word bao bì

Đề tài: Hộp nhựa thân cứng và phương pháp ép phun

LỜI MỞ 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 hàng 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.

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…

1


II. Sản phẩm hộp nhựa thân cứng:

1. Nguyên liệu:

1.1. PE (polyethylene):

Là một nhựa nhiệt dẻo được sử dụng phổ biến trên thế giới. Được phân loại thành các

nhóm chính sau:

Tên nhóm Tỉ trọng Đặc tính

LDPE (PE mật độ

thấp)

0.91 – 0.925g/cm3 Có tính mềm, dai. Dễ tạo màng mỏng để

làm túi.

LLDPE (PE mật

độ trung bình)

0.926 – 0.940g/cm3 Có thể tạo màng mỏng hoặc khi có yêu cầu

cần độ cứng cao hơn LDPE.

HDPE (PE mật độ

cao)

0.941 – 0.965g/cm3 Cứng hơn và chịu nhiệt cao hơn so với hai

loại trên. Được dùng làm bao bì thanh

trùng bằng hơi nước.

PE có tính ngăn cản nước và độ ẩm rất tốt, tính này càng tốt khi mật độ của PE càng

cao. PE cũng có tính hàn nhiệt rất tốt và vẫn giữ được tính mềm dẻo ở mật độ rất thấp nó

có thể được sử dụng ở điều kiện đông lạnh –50oC (–58oC). Khi thay đổi nhiệt độ thì độ

nhớt của nó cũng thay đổi đều, vì vậy nó dễ xử lý và biến đổi. Về mặt sinh lý học, không

có sự bất lợi nào liên quan đến PE vì khi cháy nó chỉ sinh ra khí CO2 và nước.

2


Tuy nhiên cũng có vài bất lợi, PE có tính thấm O2 khá cao, tính ngăn cản mùi hương

bị giới hạn, tính kháng mỡ khá thấp, nhất là đối với LDPE. Một vài thiết bị đóng gói

không hoạt động tốt với LDPE bởi nó có độ cứng khá thấp.PE chỉ trong suốt khi nó được

làm lạnh nhanh sau khi đun, tính trong suốt này do cấu trúc dạng tinh thể. Trong các

trường hợp khác PE có màu hơi đục sữa. Ứng dụng quan trọng nhất của PE là làm các

loại nắp khác nhau. Tính trơ của PE cũng được chú ý đến.

Độ bền hóa học:

Ở nhiệt độ thường PE bền vững với H2SO4 và HNO3 (ở nồng độ loãng) với HCl,

H3PO4, HCOOH và CH3COOH đặc. PE còn bền vững với NH3 và các muối amoni, các

dung dịch kiềm.

PE không bền vững với môi trường HNO3, H2SO4 đặc, không bền với axit cromic.

Ngâm PE trong HNO3 đặc 10% trong mười ngày đêm thì trọng lượng của nó tăng,

đồng thời ứng suất kéo giảm xuống, độ dãn dài giảm rõ rệt. Trong khi PE ở nhiệt độ

thường không tan trong dung môi nào cả và hầu như không hút nước (ngâm trong nước

30 ngày đêm trọng lượng tăng 0,003%). Trong môi trường hoạt hóa PE có thể chịu được

kiềm đặc và các muối tới 600. PE thẩm thấu khí cao.

Độ bền thời tiết:

Dưới tác dụng của oxi trong không khí cùng với các tia cực tím làm cho tính chất cơ

lí của PE giảm xuống, tính cách điện giảm, vật liệu trở lên giòn, trên bề mặt có những vết

nứt, độ giãn dài giảm, độ chịu lạnh giảm. Hiện tượng đó người ta gọi là hiện tượng bị lão

hóa. Thực chất là quá trình phân hủy là do bị oxi hóa.

Nếu ở điều kiện bình thường, tác dụng của oxi xảy ra yếu, nhiệt độ tăng quá trình oxi

hóa tăng. Khi đã xuất hiện quá trình oxi hóa thì việc hấp thụ oxi ở xung quanh quá trình

lão hóa càng tăng.

Điều này thể hiện để các sản phẩm PE dưới ánh sáng mặt trời quá trình lão hóa càng

tăng nhiều so với quá trình oxi hóa khi gia công và khi sử dụng. Để chống hiện tượng lão

3


hóa do các tia bức xạ hay ánh sáng mặt trời người ta cho thêm muội công nghiệp có kích

thước 30µmmmm khoảng 1÷2%. Muốn cho màu sắc tươi sáng phải cho thêm chất ổn

định khác.

Độ chịu lạnh của PE (tính chất nhiệt học) khá cao: –700C PE mới bắt đầu giòn. Tuy

nhiên nhiệt độ nóng chảy thấp. Khoảng nhiệt độ làm việc – 400C đến – 600C.

Tính chất cơ học của PE phụ thuộc rất mạnh vào nhiệt độ. Khi nhiệt độ thay đổi độ

kết tinh, tỉ trọng và các chỉ số cơ học của PE cũng thay đổi. Độ bền của PE giảm khi nhiệt

độ tăng và ngược lại. Các màng PE mỏng có độ mềm dẻo khá lớn nhưng ở các tấm có bề

dày thì vật liệu trở lên cứng hơn. Để tăng cường tính chất cơ học của PE người ta thường

trộn các phụ gia, gia cường ở dạng sợi ngắn từ 3÷9mm.

