ĐATN BST NGHIÊN cứu TÍNH CHẤT của POLYETHYLENE NHẰM ỨNG DỤNG TRONG sản XUẤT BAO bì mềm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA POLYETHYLENE (PE)
NHẰM ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT BAO BÌ MỀM
SVTH :

MSSV:
PHẠM GIA BẢO

15148003

NGUYỄN BÁ SƠN

15148043

BÙI HỮU TRÍ

15148054

Khoá :

2015 - 2019

Ngành :

CÔNG NGHỆ IN

GVHD:

ThS. NGUYỄN THÀNH PHƯƠNG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2019


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
----***----

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng

năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên Sinh viên:

MSSV:
PHẠM GIA BẢO

15148003

NGUYỄN BÁ SƠN

15148043

BÙI HỮU TRÍ

15148054

Ngành: CÔNG NGHỆ IN

Lớp: 15148CL2

Giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thành Phương SĐT: 0938196184
Ngày nhận đề tài: 20/05/2019

Ngày nộp đề tài: 05/08/2019

1. Tên đề tài: NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA POLYETHYLENE (PE)
NHẰM ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT BAO BÌ MỀM
2. Các số liệu ban đầu:
-

Quy trình sản xuất PE “xanh” từ bã mía

-

Phương pháp in, mực in ứng dụng công nghệ này

3. Nội dung thực hiện đề tài:
- Nghiên cứu về PE “xanh” và quá trình sản xuất
• Công nghệ sản xuất bao bì đa lớp
• Các lớp cấu thành hộp sữa và phương pháp ghép màng
• Các lỗi trong quá trình sản xuất của công nghệ này và cách khắc phục
4. Sản phẩm
-

Tài liệu tham khảo về công nghệ in bao bì “xanh”.

TRƯỞNG NGÀNH

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(DÀNH CHO GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN)

Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA POLYETHYLENE (PE) NHẰM ỨNG
DỤNG TRONG SẢN XUẤT BAO BÌ MỀM
Tên sinh viên 1: Phạm Gia Bảo

MSSV: 15148003
Chuyên ngành:

Tên sinh viên 2: Nguyễn Bá Sơn

MSSV: 15148043
Chuyên ngành:

Tên sinh viên 3: Bùi Hữu Trí

MSSV: 15148054
Chuyên ngành:

Tên GVHD: Nguyễn Thành Phương

Chức danh: Giảng viên

Đơn vị công tác: Thạc sĩ

Học vị: Trường ĐHSPKT TP.HCM

NHẬN XÉT
1.
VỀ THÁI ĐỘ VÀ HÀNH VI
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2.
VỀ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.1 Về cấu trúc đề tài:-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2.2 Về nội dung đề tài:-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2.3 Về ưu và nhược điểm của đề tài:--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ĐIỂM ĐÁNH GIÁ

3.

TT
1.

Nội dung đánh giá

Điểm
tối đa

Kết cấu luận án

30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các 10
mục(theo hướng dẫn của khoa In và TT)

2.

Tính sáng tạo của đồ án

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung nghiên cứu

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, 10
khoa học xã hội,…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc 10
quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực
tế.
Khả năng cải tiến và phát triển

10

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên 10
ngành,…

3.

Ứng dụng vào đời sống thực tế

10

Điểm


4.

4.

Sản phẩm của đồ án

10

Tổng điểm

100

KẾT LUẬN
 Đồng ý cho bảo vệ
 Không đồng ý cho bảo vệ
Ngày……tháng……năm……...
Giáo viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(DÀNH CHO GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN)

Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA POLYETHYLENE (PE) NHẰM ỨNG
DỤNG TRONG SẢN XUẤT BAO BÌ MỀM
Tên sinh viên 1: Phạm Gia Bảo

MSSV: 15148003
Chuyên ngành:

Tên sinh viên 2: Nguyễn Bá Sơn

MSSV: 15148043
Chuyên ngành:

Tên sinh viên 3: Bùi Hữu Trí

MSSV: 15148054
Chuyên ngành:

Tên GVPB: Chế Thị Kiều Nhi

Chức danh:

Đơn vị công tác: Thạc sĩ

Học vị: Trường ĐHSPKT TP.HCM

NHẬN XÉT
a. Về cấu trúc đề tài:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Về nội dung đề tài
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------b. Về sản phẩm của đề tài
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


----------------------------------------------------------------------------------------------------c. Về ưu và nhược điểm của đề tài:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------d. Các câu hỏi cần trả lời và các đề nghị chỉnh sửa:
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------e. ĐÁNH GIÁ

TT
5.

