bài giảng về bao bì giấy, bao bì vận chuyển hàng hóa

... 5.4.3 Ký hiệu hình vẽ cho bao bì vận chuyển hàng hóa (bao bì đơn vò gửi đi) quy đònh theo TCVN6405: 1998 ISO780: 1997 Để có bao bì tiện lợi vận chuyển đảm bảo chất lượng hàng hóa bên ta cần quan tâm... móc để bốc xếp vận chuyển hàng hóa Hướng lên Chỉ hướng bao bì vận chuyển Tránh ánh nắng mặt trời Bao bì vận chuyển không để ánh nắng mặt trời Tránh nguồn phóng xạ Vật đựng bao bì bò hư hỏng dùng... hư hỏng dùng bò nhiễm phóng xạ Tránh mưa Bao bì vận chuyển không để mưa Trọng tâm Chỉ trọng tâm bao bì vận chuyển bốc xếp đơn vò lẻ Không lăn Bao bì vận chuyển không lăn Không dùng xe kéo tay đặt

Chương 5

BAO BÌ GIẤY - BAO BÌ VẬN CHUYỂN HÀNG HÓA

(BAO BÌ ĐƠN VỊ GỞI ĐI)

5.1 GIỚI THIỆU BAO BÌ VẬN CHUYỂN HÀNG HÓA

5.1.1 Gỗ

Từ cổ xưa, người ta đã dùng gỗ làm vật liệu để đóng kiện với số lượng hàng hóa lớn để để vận chuyển Lúc đó, lượng hàng hóa được vận chuyển thương mại còn thấp, gỗ được tiêu dùng với số lượng không cao, chưa gây thiệt hại cho rừng và chưa ảnh hưởng lớn đến môi trường Thương mại hàng hóa càng ngày càng phát triển, nhu cầu về bao bì vận chuyển càng tăng cao cùng với việc khai thác rừng vượt mức để dùng cho rất nhiều mục đích như xây dựng đã khiến cho nhu cầu về gỗ tăng cao nên không thể có đủ gỗ để đáp ứng nhu cầu,

do đó bắt đầu có những vật liệu khác cạnh tranh với gỗ Đây là điều nổi bật đáng quan tâm của giấy bìa gợn sóng vì tính nhẹ hơn gỗ rất nhiều, giúp cho chi phí vận chuyển giảm thấp Tuy nhiên, hiện nay vẫn còn một số ít trường hợp hàng hóa vẫn được đóng kiện bằng thùng gỗ do tính chất cơ lý của gỗ cao Những đặc tính của thùng bằng gỗ chứa hàng hóa chuyên chở phân phối tùy thuộc vào loại gỗ được dùng Đặc tính quan trọng yêu cầu đối với thùng gỗ là chịu được tải trọng và chịu va chạm cơ học Gỗ của những cây tùng, bách hay gỗ thân mềm thì có tính chịu của áp lực cao nhưng chịu tải trọng thấp hơn loại gỗ cứng; so với gỗ cứng thì gỗ thân mềm có thể bị vỡ ra khi đóng đinh

Việc khai thác gỗ để sản xuất thùng chứa đựng hàng hóa càng lúc càng tốn chi phí quá cao và càng tiến sâu vào sự phá hoại môi trường Trung bình chỉ có 65% thân cây được tạo thành thùng gỗ Với khuynh hướng tăng sự hữu dụng của vật liệu gỗ cho việc đóng thùng chứa hàng đã hình thành công nghệ sản xuất gỗ ghép và gỗ dán Gỗ dán được dùng nhiều để sản xuất các thùng bằng gỗ hình tròn đựng chất lỏng mà ngày nay vẫn còn dùng để chứa rượu vang Phương pháp ghép nối những tấm ván thành những thùng chứa đựng

được cho thấy ở hình 5.1

Hình 5.1: Thùng chứa đựng được cấu tạo bởi gỗ ghép

5.1.2 Bao bì vận chuyển bằng plastic

Hiện nay bao bì vận chuyển hay bao bì ngoài bằng vật liệu HDPE như các két được dùng để chứa đựng chai thủy tinh, chứa bia hoặc nước ngọt có gas đang rất phổ biến và tiện lợi có khối lượng nhỏ hơn gỗ rất nhiều và tính tái sử dụng cao

Hình 5.2: Két bằng HDPE chứa chai nước ngọt hoặc chai bia để vận chuyển

phân phối

Nguyên liệu HDPE chế tạo két được phối trộn HDPE phế thải với tỷ lệ cao khoảng 80÷90% và HDPE mới khoảng 10÷20% trên tổng nguyên liệu sử dụng; với điều kiện là nguyên liệu tái sinh không bị nhiễm bẩn làm giảm tính bền cơ của bao bì

Bên cạnh đó tính chất cơ học của két càng thấp khi được sản xuất từ nhựa tái sinh nhiều lần, sẽ chóng lão hóa, dễ vỡ hơn theo thời gian sử dụng, không thể cải thiện bằng các phụ gia ổn định

Cần chú ý rằng két có thể bị nứt vỡ trên bề mặt do sự oxy hóa, sự nhanh chóng lão hóa vật liệu bởi sự tiếp cận tia cực tím Tùy thuộc vào thời gian phơi dưới ánh nắng mặt trời có thể ảnh hưởng đáng kể đến tính bền cơ học của két Thời gian sử dụng két bằng HDPE có thể là 10 năm hoặc 15 năm, hoặc có thể hơn tùy theo điều kiện áp dụng

5.2 CẤU TẠO BAO BÌ GIẤY - ỨNG DỤNG

5.2.1 Đặc tính

Ngày nay giấy chiếm hơn phân nửa trong tổng số nguyên liệu để làm bao

bì Nhờ tiến bộ của khoa học kỹ thuật, giấy các loại được sản xuất đại trà với giá thành thấp

Giấy được sử dụng phổ biến bởi một số tính chất đặc trưng như:

- Tính bền cơ học (tuy không cao như các loại vật liệu khác)

- Nhẹ

- Dễ hủy, không gây ô nhiễm môi trường

- Tái sinh dễ dàng

Bên cạnh đó giấy có những khuyết điểm như:

- Dễ rách, thấm nước, thấm khí, tính dễ xé rách càng cao khi hàm ẩm càng cao

- Độ ẩm cho phép đảm bảo tính bền của giấy là 6-7%

- Quy cách được quy định bởi trọng lượng trên một đơn vị diện tích giấy: g/m2

Để tăng độ bền cơ cho giấy, người ta thường ghép nhiều lớp giấy lại với nhau Các loại giấy có chất lượng khác nhau là do sự kết hợp với những loại nguyên liệu khác nhau Giấy là vật liệu bao bì lâu đời không gây hại môi trường, đã được xử lí để có thể tăng cường tính kháng hơi ẩm, chống oxy hóa,

kháng vi khuẩn, chống dính, khó cháy, chống thấm nước, bề mặt có độ trượt cao, độ bóng cao, chống thấm chất béo Giấy hiện nay có thể có hàng loạt các tính chất quang học và độ xốp mong muốn, và bằng cách sử dụng các lớp tráng kép trên một mặt; có thể tái tạo hình ảnh chính xác khi in ống đồng Ngoài ra, độ bền cơ học đã khiến cho giấy có khả năng chạy trên máy căng dãn theo chiều dọc của giấy mà không bị đứt hay xé rách

Giấy có thể làm từ nguyên liệu rơm rạ, gỗ vụn, vỏ cây, bột gỗ, giấy thải, gỗ thân mềm, gỗ thân cứng

Cấu tạo của nguyên liệu gỗ:

Chất lượng thành phẩm được quyết định bởi nguyên liệu cellulose ban đầu hơn là các hóa chất phụ gia, đó chính là chiều dài của cellulose Sự khác nhau giữa gỗ tỷ trọng cao và tỷ trọng thấp ảnh hưởng lớn đến cấu tạo của giấy

Thành phần chính của các tế bào gỗ

Cellulose: Cellulose là một polyme gồm 8000-10000 gốc glucose Tính

chất của sợi cellulose phụ thuộc độ dài mạch polyme, mức độ thẳng, sự sắp xếp song song bởi các mạch polyme Nó không bị hòa tan bởi kiềm, clorin, do đó giấy tẩy trắng chỉ có thể loại được lượng lignin mà không tổn thất cellulose, nhưng gây giảm đặc tính bền chắc của sợi cellulose

Hemicellulose: phân tử lượng thấp gồm 100-200 gốc monomer của xylose,

mannose arabinose, galactose và axit uronic Hemicellulose tan trong dung dịch kiềm, có khả năng bị thủy phân và có thể liên kết với các hóa chất phụ gia

Lignin: là polyme nhiệt dẻo, có nhánh, nhân thơm alkyl, có kích thước

cũng như khối lượng phân tử không ổn định, gồm các monomer là phenyl propane tan trong kiềm và dung dịch nước clor cho dẫn xuất màu nâu đen và trở nên mềm dẻo ở 160oC pH 4

Gỗ thân mềm: loại gỗ này gồm 40-50% cellulose, 15-25%

hemicellulose, 26-30% lignin Thân gỗ mềm có sợi cellulose dài gấp 2,5 lần

so với thân gỗ cứng Thân gỗ cứng dùng để sản xuất ván, tấm phẳng mịn hơn nhưng kém bền cơ học hơn so với gỗ mềm Như vậy phải cắt gỗ sao cho không phá vỡ sợi cellulose để làm giấy được tốt, bên cạnh đó lignin phải được loại bỏ đi để có thể thu được sợi cellulose và giúp chúng sắp xếp song songkhi làm giấy Sợi cellulose có thể bị gãy nát tùy các công đoạn chế biến giấy Trong quá trình chế tạo giấy, các sợi cellulose được sắp xếp lại vị trí bằng áp suất rất lớn ép lên bề mặt để tạo dạng tấm, có thể dùng phụ gia như casein và protein đậu nành hoặc tinh bột để tạo lớp áo bên ngoài tấm giấy

- Chất màu vô cơ thường chiếm 70-90% chất khô của lớp áo giấy để tạo bề mặt khác biệt cho giấy bên trong, giúp lớp áo nâng cao tính phẳng, dễ in ấn, chất lượng in cao, tạo những tính chất đặc biệt theo yêu cầu, các chất tráng để áo giấy được dùng như kaolin, CaCO3, được dùng kết hợp với các khoáng chất khác để tạo nên độ bóng bề mặt giấy

