[Lượm lặt] bao bì chất dẻo trong thực phẩm (PE, PET, PP, PVC...).

[Lượm lặt] Bao bì chất dẻo trong thực phẩm (PE, PET, PP, PVC...).

Một bài viết mang chút thông tin về sản xuất bao bì chất dẻo nói chung và chai nhựa nói riêng dùng để chứa đựng thực phẩm.

Ngày nay, chất dẻo là một nguyên liệu rất quan trọng trong ngành sản xuất bao bì và các ngành công nghiệp dân dụng. Sự phát triển nhanh chóng của loại vật liệu này trong thời gian ngắn gần đây chính nhờ những ưu điểm vượt bậc  của nó so với những vật liệu truyền thống khác: thủy tinh, kim loại, gốm sứ…Không những vậy, sự đa dạng và tiện dụng dễ dàng tái chế đã đưa chất dẻo trở thành vật liệu chính trong ngành công nghiệp bao bì nói chung và thực phẩm nói riêng. Điều đó có thể thấy được tầm quan trọng và ý nghĩa ứng dụng to lớn mà nó mang lại cho chúng ta. Tuy nhiên, đa phần các chất dẻo hiện nay đều được tổng hợp theo con đường hóa học, là các hợp chất cao phân tử, khó tự phân hủy nên cũng tiềm ẩn trong chúng rất nhiều những mối nguy hại. Mặt khác, bao bì chất dẻo dễ tái chế để sử dụng nhưng cũng đồng thời dễ sản sinh những hợp chất hữu cơ độc hại nhất là khi chứa đựng các dung môi như nước, dầu, rượu, axit hữu cơ…Vì thế, bao bì chất dẻo đang được quan tâm và nghiên cứu rất nhiều để có thể loại bỏ những nguy cơ độc hại ảnh hưởng xấu tới con người và tác động tới môi trường thiên nhiên.

1. Vật liệu

Trong sản xuất chai nhựa chủ yếu dùng 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) và polyethylene terephthalate (PET) 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), …

2. Phương pháp chế tạo

Hiện nay trên thế giới sử dụng phổ biến nhất hai phương pháp tạo ra các loại chai, thùng nhựa đó là phương pháp thổi (blowing molding) và phương pháp quay (rotating molding). Cả hai phương pháp này đều cùng một mục đích là tạo ra một sản phẩm rỗng từ nhựa nhiệt dẻo. Tuy nhiên, phương pháp quay có thể tạo được những sản phẩm phong phú hơn so với phương pháp thổi. Phương pháp quay có thể tạo những sản phẩm có dung tích từ 5 ml đến những thùng lớn khoảng 38 m³. Phương pháp thổi cho những sản phẩm nhỏ, sản xuất hàng loạt còn phương pháp quay thì cho những sản phẩm với nhiều kích thước lớn hơn.

1) Phương pháp thổi (blowing molding)

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.

Phương pháp thối 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.

Tuỳ theo loại sản phẩm (phụ thuộc vào loại vật liệu nhựa gia công) mà ta có hai phương pháp thổi: phương pháp đùn và phương pháp phun.

a) Phương pháp đùn – thổi (extrusion blow molding):

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 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 khác nhau.

Phương pháp đùn – thổi được mô tả theo hình vẽ sau:

b) Phương pháp phun – thổi (injection blow molding)

Nguyên lý của phương pháp này được mô tả như hình vẽ:

(1) Nhựa dẻo 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.

So với phương pháp đùn, phương pháp này cho năng suất thấp hơn do chu trình dài hơn. Điều đó lý giải tại sao phương pháp này ít được sử dụng trong sản xuất.

Cả hai bước trong phương pháp này 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 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.

2. Phương pháp quay (rotation molding):

Phương pháp này sử dụng trọng lực bên trong một bộ khuôn quay để nhận được chi tiết có cấu trúc rỗng. Còn được gọi là motomolding, đây là một lựa chọn khác của phương pháp thổi để có được các loại sản phẩm có kích thước lớn. Nó sử dụng chủ yếu nhựa nhiệt dẻo nhưng thermosets and elastomers đang trở nên phổ biến. Rotomolding có thể tạo được những chi tiết có cấu trúc hình học phức tạp, có kích thước lớn hơn nhưng có chất lượng thấp hơn phương pháp thổi. Phương pháp này bao gồm những bước sau:

(1) Một lượng bột nhựa định trước được nạp vào trong khuôn.

(2) Khuôn sau đó được gia nhiệt đồng thời quay xung quanh hai trục vuông góc với nhau do đó, bột nhựa được đưa đến tất cả các bề mặt bên trong của khuôn và dần dần chảy ra tạo thành một lớp nhựa dẻo có độ dày bằng nhau trên bề mặt của khuôn.

(3) Trong khi quay, khuôn được làm nguội, do đó làm cho nhựa cứng lại.

(4) Khuôn mở ra và sản phẩm được lấy ra ngoài.

Tốc độ quay của khuôn tương đối chậm, nó sử dụng trọng lượng của nhựa chứ không phải do ly tâm. Điều đó tạo ra một chi tiết có độ dày đều. So với hai phương pháp trên thì khuôn của phương pháp quay đơn giản hơn và rẻ hơn. Tuy nhiên, chu kỳ của một sản phẩm lại lâu hơn, có khi lên đến 10 phút mới xong một sản phẩm. Để khắc phục hạn chế này, người ta thường tiến hành trên những máy có nhiều trạm, ví dụ như trên hình vẽ là máy có 3 trạm làm .
Kiểm tra sản phẩm:

Thông thường các nhà sản xuất chưa đủ năng lực mua các thiết bị kiểm tra chất lượng sản phẩm thì họ chỉ có thể kiểm tra bằng cảm quan mà thôi, một chai PET ra khuôn sẽ được kiểm tra bằng cách cắt dọc, cắt ngang, cắt bất kỳ chỗ nào cảm thấy nhựa không đều hay biến sắc bất thường hay nhăn nhúm dù là hơi hơi để kiểm tra xem có bao nhiêu chai như thế và lỗi tại nguyên công nào. Thực tế, việc thổi chai PET này không cần sản phẩm phải chuẩn 99% so với thiết kế nên chỉ cần giống giống nguyên mẫu là được, miễn sao chất lượng hình dáng phải đồng đều, không sai khác quá nhiều với thiết kế là chấp nhận được.