Nội dung đánh giá

Điểm
tối đa

Kết cấu luận án

30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các 10
mục(theo hướng dẫn của khoa In và TT)

6.

Tính sáng tạo của đồ án

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung nghiên cứu

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, 10
khoa học xã hội,…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc 10
quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực
tế.
Khả năng cải tiến và phát triển

10

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên 10
ngành,…

7.

Ứng dụng vào đời sống thực tế

10

8.

Sản phẩm của đồ án

10

Tổng điểm

100

Điểm


5.

KẾT LUẬN
 Đồng ý cho bảo vệ
 Không đồng ý cho bảo vệ
Ngày……tháng……năm……...
Giáo viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN

Được sự phân công của Quý thầy cô Khoa In và Truyền thông, Trường Đại
học Sư Phạm Kỹ thuật, sau gần bốn năm học chúng em đã hoàn thành Đồ án tốt
nghiệp. Để hoàn thành nhiệm vụ được giao, ngoài sự nỗ lực học hỏi của bản thân còn
có sự hướng dẫn tận tình của thầy cô tại trường.
Em chân thành cảm ơn thầy – ThS. Nguyễn Thành Phương, người đã hướng
dẫn cho chúng em trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp. Mặc dù thầy bận với
công việc tại trường nhưng không ngần ngại chỉ dẫn em, định hướng đi cho em, để
em hoàn thành tốt nhiệm vụ. Một lần nữa em chân thành cảm ơn thầy và chúc thầy
dồi dào sức khoẻ. Xin cảm ơn tất cả các bạn bè, thư viện, doanh nghiệp, công ty đã
giúp đỡ, dìu dắt chúng em trong suốt thời gian qua.
Tuy nhiên vì kiến thức chuyên môn còn hạn chế và bản thân còn thiếu nhiều
kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung của đồ án không tránh khỏi những thiếu sót,
chúng em rất mong nhận sự góp ý, chỉ bảo thêm của quý thầy cô cùng toàn thể cán
bộ, công nhân viên tại các doanh nghiệp để đồ án này được hoàn thiện hơn.
Một lần nữa xin gửi đến thầy cô, bạn bè cùng các cô chú, anh chị tại các doanh
nghiệp lời cảm ơn chân thành và tốt đẹp nhất!

i


TÓM TẮT ĐỀ TÀI BẰNG TIẾNG VIỆT
Hiện nay công nghệ in bao bì “xanh” đang là một trong những lĩnh vực phát
triển mạnh mẽ trong ngành công nghệ in. Trong những năm tới, nhận thức của người
tiêu dùng về an toàn và lợi ích môi trường liên quan đến bao bì “xanh” được dự báo
sẽ thúc đẩy tăng trưởng thị trường này. Hơn nữa, các sáng chế được thực hiện bởi các
cơ quan quản lý khác nhau hỗ trợ việc sử dụng bao bì sinh thái được dự đoán sẽ thúc
đẩy tăng trưởng thị trường. Bao bì “xanh” được hiểu bao gồm việc sử dụng vật liệu
và phương pháp sản xuất để đóng gói các sản phẩm hoặc hàng hóa có tác động ô
nhiễm thấp đến môi trường. Với mong muốn mang đến một phần thông tin hữu ích
trong lĩnh vực này, đề tài mang tên “Nghiên cứu tính chất của polyethylene (PE)

nhằm ứng dụng trong sản xuất bao bì mềm” mà nhóm nghiên cứu đã thực hiện
gồm các vấn đề:
Nội dung nghiên cứu
-

Lịch sử hình thành bao bì “xanh” từ bã mía.