Nhờ tiến bộ kỹ thuật mà vật liệu giấy được xử lý để tăng cường tính kháng hơi ẩm, khó cháy, ngăn được nước, độ trượt cao, độ bóng cao và có các lớp tráng chống thấm dầu Giấy hiện nay có thể có hàng loạt các tính chất quang học và độ xốp mong muốn và bằng cách sử dụng các lớp tráng thích hợp, có khả năng in ấn cao (như giấy của các tạp chí đắt tiền), ngoài ra độ bền cơ học cao và khả năng chịu lực kéo (theo chiều dọc) khi chạy trên máy khiến giấy không bị đứt hoặc rách

Bảng 5.1: Phân loại nguồn nguyên liệu làm giấy

(theo sự phân loại của Cộng hòa Liên bang Đức)

I Cellulose từ sợi cotton phế thải

II Cotton phế thải cộng với 50% cellulose từ gỗ hoặc rơm rạ

III Cellulose từ rơm rạ, bã mía (không có cellulose từ gỗ)

IV Cellulose từ gỗ ≤ 50%

V Cellulose từ gỗ > 50%

Loại Nguồn nguyên liệu tráng bề mặt giấy để chống thấm

Các loại vật liệu khác nhau được dùng để nâng cao chất lượng giấy cũng được đề cập dưới đây

1

Dầu hỏa được sản xuất từ dầu mỏ thô hoặc từ than nâu Dầu này có độ thấm cao và điểm nóng chảy nằm giữa 52-56 o C Nó được thấm vào giấy bằng cách ngâm giấy vào dầu dạng lỏng, hoặc phun nó lên bề mặt giấy (H.5.3)

2

Sáp hay parafin rắn là nguyên liệu có nguồn gốc từ công nghệ tinh lọc dầu hỏa được đun đến điểm nóng chảy trên 80 o C và thẩm thấu vào giấy hoặc phun lên giấy (H.5.3)

3

Màng polyethylen hay polypropylen phủ lên bề mặt giấy hoặc thẩm thấu dạng nhựa lỏng Loại giấy được nâng cao tính chống thấm bằng nhựa thường được dùng trong sản xuất giấy bìa gợn sóng và giấy bìa cứng để làm những bao bì vận chuyển

Những vật liệu plastic khác như là polyvinyl chloride, polyvinyl acetat, polyvynyl acrylate, cellulose, ete, latex, thường được dùng để làm các bao bì đẹp mắt Những vật liệu này thường được phủ lên mặt giấy và được ép nhiệt (H.5.4) Giấy được xử lý như vậy gọi là giấy tráng bề mặt, có tính không thấm nước hay ẩm

4 Lá nhôm cũng thường được dùng cùng với giấy Ví dụ như giấy cải tiến được

làm thành ba lớp: lớp thứ nhất thường là giấy; lớp giữa là AI và lớp thứ ba là lớp polyethylene Cuối cùng sản phẩm là một vật liệu bền chắc có thể chống thấm hơi nước và hơi gas và rất thích hợp cho bao bì thực phẩm

Loại nguyên liệu V là loại chất lượng cao vì lượng sợi cellulose từ gỗ có đặc tính bền cơ cao, và thường sử dụng sợi cellulose mới từ gỗ thường từ gỗ thân mềm Sợi cellulose từ vải sợi phế thải hay từ giấy phế thải, được xử lý, tái sinh nhiều lần sẽ bị ngắn mạch, độ bền cơ kém

5.2.2 Các loại giấy bao gói: thành phần và tính chất ứng dụng

Giấy dùng để bao gói được chia thành các nhóm theo thành phần phối liệu: Giấy làm bao bì thực phẩm thường là dạng bao bì hở vì giấy có tính thấm khí hơi rất cao Chỉ trường hợp giấy được tráng phủ các màng plastic hoặc màng plastic với Al lá chống thấm khí hơi rất cao ở mặt trong lẫn mặt ngoài nhằm ngăn cản hoàn toàn tác động của môi trường ngoài lên thực phẩm được chứa đựng và tác động gây hư hỏng bao bì Do đó lượng giấy sử dụng trong ngành thực phẩm rất lớn, trong đó loại giấy bì cứng, giấy kraft làm carton gợn sóng chiếm lượng cao nhất, còn lượng giấy gói thực phẩm chỉ ở lượng thấp đối với các quốc gia phát triển cũng như đang phát triển Chỉ riêng Nhật Bản sử dụng một lượng lớn giấy thường là giấy từ nguyên liệu rơm rạ, đay, cối vừa để gói bánh truyền thống từ ngũ cốc, vừa để trang trí; họ đã dùng giấy phân bố như sau:

- Giấy bìa cứng làm hộp (bao bì ngoài) để đựng bánh

- Túi, giỏ xách quà bằng giấy bìa cứng Tất cả đều được in ấn trang trí đẹp

Giấy được sử dụng nhiều như thế nhưng sẽ được tái sinh dễ dàng không gây ô nhiễm môi trường, vừa tận dụng nguồn cellulose của đất nước (đay, cối, rơm rạ, bột gỗ, gỗ vụn từ ngành xây dựng dân dụng), giảm đi một lượng khá lớn plastic làm các loại bao bì trong cũng như bao bì ngoài cho loại bánh bảo quản ngắn ngày

Dưới đây là ký hiệu loại nguyên liệu giấy để bao gói:

AP1 100% hỗn hợp các loại giấy phế liệu

AP2 30% của AP1 + ; 70% giấy phế liệu chất lượng cao hơn

AP3 25% sợi cellulose loại 2 và 75% giấy phế liệu chất lượng cao,

hoặc 100% giấy phế liệu chất lượng cao

AP4 30% sợi cellulose thuần khiết và 70% giấy vụn chất lượng cao

hơn hoặc 100% giấy phế liệu chất lượng cao nhất

ZP1 100% sợi cellulose từ mắt gỗ (và có thể đến 30% giấy phế liệu) ZP2 100% sợi cellulose loại 2 tẩy bằng sulphite (và có thể phối đến

30% giấy phế liệu chất lượng cao hơn)

ZP3 100% cellulose loại 2 tẩy bằng sulphite có thể phối đến 30% gỗ

hoặc 30% giấy phế liệu chất lượng cao hơn)

ZP4 65% cellulose thuần khiết đã dược tẩy trắng bằng sulphite và

được phối trộn với 35% gỗ

ZP5 100% sợi cellulose thuần khiết

NaP1: 100% sợi cellulose thuần khiết đã sulphite hóa

NaP2: 50% lượng NaP1 phối trộn với 50% giấy kraft phế liệu

- Sợi cellulose thuần khiết là cellulose không lẫn hemicellulose hay lignin Giấy được cuộn đi qua bể sáp hoặc parafin rắn đã được nấu chảy Giấy sau khi được thấm sáp hoặc parafin được cho qua bể nước làm nguội và được sấy khô, cuộn lại

Hình 5.3: Công nghệ tráng sáp lên giấy

Hạt plastic được gia nhiệt chảy lỏng và được qua máy đùn thổi thành màng và ghép lên bề mặt giấy

Giấy kraft làm bao bì: là loại giấy có màu hơi nâu, làm từ sợi cellulose được

xử lý với muối natrium sulfat (sulfat hóa) và không tẩy trắng bằng phương pháp sulphite Giấy kraft dùng để làm các loại bao to để đựng ngũ cốc hay ximăng thường nặng từ 70-75g/m2; Giấy kraft mỏng nhất là 6-7g/m2; giấy kraft để chế tạo bìa gợn sóng làm thùng chứa, bao bì đơn vị gởi đi, có khối lượng 85÷180g/m2 Giấy kraft có thể tẩy được, nhưng khi bị tẩy độ dai của nó sẽ giảm đi Hơn 60% sản lượng giấy kraft dùng để làm giấy bìa cứng, giấy bìa gợn sóng (hoặc carton gợn sóng)

Hình 5.4: Công nghệ phủ (tráng) plastic lên bề mặt giấy

5.3 GIẤY BÌA GỢN SÓNG - CẤU TẠO BAO BÌ VẬN CHUYỂN

Với tiến bộ kỹ thuật hiện nay, bao bì carton gợn sóng có thể có hầu hết các tính chất cơ học cần thiết như: chịu sự đè nén, va chạm, áp lực trong các điều kiện môi trường có độ ẩm cao, do tạo nên các lớp sóng, tăng cường số các lớp giấy bìa thành 3,5 hoặc 7 lớp Ngoài ra có thể tăng cường độ bền cơ học của các thùng chứa bằng cách gia cường các góc, các bề mặt đạt độ ma sát thích hợp, để không trượt lên nhau giúp ổn định thùng trên pallet Để tăng cường tính cách nhiệt cho thùng có thể đưa polyurethan xốp vào các rãnh sóng Để bảo vệ an toàn cho các kho hàng, cũng có thể xử lý thích hợp để hạ thấp tính bốc cháy của thùng xuống 60%

Hiện nay bao bì carton dợn sóng đứng đầu trong các loại bao bì không gây hại môi trường, với tỷ lệ 75% số lượng nguyên liệu chế tạo là loại giấy kraft tái sinh (có thể đạt đến 100% nhưng chỉ nhằm mục đích thu nhặt lại) Tỷ lệ này được chấp nhận bởi qui định của EEC Vì vậy một bao bì riêng lẻ được sản xuất sẽ chứa 75% sợi giấy tái sinh và 25% sợi giấy nguyên chất Khi tính đến chất lượng thu được thì ta thấy đây là một tiến bộ kỹ thuật lớn đồng thời hiệu quả kinh tế lớn

5.3.1 Cấu tạo của bìa giấy gợn sóng - Bao bì vận chuyển

Giấy bìa gợn sóng thực hiện chức năng đặc biệt quan trọng đó là vật liệu tạo nên bao bì ngoài hình khối chữ nhật để chứa đựng một lượng lớn đơn vị bán lẻ, giúp thuận tiện trong phân phối vận chuyển, lưu kho và kiểm tra quản lý Quá trình cải tiến các nguyên liệu tạo nên, giấy bìa gợn sóng là một trong những bước tiến lớn nhất của thế kỷ 20 (giấy bìa gợn sóng được phát minh trong thế kỷ 19 và được sử dụng phổ biến, chế tạo bằng cơ giới vào đầu thế kỷ 20) Nó được sản xuất trên máy có tốc độ 50÷200m/phút, khổ rộng hơn 2m và có thể được ghép 3, 5 hoặc 7 lớp Những đặc tính về cường lực của nó tùy thuộc vào loại giấy được dùng, biên độ gợn sóng và chất lượng của keo Các dợn sóng có hình vòng cung nhằm mục đích tăng khả năng chịu lực lên cao nhất (như các giàn đỡ vòm, khung hình vòng cung trong kỹ thuật xây dựng dân dụng cũng như cầu đường) Hình 5.5 mô tả quy cách của các loại gợn sóng làm tăng cường độ chịu áp lực và tải trọng đối với giấy bìa gợn sóng làm bao bì vận chuyển hàng hóa (thùng chứa)

