PHAM GIA BAO TOM TAT ĐATN

Polymer tái chế là toàn cầu, ước tính chỉ có 1% nhựa sản xuất được tái chế trên toàn thế giới, trong khi lực nghiên cứu đã được thực hiện, nhằm tạo ra các vật liệu thân thiện với môi trư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

(B ản tóm tắt)

M ỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 4

1.1 Lý do ch ọn đề tài 4

1.2 M ục tiêu và đối tượng nghiên cứu 4

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu 4

1.2.2 Đối tượng nghiên cứu 4

1.3 Gi ới hạn đề tài 5

1.4 Phương pháp nghiên cứu 5

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

2.1 T ổng quan về công nghệ xanh 6

2.1.1 Tổng quan về polyethylene 6

2.1.2 Tính chất và ứng dụng PE 6

2.1.3 Sự phát triển của polyethylene xanh 7

2.1.4 Xu hướng và nhu cầu 8

CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ TÍNH CHẤT POLYETHYLENE PHÂN H ỦY SINH HỌC 9

3.1 Đặc điểm của PE “xanh” 9

3.1.1 PE “xanh” 9

3.1.2 Quy trình sản xuất 9

3.1.3 Tính cơ học của PE xanh 10

3.1.3.1 Yếu tố kiểm tra 10

3.2 M ực in “xanh” 12

3.2.1 Thành phần 12

CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ GIA CÔNG POLYETHYLENE 14

PHÂN H ỦY SINH HỌC 14

4.1 C ấu trúc bao bì hộp sữa “xanh” 14

4.2 Các phương pháp chế tạo bao bì nhiều lớp 15

 Phương pháp đùn cán trực tiếp 15

 Phương pháp đùn thổi 15

 Phương pháp đùn gián tiếp 15

4.3 Các phương pháp ghép màng 15

 Phương pháp ghép ướt 15

 Phương pháp ghép khô không dung môi 15

CHƯƠNG 5 CÔNG NGHỆ IN TRÊN CẤU TRÚC BAO BÌ CÓ POLYETHYLENE PHÂN

H ỦY SINH HỌC VÀ QUY TRÌNH TÁI CHẾ 16

5.1 Phương pháp in 16

5.2 Tr ục in 16

5.3 Quy trình s ản xuất 18

5.4 Tái ch ế và phân hủy 20

5.4.1 Phân hủy 20

5.4.2 Tái chế 21

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 24

6.1 K ết luận 24

6.2 Ki ến nghị 25

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1 Lý do ch ọn đề tài

Polymer đã trở thành một trong những vật liệu quan trọng nhất trong cuộc

thế giới Việc sản xuất và tiêu thụ nhựa, đặc biệt từ các mặt hàng bao bì thực phẩm

tiếp tục tăng, sự gia tăng này đã tạo ra các vấn đề môi trường nghiêm trọng do các

Voilley, 1998) Với các quy định môi trường chặt chẽ hơn và tăng chi phí xử lý chất

thải, các nhà sản xuất nhựa buộc phải tìm kiếm giải pháp thay thế Polymer tái chế là

toàn cầu, ước tính chỉ có 1% nhựa sản xuất được tái chế trên toàn thế giới, trong khi

lực nghiên cứu đã được thực hiện, nhằm tạo ra các vật liệu thân thiện với môi trường

chắc chắn sẽ chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng Trong các vấn đề nghiên cứu nói trên polymer phân huỷ sinh học (Biopolymer) có nguồn gốc từ thiên nhiên, đã thu hút

rất nhiều sự chú ý trong những năm gần đây Polymer phân huỷ sinh học có tiềm năng

nguyên có thể tái tạo và khả năng phân hủy sinh học

1.2 M ục tiêu và đối tượng nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Công nghệ sản xuất bao bì đa lớp

- Các lỗi trong quá trình sản xuất của công nghệ này và cách khắc phục

1.2.2 Đối tượng nghiên cứu

- Quy trình sản xuất từ bã mía thành PE xanh

- Nguyên vật liệu sử dụng : PE “xanh”, mực in

- Cấu trúc bao bì hộp sữa PE xanh

- Công nghệ in áp dụng

1.3 Gi ới hạn đề tài

- Đề tài được giới hạn trong các công nghệ in phù hợp với đặc tính của vật liệu bao bì sữa

