Máy sản xuất bao bì tự phân hủy | Cấu tạo và quy trình vận hành

Máy sản xuất bao bì tự phân hủy | Cấu tạo và quy trình vận hành  

Máy sản xuất bao bì tự phân hủy sinh học sử dụng các công nghệ đặc biệt để tạo ra sản phẩm từ vật liệu có khả năng phân hủy tự nhiên, nhằm giảm thiểu tác động đến môi trường. Các loại máy này có thể bao gồm máy đùn màng, máy làm túi, và các dây chuyền sản xuất tích hợp.

Công nghệ và Quy trình Sản xuất

Quy trình sản xuất bao bì tự phân hủy sinh học sử dụng công nghệ tương tự như sản xuất bao bì nhựa truyền thống nhưng với nguyên liệu đầu vào khác biệt. 

1. Chuẩn bị nguyên liệu: Nguyên liệu chính là các loại hạt nhựa sinh học (bioplastic), chẳng hạn như PLA (Poly Lactic Acid) hoặc các hỗn hợp nhựa có phụ gia tự hủy.
2. Ép đùn (Extrusion): Hạt nhựa được đưa vào máy đùn, làm nóng chảy và ép qua khuôn để tạo thành màng nhựa mỏng hoặc các dạng sản phẩm khác.
3. Tạo hình (Forming): Màng nhựa sau đó được làm nguội và cuộn lại hoặc chuyển đến các bộ phận tạo hình, cắt,
4. hàn để tạo ra sản phẩm cuối cùng như túi, hộp, v.v..
5.  Kiểm tra chất lượng: Sản phẩm được kiểm tra để đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn về khả năng tự phân hủy và các yêu cầu kỹ thuật khác. 

Máy sản xuất bao bì tự phân hủy | Cấu tạo và quy trình vận hành 

Các loại Máy chính 

Các thiết bị trong dây chuyền sản xuất bao bì tự phân hủy có thể được tìm thấy từ các nhà cung cấp chuyên về máy ngành nhựa hoặc máy làm bao bì. 

• Máy đùn tạo hạt nhựa sinh học: Dùng để sản xuất hạt nhựa tự hủy từ nguyên liệu thô.
• Máy thổi màng nhựa sinh học: Chuyên dùng để tạo ra màng nhựa mỏng, là nguyên liệu cho các loại túi và bao bì dạng cuộn.
• Máy làm túi tự hủy sinh học: Máy hàn cắt túi tự động, có thể sản xuất túi phẳng hoặc túi T-shirt (túi vest) với độ chính xác cao
• Bạn có thể tìm kiếm các nhà cung cấp máy móc bằng cách sử dụng các trang web chuyên ngành hoặc liên hệ với các công ty sản xuất bao bì lớn để được tư vấn thêm về công nghệ  
• Xem video Máy sản xuất bao bì tự phân hủy | Cấu tạo và quy trình vận hành sau đây: 

- Nhiệt độ nóng chảy của nguyên liệu sản xuất bao bì tự phân hủy (nhựa sinh học) thay đổi tùy thuộc vào loại polymer cụ thể, nhưng thường nằm trong khoảng từ khoảng 130°C đến 180°C. 

Dưới đây là nhiệt độ nóng chảy của một số loại nguyên liệu phổ biến:

• Poly Lactic Acid (PLA): Đây là loại nhựa sinh học phổ biến nhất, có nhiệt độ nóng chảy dao động từ 130°C đến 180°C. Công thức cụ thể và các chất phụ gia có thể làm thay đổi phạm vi nhiệt độ này.
• Polyhydroxyalkanoates (PHA): Nhựa PHA có các đặc tính khác nhau tùy thuộc vào cấu trúc chuỗi. Một số loại PHA có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn, trong khi các dạng khác có thể được xử lý nóng chảy mà không bị phân hủy ở nhiệt độ cao hơn
• Hỗn hợp tinh bột (Starch-based blends): Bản thân tinh bột không có điểm nóng chảy cố định mà trải qua quá trình hồ hóa. Khi trộn với các polymer khác và chất hóa dẻo (như glycerol), vật liệu có thể được xử lý nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau tùy thuộc vào công thức pha trộn
• Phạm vi nhiệt độ nóng chảy này có thể trùng lặp với một số loại nhựa truyền thống như Polyethylene (PE) hoặc Polypropylene (PP), điều này cho phép sử dụng các thiết bị sản xuất hiện có với một số điều chỉnh nhỏ