Hình 5.5: Các loại gợn sóng A, B, C, D

Hình 5.6: Các loại giấy bìa gợn sóng 5 lớp, 7 lớp

kết hợp các loại sóng khác nhau

Các loại giấy gợn sóng - tính chất

Tùy thuộc vào loại hàng và cách thức xếp hàng mà có những yêu cầu cường lực khác nhau Hình 5.7 mô tả sự va chạm và phương chịu lực của bìa gợn sóng

Hình 5.7: Loại lực tác động và phương chịu lực của giấy bìa gợn sóng

a) Phương chịu áp lực va chạm của giấy gợn sóng b) Phương chịu tải trọng của giấy gợn sóng

Loại gợn sóng A, có bước sóng dài và chiều cao sóng cao có đặc tính chịu

lực va chạm tốt nhất Giấy bìa gợn sóng loại A sẽ được dùng để đóng gói các loại hàng hóa có thể bị ảnh hưởng bởi va chạm cơ học

Loại gợn sóng B, có bước sóng ngắn và chiều cao sóng thấp cũng có khả

năng chịu được va chạm cơ học nhưng đặc biệt có khả năng chịu tải trọng nặng so với loại gợn sóng A, do đó giấy bìa gợn sóng kiểu B chủ yếu được dùng để đóng gói các hàng hóa có tải trọng cao như đồ hộp

Loại gợn sóng C, kết hợp những đặc tính của loại A và loại B nên có tính

năng chịu được tải trọng và va chạm

Loại gợn sóng D, có bước sóng ngắn chiều cao sóng rất thấp nên khả năng chịu

tải trọng cũng như va chạm đều rất kém vì thế chỉ được dùng làm bao bì thương mại bao gói các loại hàng hóa có trọng lượng nhỏ và ít chịu tác động cơ học

Dựa vào những đặc tính của loại gợn sóng để xác định phương cách tạo thùng chứa hình khối chữ nhật bằng giấy bìa gợn sóng, có khả năng chịu lực

tác động và chịu tải trong tốt nhất

Cấu trúc triển khai của bao bì ngoài bằng bìa gợn sóng như hình 5.8a, khi lắp thành thùng chứa phải có cấu tạo gợn sóng như hình 5.8b: bề mặt xung quanh có đường nối đỉnh của gợn sóng thẳng đứng với mặt đáy, mặt đáy và nắp có phương của đường nối đỉnh sóng song song nhau và song song với một mặt phẳng đáy

Hình 5.8: Phương pháp tạo hình của bao bì giấy gợn sóng

a) Hình triển khai của thùng giấy bìa gợn sóng (thùng carton)

b) Cấu trúc hộp cơ bản (phương của gợn sóng biểu thị bằng mũi tên)

5.3.2 Cách sắp xếp hộp lon thực phẩm vào bao bì ngoài

Khi thiết kế thùng carton, phải quan tâm đến khả năng sử dụng, sự tiết kiệm vật liệu bìa gợn sóng và khả năng chứa nhiều nhất của thùng, đặc biệt chú ý khi bao gói ngoài các sản phẩm bán lẻ dạng chai thủy tinh thân trục, hoặc lon kim loại Trường hợp của những đơn vị bán lẻ được bao gói dạng khối chữ nhật thì bao bì ngoài cũng có dạng khối chữ nhật sẽ được xác định kích thước một cách dễ dàng

Những hộp kim loại dạng trụ tròn và chai lọ có thể xếp theo cách xếp vuông hoặc xếp chéo như hình 5.9a,b

Cách xếp vuông góc: Tâm các hình tròn đáy lon nằm ở đỉnh của hình

vuông cạnh bằng đường kính lon (d)

Cách xếp chéo: Tâm các hình tròn đáy lon là đỉnh của tam giác đều có

cạnh bằng đường kính lon

Hình 5.9: Các cách xếp hộp tròn vào thùng bìa gợn sóng

Cách sắp xếp thích hợp nhất (vuông góc hay chéo) có thể được tính toán tương ứng với kích thước hộp, các thông số sắp xếp lon như sau:

l - chiều dài đáy thùng carton

b - chiều rộng đáy thùng; d - đường kính hộp

h - chiều cao hộp (nếu hộp được xếp trong chỉ một tầng, h cũng là chiều

cao của thùng carton)

m - số lon xếp theo chiều rộng

n - số lon xếp theo chiều dài hộp

N - tổng số hộp xếp trong một tầng = m × n

P - diện tích toàn bộ bề mặt giấy bìa carton

V - thể tích của thùng chứa

Kích thước thùng, số lon sắp xếp, đường kính của lon có quan hệ như sau:

- Theo cách xếp vuông:

- Theo cách xếp chéo

2Từ đó có hệ số f biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số theo các phương pháp xếp vuông hoặc chéo:

= Nd2f

lb

Với kiểu xếp thùng vuông góc thì f = 1, kiểu xếp chéo f ≤ 1,155

Ưu điểm của việc xếp hộp theo cách chéo được nhận thấy trong trường hợp

(i) n > 4

(ii) m = 2 và n > 8

4 < m < 14 và n > 5

m > 16 và n > 4

Khi gấp hộp carton, ta cần phải

chú ý sao cho nắp phải được xếp song

song với chiều dài của thùng carton

Bên cạnh đó, việc sản xuất thùng bìa

gợn sóng làm bao bì đơn vị gởi đi rất

quan tâm đến tính kinh tế là tiết kiệm

được giấy, có nghĩa là đạt được yêu

cầu thùng chứa lợi về thể tích chứa và giảm tốn hao bìa giấy nguyên liệu Hình 5.10 là các kích thước chiều dài, chiều rộng, chiều cao của một thùng carton

Tỷ lệ l: b: h = 2: 1: 2, là tỷ lệ giữa chiều dài, rộng và cao đáp ứng được

yêu cầu thể tích thùng (lớn nhất) tốt nhất với diện tích bề mặt hộp tối thiểu Nếu tỷ lệ này thay đổi thành 2: 2: 1, sẽ phải sử dụng thêm 33% nguyên liệu Còn nếu tỷ lệ là 1: 1: 1 thì phải sử dụng thêm 12% nguyên liệu so với nguyên liệu dùng cho trường hợp tỷ lệ 2: 1: 2 Thực tế để hạ trong tâm thùng, bảo đảm an toàn thường không theo tỷ lệ 2: 1: 2

5.4 QUY CÁCH CỦA BAO BÌ VẬN CHUYỂN

Hình 5.10

5.4.1 Quy định về kích thước thùng khối chữ nhật và khối lượng hàng được chứa đụng

Bảng 5.2: Kích thước bên trong của thùng carton và khối lượng tối đa cho phép

đóng trong một thùng

Hình 5.11: Một trong các cách sắp xếp thùng hàng hóa (các đơn vị gởi đi) trên

một pallet để lưu kho

5.4.2 Ghi nhãn bao bì ngoài

Bao bì giấy bìa gợn sóng (bao bì giấy carton) cũng được ghi nhãn nhưng yêu cầu đơn giản so với trường hợp ghi nhãn cho hàng hóa đơn vị bán lẻ,

thông thường có thể ghi:

- Thương hiệu

- Tên sản phẩm (có thể ghi một số chi tiết về đặc tính vật phẩm)

- Địa chỉ nhà sản xuất, nơi đóng bao bì - quốc gia sản xuất

- Hạn sử dụng

- Số lượng hay trọng lượng

- Mã số mã vạch

- Các ký hiệu, dấu hiệu phân hạng thực phẩm (nếu có) như dấu hiệu hàng Việt Nam chất lượng cao

5.4.3 Ký hiệu bằng hình vẽ cho bao bì vận chuyển hàng hóa (bao bì đơn vị gửi đi) được quy định theo TCVN6405: 1998 và ISO780: 1997

Để có được bao bì tiện lợi trong vận chuyển và đảm bảo chất lượng hàng hóa bên trong ta cần quan tâm đến qui định chung như một ngôn ngữ riêng dành cho lĩnh vực này

Tiêu chuẩn TCVN6405: 1998 và ISO780: 1997qui định các ký hiệu quy ước ghi trên bao bì vận chuyển để hướng dẫn việc bốc xếp và bảo quản hàng hóa trong quá trình vận chuyển

1- Quy cách ký hiệu - ý nghĩa

Các ký hiệu được in trực tiếp trên bao bì đơn vị gởi đi không bắt buộc đóng khung đậm cho các ký hiệu

a) Màu sắc của ký hiệu

Màu sắc dùng cho ký hiệu phải là màu đen Nếu màu của bao bì làm cho màu đen của ký hiệu không rõ thì nên chọn màu sắc tương phản, thích hợp làm nền, tốt nhất là màu của giấy traft chế tạo thùng Phải tránh các màu có thể nhằm lẫn với nhãn hàng hóa thuộc loại nguy hiểm Tránh dùng màu đỏ,

da cam hoặc vàng, trừ khi có các yêu cầu đặc biệt

b) Kích thước của ký hiệu

Các chiều cao thông thường của ký hiệu là 100mm, 150mm hoặc 200mm Tuy nhiên, tùy theo kích thước và hình dạng của bao bì có thể sử dụng các ký hiệu lớn hơn hoặc nhỏ hơn

c) Số, vị trí và hướng của ký hiệu

Số của ký hiệu sử dụng cho mỗi loại bao bì phụ thuộc vào kích thước hình dáng và hàng hóa chứa đựng bên trong

Đối với các ký hiệu số 1,3,7,11, và 16 (xem bảng 5.3) phải theo các nguyên tắc sau:

Ký hiệu số 1- "Dễ vỡ", phải để ở góc bên trái của tất cả bốn mặt xung

quanh bao bì (xem ví dụ trong số 1 bảng 5.3)