- Đề tài này chỉ đề cập đến bao bì sữa(bao bì sử dụng PE)

- Tập trung vật liệu in và công nghệ in vào bao bì

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết về vật liệu polyethylene phân hủy sinh học

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 T ổng quan về công nghệ xanh

2.1.1 Tổng quan về polyethylene

Polyethylene là một loại nhựa nhiệt dẻo, màu trắng, hơi trong không dẫn điện,

Hợp chất hữu cơ Polyethylene gồm nhiều nhóm etylen CH2-CH2 liên kết với nhau bằng các liên kết no (hình 2.1), được điều chế bằng phản ứng trùng hợp monome etylen (C2H4)

Hình 2.1: Cấu trúc PE

2.1.2 Tính chất và ứng dụng PE

Polyetylen là polyme không bị hoà tan trong bất cứ loại dung môi nào ở nhiệt

độ thường Tuy nhiên khi ngâm trong các hydrocarbon thơm, hydrocarbon clo hoá,

dầu khoáng và parafin trong một thời gian dài thì PE bị trương lên và giảm độ bền cơ

học Ở nhiệt độ trên 70oC, PE tan một phần trong một số dung môi như xylen, decalin Tính chất cơ học của PE phụ thuộc vào trọng lượng phân tử và độ kết tinh

của nó

bảo vệ các lớp bên trong

cao, chịu được các tác nhân hóa học cho nên LDPE được dùng để làm lớp tiếp xúc

với thực phẩm có nhiều chất oxy hóa và chất béo như sữa, nước trái cây,

- Có độ bền cao khi nóng chảy

- Có độ trong cao, mềm dẻo

- Cán màng

- Các loại túi và lớp lót khi không

- Độ bền cơ học cao, độ cứng cao

- Có khả năng chịu nứt ứng suất tốt,

chống thẩm thấu hơi tốt

nhiệt độ thấp tốt hơn so với các loại

2.1.3 Sự phát triển của polyethylene xanh

PE tái tạo có các đặc tính của giống hệt với PE hoá dầu về tính chất vật lý và tính chất hoá học, không những thế các sản phẩm bao bì từ biopolyethylene có thể tái

chế và ít ảnh hưởng đến môi trường

Năm 2007, Brakem sản xuất các mẫu ethylene xanh đầu tiên từ ethanol mía và monome để sản xuất ra polyethylene xanh Trong cùng năm Braskem cũng cho ra

mắt thế giới sản phẩm polyetylen xanh được sản xuất 100% từ các tài nguyên tái tạo, được xác minh dựa trên tiêu chuẩn ASTM D6866 của phòng thí nghiệm Beta Analytic

Tiêu dùng bền vững hay tiêu dùng xanh là khái niệm được đưa ra sau khi xu thế sản xuất và tiêu dùng chủ yếu dựa vào nguồn tài nguyên thiên nhiên tránh dẫn đến tác động đối với môi trường

đến nguồn gốc sản phẩm và quá trình mà sản phẩm được tạo ra Việc này đòi hỏi các

hơn đến quy trình sản xuất, sao cho giảm thiểu tối đa tác động đến thiên nhiên và môi trường sinh thái Thậm chí có thể coi đó như một thế mạnh cạnh tranh trong kinh

lợi thế tốt hơn khi gia nhập thị trường quốc tế, có doanh thu cao hơn, nhìn thấy những thay đổi rõ rệt trong việc gia tăng hình ảnh tích cực trong mắt người tiêu dùng

CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ TÍNH CHẤT

POLYETHYLENE PHÂN H ỦY SINH HỌC 3.1 Đặc điểm của PE “xanh”

