24

Máy đùn Đầu đùn

Năng lượngNăng lượngChất dẻo Chất dẻo + phụ gia+ phụ gia

Tạo hìnhTạo hình Làm Làm nguộinguội

Th.bi Th.bi kéo spkéo sp

Cuộn Cuộn thu spthu sp

2.4.4 Gia công sản xuất bao bì chất dẻo2.4.4 Gia công sản xuất bao bì chất dẻo

Máy đùn Đầu đùn Tạo hìnhTạo hình nguộinguội kéo spkéo sp

Cắt Cắt phân phân đoạnđoạn

Th.bị Th.bị sắp xếpsắp xếp

Sản Sản phẩmphẩm

Sơ đồ khối của dây chuyền sản xuất bao bì chất dẻo

5/4/2011

25

Thiết bị đùn ép chất dẻo

5/4/2011

26

5/4/2011

27

Nguyên tắc chế tạo màng ống bằng phương pháp đùn thổi

Nguyên tắc chế tạo màng ống bằng phương pháp đùn thổi

5/4/2011

28

Đầu đùn kiểu vành khăn tạo màng ống

Đầu đùn kiểu vành khăn tạo màng ống

5/4/2011

29

Thiết bị sản xuất bao bì PE bằng phương pháp đùn thổiThiết bị sản xuất bao bì PE

bằng phương pháp đùn thổi

5/4/2011

30

5/4/2011

31

Thiết bị ép đùn sản xuất màng chất dẻo dạng tấm

1.Thiết bị đùn ép ; 2. Cụm trục cán tạo cỡ ; 3. Thiết bị xử lý bề mặt làm tăng khả năng in ấn ; 4. Thiết bị cuốn màng chất dẻo ; 5. Dụng cụ đo chỉnh độ dày

5/4/2011

32

Nguyên tắc đúc thổi 2 lần sản xuất chai lọ chất dẻo

Nguyên tắc đúc thổi 2 lần sản xuất chai lọ chất dẻo

5/4/2011

33

5/4/2011

34

Khuôn thổiKhuôn thổi

5/4/2011

35

Nguyên tắc tạo hình chai lọ chất dẻo bằng phương pháp đùn thổi trong khuôn

Nguyên tắc tạo hình chai lọ chất dẻo bằng phương pháp đùn thổi trong khuôn

5/4/2011

36

5/4/2011

37

* LISIM: linear motor simultaneous stretching system

5/4/2011

38

Bước 1Bước 1 -- Gia nhiệt Gia nhiệt (Preheat) (Preheat)

Làm nóng tấm vật liệu đến nhiệt độ cần Làm nóng tấm vật liệu đến nhiệt độ cần định hướng bằng 2 cặp trục định hướng bằng 2 cặp trục PHPH--1, PH1, PH--2 2

Bước 2Bước 2 -- Ép dãn Ép dãn (Drawing) (Drawing)

Làm dãn tấm vật liệu để định hướng mạch Làm dãn tấm vật liệu để định hướng mạch chất dẻo bằng cặp trục nằm giữa chất dẻo bằng cặp trục nằm giữa PHPH--22 và và AA--11 có đường kính nhỏ và khe hở giữa 2 có đường kính nhỏ và khe hở giữa 2 trục dưới 1mmtrục dưới 1mm

Bước 3Bước 3 -- Giữ nhiệt Giữ nhiệt (Annealing) (Annealing) Bước 3Bước 3 -- Giữ nhiệt Giữ nhiệt (Annealing) (Annealing)

Giữ nhiệt bằng các cặp trục Giữ nhiệt bằng các cặp trục AA--1, A1, A--2 2 tránh tránh hiện tượng nhăn và bất định hướng trở lạihiện tượng nhăn và bất định hướng trở lại

Bước 4Bước 4 -- Làm lạnh Làm lạnh (Cooling) (Cooling)

Đưa nhiệt độ tấm vật liệu về gần với nhiệt Đưa nhiệt độ tấm vật liệu về gần với nhiệt độ xung quanh bằng các cặp trục độ xung quanh bằng các cặp trục CC--1, C1, C--22

Nguyên tắc định hướng mạch polimer bằng phương pháp MDO (Machine direction Orientation)

Nguyên tắc định hướng mạch polimer bằng phương pháp MDO (Machine direction Orientation)

5/4/2011

39

Phân bố mạch polimer trong quá trình định hướngPhân bố mạch polimer trong quá trình định hướng

5/4/2011

40

5/4/2011

41

(Multilayer Flexible Packaging; 2010 Elsevier Inc.)

5/4/2011

42

(Multilayer Flexible Packaging; 2010 Elsevier Inc.)

5/4/2011

43

(Multilayer Flexible Packaging; 2010 Elsevier Inc.)

5/4/2011

44

2.2.55.1 .1 Ưu nhược điểm Ưu nhược điểm -- Đáp ứng hầu hết các yêu cầu kỹ thuật bao Đáp ứng hầu hết các yêu cầu kỹ thuật bao

gói (độ kín, chống thấm, độ bền kéo, độ trong, gói (độ kín, chống thấm, độ bền kéo, độ trong,

2.5. BAO BÌ NHIỀU LỚP2.5. BAO BÌ NHIỀU LỚP

gói (độ kín, chống thấm, độ bền kéo, độ trong, gói (độ kín, chống thấm, độ bền kéo, độ trong, bóng, dễ in ấn, thanh trùng…) bóng, dễ in ấn, thanh trùng…)

-- Giảm chi phí bao bì khi kết hợp hợp lý các Giảm chi phí bao bì khi kết hợp hợp lý các lớp vật liệulớp vật liệu

-- Khó khăn trong tái chế, xử lý chất thảiKhó khăn trong tái chế, xử lý chất thải

-- Gia công sản xuất phức tạp, đầu tư lớn Gia công sản xuất phức tạp, đầu tư lớn

5/4/2011

45

2.2.55..22 Phương pháp gia côngPhương pháp gia công§ Các màng polymer có cấu trúc tương tự nhau chế tạo trên những thiết bị riêng và được ghép lại với nhau bằng phương pháp ép dán nhiệt

2.5. BAO BÌ NHIỀU LỚP (tt)2.5. BAO BÌ NHIỀU LỚP (tt)

§ Dùng chất kết dính là các PE đồng trùng hợp § Màng được đùn qua thiết bị đùn ép coextruder (đùn ép đồng thời nhiều loại vật liệu chất dẻo) * Ghép kết hợp với màng nhôm để ngăn ánh * Ghép kết hợp với màng nhôm để ngăn ánh sáng; ghép lớp giấy kraft ở giữa tạo độ dày, sáng; ghép lớp giấy kraft ở giữa tạo độ dày, cứng vững, dễ gấp nếp cứng vững, dễ gấp nếp

5/4/2011

46

Các chất dẻo đồng hợp với PE phổ biến

5/4/2011

47

Màng nhiều lớp sản xuất bằng phương pháp ép dán nhiệt

5/4/2011

48

Nguyên tắc cấu tạo bộ phận ép đùn màng ba lớp

5/4/2011

49

Hệ thống máy ép đùn màng chất dẻo

5/4/2011

50

Cấu tạo màng bao bì nhiều lớp ép đùn

5/4/2011

51

SSơ đồ nguyên lý chế tạo cốc từ màng ghép nhiều lớp

5/4/2011

52

1

2

3

4

2.2.55..33 Bao bì Tetra pak Bao bì Tetra pak

4

5

6

7

Cấu tạo bao bì Tetra Pak

5/4/2011

53

Cấu tạo bao bì Tetra Pak

5/4/2011

54

5/4/2011

55