Độ bền kéo đứt của màng bao bì tự phân hủy sinh học thay đổi đáng kể tùy thuộc vào thành phần vật liệu (ví dụ: PLA, PHA, tinh bột biến tính) và các chất phụ gia, nhưng có thể đạt các giá trị lực kéo (tensile strength) nằm trong khoảng từ 10 MPa đến hơn 60 MPa

Để đảm bảo các yêu cầu sử dụng cụ thể (siêu thị, shop thời trang, đồ ăn nhanh nhiều dầu mỡ/hơi nước), các nhà sản xuất thường điều chỉnh công thức pha trộn để đạt được các đặc tính mong muốn, tương đương với các loại túi nhựa truyền thống như PE hoặc PP

Đặc tính cần thiết cho từng ứng dụng

Các loại bao bì tự phân hủy hiện đại đã được cải tiến để đáp ứng các nhu cầu khác nhau, bao gồm:

• Bao bì siêu thị và Shop thời trang: Cần độ bền kéo và độ dẻo dai (elongation at break) tốt để chịu được trọng lượng và tránh rách khi mang xách. Màng làm từ PLA hoặc hỗn hợp tinh bột với PBAT (Polybutylene adipate terephthalate) thường được sử dụng cho các ứng dụng này, mang lại độ dẻo dai và khả năng chống rách tương đương túi PE.

Thực phẩm chiên rán dầu mỡ: Cần khả năng kháng dầu mỡ tốt. Một số vật liệu nhựa sinh học như PHA hoặc tinh bột biến tính đặc biệt (như HAPLAST tại Việt Nam) có khả năng kháng dầu rất tốt, ngăn chặn dầu thấm ra ngoài

Đồ ăn nhanh có hơi nước: Cần khả năng kiểm soát độ ẩm hoặc chống thấm nước. Màng PLA có tính chất rào cản hơi nước khá tốt, và các lớp phủ bổ sung (coating) hoặc công nghệ nhiều lớp (multilayer technology) có thể được áp dụng để cải thiện đáng kể khả năng chống hơi nước và độ bền cơ học

Nhìn chung, vật liệu cho bao bì tự phân hủy có thể được sản xuất để có độ bền và tính năng phù hợp cho các mục đích sử dụng đa dạng, miễn là lựa chọn đúng loại polymer sinh học hoặc hỗn hợp vật liệu đã được chứng nhận (ví dụ: chứng nhận OK Compost HOME, BPI Compostable)

NHIỆT ĐỘ ÉP ĐÁY

Để đảm bảo túi tự hủy không bị tụt đáy hoặc bục đáy khi chịu trọng lượng hàng hóa, công đoạn ép đáy (hàn đáy) cần phải được thực hiện với sự kiểm soát chặt chẽ về các yếu tố kỹ thuật chính: nhiệt độ, áp suất và thời gian.

Dưới đây là các yêu cầu cụ thể cho công đoạn ép đáy:

1. Kiểm soát nhiệt độ hàn (Sealing Temperature)

Nhiệt độ là yếu tố then chốt nhất. Vật liệu tự hủy sinh học (như PLA, PHA, hỗn hợp tinh bột) nhạy cảm với nhiệt độ hơn nhựa PE hoặc PP truyền thống.

• Phạm vi nhiệt độ tối ưu: Thường thấp hơn so với nhựa truyền thống, cần điều chỉnh trong khoảng hẹp và chính xác.
• Nguyên tắc: Nhiệt độ phải đủ cao để làm nóng chảy hoàn toàn các lớp màng tại điểm tiếp xúc, tạo liên kết đồng nhất, nhưng không quá cao để làm cháy hoặc phân hủy nhiệt vật liệu ngay tại mối hàn. Quá nhiệt có thể làm màng bị giòn, yếu đi, dẫn đến đứt gãy.
• Kiểm soát chất lượng: Sử dụng các thiết bị đo nhiệt độ chính xác và đảm bảo nhiệt độ đồng đều trên toàn bộ chiều dài của đường hàn

2. Áp suất ép (Sealing Pressure)

Áp suất cần thiết để ép chặt hai bề mặt màng lại với nhau khi chúng đang nóng chảy, loại bỏ bọt khí và tạo sự tiếp xúc hoàn hảo

Nguyên tắc: Áp suất phải đủ mạnh để tạo liên kết bền chắc, nhưng không quá lớn đến mức làm mỏng quá mức hoặc làm rách màng ngay tại đường hàn

Điều chỉnh: Điều chỉnh áp suất phù hợp với độ dày của màng. Màng càng dày thì áp suất cần thiết có thể khác biệt so với màng mỏng