-

Nghiên cứu về quy trình sản xuất PE “xanh” từ bã mía.

-

Nghiên cứu về công nghệ sản xuất bao bì đa lớp.

-

Nghiên cứu về các lớp cấu trúc hộp sữa và phương pháp ghép màng.

Hướng tiếp cận
-

Tham khảo các tài liệu nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực in bao bì và thực
phẩm.

Phương pháp giải quyết vấn đề
-

Tham khảo từ các tài liệu, bài báo, chứng nhận khoa học về bao bì “xanh”
từ bã mía.

Kết quả đạt được
-

Xác định được quy trình sản xuất từ bã mía thành PE.

-

Tìm ra loại mực in phù hợp cho vật liệu bao bì “xanh”.

-

Xác định được công nghệ in bao bì đa lớp và cấu trúc từng lớp của bao bì
hộp sữa.

ii


Việc phát triển bao bì “xanh” không những mang lại hiệu quả về mặt sinh thái
môi trường, hạn chế ô nhiễm mà còn góp phần giúp thương hiệu của các doanh nghiệp
trở nên tốt hơn trong mắt người tiêu dùng thông minh.

iii


TÓM TẮT ĐỀ TÀI BẰNG TIẾNG ANH
Currently, the "green" packaging printing technology is one of the strongly
developed areas in printing technology. In the coming years, consumer awareness of
safety and environmental benefits related to "green" packaging is expected to boost
this market growth. Furthermore, inventions made by various regulatory agencies

supporting the use of ecological packaging are expected to boost market growth.
Green packaging is understood to include the use of materials and production
methods to pack products or goods with low pollution impacts on the environment.
With the desire to bring some useful information in this field, the topic "Study the
properties of polyethylene (PE) for application in the production of flexible
packaging" research team has done the following research issues:
-

History formed "green" packaging from bagasse.

-

Research on green PE production process from bagasse.

-

Research on multi-layer packaging technology.

-

Research on milk box structure layers and membrane grafting methods

Approach
-

Consult a professional from the teachers in the field of printed packaging
and food sector.

Method of solving problems
-

Refer to scientific documents, articles, certifications on "green" packaging
from bagasse.

Result
• Determine the production process from bagasse to PE.
• Find out suitable ink for "green" packaging materials.
• Identify the technology of multi-layer packaging and layer structure of
milk box packaging.
The development of "green" packaging not only brings about ecological and
environmental efficiency, but also contributes to help businesses' brands become
better in the eyes of smart consumers.

iv


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
TÓM TẮT ĐỀ TÀI BẰNG TIẾNG VIỆT ............................................................. ii
TÓM TẮT ĐỀ TÀI BẰNG TIẾNG ANH ............................................................. iv
MỤC LỤC ..................................................................................................................v
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .....................................................................................1
1.1. Lý do chọn đề tài .............................................................................................1
1.2. Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu.................................................................2
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................2
1.2.2. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................2
1.3. Giới hạn đề tài .................................................................................................2
1.4. Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................3
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ POLYETHYLENE PHÂN HỦY SINH HỌC
VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT BAO BÌ MỀM .........................................4

2.1. Tổng quan công nghệ “xanh” ........................................................................4
2.1.1. Tổng quan về polyethylene ........................................................................4
2.1.2. Tính chất và ứng dụng PE ..........................................................................5
2.1.3. Tác động đối với môi trường ......................................................................6
2.1.4. Sự phát triển của polyethylene “xanh” .......................................................7
2.1.5. Đặc điểm.....................................................................................................8
2.2. Công nghệ in ....................................................................................................8
2.2.1. Ống đồng ....................................................................................................8
2.2.1.1. Nguyên lý ............................................................................................................. 8
2.2.1.2. Ưu và nhược điểm ............................................................................................. 9
2.2.1.3. Ứng dụng............................................................................................................ 10
2.3. Sản phẩm “xanh” ..........................................................................................12
2.3.1. Đặc điểm...................................................................................................12
2.3.2. Lợi ích ......................................................................................................14
2.4. Các giải pháp công nghệ in “xanh” .............................................................14
2.5. Nhu cầu sử dụng vật liệu “xanh” ................................................................15
2.5.1. Xu hướng tiêu dùng “xanh” .....................................................................15
v