3.1.1 PE “xanh”

là khác nhau, PE có nguồn gốc sinh học về mặt hoá học và vật lý có tính chất giống

với polyethylen truyền thống Tuy không thể tự phân huỷ nhưng có thể tái chế thành

xanh

3.1.2 Quy trình sản xuất

Hình 3.1: Quy trình sản xuất PE xanh từ mía

3.1.3 Tính cơ học của PE xanh

3.1.3.1 Yếu tố kiểm tra

Độ bền uốn là khả năng của vật liệu chịu được lực uốn tác dụng vuông góc với

bề mặt của vật liệu Xác định bằng công thức

σ = 2𝑤𝑤ℎ3𝐹𝐹𝐹𝐹2Trong đó: F là tải trọng gãy, L là khoảng cách giữa hai điểm cố định trên vật mẫu, w

là chiều rộng mẫu vật và h là chiều cao mẫu vật (Askeland & Phule 2005)

• Kiểm tra về độ bền kéo

Kiểm tra độ bền kéo để đo khả năng của vật liệu chịu được các lực có xu hướng kéo ra xa và lực căng của vật liệu trước khi đứt

Diện tích mặt cắt ngang

Phân tích cơ học động (dynamic material analysis, DMA) là một kỹ thuật được

vật liệu để nghiên cứu độ đàn hồi và tính chịu lực của vật liệu theo thời gian và nhiệt

độ

Thiết bị có thể đo độ căng, độ nén, độ uốn được xác định bằng các độ thị biểu

hiện trên máy

• Tính thẩm thấu

trong lò ở nhiệt độ khoảng 103 ± 28OC trong 24 ± 2 giờ nữa và mẫu được cân ngay

sau khi sấy khô Tính hấp thụ nước được tính bằng chênh lệch trọng lượng trước và sau khi sấy

• Chỉ số nóng chảy

là khối lượng của chúng, tính bằng grams, nóng chảy trong 2.5 phút hoặc 10 phút ở

được đặt trong một xilanh kim loại thẳng đứng, được đùn qua khuôn nhờ một

pittong trong điều kiện nhiệt độ nhất định

Tính

chất

Chỉ số nóng chảy

Mật

độ

Độ dày màng

Độ bền kéo khi đứt

Độ giãn khi đứt

Tính

chất

Chỉ số nóng chảy

Mật

độ

Độ dày màng

Độ bền kéo khi đứt

Độ giãn khi đứt

 Tính chất cơ học của Bipolyethylen và polyethylen tương đối giống nhau Tuy

xuất bao bì đa lớp

3.2 M ực in “xanh”

đều chứa các hợp chất hữu cơ dễ, đặc biệt là các hợp chất được sử dụng trong in lõm

và flexo Sau khi in, các hợp chất hữu cơ này dễ bay hơi, gây hại cho cơ thể con người

và môi trường thông qua sự xâm nhập vào không khí, thực phẩm

Hiện tại, mực in hữu cơ có tốc độ khô chậm trên bao bì giấy do thành phần sản

nước giảm, độ nhớt của mực sẽ tăng và còn ảnh hưởng đến người vận hành Do đó,

in: cải thiện tốc độ sấy, hiệu suất về độ bóng, độ bám dính và cường độ tổng hợp mực

CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ GIA CÔNG POLYETHYLENE

PHÂN H ỦY SINH HỌC 4.1 C ấu trúc bao bì hộp sữa “xanh”

Hình 4.1: Cấu trúc bao bì hộp sữa tiệt trùng

Bảng 4.1: Thành phần phần trăm các lớp có trong bao bì

Định lượng giấy carbon

4.2 Các phương pháp chế tạo bao bì nhiều lớp

CHƯƠNG 5 CÔNG NGHỆ IN TRÊN CẤU TRÚC BAO BÌ CÓ POLYETHYLENE PHÂN H ỦY SINH HỌC VÀ QUY TRÌNH TÁI

CH Ế 5.1 Phương pháp in

Đối với các sản phẩm bao bì nhiều lớp thường sử dụng công nghệ in ống đồng

vì công nghệ phù hợp in trên nhiều loại vật liệu Số lượng in của sản phẩm là số lượng

lớn nên yêu cầu khả năng in cao nhầm giảm hao tốn về thời gian làm việc, đồng thời cho được hình ảnh đẹp, bắt mắt

Thông thường đối với công nghệ in ống đồng thường có hại cho sức khoẻ con người và môi trường Nay đã được cải thiện hiệu quả bằng cách sử dụng mực in gốc nước