3. Thời gian hàn (Sealing Time / Dwell Time)

Thời gian là yếu tố cho phép nhiệt và áp suất phát huy tác dụng đầy đủ

Nguyên tắc: Thời gian đủ để vật liệu nóng chảy và nguội đi một phần (tạo liên kết) trước khi rời khỏi bộ phận ép

Đồng bộ hóa: Đối với máy làm túi liên tục, tốc độ chạy máy phải được đồng bộ với thời gian hàn để đảm bảo mỗi mối hàn đều đạt chất lượng tối ưu

4. Thiết kế mối hàn và Cấu trúc túi

• Đường hàn kép (Double Seal): Đối với túi chịu trọng lượng nặng (như túi siêu thị), việc sử dụng hai đường hàn song song là phương pháp hiệu quả để tăng cường độ bền đáy túi.

 Kiểm tra lực kéo mối hàn: Sau khi sản xuất, cần thực hiện kiểm tra độ bền mối hàn định kỳ bằng thiết bị đo lực kéo (tensile testing machine) để đảm bảo đường hàn chịu được lực tải theo yêu cầu thiết kế

Tóm lại, để đảm bảo độ bền cho túi tự hủy, việc cân chỉnh tối ưu và chính xác 3 yếu tố Nhiệt độ - Áp suất - Thời gian là bắt buộc. Do đặc tính nhạy nhiệt của nhựa sinh học, các nhà sản xuất thường cần tiến hành chạy thử nghiệm (trial runs) để tìm ra thông số vàng cho từng loại vật liệu và độ dày màng cụ thể

Xem máy tạo hạt PLA để sản xuất bao bì tự phân hủy qua video thực tế sau:

LỰA CHON NGUYÊN LIỆU

Để lựa chọn nguyên liệu sản xuất bao bì tự hủy phù hợp cho cả thị trường Việt Nam và xuất khẩu đi Châu Âu, doanh nghiệp cần cân nhắc kỹ các yếu tố về tiêu chuẩn pháp lý, khả năng phân hủy, tính năng sử dụng và chi phí. Tiêu chuẩn Châu Âu là khắt khe nhất và nên là mục tiêu hướng đến để đảm bảo khả năng thâm nhập thị trường quốc tế

Dưới đây là các bước và lựa chọn nguyên liệu phù hợp:

1. Hiểu rõ Tiêu chuẩn Thị trường

Thị trường Việt Nam đang dần áp dụng các quy định về bao bì thân thiện môi trường, nhưng Châu Âu có các tiêu chuẩn rất chặt chẽ và bắt buộc

• Thị trường Châu Âu (EU): Bắt buộc phải tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về khả năng phân hủy sinh học và hàm lượng kim loại nặng. Tiêu chuẩn chính là EN 13432 (yêu cầu phân hủy sinh học ít nhất 90% trong vòng 6 tháng trong điều kiện ủ công nghiệp). Bao bì phải có chứng nhận từ các tổ chức uy tín (ví dụ: TUV Austria - logo OK Compost INDUSTRIAL/HOME, DIN Certco, BPI).

  Thị trường Việt Nam: Khuyến khích sử dụng, tiêu chuẩn pháp lý đang được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế tương tự

2. Lựa chọn Nguyên liệu Phổ biến và Phù hợp

Các nguyên liệu sau đây thường được sử dụng và có khả năng đáp ứng cả hai thị trường:

3. Đề xuất Lựa chọn Tối ưu

Để tối ưu cho cả thị trường Việt Nam và xuất khẩu:

• Lựa chọn phổ biến nhất hiện nay: Sử dụng hỗn hợp PLA/PBAT hoặc hỗn hợp tinh bột/PBAT. Đây là công thức cân bằng giữa độ bền cơ học (nhờ PBAT) và tính sinh học/khả năng phân hủy.
• Điều kiện bắt buộc khi xuất khẩu EU: Nguyên liệu phải có nguồn gốc rõ ràng và sản phẩm cuối cùng phải đạt chứng nhận EN 13432 (Industrial Compostable) hoặc OK Compost HOME (Home Compostable) do các tổ chức quốc tế cấp.

Tóm lại, việc lựa chọn nguyên liệu cần đi đôi với chứng nhận chất lượng quốc tế để đảm bảo khả năng lưu hành tại các thị trường khó tính như Châu Âu, đồng thời vẫn đáp ứng nhu cầu sử dụng tại Việt Nam.