2.5.2. Nhu cầu sử dụng sản phẩm “xanh” hiện nay. ..........................................15
CHƯƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ TÍNH CHẤT
POLYETHYLENE PHÂN HỦY SINH HỌC ......................................................17
3.1. Đặc điểm PE “xanh” .....................................................................................17
3.1.1. PE “xanh” .................................................................................................17
3.1.2. Quy trình sản xuất ....................................................................................17
3.1.2.1. Phản ứng quang hợp........................................................................................ 18
3.1.2.2. Quá trình sản xuất ethanol từ bã mía .......................................................... 18
3.1.2.2.1. Tiền xử lý cellulose .....................................................................20
3.1.2.2.2. Quá trình thủy phân .....................................................................21

3.1.2.2.3. Enzyme cellulase .........................................................................21
3.1.2.3. Quá trình lên men ............................................................................................ 22
3.1.2.3.1. Khái niệm ....................................................................................22
3.1.2.3.2. Các loại giống nấm men ..............................................................23
3.1.2.4. Quá trình thủy phân và lên men đồng thời .............................................. 23
3.1.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lên men.................................................. 24
3.1.2.5.1. Dinh dưỡng ..................................................................................24
3.1.2.5.2. Nhiệt độ .......................................................................................25
3.1.2.5.3. pH ................................................................................................25
3.1.2.5.4. Khí oxy và carbonic.....................................................................25
3.1.2.5.5. Nồng độ ethanol ..........................................................................25
3.1.2.5.6. Nồng độ dịch lên men..................................................................26
3.1.2.6. Phản ứng khử nước tạo Etylen ..................................................................... 26
3.1.2.7. Quá trình trùng hợp ......................................................................................... 27
3.1.3. Sản xuất LDPE và HDPE .........................................................................27
3.1.3.1. Sản xuất LDPE ................................................................................................. 27
3.1.3.2. Sản xuất HDPE ................................................................................................. 28
3.1.4. Tính cơ học của PE “xanh” ......................................................................30
3.2. Mực in “xanh” ...............................................................................................35
3.2.1. Thành phần ...............................................................................................35
3.2.2. Quá trình sản xuất.....................................................................................36
vi


CHƯƠNG 4. CÔNG NGHỆ GIA CÔNG POLYETHYLENE...........................39
PHÂN HỦY SINH HỌC .........................................................................................39
4.1. Bao bì hộp sữa nhiều lớp ..............................................................................39
4.1.1. Sữa tiệt trùng và sữa thanh trùng..............................................................39
4.1.2. Bao bì nhiều lớp .......................................................................................41
4.1.3. Những yêu cầu về bao bì ..........................................................................41

4.2. Cấu trúc bao bì nhiều lớp ............................................................................42
4.2.1. Cấu trúc ....................................................................................................42
4.2.2. Phân loại ...................................................................................................42
4.3. Phân tích cấu trúc bao bì hộp sữa “xanh” .................................................45
4.3.1. Cấu trúc bao bì hộp sữa “xanh”................................................................45
4.3.2. Các phương pháp chế tạo bao bì nhiều lớp ..............................................52
4.3.2.1. Phương pháp đùn cán trực tiếp..................................................................... 52
4.3.2.2. Phương pháp đùn thổi ..................................................................................... 52
4.3.2.3. Phương pháp đùn gián tiếp ............................................................................ 53
4.3.3. Các phương pháp ghép màng ...................................................................54
4.3.3.1. Phương pháp ghép ướt.................................................................................... 54
4.3.2.2. Ghép khô không dung môi ............................................................................ 55
CHƯƠNG 5. CÔNG NGHỆ IN TRÊN CẤU TRÚC BAO BÌ CÓ
POLYETHYLENE PHÂN HỦY SINH HỌC VÀ QUY TRÌNH TÁI CHẾ......57
5.1. Công nghệ in ..................................................................................................57
5.1.1. Điều kiện in .............................................. Error! Bookmark not defined.
5.1.2. Quy trình sản xuất ....................................................................................59
5.1.3. Các lỗi xảy ra trong quá trình in ...............................................................61
5.2. Tái chế và phân huỷ. .....................................................................................62
5.2.1. Phân huỷ ...................................................................................................62
5.2.1.1. Quá trình phân huỷ .......................................................................................... 62
5.2.1.1.1. Phân hủy oxy hóa quang..............................................................63
5.2.1.1.2. Phân hủy do tác động cơ học .......................................................64
5.2.1.1.3. Phân hủy bởi vi sinh vật ..............................................................65