Ký hiệu số 3- "Hướng lên trên", cũng để ở vị trí giống như ký hiệu 1 Ký hiệu số 7- "Trọng tâm", khi có thể, ký hiệu này cần phải để tất cả 6

mặt hoặc ít nhất phải để trên 4 mặt liên quan đến vị trí thực của trọng tâm

Ký hiệu số 11- "Vị trí kẹp"

- Chỉ những bao bì có các ký hiệu này mới được vận chuyển bằng kẹp

- Ký hiệu phải để ở hai mặt đối diện của bao bì trong tầm nhìn của người vận hành thiết bị khi bốc xếp hàng hóa

- Ký hiệu không được đặt ở mặt bao bì sẽ kẹp

Ký hiệu 16- "Quàng dây”, ở đây phải đặt ít nhất ở hai mặt đối diện của

- Trong ký hiệu 14 "Giới hạn số lượng xếp chồng lên", n là số lượng tối

đa bao bì được xếp chồng lên nhau

2- Hình ảnh ký hiệu cụ thể

Hướng dẫn phải được ghi rõ trên bao bì vận chuyển bằng cách sử dụng các ký hiệu tương ứng đưa ra trong bảng 5.3

Bảng 5.3: Ý nghĩa, hướng dẫn và lưu ý khi sử dụng

các ký hiệu cho bao bì ngoài

3 Hướng lên trên Chỉ ra hướng đúng của bao bì vận chuyển

do bị nhiễm phóng xạ

6 Tránh mưa

Bao bì vận chuyển không được để dưới mưa

7 Trọng tâm

Chỉ ra trọng tâm của bao bì vận chuyển được bốc xếp như một đơn vị lẻ

8 Không được lăn Bao bì vận chuyển không được lăn

9

Không

dùng xe

kéo tay

đặt ở đây

Không dùng xe kéo tay đặt vào mặt này khi bốc xếp bao bì vận chuyển

Chỉ ra khối lượng tối

đa được phép xếp chồng lên bao bì vận chuyển

17 Giới hạn

nhiệt độ

Chỉ ra giới hạn nhiệt độ để bảo quản và bốc xếp bao bì vận chuyển

Câu hỏi

1 Phát biểu nào dưới đây sai:

a) Thùng giấy carton nhẹ, dai, chống va đập tốt

b) Giấy carton có tráng phủ lớp plastic có tính cách ẩm và ngăn cản khí

kém

c) Các loại carton gợn sóng chịu được va đập và chịu nén và có nhiều công dụng

d) Khi mua giấy để chế tạo bìa giấy carton ta cần quan tâm đến độ dày, độ cứng của giấy

2 Bao bì đơn vị gởi đi chứa số lượng 24 hộp, SP chứa trong mỗi hộp: 10SP/hộp; khối lượng 100g/SP Số lượng được ghi trên bao bì đơn vị gửi

đi như sau:

a) 100g × 10 × 24 b) 100g × 240 gói

c) 24 × 10SP × 100g/SP d) 10 hộp × 100g × 24

3 Để dễ dàng phân phối vận chuyển bao bì thường có dạng:

a) Khối chữ nhật và khối vuông

b) Khối trụ và khối vuông

c) Dạng gói

d) Khối chữ nhật

4 Để tạo nên loại giấy bìa gợn sóng có tính chịu tải trọng cao nhất người ta thường ghép giữa các loại giấy gợn sóng sau:

a) A ghép với B b) B ghép với B

c) B ghép với C d) A ghép với E

5 Cách xếp chéo các hộp trụ tròn vào hộp carton là cách xếp sao cho:

a) Tâm các đáy tròn, nằm trên đỉnh của một tam giác

b) Đường nối tâm của các đáy tròn của hộp hình trụ chính là các cạnh của một tam giác đều

c) Diện tích bề mặt bị bỏ trống nhiều hơn so với phương pháp xếp vuông d) Các phát biểu trên đều không đúng

Tài Liệu Tham Khảo

1 United Nations Industrial Development Organization Food industry

studies No.5, Packaging and Packaging materials, New York, 1969

2 Hanlon J F., Paper and paper board, Handbook of Package

Engineering, 2nd Edition, McGraw, Hill Inc, New York, 1984

3 Schenk,R.U.,Bjorksten and L yeager Composition and consequences of aluminium in water,beverages and other ingestibles In Environmental Chemistry and toxicology of Aluminium , T.E Lewis(Ed.), Lewis

publisher,Inc.,Chelsea Michigan,1989,chap.14 33

4 Wade, P.Biscuit, cookies and crackers, vol.1, The Principles of the craft, Elservier Applied science Publishers Ltd.,Essex, England 1988, chap.4

BAO BÌ THỦY TINH

6.1 ĐẶC TÍNH CHUNG CỦA THỦY TINH

6.1.1 Đặc tính chung

Bao bì thủy tinh đựng thực phẩm gồm những chai, lọ bằng thủy tinh silicat Trước đây, thủy tinh là từ gọi chung cho những oxyt vô cơ dạng thủy tinh hay chính là dạng cấu trúc vô định hình Vật chất vô cơ thường tồn tại dưới các dạng:

Dạng khí, gồm tập hợp các phần tử như O2, N2, CO2, H2, Cl2, F2, SO2 , hoặc khí ion hóa plasma, hoặc dạng hơi như hơi H2O Dạng lỏng như Br2, Hg Các dạng khí, hơi hoặc lỏng đều mang tính linh động và có hình dạng của vật chứa chúng

- Dạng rắn tinh thể, như các dạng muối kết tinh, có các hạt tinh thể rời

rạc, kích thước tùy vào điều kiện kết tinh

- Dạng rắn vô định hình, còn gọi là dạng thủy tinh có thể gặp ở dạng hạt,

dạng màng, gel, hoặc đóng rắn thành khối Trạng thái thủy tinh thường là trạng thái đặc trưng của các hợp chất vô cơ, được xem là trạng thái trung gian của dạng kết tinh và dạng lỏng có đặc tính: trong suốt, cứng dòn ở nhiệt độ thường

- Khi được gia nhiệt thì thủy tinh mềm dần và trở nên linh động, chảy thành giọt hay thành dòng, độ nhớt càng giảm thấp khi nhiệt độ càng tăng; và độ nhớt sẽ tăng dần đến cực đại và mất cả tính linh động khi

publisher,Inc.,Chelsea Michigan,1989,chap.14 33

4 Wade, P.Biscuit, cookies and crackers, vol.1, The Principles of the craft, Elservier Applied science Publishers Ltd.,Essex, England 1988, chap.4

BAO BÌ THỦY TINH

6.1 ĐẶC TÍNH CHUNG CỦA THỦY TINH

6.1.1 Đặc tính chung

Bao bì thủy tinh đựng thực phẩm gồm những chai, lọ bằng thủy tinh silicat Trước đây, thủy tinh là từ gọi chung cho những oxyt vô cơ dạng thủy tinh hay chính là dạng cấu trúc vô định hình Vật chất vô cơ thường tồn tại dưới các dạng:

Dạng khí, gồm tập hợp các phần tử như O2, N2, CO2, H2, Cl2, F2, SO2 , hoặc khí ion hóa plasma, hoặc dạng hơi như hơi H2O Dạng lỏng như Br2, Hg Các dạng khí, hơi hoặc lỏng đều mang tính linh động và có hình dạng của vật chứa chúng

- Dạng rắn tinh thể, như các dạng muối kết tinh, có các hạt tinh thể rời

rạc, kích thước tùy vào điều kiện kết tinh

- Dạng rắn vô định hình, còn gọi là dạng thủy tinh có thể gặp ở dạng hạt,

dạng màng, gel, hoặc đóng rắn thành khối Trạng thái thủy tinh thường là trạng thái đặc trưng của các hợp chất vô cơ, được xem là trạng thái trung gian của dạng kết tinh và dạng lỏng có đặc tính: trong suốt, cứng dòn ở nhiệt độ thường

- Khi được gia nhiệt thì thủy tinh mềm dần và trở nên linh động, chảy thành giọt hay thành dòng, độ nhớt càng giảm thấp khi nhiệt độ càng tăng; và độ nhớt sẽ tăng dần đến cực đại và mất cả tính linh động khi

- Thủy tinh có tính chuyển đổi trạng thái thuận nghịch theo sự tăng giảm nhiệt độ, tính chất ban đầu thường vẫn được giữ nguyên trong suốt quá trình biến đổi trạng thái thuận nghịch do gia nhiệt - làm nguội, hoặc khi

bị nấu chảy và làm nguội nhiều lần theo cùng một chế độ

- Thủy tinh có tính đẳng hướng: xét theo mọi hướng thì cấu trúc thủy tinh đồng nhất như nhau, do đó ứng suất theo mọi hướng xuất hiện trong khối thủy tinh xem như tương đương nhau

6.1.2 Phân loại thủy tinh vô cơ

Thủy tinh (TT) đơn nguyên tử là thủy tinh chỉ tập hợp một loại nguyên tố

hóa học, các nguyên tố này thuộc nhóm V, VI của bảng phân loại tuần hoàn; đây chính là dạng đóng rắn của S, P, Se, As

Thủy tinh oxyt là dạng tập hợp các phân tử oxyt axit, hay oxyt bazơ cùng

loại hay nhiều loại tồn tại ở nhiệt độ thường như B2O3, SiO2, GeO2 (oxyt

germanium), P2O5

Gọi tên thủy tinh theo lớp rồi đến nhóm Lớp là các oxyt có tỷ lệ thành

phần cao và khá cao tạo nên thành phần chính của thủy tinh Trong đó thành phần oxyt cơ bản chiếm tỷ lệ cao nhất tạo nên thủy tinh, được gọi theo tên muối và đặt ở cuối còn các oxyt khác được viết tận cùng bằng 0 (âm đọc là ô) và xếp theo chiều tăng nồng độ

Ví dụ: boroalumino silicat

Các oxyt kim loại được thêm vào ở lượng rất nhỏ so với các oxyt nguyên liệu chính thì được xếp vào nhóm; được gọi tên theo các nguyên tố kim loại của các oxyt này, và được sắp xếp theo thứ tự hóa trị tăng dần

Thủy tinh silicat là một loại thủy tinh oxyt rất phổ biến, chính là vật liệu làm chai lọ chứa đựng thực phẩm như các:

