Chương 1: Cơ sở lý thuyết 1. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng 1. Vật liệu Polymer được sử dụng hầu hết trong các mặt hàng từ bao bì thực phẩm, hộp sản phẩm, chai nước,… do có chi phí sản xuất thấp, trọng lượng nhẹ, chống ăn mòn, bảo vệ tốt được sản phẩm bên trong, có các đặc tính tốt. Polyethylene (PE) Công thức hóa học: (C2H4)n PE (Polyethylene) là tên một loại nhựa nhiệt dẻo - 1 loại hợp chất hữa cơ được cấu tạo từ các nhóm etylen liên kết với nhau bằng các liên kết Hydro no.
Màng PE (PE Stresch Film) hay còn gọi là màng ni lông, là loại màng được sản xuất từ các hạt nhựa PE nguyên bản bằng cách nóng chảy chúng ở nhiệt độ thích hợp trong máy đùn rồi cho vào khuôn ép và làm nguội; được dùng để bọc hàng hóa, thực phẩm nhằm bảo vệ chúng khỏi các tác nhân gây hại từ bên ngoài. Polyethylene được sử dụng lần đầu tiêu để làm chất điện môi vì khả năng hoạt động như một chất cách điện cao tần. Khi đặc tính của nó càng phát triển, PE được sử dụng rộng rãi trong môi trường công nghiệp vì các đặc tính của nó: - Chi phí thấp. - Kháng nước, dầu, hóa chất.
- Chịu được nhiệt độ cao (120oC). - Độ bền và độ linh hoạt tốt. - Khả năng co dãn tốt (300%). - Không mùi và không độc tính.
- Khả năng hút ẩm thấp. 4 - Dễ bị hư hại khi tiếp xúc với các hóa chất mạnh như Ancol, tinh dầu thơm,… Ngày nay, có nhiều loại polyethylene có trên thị trường. Các loại polyethylene chính là polyethylene mật độ thấp (LDPE) và polyethylene mật độ cao (HDPE). LDPE được sử dụng để sản xuất màng.
Màng LDPE được sử dụng rộng rãi trong bao tải nặng, túi vận chuyển, bao bì thực phẩm, và các đóng gói thông thường. HDPE có trọng lượng phân tử cao hơn được sử dụng để sản xuất các vật liệu như chai, trống, thùng, đồ chơi,… nó cũng được sử dụng để sản xuất ống nước, ống dẫn hơi nóng, ống luồn dây điện, thùng, hộp thực phẩm. Do tính chất cách điện nổi bật của HDPE nên nó được sử dụng dùng làm các vỏ bọc cáp và các ứng dụng bọc dây khác. Ngoài ra polyethylene còn được ứng dụng trong nông nghiệp và nhà kính.
Polypropylene (PP) Công thức hóa học: (C3H6)n Polypropylene là một polymer quan trọng trong cuộc sống của chúng ta. Nó có thể được coi như một nhóm polymer chứ không phải một loại polymer duy nhất do tính chất của nó rộng. Một số đặc tính của PP: - Trọng lượng thấp. - Đặc tính nổi trội của PP là độ bền cao, cứng.
- Trong điều kiện bình thường màng PP không phản ứng với hóa chất. - Chống được bụi bẩn. - Chịu được nhiệt độ lên tới 160oC. - Dễ in ấn.
- Dễ bị rách khi có một vết xước hay thủng. Một số loại nhựa PP thường dùng: Homopolymer propylene (HPP) 5 Homopolypropylen có độ cứng và dễ định hướng nên chúng thích hợp cho các sản phẩm dạng sợi, băng. Tính bền nhiệt cao, các sản phẩm ép phun PP dạng hộp dùng trong nồi hơi tự động. PP cứng hơn PE do chứa nhiều hơn 1 nhóm (- CH3), nhưng PP dễ bị oxy hóa bởi nhiệt và ánh sáng hơn PE.