Tính chất cách điện: PE có mức độ hao tổn điện môi thấp nhất. Độ hao tổn điện môi

là sự thất thoát năng lượng điện trong môi trường điện môi vào việc tiêu hao nó khi nung

nóng vật liệu.

PE là loại vật liệu có tính cách điện có chất lượng cao, dùng trong kĩ thuật điện tần

số cao.Tuy nhiên tính cách điện của PE cũng thay đổi theo nhiệt độ.

PE có thể nhuộm với các loại màu khác nhau, kể cả màu vô cơ lẫn hữu cơ. Người ta

có thể trộn màu bằng máy trộn hoặc cho PE nóng chảy với bột tạo màu rồi trộn.

PE có tính phối hợp rất kém với các polymer khác tuy nhiên để biến tính PE nguời ta

có thể trộn PE với các chất khác.

1.2.PP (polypropylene):

PP được dùng dưới dạng bao bì cho thực phẩm làm sẵn đưa vào lò đối lưu hoặc đun

sôi. Nó cũng thông dụng khi sản suất nắp đậy bằng phương pháp ép phun.

Do mật độ của PP thấp (0.90 g/m3) và lực cao bền nên nó có thể tạo ra màng mỏng

hơn làm cho nó có thể cạnh tranh với màng làm từ PE trong một vài ứng dụng đặc biệt.

Nó cũng có thể dùng thay cho cellophan

4


PP được sử dụng nhiều dưới dạng màng mỏng, tương đối cứng, có khả năng ứng

dụng giống với cellophane nhờ tính trong suốt của nó. Màng PP được định hướng (OPP),

nghĩa là kéo căng theo 1 hoặc 2 hướng, để có lực bền và độ cứng tốt hơn. Màng OPP có

độ cứng vừa đủ nên dễ dàng xử lý nó nhiều loại thiết bị đóng gói, nó hoàn toàn trong suốt

và có tính ngăn cản độ ẩm và mùi hương tốt. Tuy nhiên, màng PP rất khó hàn nhiệt mà

điều này có thể vượt qua bằng cách đùn kép với PE.

PP cũng được dùng làm nắp đậy và đã tìm thấy nhiều ứng dụng thành công trong khi

PE bị gãy mặt dưới ảnh hưởng của một vài chất hoạt động bề mặt

- Dùng làm bao bì một lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm , không yêu cầu chống oxy

hóa một cách nghiêm nhặt.

- Đùn đúc phun, thổi, ép, tạo hình sản phẩm bằng dập nóng, hút chân không

- Nhựa PP dùng để làm nắp chai, vỏ bút, chai lọ trong y tế bao bì, dùng trong ngành dệt,

giả da, bọc dây diện…

Tính chất về nhiệt

Nhiệt độ nóng chảy của PP t0nc = 160÷1700C

Nếu không có tác dụng của tải trọng từ bên ngoài thì các sản phẩm của PP có thể giữ

nguyên hình dạng tới 1500C.

Nếu trong PP có chứa chất ổn định nhiệt có thể nung nóng PP tới 3000C mà không

xảy ra hiện tượng phân hủy do oxi hóa và do đoản mạch

Với ánh sáng ban ngày bình thường thì cả PP không chứa chất ổn định tính chất cơ lý

hóa của nó không bị thay đổi trong suốt thời gian dài (tối thiểu 2 năm )

Xong nếu bị phơi ra ánh sáng mặt trời chỉ vài tháng các sản phẩm PP sẽ bị giòn tính

chất cơ lý hóa của nó sẽ bị thay đổi rõ rệt điều đó chứng tỏ tia cực tím ảnh hưởng rất lớn

đến quá trình oxy hóa của PP. Để khắc phục hiện trạng này ta thường hay cho 2% chất

5


muội công nghiệp. Các sản phẩm được tăng cường muội công nghiệp có thể để trực tiếp

dưới ánh sáng mặt trời hơn 2 năm .

PP chịu lạnh kém( ở nhiệt độ -5 ÷ –150C bị giòn )

Khoảng nhiệt độ làm việc thích hợp của PP (-5÷400C)

Tính chất hóa học:

Với nhiệt độ bình thường PP không tan trong các dung môi, nó chỉ trương nở trong

cacbua thơm hoặc cacbua được clorua hóa. Ở nhiệt độ ≥800C, PP tan trong dung môi như

C6H6 , Silen, tera clorua metan (CCl4) ; CHCI3 clorua form. Mức độ hòa tan của PP còn

tùy thuộc vào lượng pha phi qui luật hay độ kết tinh trong vật liệu càng tăng thì càng khó

tan .

PP bền vững với các axit loãng xong nếu nhiệt độ tăng tới 900C thì mức độ bền cũng

kém đi.

Tính chất cơ học:

Tính chất cơ học của PP phụ thuộc vào phân tử lượng trung bình của nó vào trữ

lượng các pha trung bình của nó (phi qui luật- actactic), phụ thuộc vào độ đa phân tán của

các pha phi qui luật polydissper. Pha phi qui luật ta có thể xác định rõ ràng bằng cách cho

hòa tan PP ở trong hectan(C7H16) sau đó chưng cất ở nhiệt độ sôi của C7H16 sau đó cân

phần còn lại. Các pha qui luật izotatic, và izotatic giảm xuống thì pha phi qui luật tăng

lên, tính chất cơ học của PP sẽ giảm xuống.