- Chai nước giải khát có gas, bia, rượu, nước quả ép

- Lọ đựng rau quả, dầm dấm

Ví dụ: boroalumino silicat, natri, kali, canxi

6.1.3 Tính chất của thủy tinh bị ảnh hưởng bởi các cấu tử riêng phần

Khi trộn các oxyt thành một hỗn hợp vật lý thì không có phản ứng hóa học xảy ra; mỗi oxyt vẫn mang tính chất như khi nó tồn

tại độc lập Nếu thủy tinh là hỗn hợp vật lý của các oxyt thì tính chất của các oxyt thành phần đó sẽ không đổi trong thủy tinh và được xem như tương đương với các tính chất của các oxyt đó ở dạng tinh thể hoặc dạng thủy tinh

thuần khiết Nhưng trong thực tế, khi nấu chảy hỗn hợp các oxyt thì chúng tương tác nhau, sắp xếp vị trí trong mạch vô định hình làm thay đổi tính chất của chúng so với khi ở dạng tự do (hay tính chất riêng phần) Tính chất kỹ thuật này được áp dụng trong chế tạo thủy tinh silicat làm vật liệu bao bì thực phẩm và vật liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác, các oxyt kim loại kiềm và kiềm thổ được cho vào ở lượng nhỏ đã tạo nên những tính năng mới cho thủy tinh silicat, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật riêng biệt

6.2 THỦY TINH SILICAT

6.2.1 Đặc điểm của bao bì thủy tinh silicat

Bao bì thủy tinh silicat có những ưu khuyết điểm như sau:

- Nguồn nguyên liệu tự nhiên phong phú (cát trắng ở bờ biển)

- Tái sinh dễ dàng không gây ô nhiễm môi trường

- Dẫn nhiệt rất kém

- Tái sử dụng nhiều lần, nhưng phải có chế độ rửa chai lọ đạt an toàn vệ sinh

- Trong suốt

- Ít bị ăn mòn hóa học bởi môi trường kiềm và axit (sự ăn mòn xảy ra rất chậm và tùy theo nồng độ) Bao bì thủy tinh chứa thực phẩm không bị ăn mòn bởi pH của thực phẩm mà thường bị ăn mòn bởi môi trường kiềm, vệ sinh chai lọ để tái sử dụng

- Có thể bị vỡ do va chạm cơ học

- Nặng, khối lượng bao bì có thể lớn hơn thực phẩm được chứa đựng bên trong, tỷ trọng của thủy tinh: 2,2÷6,6

- Không thể in, ghi nhãn theo qui định nhà nước lên bao bì mà chỉ có thể vẽ, sơn logo hay thương hiệu của công ty nhà máy hoặc khi sản xuất chai có thể được tạo dấu hiệu nổi trên thành chai và nếu cần chi tiết hơn thì phải dán nhãn giấy lên chai như trường hợp sản phẩm rượu, bia, nước ngọt chứa đựng trong chai

6.3 NGUYÊN LIỆU VÀ PHỐI LIỆU TRONG SẢN XUẤT THỦY TINH BAO BÌ TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

Nguyên liệu sản xuất thủy tinh (thủy tinh silicat) là các hợp chất vô cơ từ

quặng thiên nhiên: các oxyt kim loại lưỡng tính, oxyt kiềm và oxyt kiềm thổ (thành phần này có thể tồn tại với lượng nhỏ)

Nguyên liệu phụ: hỗ trợ kỹ thuật chế tạo các hợp chất vô cơ được dùng ở

lượng nhỏ hoặc rất nhỏ để khử bọt, khử màu, nhuộm màu, làm đục thủy tinh hoặc rút ngắn quá trình nấu

Trong thực tế người ta hay dùng các nguyên liệu như cát, đá vôi, tràng thạch đôlômi, sođa, sunfat, borat hoặc các oxyt tinh khiết, hoặc phế liệu thủy tinh để nấu thủy tinh silicat dùng trong công nghiệp thực phẩm

6.3.1 Nguyên liệu nấu thủy tinh oxyt silic (SiO 2 )

SiO 2

Là thành phần chính của đa số thủy tinh công nghiệp Phân tử SiO2 bị nấu chảy ở nhiệt độ cao sẽ chuyển thành SiO4, có cấu tạo khối tứ diện đều mà trọng tâm là nguyên tử S, nối với 4 nguyên tử O phân bố như đỉnh của khối tứ diện đều, tạo khung cơ bản cho thủy tinh Thủy tinh silicat bền cơ, nhiệt, hóa Thủy tinh silicat thuần khiết còn được gọi là thạch anh, rất quý và được nấu ở nhiệt độ rất cao Thạch anh bền nhiệt, bền hóa, tính chiết quang rất cao

- Thủy tinh công nghiệp có thành phần SiO2 là 55÷75% Nguồn nguyên liệu chính là cát biển (SiO2) thô, trong cát có thể lẫn chất bẩn thải trong biển Ngoài SiO2 còn có Al2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, là thành phần cần được điều chỉnh trong thủy tinh công nghiệp Bên cạnh đó có thể có những oxyt nhuộm màu; các oxyt ảnh hưởng độ chiết quang của thủy tinh như: Fe2O3, MnO2, TiO2, Cr2O3, V2O5

Yêu cầu cát nấu thủy tinh có hàm lượng SiO2 cao và hàm lượng tạp chất Fe2O3 rất nhỏ (Fe2O tạo thủy tinh màu vàng, FeO tạo cho thủy tinh màu xanh lá cây) do đó hàm lượng oxyt sắt tổng trong thủy tinh cho phép là 0,012÷0,3%

- Yêu cầu độ hạt cát 0,1÷0,8mm, nếu kích thước hạt >0,8÷2mm thì sẽ khó chế tạo thủy tinh đạt chất lượng cao do cát có trạng thái nóng chảy không đồng đều (do độ hạt cát to nhỏ khác nhau rất nhiều thường gây khuyết tật trong sản phẩm) Hạt cát nhỏ, mịn, đồng đều kích thước, tròn, trơn láng không có khía cạnh rất thuận lợi để sản xuất thủy tinh chất lượng cao

Ở Việt Nam có những nơi có cát tốt (gọi là cát thạch anh) như: Cát Bà, Phả Lại, Quảng Bình, Đà Nẵng

Oxyt kali (K 2 O)

K2O được cho vào thủy tinh từ nguồn K2CO3, tạo cho thủy tinh vẻ bóng sáng bề mặt, nên K2O là phụ gia sản xuất thủy tinh cao cấp như pha lê, thủy tinh màu, thủy tinh quang học, thủy tinh dùng trong phân tích hóa học và thủy tinh kỹ thuật

Oxyt canxi (CaO)

CaO được cung cấp bởi nguồn đá vôi, đá phấn (có thể có chứa oxyt sắt), CaO là một trong những thành phần cơ bản của thủy tinh CaO giúp cho quá trình nấu, khử bọt dễ và thủy tinh có độ bền hóa học cao

Oxyt bari (BaO)

BaO tạo cho thủy tinh vẻ sáng bóng, trọng lượng riêng tăng cao, do đó BaO là phụ gia để sản xuất thủy tinh quang học và rút ngắn quá trình nấu

Oxyt chì (Pb 3 O 4 )

Trong thực tế thường dùng Pb3O4, thủy tinh chì thì dễ nấu, dễ khử bọt Khi nấu oxyt chì sẽ cho thủy tinh có chiết suất cao, trọng lượng riêng lớn, dùng để sản xuất thủy tinh quang học, pha lê, thủy tinh bát đĩa cao cấp, ngọc thạch nhân tạo

Oxyt kẽm (ZnO)

ZnO làm giảm hệ số giãn nở nhiệt của thủy tinh, gây đục thủy tinh, tạo tính bền nhiệt, bền hóa học cao và gây đục cho thủy tinh

Oxyt boric B 2 O 3

Oxyt boric được cung cấp từ nguồn:

- Axit boric H2BO3, borat (hàn the) Na2B4O7.10H2O

- Quặng asarit 2MgO.B2O3H2O

Nếu cho B2O3 thay thế Na2O thì hệ số dãn nở nhiệt giảm tạo nên thủy tinh; bền nhiệt, bền hóa tăng lên, khử bọt tốt, rút ngắn quá trình nấu B2O3cần thiết cho sản xuất thủy tinh quang học, kỹ thuật và một số thủy tinh đặc biệt

Nhôm oxyt Al 2 O 3

Để sản xuất thủy tinh alumino silicat cao cấp Loại thủy tinh alumino silicat và các thủy tinh khác có hàm lượng Al2O3 ≥5%, từ nguồn các oxyt nhôm kỹ thuật hoặc hydroxyt nhôm Nhóm oxyt canxi này tạo ảnh hưởng đến thủy tinh tương tự khi dùng B2O3, nhưng kéo dài thời gian nấu thủy tinh, khử bọt chậm, độ nhớt tăng, thủy tinh đóng rắn nhanh, nhưng tăng bền cơ, bền hóa học và bền nhiệt, do Al2O3 tác động làm giảm hệ số giãn nở của thủy tinh

Oxyt natri (Na 2 O)

Na2O có ảnh hưởng lớn trong sản xuất thủy tinh công nghiệp, hàm lượng

Na2O cao sẽ làm giảm tính bền nhiệt, bền cơ, bền hóa và càng giảm tính dẫn

điện của thủy tinh Bên cạnh đó, Na2O có tác dụng hạ nhiệt độ nấu, do đó

thủy tinh dễ bị bọt Na2O được cung cấp từ các muối Na2CO3 và Na2SO4

Ngoài ra nếu có oxyt photpho (P2O5), các hợp chất flour, antimon, thiếc, chúng

có thể gây đục thủy tinh

GeO2

GeO2 giúp tăng độ chiết quang cho thủy tinh, do đó được dùng phụ gia

trong chế tạo thủy tinh cao cấp

6.3.2 Nguyên liệu phụ

Chất nhuộm màu thủy tinh gồm chất nhuộm màu phân tử hoặc nhuộm màu

khuếch tán Chất nhuộm màu phân tử sẽ không gây thay đổi tính chất của thủy

tinh, cho màu ổn định và trong suốt, đối với tất cả các quá trình gia nhiệt sử

dụng thủy tinh Chất nhuộm màu dạng keo khuếch tán sẽ cho thủy tinh có màu

thay đổi theo sự gia nhiệt (sau quá trình chế tạo), thủy tinh có màu đục cũng

thay đổi tùy vào độ phân tán, kích thước hạt keo, màu, chế độ gia công thủy

tinh

Thủy tinh có thể được nhuộm màu bởi các phụ gia FeS, oxyt sắt ba Fe2O3

làm cho thủy tinh có màu từ vàng chuyển sang màu vàng hung Theo số liệu

của Viện Hàn lâm Khoa học CHLB Nga, lượng oxyt sắt cho phép sử dụng

trong các loại thủy tinh như ở bảng 6.1 và 6.2

Bảng 6.1: Hàm lượng sắt cho phép trong các loại thủy tinh

theo công dụng

Bảng 6.2: Các chất nhuộm màu

Chất nhuộm màu phân tử Màu sắc thủy tinh

Co Xanh

Cr (Cr2O3, K2Cr2O7) Lục vàng

Ni Không rõ ràng, tùy hàm lượng và thành

phần thủy tinh (cho màu khói, tím đỏ)