Đáp ứng được khả năng in của sản phẩm

• Hình ảnh đẹp

Đảm bảo được tính thân thiện với môi trường, công nghệ in ống đồng được ứng dụng trong sản xuất đạt được hiệu quả cao Thể hiện được mục tiêu “xanh” hoá

sản xuất

5.2 Tr ục in

cùng lượng mực in Ngoài ra, trong quá trình tạo khuôn in cần quan trọng để không

phù hợp

Lpi, 165 Lpi và 1755 Lpi Độ phân giải và góc xoay được chọn cho các màu CMYK là:

• Đặc điểm trục in đối với mực gốc nước

khoảng cách cell với độ chính xác ít hơn 5 (µm

Bảng 5.2: Thông số cell khi khắc bằng laser trực tiếp

Lpi

Độ phân giải màu, Lpi

5.3 Quy trình s ản xuất

LDPE và màng nhôm

Quá trình in:

(trước khi bước vào quá trình in thì nên xử lý qua các quá trình trước in,

khắc khuôn in, đồng thời canh chỉnh pha mực trước khi tiến hành quá trình

in sản phẩm)

• Tiến hành in với sản phẩm, trong quá trình sẽ gặp phải một số lỗi không đáng có

Ghép màng:

là để tăng khả năng chứa đựng và bảo vệ của bao bì mềm Dựa theo yêu

ghép màng không dung môi để an toàn hơn đối với sản phẩm bên trong vì

việc tiêu thụ năng lượng tiêu tốn cho các công đoạn sấy khô dung môi trong keo hoặc cho việc thổi và thông gió

Keo được sử dụng là loại keo 1 hoặc 2 thành phần, loại keo một thành phần được dùng chủ yếu để ghép với giấy

Để ghép bằng keo không dung môi, đòi hỏi phải có bộ phận tráng keo đặc biệt,

bằng cách dùng trục tráng keo phẳng thay vì trục khắc, gồm các trục được gia nhiệt

và các trục cao su

độ bám dính ban đầu của keo rất yếu khi chưa khô Lớp keo được tráng vào khoảng

từ: 0.8-1.5g/m2

các nhà sản xuất và sản xuất bao bì trên thế giới đang chuyển sang phương pháp ghép màng không dung môi này

• Sau khi in cuộn in, màng PE, màng nhôm được dẫn cuộn để ghép màng

đóng gói tự động Khi in, khổ in lớn nên sẽ in được nhiều con trên một khổ, trong khi máy đóng gói chỉ có thể thực hiện tạo hình bao bì cho một sản phẩm

Chiết rót:

dung dịch H2O2và được sấy khô trong phòng kín vô trùng

• Sữa được tiệt trùng UHT ở nhiệt độ cao 143oC trong 6 giây,

• Sữa được rót định lượng vào bao bì, đồng thời bao bì được hàn ghép

mí đầu, cắt rời và xếp góc Việc tạo hình bao bì và chiết rót sữa được thực

hiện trên cùng một hệ thống thiết bị chiết rót

• Hộp sản phẩm được phun nước để làm sạch các chất lỏng bám ở các

• Phân bố vùng kết tinh và vùng vô định hình

• Cấu trúc của polyme (mạch thẳng hay mạch nhánh)

• Thành phần hóa học của polyme (blend, sự có mặt của các phụ gia, các

• Các vi sinh vật có trong môi trường

• Các tính chất của vi sinh vật gồm khả năng tạo ra chất hoạt động bề mặt sinh học hoặc tính kỵ nước của thành tế bào vi khuẩn

tố như nhiệt độ, tia UV, độ ẩm, tác động cơ học, vi sinh vật Sự thay đổi các tính

liên kết và gây các biến đổi hóa học Cơ chế phân hủy polyme đã và đang được nghiên

cứu và hiện có nhiều ý kiến khác nhau như cơ chế gốc, cơ chế phân tử và cơ chế ion

Cơ chế gốc được nghiên cứu nhiều hơn cả, có cơ sở khoa học sâu sắc vì nó đã giải thích được phần lớn các hiện tượng và quá trình xảy ra khi polyme bị phân hủy oxy hóa