vii


5.2.1.2. Các biện pháp tăng khả năng phân hủy và quá trình phân hủy của PE
chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa ..................................................................... 65

5.2.1.2.1. Các biện pháp tăng khả năng phân hủy của PE ...........................66
5.2.1.2.2. Quá trình phân hủy của PE chứa phụ gia xúc tiến oxy hóa.........68
5.2.2. Tái chế ......................................................................................................73
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .........................................................76
6.1. Kết luận ..........................................................................................................76
6.2. Kiến nghị ........................................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................78
PHỤ LỤC .................................................................................................................81
PHỤ LỤC 1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TIỆT TRÙNG UHT .......................81
PHỤ LỤC 2. TÍNH CHẤT VÀ YÊU CẦU CHUNG CỦA LỚP MÀNG...........84

viii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

PE

Polyethylene

Nhựa nhiệt dẻo

LDPE

Low-Density Polyethylene

Polyethylene mật
độ thấp

HDPE

Hight Density Polyethylene

Polyethylene mật
độ cao

LLDPE

Linear low-density

PE tỷ trọng thấp

Polyethylene

mạch thẳng

VLDPE

Very low density Polyethylene

PE tỷ trọng rất thấp

UHMWPE

Ultra-high molecular weight

PE trọng lượng

Polyethylene

phân tử siêu cao

Medium Density Polyethylene

Polyethylene tỷ

MDPE

trọng trung bình
ASTM

American Sociaty for Testing

Hiệp hội vật liệu

and Materials

và thử nghiệm Hoa
Kỳ

OPP

Oriented PolyPropylene

PolyPropylene

định hướng

PET

Polyetylen terephtalat

Polyetylen
terephtalat

MPET

Metallize Polyetylen terephtalat

FSC

Forest Stewardship Council

Hội đồng quản lý
rừng

BTNMT

Bộ tài nguyên và
môi trường

PCF

Process Chlorine Free

Giấy không chứa

Clo

ix


ICI

Imperial Chemical Industries

DMA

dynamic material analysis

Phân tích cơ động
học

MFI

Melt Flow Index

Chỉ số nóng chảy

ASTM International

American Society for Testing

Tổ chức quốc tế

and Materials

cống bố và phát
triển các tiêu chuẩn
cho nhiều loại vật
liệu

EVA

Ethylene Vinyl Acetate

PP

Polypropylene

PVDC

Polyvinylidene Chloride

EVOH

Ethylene Vinyl Alcohol

BOPP

Nhựa
polypropylene định
hướng

GSM

Grams per Square Meter

Đơn vị đo định
lượng giấy

EAA

Copolymer axit ethylene /
acrylic

EBA

Ethylene Butyl Acrylate

EMA

Ethylene Methyl Acrylate

EMAA

Ethylene methyl acid
methacrylic – surlyn

VA

vinyl acetat

UV

Ultraviolet

Tia cực tím

MW

Molecular weight

Khối lượng phân tử

x


DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Tính chất LDPE và HDPE

6

Bảng 2.2: Ưu và nhược điểm in ống đồng

9

Bảng 2.3: Ứng dụng in ống đồng

11

Bảng 3.1: Thông số cơ học của BioPE

35

Bảng 3.2: Thông số cơ học của PE

35

Bảng 3.3: Thành phần mực in gốc nước

36

Bảng 3.4: Tính chất mực in gốc nước

39

Bảng 4.1: Đặc điểm sữa tiệt trùng và thanh trùng

40

Bảng 4.2: Thành phần % các lớp có trong bao bì

47

Bảng 5.1: Thông số góc xoay tram

59

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

60

Bảng 5.3: Các lỗi trong quá trình in

62

xi


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Trang
Hình 2.1: Cấu trúc PE

4

Hình 2.2: Hình ảnh minh hoạ phân tử của các loại PE

5

Hình 2.3: Bề mặt trục in ống đồng

9

Hình 2.4: Nguyên lý in

9

Hình 3.1: Quá trình sản xuất PE “xanh” từ mía

18

Hình 3.2: Quá trình sản xuất Ethanol từ mía

19

Hình 3.3: Phản ứng khử nước

27

Hình 3.4: Quá trình trùng hợp

28

Hình 3.5: Quá trình sản xuất LDPE

28

Hình 3.6: Kiểm tra độ uốn bằng cấu hình 3 điểm

31

Hình 3.7: Kích thước mẫu kiểm tra

31

Hình 3.8: Máy kiểm tra INSTION 3382

32

Hình 3.9: Thiết bị đo độ nóng chảy

34

Hình 4.1: Bao bì hộp sữa

44

Hình 4.2: Cấu trúc bao bì hộp sữa tiệt trùng

46

Hình 4.3: Cấu trúc HDPE

48

Hình 4.4: Cấu tạo hóa học của EVA

49

Hình 4.5: Phương pháp ép đùn thổi

55

Hình 4.6: Phương pháp ghép ướt

56

Hình 5.1: Quy trình sản xuất

59
xii


Hình 5.2: Xúc tác ion kim loại cho quá trình phân hủy hydroperoxide
thành các gốc ankoxy và peroxy

68

Hình 5.3: Cơ chế hoạt động của các phụ gia xúc tiến phân hủy

69

Hình 5.4: Cơ chế phân hủy quang hóa PE

70

Hình 5.5: Quá trình phân hủy của PE xúc tác bởi kim loại chuyển tiếp

72

Hình 5.6: Cơ chế phân hủy sinh học của polyetylen

73

Hình 5.7: Quy trình tái chế

75

xiii


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Lý do chọn đề tài
Polymer đã trở thành một trong những vật liệu quan trọng nhất trong cuộc