Fe 2+ Vàng, hung, Fe 3+ cho màu xanh lá cây

6.3.3 Chất nhuộm màu dạng keo khuếch tán

- Hợp chất selen: để nhuộm thủy tinh thành đỏ và hồng hàm lượng Se

khoảng 0,05÷0,2%

- Hợp chất vàng (Au) có thể nhuộm màu cho thủy tinh từ hồng đến đỏ để

tạo ngọc có thể thêm hàm lượng thiếc 0,01÷0,02%

- Hợp chất bạc (AgNO3) có thể nhuộm thủy tinh thành màu vàng

- Hợp chất đồng (Cu2O) tạo ra màu đỏ cho thủy tinh, nhưng trong môi

trường có tính oxy hóa thì tạo màu xanh

g Các chất oxy hóa, có tác dụng khử bọt:

- Chất oxy hóa: muối nitrat, các hợp chất asenic, MnO2, sẽ phóng thích

O2 trong quá trình nấu thủy tinh ở nhiệt độ cao 400 ÷ 925oC Hỗn hợp

chất oxy hóa thường dùng như asenic As2O3 (0,3%) và KNO3

(1,0 ÷ 1,5%) cũng là chất khử bọt cho quá trình nấu thủy tinh Các chất

khử bọt khác có thể dùng là: muối flourur và muối ammonium, bên

cạnh đó CeO2 phân hủy thành CeO và O2 là chất chống sự biến màu,

hay sự phai màu của thủy tinh, rất hiệu quả

- Chất khử: carbon (C) từ nguồn mạt cưa, than đá, muối natri, kali hoặc

SnO, SnCl2 thường được dùng đề loại nguyên tố oxy từ các oxyt kim loại

g Các chất rút ngắn quá trình nấu giúp rút ngắn 10 ÷ 15% thời gian nấu

thủy tinh khi thêm vào một lượng nhỏ các hợp chất flo, muối sunfat, NaCl,

B2O3, BaO, muối nitrat

THỦY TINH SILICAT TRONG CÔNG NGHIỆP

Các loại thủy tinh silicat sử dụng trong công nghiệp được phân loại dựa

trên thành phần tham gia của các oxyt như sau:

1- Thủy tinh chứa kali và canxi

2- Thủy tinh chứa natri và canxi

3- Thủy tinh chứa kali và chì

4- Thủy tinh chứa bo và nhôm

Loại 1, có độ bền hóa học cao, độ bóng sáng bề mặt, dùng làm dụng cụ

đo, thủy tinh cao cấp

Loại 2, có độ bền hóa học cao do sự có mặt của nguyên tố Ca, với lượng

thấp Na, và nếu hàm lượng Na càng cao thì thủy tinh càng kém bền nhiệt cũng như kém bền hóa với hàm lượng Na thấp thủy tinh có thể dùng làm bao

bì đựng rượu bia, nước giải khát hoặc dùng trong các phòng thí nghiệm

Loại 3, là thủy tinh đắt tiền, tỷ trọng cao, có độ bóng sáng bề mặt và độ

chiết quang cao, dùng để làm vật dụng cao cấp, đồ trang sức

Loại 4, là thủy tinh bền nhiệt, bền hóa, bền cơ cao Đây là thủy tinh kỹ

thuật

Bảng 6.3: Công thức phối liệu sản xuất loại thủy tinh Na-Ca

bị bào mòn bởi dung dịch axit và cả dung dịch kiềm

Trong môi trường axit H+ đến nhận e– từ Na, khiến Na+ sinh ra tan vào môi trường, gây rỗ bề mặt thủy tinh, nhưng sau đó thì thủy tinh trở nên có khả năng bền với H+ do mạng lưới SiO4 vững chắc

Thủy tinh NaCa thường chiếm 90% sản lượng của thủy tinh

Thủy tinh Bor-Ca sẽ tạo nên thủy tinh (borosilicate) có thể chịu được

sóng lò viba

Thủy tinh cao cấp như pha lê có chứa PbO, B2O3, K2O, Al2O3

Thủy tinh làm chai lọ thực phẩm: có thể chứa CaO (bền hóa học), Al2O3, ZnO; lượng Na2O càng thấp thì thủy tinh càng bền

6.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỦY TINH

Nguyên liệu là cát: cần có độ hạt đồng đều theo yêu cầu, hàm lượng

SiO2 tùy theo yêu cầu của loại thủy tinh Nếu nguyên liệu cát lẫn các loại

oxyt hoặc kim loại không mong muốn thì có thể gây khuyết tật, ảnh hưởng đến chất lượng thủy tinh

Rửa - chà xát

Cát được rửa bằng nước, đồng thời được chà xát để tách rời những hạt cát dính vào nhau, công đoạn này loại được một số tạp chất hòa tan trong nước, và lẫn trong nguyên liệu (như muối NaCl) và một số tạp chất dạng huyền phù

Phân loại theo kích thước hạt

Cát sau khi chà xát, rửa sấy khô, được qua hệ thống rây để phân loại theo kích thước hạt, nhằm giúp quá trình nấu thủy tinh được dễ dàng Do độ hạt đồng đều, thì thời gian và nhiệt độ nấu không bị dao động nhiều

Hình 6.1: Quy trình gia công thủy tinh Phân ly điện từ

Nguyên liệu cát có thể có oxyt sắt (FeO, Fe2O3 hoặc FeS) với liều lượng cao hơn giới hạn cho phép trong sản xuất thủy tinh sẽ ảnh hưởng xấu đến tính chiết quang, cũng như tạo màu không mong muốn cho thủy tinh Do đó, oxyt

sắt được loại đi bằng phương pháp điện từ

Nấu thủy tinh

Giai đoạn nấu ảnh hưởng lớn đến chất lượng của thủy tinh Khối nguyên liệu được gia nhiệt đến 1100÷1400oC để nấu chảy tạo thủy tinh, tùy theo thành phần nguyên liệu Nếu thành phần nguyên liệu có kim loại Na cao thì sẽ làm giảm nhiệt độ nóng chảy của khối nguyên liệu

Đây chính là quá trình nóng chảy của SiO2, tạo cấu trúc đồng nhất giữa oxyt silic và các kim loại kiềm, kiềm thổ hoặc kim loại lưỡng tính, có mặt trong khối nguyên liệu Trong quá trình nấu xảy ra sự tạo liên kết mới sắp xếp lại cấu trúc, SiO2 chuyển thành SiO4, có dạng khối tứ diện đều, nguyên tử

Si nằm tại tâm, và nguyên tử oxyt phân bố ở bốn đỉnh của khối tứ diện

Trong quá trình nấu thủy tinh, có sự tham gia của carbon (C) để khử oxy từ các oxyt kim loại (khác SiO2), tạo thành khí CO, CO2 và thoát ra khỏi khối thủy tinh Nếu nhiệt độ nấu thủy tinh được hạ thấp do thêm một số phụ gia hoặc hàm lượng Na cao khiến thời gian nấu thủy tinh diễn ra ngắn, tiêu hao năng lượng thấp nhưng quá trình khử bọt (thoát khí CO và CO2) xảy ra không triệt để, tạo bọt khí trong khối thủy tinh, gây ra khuyết tật cho thành phẩm

Ngoài ra nhiệt độ nấu thủy tinh thấp cũng như thời gian nấu ngắn đều là nguyên nhân làm cho một số oxyt kim loại không thể nóng chảy hoàn toàn, không được tạo cấu trúc đồng nhất, do đó gây khuyết tật dạng thủy tinh hoặc khuyết tật dạng tinh thể cho thành phẩm

Tạo hình thủy tinh

Hình 6.2: Công nghệ tạo hình sản phẩm thủy tinh

Sơ đồ công nghệ tạo hình sản phẩm chai lọ thủy tinh được biểu diễn ở hình a hoặc b, gồm các giai đoạn từ 1-7

Thủy tinh được tạo hình bằng phương pháp đùn thổi hoặc ly tâm thổi với áp lực cao

Thủy tinh nóng chảy ở nhiệt độ ≥ 1000oC từ lò nấu được được tạo hình sơ bộ trong khuôn 1 và được dòng khí nén đi từ phía dưới khuôn 2 thổi nén thành hình dạng sơ bộ 2 và 3 và được tiếp tục tạo hình cho thành phẩm 7; ở giai đoạn này dùng áp lực của dòng khí nén hoặc dùng lực ly tâm để phân bố lại khối thủy tinh 5 tạo thành chai đều đặn trong khuôn 6 và tạo nên sản phẩm có hình dạng theo yêu cầu 7

Phủ nóng

Phủ nóng bằng bột SnO nóng để bảo vệ bề mặt sản phẩm thủy tinh 2đang ở nhiệt độ cao, không bị nứt ra và đánh bóng bề mặt thủy tinh

Ủ, tôi thủy tinh

Sau khi tạo hình, sản phẩm được ủ hoặc tôi để thay đổi ứng suất nội tồn tại trong quá trình tạo hình, nhằm làm tăng độ bền của thủy tinh trong sử sụng

Ủ thủy tinh: sản phẩm thủy tinh sau khi tạo hình đạt nhiệt độ khoảng

700÷800oC, được phủ nóng, được làm nguội xuống nhiệt độ 300oC, sau đó lại được gia nhiệt đến 700oC và được làm nguội chậm đến nhiệt độ thường, nhằm

để giảm ứng suất nội ở thành trong và thành ngoài của chai lọ thủy tinh, tạo cho thủy tinh có độ bền cơ cao