Dựa vào chỉ số chảy đo được phân tử lượng PP. Chỉ số chảy của PP càng thấp thì

phân tử lượng càng cao với sự tăng của phân tử lượng, tính chất của PP cũng tăng.

PP cứng hơn rất nhiều so với PE. Độ bền cơ học của PP phụ thuộc rất mạnh vào tốc

độ chất tải. Nếu tốc độ chất tải càng thấp thì giá trị của các chỉ số cơ học của PP càng cao

Độ dai va đập 3,3 Ncm/cm2

6


Độ cứng Brinen 63N/mm2

Tính chất cách điện cũng như độ bền của nước của PP gần như PE, hao tổn điện môi

tăng chút ít trong 20 - 60oC. Sau đó hầu như không phụ thuộc vào nhiệt độ (60 ÷1200C.

Nếu so sánh với PE thì PP chịu lạnh kém hơn, dễ bị oxi hóa.

1.3. PVC (polyvinylclorua):

Được sản xuất thành 2 loại cứng và mềm dẻo. Loại PVC cũng có tính ngăn cản độ

ẩm và khí tốt, tính kháng mỡ tốt. PVC cũng được dùng nhiều trong bao bì nhiệt định hình

đóng gói bơ, dầu thực vật… Nhờ vào tính trong suốt mà PVC được dùng dưới dạng chai

nước khoáng, dùng trong mỹ phẩm, dầu ăn và nước cốt trái cây. Một vài loại PVC chịu

được áp suất khí bền trong chai nên được dùng để đựng bia và nươc uống có gaz khác.

Loại PVC mềm dẻo dưới dạng màng mỏng dùng để đóng gói thịt cá tươi, trái cây, rau

quả và các sản phẩm tươi khác. Màng PVC dẻo được dùng để bọc pallet nhằm giữ được

toàn bộ hàng hóa trên pallet đó bằng cách quấn căng màng. Cũng có vài loại màng PVC

dùng để bao gói để chống làm hàng giả.

Sản phẩm PVC trước đây (1920 trở đi) được sử dụng với số lượng rất lớn, nhưng

ngày nay đã bị PE vượt qua. Hiện nay, PVC phần lớn dùng bao bọc dây cáp điện, làm

ống thoát nước, áo mưa, màng nhựa gia dụng…

Trong PVC có chất vinylchoride, thường được gọi là VCM có khả năng gây ung thư

(phát hiện 1970)

- Có thể cán mỏng 0.01-0.05mm, làm ống nước bằng phương pháp đùn liên tục, các sản

phẩm dạng tấm, cách điện, có thể cán lên vải.

- Sử dụng làm nhãn màng co các loại chai, bình bằng nhựa hoặc màng co bao bọc các

loại thực phẩm bảo quản , lưu hành trong thời gian ngắn như thịt sống, rau quả tươi….

- Ngoài ra, PVC được sử dụng để làm nhiều vật gia dụng cũng như các loại sản phẩm

thuộc các ngành khác.

7


2. Phụ gia:

2.1. Chất ổn nhiệt

Polivinyl clorua (PVC) là nhựa không bền nhiệt, được sản xuất nhờ quá trình polime

hóa vinyl clorua. Khi gia nhiệt, nó sinh ra HCl và polietylen và nhanh chóng bị biến màu.

Phản ứng này tự động bắt đầu ở nhiệt độ 100oC; tới 180oC, màu nâu bắt đầu xuất hiện sau

vài phút. Chính vì thế, PVC cần có những chất ổn nhiệt đặc biệt cho quá trình gia công và

sử dụng.

Sự lựa chọn loại chất ổn nhiệt phụ thuộc và phương pháp được sử dụng để gia công

sản phẩm cuối (đùn, phun khuôn, khuôn nóng, nhựa hóa), mục đích sử dụng sản phẩm

cuối và tính tương hợp của ổn nhiệt với PVC. Các công nghệ và quy tắc biến đổi rất lớn.

ví dụ TICHEM 710 thường sử dụng cho phương pháp đùn dùng để gia công PVC hay PP

2.2. Chất bôi trơn:

Chất bôi trơn kiểm soát đặc tính ma sát và bám dính của nhựa trong suốt quá trình

gia công và sử dụng. Chất bôi trơn cũng đồng thời cải thiện sự phân tán của bột màu và

chất độn trong nhựa, giúp sản phẩm có màu đồng nhất, không có các hạt màu vón cục,

kết tủa. Sự phân tán tốt hơn của chất độn giúp cải thiện giới hạn chảy và đặc tính của vật

liệu.

Chất bôi trơn được phân thành 2 loại: chất bôi trơn trong và chất bôi trơn ngoài. Chất

bôi trơn trong giúp giảm ma sát giữa các phân tử polime trong suốt quá trình nóng chảy

của nhựa và chuyển thành dạng nóng chảy. Như vậy, chúng giúp giảm năng lượng tiêu

thụ trong quá trình dẻo hóa, giảm độ nhớt nóng chảy, cải thiện đặc tính chảy, cải thiện

đầu ra của máy gia công và cho phép gia công ở các điều kiện khó khăn.