PP bền tương đương PA, có thể dùng pha vào len, bông, nilon. PP có thể gia công bằng nhiều phương pháp đùn đi từ PP có chỉ số chảy thấp ( băng, sợi, màng…). Sản xuất bao bì, đồ gia dụng như ô tô, quần áo, hàng điện tử, phim, các sản phẩm ép phun ( mũ, cửa, pin, thùng, các loại bàn ghế ngoài trời…), các sản phẩm chịu được tác động ngay cả khi ở nhiệt độ thấp và các sản phẩm có độ thẩm mỹ. Copolymer propylene Copolymer điều hòa tiếp cách là một chuỗi hai loại monomer được xếp xen kẽ nối tiếp nhau.
Tính chất của copolymer thường khác hơn nhiều so với homopolymer. Polymer loại này được tạo ra theo phương pháp ion. Copolymer linh hoạt hơn nhưng ít cứng hơn homo. Trọng lượng phân tử sẽ ảnh hưởng đến độ cứng của copolymer ít hơn homopolymer.
Sản xuất nhựa composite, keo dán gỗ… Polypropylene random (PPR) PPR có cấu trúc phân tử được sắp xếp theo trình tự ngẫu nhiên, có liên kết phân tử dài bền chặt nên có tính năng cơ lý cao rất khó đứt liên kết do các tác động từ bên ngoài như nhiệt, quá trình tản nhiệt thấp và giữ nhiệt tốt trong đường ống. PPR được đánh giá cao về khả năng chịu sự tác động từ các yếu tố bên ngoài như axit, kiềm và rượu, ít sôi trong dung môi hydrocacbon, các hóa chất vô cơ…khả năng chống thấm tốt nên thường được sử dụng cho các bao bì chứa thực phẩm, bánh kẹo… PPR sử dụng trong sản xuất phim, thổi khuôn, ép phun để sản xuất bao bì thực phẩm, y tế cũng như các sản phẩm gia dụng như ống nước… 6 PP random là mắt xích được biến tính bằng cách gắn các phân tử monomer khác với nhau (thường dùng PE). Điều này làm thay đổi tính chất vật lý của polymer như tăng tính chất quang học (độ trong và cả độ sáng), tăng độ bền va đập, độ uốn dẻo và giảm nhiệt độ chảy tuy nhiên tính chất kháng khí, mùi, hóa chất giống như homopolymer. Etylen/ propylen random copolymer được đồng trùng hợp, PP random copolymer thường chứa 1- 7% khối lượng là etylen, 93- 99% là propylen.
Phân tử etylenchen vào giữa 2 phân tử propylen 75% còn 25% là hai phân tử etylen chen vào giữa hai phân tử propylen. PP random copolymer do có nhóm ettylen chen vào giữa mạch polymer cản trở sắp xếp kết tinh nên giảm độ kết tinh so với PP homopolymer tương ứng tính chất vật lý: giảm độ cứng, tăng độ kháng va đập, tăng độ trong, giảm nhiệt nóng chảy thuận lợi cho một số ứng dụng. PPR thường sử dụng sản xuất bao bì, phim… Impact copolymer propylene. Impact copolymer propylene là chuỗi hai monomer không sắp xếp theo bất kì trật tự nào, thường tạo thành theo cơ chế thế gốc tự do và tính chất của nó cũng khác hơn nhiều so với homopolymer.
Impact copolymer propylene có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhưng trong hơn và khả năng giữ nhiệt cũng tốt hơn homopolymer. PP impact copolymer có độ bền va đập tăng nhưng độ cứng, nhiệt độ giảm so với hommopolymer. PP impact chủ yếu dùng cho công nghệ ép phun với các sản phẩm chính trong ngành tự động, nội thất, thiết bị. ngoài ra chúng có chỉ số chảy thấp đùn màng, tấm đùn thồi làm bao bì trong thực phẩm, dược phẩm… Màng OPP.