5.4.2 Tái chế

giản nhất để giảm tải rác thải là thiêu huỷ chất thải nhưa Tuy nhiên, phương pháp này cực kì gây hại cho sức khoẻ cũng như môi trường sống Trong các chất thải nhựa

và furan – hai loại hoá chất độc hại nhất được biết đến hiện nay trong khoa học, dù

chỉ tiếp xúc chỉ một lượng nhỏ cũng có thể gây tử vong Nếu hít phải dioxin ngay lập

tức sẽ gây ho, khó thở và chóng mặt, bị phơi nhiễm dioxin trong thời gian dài có thể

dẫn tới ung thư Ngoài ra, quá trình thiêu huỷ rác thải nhựa sẽ tạo ra carbon có thể

Emil Budianto)

nhiều nghiên cứu đã tập trung vào công nghệ xử lý rác thải Theo đó, tái chế rác thải

nhựa là giải pháp vừa an toàn vừa có thể tái sử dụng lại

Tái chế nhựa là quá trình thu hồi phế liệu và nhựa thải rồi tái xử lý vật liệu

phần trong các nỗ lực toàn cầu nhằm làm giảm lượng chất thải nhựa ra bên ngoài môi trường Đặc biệt đối với các loại sản phẩm bao bì sữa là nguồn thực phẩm dễ bị xâm

nhập bởi vi khuẩn và rất khó để có thể tái chế

Đối với các bao bì sữa sử dụng vật liệu “xanh” thì có đến 75% là bìa giấy, 20%

100% để làm thành những sản phẩm khác

Quy trình tái chế bao bì PE “xanh”

Hình 5.1: Quy trình tái chế

- Phân loại:

• Rác thải được thu gom và phần loại thành các loại rác thải khác nhau

máy tái chế

- Chiết xuất: Xử lý bao bì bằng thuỷ lực

• Tại đây, các rác thải nhựa được cho thêm vào bồn chứa nước

màng nhôm

• Khi tách ra khỏi polyme và màng nhôm, dưới áp lực nước carbon sẽ thành bột giấy Bột giấy được được lọc và được giữ ở bể chứa

- Tái chế

thời gian 8 phút để tạo thành giấy cuộn

• Polymers và màng nhôm sau khi chiết xuất sẽ được chuyển hoá thành nguyên liệu thô dùng trong ngành công nghiệp nhựa để tạo ra

Bằng giải pháp tái chế với công nghệ hiện đại thì bao bì hộp giấy đã qua sử

dụng có giá trị nhiều hơn không chỉ đối với môi trường, con người mà còn trong ngành công nghiệp chế tạo Giúp cho chuỗi giá trị thu gom và tái chế trở nên hiệu

quả hơn, khả thi hơn

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 6.1 K ết luận

Ngày nay trong cơ chế thị trường cạnh tranh khốc liệt, nhu cầu của con người

xuất hiện với số lượng lớn và nhiều, sản phẩm phải có vẻ bề ngoài nhiều nét nổi bật

so với mặt bằng chung các sản phẩm khác, nhiều mặt hàng mới lạ và sáng tạo đã xuất

đến môi trường và có thể tái sử dụng nhằm hạn chế rác thải, bao bì có nguồn gốc từ

Đây là một trong những sản phẩm tương lai của ngành in bao bì hộp Quá trình làm

ngoài của sản phẩm, mà còn yêu cầu cao về chất liệu cấu tạo của bao bì hộp sữa, quá

của sản phẩm in từ loại vật liệu có nguồn gốc từ thực vật thì những mục tiêu mà nhóm

đã thực hiện được là:

dùng vật liệu “xanh”

- Công nghệ sản xuất trên PE “xanh”

- Các lỗi xảy ra trong quá trình sản xuất và cách khắc phục

- Quá trình phân hủy và tái chế của sản phẩm

nhưng tổng quan thì nhóm chúng em hài lòng với những kiến thức và kinh nghiệm đạt được trong suốt quá trình làm luận văn Đây là nền tảng vô cùng tốt để chúng em

có thể phát triển kinh nghiệm cùng với đó là vốn kiến thức đối với ngành bao bì hiện nay, đồng thời với những sản phẩm đang theo xu hướng nói riêng Cùng với đó chúng