sống hàng ngày của chúng ta, hàng triệu tấn nhựa được sản xuất hàng năm trên toàn
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
vật liệu không có khả năng phân hủy sinh học (Debeaufort, Quezada Gallo, &
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
một giải pháp thực sự tối ưu đối với môi trường nhưng chưa thành công ở quy mô
toàn cầu, ước tính chỉ có 1% nhựa sản xuất được tái chế trên toàn thế giới, trong khi
phần còn lại thải ra môi trường bên ngoài mà không được phân huỷ do chúng có
nguồn gốc từ dầu mỏ.
Mỗi năm chúng ta thải ra 2,12 tỷ tấn rác. Lượng chất thải nhiều đến vậy là do
việc sử dụng các sản phẩm nhựa và thải ra trong vòng 6 tháng mà chúng không bị
phân huỷ (theo The World Counts, 2019).
Với mối quan tâm ngày càng gia tăng về vấn đề ô nhiễm môi trường, nhiều nỗ
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
thay thế cho polymer truyền thống nhờ chi phí thấp và sẵn có dễ dàng từ các tài
nguyên có thể tái tạo và khả năng phân hủy sinh học (Janjarasskul & Krochta, 2010).
Một số nghiên cứu về kết hợp polymer với tinh bột từ các nguồn thực vật khác
nhau đã được thực hiện. Sử dụng các loại polymer phân huỷ sinh học không chỉ làm
giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ mà còn giảm chất thải nhựa ra môi trường. Tuy nhiên,
polymer phân huy sinh học từ tinh bột không thể cạnh tranh với nhựa có nguồn gốc
từ dầu mỏ vì tính chất cơ học kém. Được biết polymer có nguồn gốc tinh bột phải
được kết hợp với polyme tổng hợp khác để sản xuất vì tinh bột tính giòn và ưa nước.
Trang 1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hầu hết các nghiên cứu về tinh bột và nhựa tổng hợp chủ yếu tập trung vào
các loại polymer phổ biến hiện này là PE (Polyethylene). Tuy nhiên, PE và tinh bột
không thể tổng hợp được vì sự khác biệt của chúng trong phân cực; đó là tinh bột ưa
nước trong khi PE là kỵ nước.
Vì thế, để khắc phục những nhược điểm này thì polymer có nguồn gốc từ bã
mía có tiềm năng rất lớn trong công nghiệp phát triển các loại bao bì từ PE thân thiện
với môi trường. Đối với những sản phẩm nhựa truyền thống có thể mất 500 – 1000
để phân hủy còn đối với những sản phẩm được làm từ bã mía thì chỉ mất từ 15 – 30
ngày để phân hủy hoàn toàn. Sản xuất các loại bao bì PE từ bã mía thực sự làm giảm
sự ô nhiễm không khí, thân thiện với môi trường. Đây là một giải pháp hiệu quả giúp
thay thế các sản phẩm từ nhựa truyền thống và các sản phẩm giấy từ bột giấy thông
thường.