Tôi thủy tinh: thủy tinh sau khi được tạo hình, phủ nóng và làm nguội đến

300oC thì được gia nhiệt đến nhiệt độ 700oC và được làm nguội nhanh để tăng ứng suất bên trong thành chai lọ và tạo ứng suất đồng đều trong cả sản phẩm Sản phẩm thủy tinh tôi chịu được sự chênh lệch nhiệt độ cao đến 270oC (thủy tinh không tôi chỉ có thể chịu được sự chênh lệch nhiệt độ là 70oC) Sản phẩm thủy tinh tôi bị vỡ sẽ tạo thành những mảnh vỡ vụn không sắc cạnh Thủy tinh tôi được dùng chế tạo các loại kính đảm bảo an toàn cho người sử dụng trong trường hợp nó bị vỡ như: dùng làm kính xe ô tô, một số loại chai lọ, chén đĩa cao cấp và thủy tinh chịu nhiệt độ cao

6.4.2 Các loại khuyết tật

Chất lượng thủy tinh được đánh giá bởi độ đồng nhất hóa học (từ đó sẽ dẫn đến sự đồng nhất về vật lý) Sự có mặt các thành phần lạ không đồng nhất gọi là khuyết tật của thủy tinh Tùy theo các nguyên nhân khác nhau tạo nên khuyết tật khác nhau về hình dạng, đặc tính hóa lý, và làm giảm chất lượng thủy tinh Khi sản phẩm đã bị khuyết tật thì không thể khắc phục mà phải loại bỏ

Khuyết tật dạng bọt khí

Bọt khí có nhiều kích thước khác nhau, không màu, trong suốt Khuyết tật dạng này là do thành phần phối liệu không thích hợp hoặc kích thước hạt cát không đồng đều hoặc do chế độ nấu thủy tinh không hợp lý như nhiệt độ thấp hoặc thời gian khử bọt ngắn khiến cho khí tạo ra trong quá trình khử các oxyt không thể thoát khỏi thủy tinh một cách hoàn toàn

Khuyết tật dạng thủy tinh

Các khuyết tật dạng này do thành phần nguyên liệu không thích hợp với chế độ nấu với thủy tinh do đó khác về mật độ, độ chiết suất, độ nhớt, sức căng bề mặt Những thành phần lạ này sẽ tạo dạng vân, dạng sợi trong khối thủy tinh, gây giảm độ đồng nhất, giảm tính bền cơ, nhiệt của thủy tinh được chế tạo

Khuyết tật dạng tinh thể

Khuyết tật dạng tinh thể tạo thành trong quá trình phối liệu trong nguyên liệu có những thành phần không phản ứng, không nóng chảy nằm lại trong thủy tinh; do chế độ nhiệt không thích hợp và thời gian nấu ngắn tạo nên những đốm, vết đục của các oxyt không hòa tan, không đồng thể với thủy

tinh

6.5 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA BAO BÌ THỦY TINH

6.5.1 Độ bền cơ

Độ bền cơ học của bao bì thủy tinh được quyết định từ thành phần nguyên liệu, công nghệ chế tạo, cấu tạo hình dạng bao bì

Những loại chai lọ miệng rộng, thường không có cổ chai, miệng chai nối ngay với thân chai, loại này để đựng những thực phẩm dạng past, hoặc dạng hỗn hợp rắn lỏng (cái và nước), để dễ dàng cho sản phẩm vào (khi đóng bao bì) và lấy ra (khi người tiêu dùng sử dụng) Loại chai này không chịu tác động lớn của lực cơ học khi chiết rót trừ khi bị va chạm vào thành hoặc bị rơi vỡ Loại chai được chiết rót chất lỏng như chai đựng nước ngọt có hoặc không có gas hoặc cồn, chai đựng các loại bia rượu thì thường chịu tác động của:

- Lực theo phương thẳng đứng tác dụng lên đáy chai trong quá trình chiết rót và lực tác động lên cổ chai khi đóng nút chai

- Lực theo phương ngang (phương thẳng góc với đường trục của chai), chính là áp lực của khí CO2 tác động thẳng góc với thành chai, áp lực này càng lớn lúc thanh trùng, sau khi chiết rót, đóng nắp nút Để đảm bảo chai được bền dưới tác động của lực trong quá trình chiết rót, đóng nắp chai luôn luôn được thiết kế:

• Độ dày thành chai và đáy chai đồng đều nhau

• Thân trụ thẳng đáy tròn

• Đáy là một mặt cầu lồi

• Cổ chai phía bên trong có dạng mặt cầu lồi tròn xoay, và độ cong của cổ chai không thay đổi một cách đột ngột

- Bên trong và bên ngoài thân trụ các lực tác động có thể cân bằng như sau: có xuất hiện lực kéo, nén dạng vòng

Với đặc điểm cấu tạo như trên, áp lực tác động lên thân trụ luôn luôn được cân bằng bởi áp lực theo cùng phương có chiều ngược lại luôn luôn sinh

ra các cặp ứng lực vòng ngược nhau nằm trên các mặt phẳng tiết diện chạy suốt chiều cao của thân chai, các ứng lực vòng có cường độ như nhau do độ dày thân trụ đều sẽ triệt tiêu nhau trên cả thân trụ (H.6.4)

Hình 6.3: Sự phân bố áp lực khí

trong chai Hình 6.4: Sự phân bố áp lực do khí CO2 trên mặt cắt A-A

Nếu độ dày của thành chai không đồng đều thì dưới tác dụng của lực, sẽ xuất hiện ứng lực không đồng đều trong thành chai gây vỡ chai

Chất lỏng chiết rót vào chai sẽ tạo nên lực tác động theo phương trục thẳng góc với bề mặt tiếp tuyến của đáy mặt cầu lồi, tạo ứng lực đối với mặt cầu như sau:

- Ứng lực vòng kéo trên mặt đáy cầu tại

điểm tác động lực thì thành phần chiếu của

chúng lên mặt phẳng vuông góc trục thân trụ bị

triệt tiêu, còn lại thành phần phương trục có

cường độ thấp hơn rất nhiều so với trường hợp mặt

phẳng chịu lực Do đó xuất hiện ứng lực nén ở

mặt ngoài đáy chai cũng nhỏ không đáng kể, không gây vô đáy chai

Một điểm thuận lợi của đáy có cấu tạo mặt cầu là sự tiếp xúc của đáy chai với bề mặt phẳng nằm ngang là đường tròn Sự tiếp xúc này dễ dàng hơn trường hợp đáy chai tiếp xúc với mặt phẳng nằm ngang theo cả mặt tròn, dễ gây nên sự không vững của chai (khi đứng) khi chỉ xuất hiện một điểm lồi trên mặt đáy chai

- Trường hợp chai chịu tác động của lực từ bên ngoài thẳng góc với trục thân trục thì trên mặt phẳng thiết diện chai tại điểm chịu tác dụng lực sẽ xuất hiện các ứng lực vòng kéo thành chai bên ngoài và đồng thời xuất hiện ứng lực vòng nén ở thành chai bên trong; nếu ứng lực kéo và nén cân bằng nhau thì chai không bị vỡ Nếu lực tác động quá nhanh và mạnh thì tạo nên ứng lực vòng ở thành ngoài lớn hơn thành phần trong của chai gây vỡ chai

Hình 6.5

Tâm mặt cầu lồi

của đáy chai

Hình 6.6: Chai thân trụ thẳng đáy tròn đựng

thực phẩm chịu tác động của lực từ bên ngoài thẳng góc với trục của chai, sinh ra ứng lực vòng phân bố trên mặt cắt ngang

Do đó, hình dạng chai và độ dày đồng đều giữa thành và đáy và thành phần vật liệu chế tạo thủy tinh đã tạo nên độ bền vững cho chai lọ

Ứng lực vòng S được sinh ra dưới tác động của áp lực bên trong hay bên ngoài lên thành chai như sau:

=2

Pd S t

trong đó: P - áp suất trong chai;

d - đường kính thân trụ chai

t - độ dày thành chai

Ở nhiệt độ thường, P trong chai nước giải khát có gas sẽ đạt đến 400kPa,

tức là áp lực của CO2 có thể tích bằng 4 lần thể tích chai, áp lực P sẽ tăng lên

700kPa ở 40oC và đạt 1000kPa khi thanh trùng pasteur

Vì vậy thủy tinh phải chịu được áp lực tác động khoảng 1240-1380kPa mới có thể cân bằng được với lực tác động của khí (gas) bên trong chai Thí nghiệm đã cho thấy chai mới sản xuất có thể có ứng lực 4054kPa; sau khi được đóng nút lần đầu tiên thì khả năng ứng lực chỉ còn 2331kPa; và sau một thời gian sử dụng ứng lực tiếp tục giảm dần cho đến khi ứng lực của

chai S>1524KP thì chai vẫn còn có thể sử dụng được, và tương ứng ứng lực của

cổ chai là > 690kPa

Ở các xí nghiệp sử dụng chai đựng các loại nước, thì chai được tái sử

dụng và không cần có sự kiểm tra ứng lực Nếu chai đã bị mòn bề mặt do chu kỳ sử dụng tăng cao và vệ sinh chai bằng kiềm thì độ dày thành chai bị giảm hoặc trở nên không đồng đều, hoặc ứng lực chịu đựng của chai thấp dưới mức giới hạn <1500kPa (<1524kPa) thì chai có thể tự vỡ trong quá trình chiết rót, đóng nắp hoặc thanh trùng

6.5.2 Độ bền nhiệt

- Khi chai lọ được rót dịch nóng thì thành trong sẽ dãn nở tạo ứng lực vòng (ứng lực nén) như hình 6.7, chạy suốt chiều cao của thân trụ bên trong Tương ứng, ở thành ngoài chai, khi chưa cân bằng nhiệt với thành trong, thì sẽ xuất hiện ứng lực kéo Nếu nhiệt độ dung dịch và bao bì không chênh quá

70oC thì ứng lực kéo ở thành ngoài và ứng lực nén ở thành trong cũng không chênh nhiều một cách đột ngột, không gây vỡ chai Trường hợp rót dung dịch lạnh cũng tương tự như trường hợp trên nhưng thành trong xem như không xuất hiện ứng lực không đáng kể, chỉ thành ngoài có xuất hiện ứng lực nén

Như vậy, chai đựng thực phẩm có áp lực khí hoặc được đun nóng, làm lạnh, cần thiết được cấu tạo thân trụ thẳng đáy tròn, cổ và thân chai không bị giảm nhanh sự chênh lệch đường kính, thì tăng độ bền cơ hơn các loại chai có cấu tạo khác