7 OPP chứa chủ yếu là carbon và hydro không chứa các kim loại nặng và các hóa chất độc hại với môi trường. Ta có thể cải thiện tính chất của OPP như khả năng chống thấm, độ cứng, quang học… OPP không độc nên được sử dụng rất nhiều trong thực phẩm, có thể điều chỉnh cho nhiều ứng dụng đa dạng và thích hợp cho nhiều loại máy đóng gói làm bao bì cho các sản phẩm bánh kẹo, OPP là loại nhựa dùng làm màng co. OPP có ưu điểm là rất nhẹ ngoài sử dụng làm bao bì thường được sử dụng để ép các vật liệu khác như giấy, nhôm, PE… Ngoài ra còn có một số loại nhựa nữa như crystal PP (PP tinh thể), PP alloy (PP hợp kim)… 1. Polyvinylchloride (PVC) Công thức hóa học: (C2H3Cl)n PVC là loại nhựa nhiệt dẻo được sản xuất và tiêu thụ nhiều thứ 3 thế giới chỉ xếp sau PE và PP.
Màng PVC được tạo ra nhờ quá trình cán trên máy cán hoặc thổi trên máy thổi màng. Hiện nay đang được sử dụng rất phổ biến. Đặc tính của PVC. - Trong suốt, có vỏ ngoài bóng.
- Có tính kháng nước và hóa chất tốt. - Kháng khí kém. - Dễ bị hư hỏng khi tiếp xúc với các chất tẩy mạnh như ancol, aceton,… - Chịu được nhiệt độ 100oC – 230oC. PVC được phân làm 2 loại rõ rệt là PVC cứng và PVC mềm dẻo.
PVC cứng: Là màng pvc có thành phần chủ yếu là bột PVC, chất ổn định nhiệt, chất bôi trơn, chất phụ gia…(không có chất hóa dẻo).Hỗn hợp của chúng được trộn 8 trong máy trộn sau đó được làm nhuyễn trong máy đùn, máy cán ở nhiệt độ từ 160oC – 180oC. PVC cứng được dùng làm ống dẫn nước xăng dầu và khí ở nhiệt độ không quá 60o, các thiết bị thông gió, dùng bọc các kim loại làm việc trong môi trường ăn mòn. PVC mềm: PVC mềm là PVC được trộn thêm chất hóa dẻo. Người ta sử dụng PVC mềm để sản xuất ra hàng loạt sản phẩm có tính chất mềm mại, có độ dẻo khi hạ nhiệt độ.
Nó phù hợp trong gia công các sản phẩm như màng mỏng, lớp phủ, bột nhão, nhựa xốp, vải giả da… 1. Polycarbonat (PC) Polycacbonat là một loại nhựa tổng hợp trong đó các đơn vị polymer được liên kết thông qua các nhóm cacbonat, chất liệu này có thể được phủ lên một số bởi một số chất liệu khác. Đặc tính của PC: - Tính chống thấm khí cao hơn PE, PVC nhưng thấp hơn PP, PET. - Trong suốt, tính bền cơ và độ cứng vững rất cao, khả năng chống mài mòn và không bị tác động bởi các thành phần của thực phẩm.
- Chịu được nhiệt độ cao (nhiệt độ nóng chảy 155oC). - Giá thành cao hơn gấp 3 lần so với các loại nhựa khác. Nhựa PC có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp nhờ tính trội của nó về cơ học, tính cách điện. - Nhựa PC dùng trong công nghiệp điện tử và radio với danh nghĩa là vật liệu cách điện vật liệu kết cấu: dùng để sản xuất thân lõi cuộn dây cho biến thế, tụ điện, công tắc cầu chì cho tivi, các chi tiết của thân thiết bị đo, dùng làm các bộ phận của máy điện thoại.
Trong ngành chế tạo máy được dùng làm thân máy, giá đỡ 9 tay treo bánh răng, biên dạng cam, các chi tiết trong máy lạnh, máy nén khí dùng để sản xuất khí. Đồ điện, điện tử: Vật liệu cách điện trên 120oC, dùng cho linh kiện cách điện ổ cắm, khung bên ngoài, ổ cắm, ống cách điện, vỏ máy điện thoại và linh kiện, vỏ pin đèn mỏ. Có thể sử dụng sản xuất linh kiện có độ chính xác cao, như đĩa quang, điện thoại, máy vi tính, máy ghi hình, tổng đài điện thoại, máy phát sóng vv….