Từ những phân tích trên, nhóm nghiên cứu chọn đề tài “Nghiên cứu tính chất
của polyethylene (PE) nhằm ứng dụng trong sản xuất bao bì mềm” làm đồ án tốt
nghiệp của mình.
1.2. Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• Nghiên cứu về PE “xanh” và quá trình sản xuất.
• Công nghệ sản xuất bao bì đa lớp.
• Các lớp cấu thành hộp sữa và phương pháp ghép màng.
• 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, mực in.
• Cấu trúc bao bì hộp sữa PE ”xanh”.
• Công nghệ in.
1.3. Giới hạn đề tài
• Đề tài được giới hạn trong các công nghệ in phù hợp với đặc tính của vật
liệu bao bì sữa.
Trang 2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• 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
Các phương pháp nghiên cứu
• Nghiên cứu lý thuyết về vật liệu polyethylene phân huỷ sinh học.
• Ứng dụng vật liệu polyethylene phân huỷ sinh học bao bì mềm
Nhóm nghiên cứu dựa vào các tài liệu có sẵn từ trong và ngoài nước. Trong
quá trình nghiên cứu có tham khảo ý kiến của những giảng viên có kiến thức hay
chuyên môn trong lĩnh vực nghiên cứu.

Trang 3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ POLYETHYLENE PHÂN HỦY SINH HỌC
VÀ ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT BAO BÌ MỀM
2.1. Tổng quan công nghệ “xanh”
2.1.1. Tổng quan về polyethylene
Polyethylen là một loại nhựa nhiệt dẻo, màu trắng, hơi trong không dẫn điện,
không dẫn nhiệt cũng như không cho không khí và nước thấm qua.
Hợp chất hữu cơ Polyetylen 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

Phân tử PE có cấu trúc mạch thẳng, ngoài ra nó cũng có mạch nhánh tùy thuộc
vào loại PE (hình 2.2). Khi các mạch nhánh này càng nhiều và càng dài thì độ kết

tinh càng kém. Những phần sắp xếp không trật tự trong PE sẽ nằm ở vùng vô định
hình. Các mắt xích của PE rất ngắn, cỡ khoảng 2,33Å nên PE có khả năng kết tinh
nhanh. Ở điều kiện nhiệt độ thường, độ kết tinh của PE ảnh hưởng trực tiếp đến các
tính chất của PE như: tỷ trọng, độ cứng, mođun đàn hồi, độ bền kéo đứt, độ trương
và khả năng hòa tan trong các dung môi hữu cơ. Dựa vào trọng lượng phân tử, tỷ
trọng, độ kết tinh và cấu trúc, PE được phân loại như sau: PE tỷ trọng thấp (LDPE),
PE tỷ trọng thấp mạch thẳng (LLDPE), PE tỷ trọng cao (HDPE), ngoài ra còn một số
loại PE khác với công nghệ sản xuất phức tạp hơn và ít thông dụng hơn như: PE tỷ
trọng rất thấp (VLDPE), PE tỷ trọng trung bình (MDPE), PE trọng lượng phân tử siêu
cao (UHMWPE). Trong đó LDPE và HDPE được ứng dụng để sản xuất bao bì nhiều
lớp.

Trang 4