Hình 6.7: Tác dụng của nhiệt độ chiết rót dung dịch

lên chai thủy tinh a) Ứng lực nén xuất hiện ở thành trong, và tạo ra ứng lực kéo ở thành phần ngoài

b) Thành ngoài xuất hiện ứng lực nén khi rót dung dịch lạnh (như nước giải khát có gas, bia)

6.5.3 Tính chất quang học của thủy tinh

Đặc tính quang học của thủy tinh được thể hiện ở khả năng hấp thụ ánh sáng và phản xạ ánh sáng: Tính chất hấp thụ còn phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng Thủy tinh silicate có khả năng hấp thụ tia có λ ≈150nm và tia có λ ≈600nm

Kim loại Fe lẫn không tinh khiết sẽ ngăn cản sự truyền xuyên qua của tia tử ngoại (UV) và tia hồng ngoại (IR) Do đó có thể điều chỉnh sự truyền ánh sáng qua thủy tinh bằng cách thêm vào các chất tạo màu như: oxyt kim loại, hợp chất của lưu huỳnh, hợp chất của selen, các oxyt kim loại khác (bảng 6.4)

Bảng 6.4: Các oxyt kim loại tạo màu cho thủy tinh có ảnh hưởng đến sự truyền

của các tia

Không màu, hấp thụ tia UV (không

cho tia UV truyền qua thủy tinh)

Xanh da trời

(Purple) màu đỏ tía, xanh lam + đỏ

Xanh lá cây

Na2S CdS, CeO2 + TiO2CdS + Se CdS + Se, Au, Cu, UO3 + Sb2S3

Co3O4 (+ Mn, Ni, Fe, Cu, Cr dạng oxyt) Thủy tinh có chứa hỗn hợp của các oxyt kim loại như cobalt (Co) nickel (Ni), chromium (Cr), săét (Fe) đều có thể tăng sự hấp thu ánh sáng khả kiến, tia tử ngoại hoặc tia hồng ngoại Riêng oxyt Fe tạo màu xanh lá cây cho thủy tinh có khả năng hấp thụ tia cực tím và hồng ngoại

Hiệp hội Dược học Mỹ đã định nghĩa các bao bì thủy tinh cản quang là loại chỉ cho xuyên qua khoảng 10% các ánh sáng có bước sóng khoảng

290 ÷ 450nm qua thành dày trung bình, do đó loại thủy tinh amber và thủy tinh xanh lá cây (theo bảng 6.4) là thủy tinh cản quang rất tốt

Thủy tinh có khuynh hướng hóa sẫm đen dưới năng lượng của bức xạ mạnh như trong trường hợp chiếu xạ thực phẩm Tia bức xạ có thể gây nên sự thay thế, dịch chuyển điện tử trong mạng cấu trúc, làm thay đổi hóa trị tạo nên đa hóa trị đối với các oxyt kim loại, gây màu cục bộ khác với các vùng khác hoặc có thể làm tăng sự hấp thụ ánh sáng thường

Bảo vệ thủy tinh mang màu: màu của thủy tinh có thể bị giảm theo thời gian sử dụng, do đó một lượng CeO2 (bị khử thành Ce2O3 bởi sự chiếu xạ), khoảng 1,5%, được cho vào để cải thiện tính giảm màu của thủy tinh màu để bảo vệ thủy tinh mang màu, nhưng giá thành sẽ tăng cao

Thủy tinh amber và một số thủy tinh màu xanh lá cây (Cr2O3, Fe2O3 +

Cr2O3 + CuO, V2O3) có khả năng ngăn cản tia tử ngoại do đó được dùng làm chai lọ đựng thuốc, hóa chất đắt tiền, đựng rượu vang, bia để tránh hư hỏng các thành bên trong sản phẩm

6.5.4 Độ bền hóa học

Độ bền hóa học là khả năng chống ăn mòn hóa học của môi trường tiếp xúc với thủy tinh Độ bền hóa học của thủy tinh tùy thuộc thành phần nguyên liệu ban đầu và điều kiện của môi trường tiếp xúc với thủy tinh:

Môi trường nước và axit

Môi trường này có tính ăn mòn thủy tinh do thành phần H+ phân ly từ axit sẽ đến nhận điện tử của các kim loại kiềm, kiềm thổ, tạo thành khí H2, và các ion kim loại kiềm kiềm thổ bị khuếch tán vào môi trường, tạo nên các lỗ hỏng trong mạng cấu trúc bề mặt của thủy tinh:

2H++2Na o

2

H +2Na+Quá trình ăn mòn dừng lại khi không còn H+ trong môi trường hoặc khi tất cả kim loại kiềm, kiềm thổ ở bề mặt của thủy tinh bị chuyển thành ion và khuếch tán vào môi trường, còn lại các nguyên tử Si trên bề mặt của thủy tinh Sự ăn mòn này tạo cho thủy tinh có bề mặt nhám, bị lõm thành những vết li ti, mất vẻ sáng bóng, ảnh hưởng đến tính chất quang học Thủy tinh kiềm thổ bị ăn mòn bởi môi trường axit ở mức độ kém hơn so với thủy tinh kiềm

Môi trường kiềm

Môi trường kiềm ăn mòn thủy tinh nhanh chóng hơn so với môi trường axit, vì oxyt Si là oxyt lưỡng tính, mạng lưới SiO4 bị ăn mòn dần trở nên những vết, khuyết rõ ràng hơn so với trường hợp của axit Axit flourhydric HF ăn mòn thủy tinh rất mạnh

Thủy tinh có các thành phần như: TiO2, Cr2O, Al2O3 thì bền trong môi trường axit cũng như trong môi trường kiềm Nhiệt độ môi trường ăn mòn càng cao thì thủy tinh bị ăn mòn càng nhanh hơn, nếu bề mặt thủy tinh có vết trầy sước thì cũng tạo điều kiện ăn mòn dễ dàng

6.6 NẮP BAO BÌ THỦY TINH

Nắp hoặc nút có thể được xem là thành phần quan trọng của bao bì thủy tinh Nắp (đậy che phủ miệng chai) nút (nằm lọt vào bên trong miệng chai) và các thành phụ của chúng như đệm, nhôm lá để bọc góp phần đảm bảo độ kín của chai lọ, đảm bảo chức năng bảo quản thực phẩm được chứa đựng, chức năng tiện lợi trong phân phối tiêu thụ và không gây nhiễm độc cho thực phẩm

Hình 6.8: Các loại miệng cơ bản của chai thân trụ thẳng

cao cổ Φ26 6 0 3, ± ,Tùy theo dạng chai lọ chứa đựng thực phẩm, tính chất và giá trị thương phẩm của thực phẩm chứa bên trong, hạn sử dụng dài hay ngắn mà sử dụng loại nắp thích hợp, cùng với thiết kế kiểu miệng chai tương ứng các loại cấu tạo chai

Loại A: Miệng chai loại A có ren vặn để đóng nắp vào, nắp tương ứng

cũng có cấu tạo ren Chai thủy tinh miệng A chứa đựng chất lỏng không có áp lực khí như khí CO2, hoặc chỉ có áp lực riêng phần của ethanol trong sản phẩm rượu màu có độ cồn ≤40oGL Loại nắp đậy cho miệng loại A làm bằng nhôm hoặc thiếc có phủ lớp sơn bên trong và bên ngoài, có đệm plastic để đảm bảo độ kín cho chai, ngoài ra cần có nút đệm, đậy miệng chai trước khi đậy nắp, nút đệm thường bằng vật liệu HDPE Sau khi đậy nút đệm, vặn nắp thiếc vào theo đường ren thì miệng nắp đệm sẽ áp sát vào lớp đệm của nắp thiếc, tạo độ kín khít hoàn toàn

Loại B: Chai có miệng loại B, có cấu tạo thành miệng chai khá dày, để

chứa các loại rượu vang, rượu champagn có áp lực CO2 cao, có thời hạn tồn trữ và sử dụng rất dài nên cần phải đậy nút kín và có khả năng chịu áp lực cao của khí CO2 được nén trong chai Chai được đậy kín bằng nút bấc (bằng

gỗ bấc hay còn gọi là gỗ bần), nút có cấu tạo trụ tròn hoặc dạng hình trụ tròn có mũ nấm (H.6.9); thân trụ dài khoảng 4 cm Nút bằng gỗ bấc có tính đàn hồi cao, sẽ đậy chặt khít miệng chai và nhô lên khỏi miệng chai khoảng 1,5cm, và dây thép được buộc bên ngoài miệng chai (nhờ có đai miệng chai) giúp cho nút bấc chịu được áp lực nén cao của CO2 bên trong chai Kế đến lớp bọc ngoài là lớp giấy nhôm áp sát vào miệng chai, các mép giấy che phủ dây thép bên trong

Hình 6.9: Cấu tạo miệng ren và nắp ren

a) Hình thiết diện đứng miệng chai

b) Thiết diện đứng của nắp; c) Hình chiếu đứng của nắp ren

Nút bấc cũng được mở một cách dễ dàng: dùng ngón tay cái bật nút bấc khỏi miệng chai (H.6.10) có thể dùng nút bấc để tái đóng kín chai Hiện nay, một số chai rượu vang có cấu tạo nắp chai thay đổi về vật liệu nhưng vẫn theo nguyên tắc này:

- Nút bậc được chế tạo bằng plastic có độ đàn hồi cao

- Dây thép được thay bằng nắp ren tương ứng với chai miệng ren (không dùng miệng đay) Nút cao su được đóng kín vào miệng chai không có phần nhô lên khoảng 13/÷1/4 chai, và sẽ được khui bằng dụng cụ khui chuyên dùng dạng vít xoắn

- Giấy nhôm bọc được thay thế bằng màng co plastic có in thương hiệu Phương pháp đậy kín sản phẩm rượu vang có áp lực CO2 trong chai miệng đai đã đạt kết quả hữu hiệu; cho đến nay vẫn chưa có phương án nào hữu hiệu hơn có thể thay thế nguyên tắc này Ngoài ra, cấu tạo chai, cách đóng gói này đã mang lại tính truyền thống cao cấp cho sản phẩm rượu vang

Loại C: Miệng chai loại C có cấu tạo thành miệng dầy và có gờ, được

đậy bằng nắp mũ (nắp mũ miện (nắp phén)) nắp bằng thiếc có lót lớp đệm bằng gỗ bấc hoặc bằng cao su để có thể áp chặt khít vào miệng chai, tạo sự