Chất bôi trơn ngoài giảm ma sát và sự kết dính của polime nóng chảy với bề mặt

khuôn kim loại nóng trong quá trình gia công. Điều này giúp giảm mài mòn giữa polime

nóng chảy và kim loại, cải thiện đặc tính chảy. Nó cũng cải thiện độ bóng, độ phẳng và

sự đều đặn của bề mặt sản phẩm.

8


Hoạt tính của tác nhân bôi trơn phụ thuộc và độ phân cực của nó. Các phân tử phân

cực đóng vai trò chất bôi trơn trong đối với các polime phân cực như PVC và là chất bôi

trơn ngoài đối các polime không phân cực như poliolefin và ngược lại.

Lượng dùng tác nhân bôi trơn phụ thuộc vào sản phẩm cuối. PVC cứng thường yêu

cầu tác nhân bôi trơn trong quá trình gia công (hàm lượng 1- 4 %) và thường sử dụng kết

hợp cả 2 loại. Sự lựa chọn chất bôi trơn dựa vào chất ổn nhiệt, ví dụ: axit stearic dùng với

ổn chì, axit 12-hydoxystearic dùng với ổn Ba-Ca, glycerol mono-stearat, montan wax

hoặc PE wax đã được oxi hóa được sử dụng với ổn thiếc, hỗn hợp các este của axit béo

sử dụng với ổn Ca/Zn,… Nhựa PVC dẻo yêu cầu ít tác nhân hóa dẻo hơn (0,5%) và

thường là dạng lỏng như glucerol monooleat hoặc dầu parafin.

2.3. Tác nhân chịu va đập:

Một số lượng lớn các loại nhựa như PVC, polyolefin hay polistyren có độ cứng cao

nhưng giòn. Do đó cần sử dụng tác nhân chịu va đập (impact modifier) để cải thiện độ

bền chịu va đập, đặc biệt ở nhiệt độ thấp. Ngược lại với tác nhân hóa dẻo, tác nhân chịu

va đập phải không được làm giảm mà làm tăng nhiệt độ biến dạng nhiệt. Các tiêu chuẩn

khác để lựa chọn tác nhân chịu va đập dựa trên hiệu quả kháng thời tiết và tính trong suốt

của nó.

Tác nhân chống va đập là các loại copolime với nhiệt độ chuyển trạng thái thủy tinh

thấp. Chúng được phân tán như một pha riêng biệt trong nhựa nhiệt dẻo.

Tác nhân chịu va đập chỉ được sử dụng cho nhựa cứng, lượng dùng tối đa là 5

2.4. Chất chống đóng khối:

Phụ gia trượt và chống đóng khối (Slip and Antiblock Agent) SAB 207 là sự kết hợp

hoàn hảo giữa các tác nhân trượt Amide và tác nhân chống đóng khối Silica tổng hợp có

kích thước hạt từ 50 – 100 nm nhằm tạo độ trơn, tăng khả năng chống đóng khối của sản

phẩm nhưng không ảnh hưởng đến độ trong của sản phẩm. Bên cạnh đó SAB 207 cũng

góp phần tăng tính trượt, giảm hệ số ma sát của sản phẩm cuối cùng.

9


2.5. Chất tăng độ trong và bóng:

Phụ gia tăng trong và bóng CGE106 là một giải pháp tốt cho sản phẩm đòi hỏi có độ

trong và bóng cao mà không làm tăng giá thành của sản phẩm.

Hàm lượng sử dụng· Thông thường CGE106 được sử dụng từ 1 - 2%· Phụ gia tăng

trong và bóng CGE106 không có ảnh hưởng xấu đến khả năng hàn, dán hoặc tính chất xử

lý Corona cũng như khả năng bám dính của mực in hay keo ghép.

2.6. Chất tăng trắng quang học:

Chất tăng trắng quang học tăng cường độ trắng sáng cho các loại nhựa có màu vàng

nhạt. Chúng hấp thụ các tia UV và phát xạ một phần năng lượng thu được dưới dạng

huỳnh quang ở vùng xanh tím của bước sóng sau 10-7 – 10-9 s.

Tiêu chuẩn quan trọng đối chất tăng trắng quang học là màu sắc của bước sóng được

phát xạ (hơi xanh, hơi lục hoặc hơi đỏ) và độ bền sáng của chúng. Chúng cũng cần được

hòa tan trong nhựa, bền nhiệt trong suốt quá trình gia công và kháng di chuyển. Chúng

được sử dụng trong rất nhiều loại nhựa, với hàm lượng thuộc khoảng 0,005 – 0,1 %; khi

được sử dụng cùng với TiO2, đặc biệt là dạng rutile, chúng cần được sử dụng với hàm

lượng cao hơn. Sử dụng quá hàm lượng sẽ tạo màu trên sản phẩm cuối. Chất tăng trắng

quang học cũng có thể được sử dụng như chất hòa tan trong chất độn hoặc chất hóa dẻo

dưới dạng masterbatch.

2.7. Chất chống tia UV:

Khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời hoặc một vài ánh sáng nhân tạo khác, các bức xạ

UV có thể phá vỡ những nối hóa học trong một polymer. Quá trình này gọi là sự giảm

cấp quang hóa và là nguyên nhân cơ bản gây ra sự bẻ gãy liên kết, phấn hóa, thay đổi

màu và làm giảm tính chất vật lý của polymer.

Hầu hết polymer tinh chất theo lý thuyết thì không đủ khả năng hấp thu ánh sáng UV

trực tiếp. Tuy nhiên, lượng nhỏ những tạp chất trong polymer (ví dụ như ‘sản phẩm giảm

10


cấp’ hoặc là “chất xúc tác” của quá trình tổng hợp polymer còn xót lại) có thể hấp thu

UV.

- Chất chống tia cực tím UV-770 được dùng với hầu hết các loại nhựa như PP, HDPE,

ABS, PS, PMMA, SAN, PVC, Nylon, Polyesters, Polyacetal, . . . với chức năng chống

chịu lại tác động của tia cực tím. UV-770 làm tăng khả năng bền màu của sản phẩm

nhựa, chống lại hiện tượng hoá vàng – phân huỷ của polymer dưới tác động của tia cực

tím.

- Chất chống tia cực tím UV-770 thường được sử dụng với tỷ lệ từ 0,2% ~ 0,5% so với

trọng lượng của nhựa hoặc được dùng hỗn hợp với chất chống ô-xi hoá theo công thức: --

0,1% UV-770 + 0.1% chất chống ô-xi hoá để tăng hiệu quả chống chịu tác động của môi

trường nói chung.

3. 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.

4. 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.

11


III. Qui trình sản xuất:

Không đạt

Đạt

Không đạt

Đạt

12

KCS

KCS

Sản phẩm

Ép sản phẩm

Xử lý bề mặt

Hoàn tất sản phẩm

Trộn

Phế liệuPhụ giaNguyên liệu


Mô tả quy trình:

Nguyên liệu: hạt nhựa PE hay PVC, phế liệu, phụ gia Canxi Carbornat (tăng độ

cứng).

Trộn: theo tỉ lệ xác định (tùy thuộc vào loại sản phẩm có độ cứng khác nhau). Sau đó

đưa vào phễu nạp liệu.

Hỗn hợp được ép trong thiết bị có trục vis 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.

IV. Phương pháp ép phun:

1. Định nghĩa công nghệ ép phun:

Công nghệ ép phun là quá trình phun nhựa nóng chảy điền đầy lòng khuôn. Một khi

nhựa được làm nguội và đông cứng lại trong lòng khuôn thì khuôn được mở ra và sản

phẩm được đẩy ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy. Trong quá trình này không xảy ra bất

kỳ một phản ứng hóa học nào.

2. Máy ép phun:

2.1. Cấu tạo chung.

13


2.1.1 Hệ thống hỗ trợ ép phun.

Là hệ thống giúp vận hành máy ép phun.Hệ thống này gồm 4 hệ thống con:

Thân máy ( Frame).

Hệ thống điện (Electrical System).

Hệ thống thủy lực (Hydraulic System).

Hệ thống làm nguội (Cooling System).

Các hệ thống con trong hệ thống hỗ trợ ép phun

a. Thân máy: liên kết các hệ thống trên máy lại với nhau.

b. Hệ thống thủy lực: cung cấp lực để đóng và mở khuôn, tạo ra và duy trì lực kẹp, làm

cho trục vít quay và chuyển động tới lui, tạo lực cho chốt đẩy và sự trượt của lõi mặt bên.

Hệ thống này bao gồm bơm, van, motor, hệ thống ống, thùng chứa dầu…

14


c. Hệ thống điện: cấp nguồn cho motor điện (electric motor) và hệ thống điều khiển

nhiệt cho khoang chứa vật liệu nhờ các băng nhiệt (heater band) và đảm bảo sự an

toàn điện cho người vận hành máy bằng các công tắc. Hệ thống này gồm tủ điện

(electric power cabinet) và hệ thống dây dẫn.

d. Hệ thống làm nguội: cung cấp nước hay dung dịch ethyleneglycol…để làm nguội

khuôn, dầu thủy lực và ngăn không cho nhựa thô ở cuống phễu (feed throat) bị nóng

chảy. Vì khi nhựa ở cuống phễu nóng chảy thì phần nhựa thô ở phía trên khó chảy vào

khoang chứa liệu. Nhiệt trao đổi cho dầu thủy lực vào khoảng 90-1200F.Bộ điều khiển

nhiệt nước (water temperature controller) cung cấp một lượng nhiệt, áp suất, dòng

chảy thích hợp để làm nguội nhựa nóng trong khuôn.

15


2.1.2. Hệ thống phun.

Hệ thống phun làm nhiệm vụ đưa nhựa vào khuôn thông qua các quá trình cấp nhựa,

nén, khử khí, làm chảy dẻo nhựa, phun nhựa lỏng và định hình sản phẩm. Hệ thống này

gồm có các bộ phận:

Phễu cấp liệu (Hopper).

Khoang chứa liệu (Barrel)

Các băng gia nhiệt ( Heater band)

Trục vít (Screw)

Bộ hồi tự hở (Non-return Assembly)

Vòi phun (Nozzole)

Các bộ phận trong hệ thống phun:

a. Phễu cấp liệu: chứa vật liệu nhựa dạng viên để cấp vào khoang trộn.

b. Khoang chứa liệu: chứa nhựa và để vít trộn di chuyển qua lại bên trong nó. Khoang

trộn được gia nhiệt nhờ các băng cấp nhiệt. Nhiệt độ xung quanh khoang chứa liệu

cung cấp từ 20 đến 30% nhiệt độ cần thiết để làm chảy lỏng vật liệu nhựa.

c. Các băng gia nhiệt: giúp duy trì nhiệt độ khoang chứa liệu để nhựa bên trong khoang

luôn ở trạng thái chảy dẻo. Thông thường, trên một máy ép nhựa có thể có nhiều băng

16


gia nhiệt ( 3 băng) được cài đặt với các nhiệt độ khác nhau để tạo ra các vùng nhiệt

độ thích hợp cho quá trình ép phun.

d. Trục vít: có chức năng nén, làm chảy dẻo và tạo áp lực để đẩy nhựa chảy dẻo vào lòng

khuôn.

Trục vít có cấu tạo gồm 3 vùng: vùng cấp liệu, vùng nén, vùng định lượng.

Vùng cấp liệu: là vùng gần phễu cấp liệu nhất, chiếm khoảng 50% chiều dài hoạt

động của trục vít và có chức năng làm cho vật liệu đặc lại thành khối và chuyển vật liệu

qua vùng nén. Chiều sâu của các cánh vít ở vùng này là lớn nhất và hầu như không đổi.

Vùng nén hay vùng chuyển tiếp (Transition or compression section): chiếm

khoảng 25% chiều dài hoạt động của trục vít. Ở vùng này, đường kính ngoài của trục vít

không đổi nhưng chiều sâu các cánh vít thay đổi nhỏ dần từ vùng cấp liệu đến cuối vùng

định lượng. Chính nhờ cấu tạo đặc biệt này mà các cánh vít làm cho nhựa bị nén chặt vào

thành trong của khoang chứa liệu, điều này tạo ra nhiệt ma sát. Nhiệt ma sát này cung cấp

khoảng 70-80% lượng nhiệt cần thiết để làm chảy dẻo vật liệu.

Vùng định lượng ( Metering Section) :chiếm khoảng 25% chiều dài hoạt động của

trục vít, có chức năng cung cấp nhiệt để vật liệu chảy dẻo một cách đồng nhất và làm bắn

vật liệu chảy dẻo vào khuôn qua cuống phun. Chiều sâu cánh vít ở vùng này là bé nhất và

hầu như không đổi.

17


e. Bộ hồi tự hở hay van hồi tự mở (Non-return assemdly or non-return valve): bộ phận

này gồm vòng chắn hình nêm, đầu trục vít và seat. Chức năng của nó là tạo ra dòng

nhựa bắn vào khuôn.

Khi trục vít lùi về thì vòng chắn hình nêm di chuyển về hướng vòi phun và cho phép

nhựa chảy về phía trước đầu trục vít. Còn khi trục vít di chuyển về phía trước thì vòng

chắn hình nêm sẽ di chuyển về hướng phễu và đóng kín với seat không cho nhựa chảy

ngược về phía sau.

f. Vòi phun: có chức năng nối khoang trộn với cuống phun và phải có hình dạng đảm

bảo bịt kín khoang trộn và khuôn. Nhiệt độ ở vòi phun nên được cài đặt lớn hơn hoặc

bằng nhiệt độ chảy của vật liệu. Trong quá trình phun nhựa lỏng vào khuôn, vòi phun

phải thẳng hàng với bạc cuống phun và đầu vòi phun nên được lắp kín với phần lõm

của bạc cuống phun thông qua vòng định vị để đảm bảo nhựa không bị phun ra ngoài

và mất áp.

Có nhiều loại vòi phun khác nhau, tùy vào từng trường hợp ứng dụng cụ thể mà ta

dùng loại vòi phun nào cho thich hợp. Thông thường, người ta quan tâm đến một số

thông số như:

Đường kính lỗ của đầu vòi phun phải nhỏ hơn đường kính lỗ của bạc cuống phun

một chút(khoảng 0,125 – 0,75 mm) để cuống phun dễ thoát ra ngoài và tránh cản dòng.

Chiều dài của vòi phun nên dài hơn chiều sâu của bạc cuống phun(tạo dòng ổn

định trước khi vào bạc cuống phun).

Độ côn tùy thuộc vào vật liệu ép phun.

2.1.3. Hệ thống khuôn.

Khuôn bao gồm 2 phần, phần di động và phần di chuyển, lõi khuôn, hệ thống cuốn

nối, thiết bị tách rời (vật thể rời khỏi khuôn) và hệ thống làm nguội. Nhiệm vụ chủ yếu

của khuôn ép phun bao gồm:

Hướng dẫn dòng chảy nhựa lỏng.

Tạo dáng khối nhựa.

Làm nguội vật thể ép phun.

18


2.1.4. Hệ thống kẹp.

Hệ thống kẹp có chức năng đóng, mở khuôn, tạo lực kẹp giữ khuôn trong quá trình

làm nguội và đẩy sản phẩm thoát khỏi khuôn khi kết thúc một chu kỳ ép phun. Hệ thống

này gồm các bộ phận:

Cụm đẩy của máy (Machine ejectors).

Cụm kìm (Clamp cylinders).

Tấm di động (Moveable platen).

Tấm cố định (Stationary platen).

Những thanh nối (Tie bars).

Các bộ phận trong hệ thống kẹp:

a. Cụm đẩy (Machine ejectors): gồm xylanh thủy lực, tấm đẩy và cần đẩy. Chúng có

chức năng tạo ra lực đẩy tác động vào tấm đẩy trên khuôn để đẩy sản phẩm khỏi

khuôn.

b. Cụm kìm (Clamp cylinders): thường có hai loại chính, đó là loại dùng cơ cấu khuỷu

và loại dùng các xylanh thủy lực. Hệ thống này có chức năng cung cấp lực để đóng

mở khuôn và lực để giữ khuôn (kìm khuôn) đóng trong suốt quá trình phun.

c. Tấm di động (Moveable platen): là một tấm thép lớn với bề mặt có nhiều lỗ thông với

tấm di động của khuôn. Chính nhờ các lỗ thông này mà cần đẩy có thể tác động lực

vào tấm đẩy trên khuôn. Ngoài ra, trên tấm di động còn có các lỗ ren để kẹp tấm di

động của khuôn. Tấm này di chuyển tới lui dọc theo 4 thanh nối trong quá trình ép

phun.

d. Tấm cố định (Stationary platen): cũng là một tấm thép lớn có nhiều lỗ thông với tấm

cố định của khuôn. Ngoài 4 lỗ dẫn hướng và các lỗ có ren để kẹp tấm cố định của

khuôn tương tự như tấm di động, tấm cố định còn có thêm lỗ vòng định vị để định vị

tấm cố định của khuôn và đảm bảo sự thẳng hàng giữa cần đẩy và cụm phun (vòi

phun và bạc cuống phun).

e. Các thanh nối (Tie bars): có khả năng co giãn để chống lại áp suất phun khi kìm tạo

lực. Ngoài ra chúng còn có tác động dẫn hướng cho tấm di động.

19


2.1.5. Hệ thống điều khiển.

Hệ thống điều khiển giúp cho người vận hành máy theo dõi và điều chỉnh các thông

số gia công như: nhiệt độ, áp suất, tốc độ phun, vận tốc và vị trí của trục vít, vị trí của các

bộ phận trong hệ thống thủy lực. Quá trình điều khiển có ảnh hưởng trực tiếp đến chất

lượng sau cùng của sản phẩm và hiệu quả kinh tế của quá trình. Hệ thống điều khiển giao

tiếp với người vận hành máy qua bảng nút điều khiển (Control panel) và màn hình máy

tính (Computer screen).

a. Màn hình máy tính: cho phép nhập các thông số gia công, trình bày các dữ liệu của

quá trình ép phun, cũng như các tín hiệu báo động và các thông điệp.

b. Bảng điều khiển: gồm các công tắc và nút nhấn dùng để vận hành máy. Một bảng điều

khiển điển hình gồm có: nút nhấn điều khiển bơm thủy lực, nút nhấn tắt nguồn điện

hay dừng khẩn cấp và các công tắc điều khiển bằng tay.

Bên trong hệ thống điều khiển là bộ vi xử lý các rơ le, công tắc hành trình, các bộ

phận điều khiển nhiệt độ, áp suất, thời gian…

2.2. Chu kỳ ép phun.

Gồm 4 giai đoạn:

2.2.1. Giai đoạn kẹp (Clamping phase) : khuôn được đóng lại.

Lúc đầu cụm kìm đóng khuôn lại rất nhanh nhưng sau đó lại chậm dần đến khi khuôn

đóng lại hoàn toàn (không sảy ra tiếng động lớn). Một khi khuôn đã đóng cũng là lúc áp

lực kìm rất lớn được tạo ra để chống lại áp cao từ dòng nhựa bắn vào khuôn. Điều này rất

quan trọng vì nếu lực kìm không chống lại nổi áp lực phun thì khuôn sẽ bị hư hại và sản

phẩm nếu có ép phun được đi nữa cũng gặp nhiều khuyết tật.

20


2.2.2. Giai đoạn phun (Injection phase) : nhựa điền đầy vào khuôn.

Trong suốt giai đoạn này xảy ra 3 quá trình. Đầu tiên nhựa nóng chảy được phun vào

khuôn rất nhanh do trục vít tiến về phía trước. Một khi các lòng khuôn gần như được điền

đầy (điền đầy khoảng 95% lòng khuôn) thì quá trình định hình sản phẩm diễn ra do lòng

khuôn có nhiệt độ thấp hơn. Nhựa nóng sẽ nguội dần và sảy ra hiện tượng co rút. Do đó,

một lượng nhựa nữa (khoảng 5%) sẽ tiếp tục được phun vào để bù trừ vào sự co rút cho

đến khi miệng phun bị đặc cứng lại. Ta gọi đây là quá trình giữ hay quá trình kìm. Quá

trình này giúp ngăn dòng chảy ngược của nhựa qua miệng phun.

21


2.2.3. Giai đoạn làm nguội (Cooling phase) : nhựa được làm đặc lại trong khuôn.

Giai đoạn này bắt đầu ngay sau khi quá trình giữ kết thúc. Khuôn vẫn được đóng và

nhựa nóng trong lòng khuôn được làm nguội cho đến khi đủ dộ cứng để có thể được đẩy

rời khỏi khuôn. Trong suốt giai đoạn này trục vít vẫn quay và lùi dần lại để chuẩn bị cho

lần phun kế tiếp. Thời gian tiêu tốn trong giai đoạn này phụ thuộc vào loại vật liệu nhựa

mà ta ép.

2.2.4. Giai đoạn đẩy (Ejector phase) : đẩy sản phẩm nhựa ra khỏi khuôn.

Đây là giai đoạn cuối cùng của một chu kỳ ép phun. Trong giai đoạn này cụm kìm

làm chức năng mở khuôn ra một cách nhanh chóng và an toàn. Lúc đầu cụm kìm mở

khuôn một cách chậm chạp và sau đó là nhanh dần cho đến gần cuối hành trình thì nó

chuyển động chậm lại để tránh va đập mạnh. Khi khuôn mở ra thì tấm đẩy của khuôn bị

cần đẩy của máy đẩy về phía trước để lôi sản phẩm ra khỏi khuôn. Một khi sản phẩm rời

khỏi khuôn thì cần đẩy sẽ hồi về để sẵn sàng cho chu kỳ phun kế tiếp.

22


2.3. Thời gian chu kỳ ép phun và cách rút ngắn thời gian chu kỳ.

2.3.1. Thời gian chu kỳ ép phun:

Là khoảng thời gian cần thiết để nhựa điền đầy lòng khuôn và bề dày sản phẩm đông

đặc khoảng 90%. Như vậy thời gian chu kỳ sẽ là tổng các khoảng thời gian của từng giai

đoạn ép phun. Các khoảng thời gian này là:

Thời gian phun.

Thời gian giữ: gồm thời gian định hình và thời gian làm lạnh.

Thời gian mở khuôn.

Thời gian đóng khuôn: không đáng kể có thể bỏ qua.

2.3.2. Cách rút ngắn thời gian chu kỳ:

Thông thường thời gian chu kỳ tăng là do:

Nhiệt độ của khuôn và nhiệt chảy dẻo của nhựa cao.

Hệ thống làm nguội thiết kế không tốt.

Tốn nhiều thời gian trong giai đoạn phun và giữ.

Như vậy, để giảm thời gian chu kỳ ta sẽ giải quyết các vấn đề sau.

Giảm thời gian phun.

Giảm thời gian giữ.

Giảm thời gian làm lạnh đến mức tối thiểu.

Giảm thời gian phun: việc này liên quan đến vấn đề mất áp, số lòng khuôn và bề

dày sản phẩm.

Giảm thời gian giữ: đường kính miệng phun tăng thì thời gian giữ sẽ tăng vì thế ta

có thể giảm đường kính miệng phun để giảm thời gian giữ nhưng phải đảm bảo rằng các

lòng khuôn phải được điền đầy.

Giảm thời gian làm lạnh: có 2 yếu tố ảnh hưởng đến thời gian làm lạnh đó là nhiệt

độ khuôn và nhiệt độ chảy dẻo của nhựa. Nếu một trong hai yếu tố này tăng thì thời gian

làm lạnh sẽ tăng và thời gian chu kỳ sẽ tăng. Vì vậy muốn giảm thời gian làm lạnh thì ta

phải điều chỉnh nhiệt độ của khuôn và nhiệt chảy dẻo của nhựa một cách hợp lý.

23


2.4 . Một số loại máy ép phun.

24


25


Tài liệu tham khảo

http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/gioi-thieu-cong-nghe-ep-phun.210530.html

http://luanvan.co/luan-van/tim-hieu-ky-thuat-gia-cong-nhua-nhiet-deo-bang-may-

ep-phun-375/

http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/chuong-5-ma-y-e-p-phun-va-cac-thong-so-gia-

cong.447864.html

Đề tài tiểu luận: Chai nhựa nhiệt dẻo.

26


Mục lục

Lời mở đầu .......................................................................................................................1

I. Khái niệm về nhựa ...............................................................................................1

II. Sản phẩm hộp nhựa thân cứng..............................................................................2

1. Nguyên liệu:..........................................................................................................2

1.1. PE (Polyethylen)........................................................................................2

1.2. PP (Polypropylen)......................................................................................4

1.3. PVC (Polyvinylclorua)...............................................................................7

2. Phụ gia:..................................................................................................................8

2.1. Chất ổn nhiệt..............................................................................................8

2.2. Chất bôi trơn...............................................................................................8

2.3. Tác nhân chịu va đập..................................................................................9

2.4. Chất chống đóng khối................................................................................9

2.5. Chất tăng độ trong và bóng........................................................................10

2.6. Chất tăng trắng quang học..........................................................................10

2.7. Chất chống tia UV......................................................................................10

3. Ưu điểm.................................................................................................................11

4. Nhược điểm...........................................................................................................11

III. Qui trình sản xuất..................................................................................................12

IV. Phương pháp ép phun:...........................................................................................13

1. Định nghĩa công nghệ ép phun..............................................................................13

2. Máy ép phun..........................................................................................................13

2.1. Cấu tạo chung.............................................................................................13

2.2. Chu kỳ ép phun..........................................................................................20

3. Thời gian chu kỳ ép phun và cách rút ngắn thời gian chu kỳ ép phun..................23

4. Một số loại máy ép phun.......................................................................................24

Tài liệu tham khảo............................................................................................................26

27


28

word bao bì

Documents