Chai Nhựa PET: Quy Trình Sản Xuất, Tác Động Môi Trường & Giải Pháp Bền Vững

Chai nhựa PET là gì?

Chai nhựa PET (được làm từ Polyethylene Terephthalate) là loại bao bì nhựa phổ biến nhất trên thế giới. Từ khi được phát minh vào những năm 1940, nhựa PET đã trở thành lựa chọn hàng đầu trong ngành bao bì do tính chất trong suốt, bền và khả năng tái chế cao.

Chai nhựa PET được sản xuất tại nhà máy

Tuy nhiên, lượng rác thải nhựa PET đang tăng nhanh, gây áp lực lên môi trường, đòi hỏi những giải pháp bền vững.

Số liệu thống kê

• Hàng năm, thế giới sản xuất khoảng 500 tỷ chai nhựa PET.
• Chỉ 9% nhựa PET được tái chế, trong khi 91% còn lại bị chôn lấp hoặc thải ra môi trường.
• Tại Việt Nam, mỗi năm tiêu thụ hơn 3 tỷ chai nhựa PET, nhưng tỷ lệ tái chế chưa đáng kể.

So sánh PET với các loại nhựa khác

Xem thêm: PC và PETG nhựa nào bền hơn? So sánh chi tiết 2 loại nhựa

Quy trình sản xuất chai nhựa PET

Chai nhựa PET (Polyethylene Terephthalate) là một trong những loại bao bì phổ biến nhất hiện nay, được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm và đồ uống nhờ đặc tính nhẹ, bền, trong suốt và dễ tái chế. Quá trình sản xuất chai PET trải qua nhiều công đoạn quan trọng, từ tổng hợp nhựa PET thô, tạo phôi (preform) đến thổi khuôn thành chai hoàn chỉnh.

Chai nhựa pet đựng đồ uống hàng ngày

Mỗi bước trong quy trình đều ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng, đảm bảo độ bền, an toàn và khả năng tái chế của chai PET. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về quy trình sản xuất chai nhựa PET, các công nghệ hiện đại được ứng dụng và yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Sản xuất nhựa pet bằng phương pháp trùng ngưng ngưng

• Phản ứng trùng ngưng là quá trình kết hợp giữa ethylene glycol (EG) và terephthalic acid (TPA) để tạo thành polyethylene terephthalate (PET) và nước.
• Phản ứng này diễn ra ở nhiệt độ cao, thường từ 250-290°C, và có sự tham gia của chất xúc tác.
• Phương trình hóa học tổng quát: n(C10H8O4) + n(C2H6O2) → (C10H8O4C2H4O2)n + 2nH2O

Các điều kiện phản ứng

• Nhiệt độ: 250-290°C
• Áp suất: Áp suất thường hoặc áp suất chân không
• Xúc tác: Antimony trioxide (Sb2O3), germanium dioxide (GeO2),…

Các sản phẩm phụ

• Nước (H2O)
• Acetaldehyde (CH3CHO)
• Oligomers

Sản xuất chai PET bằng ép phun tạo phôi (preform)

Hạt nhựa PET được nung chảy ở nhiệt độ cao và ép phun vào khuôn để tạo thành phôi (preform). Phôi là sản phẩm trung gian có hình dạng như một ống nghiệm nhỏ, có ren ở phần miệng.

Các thông số kỹ thuật 

• Nhiệt độ khuôn: 10-15°C
• Áp suất phun: 800-1500 bar
• Thời gian làm mát: Tùy thuộc vào độ dày của phôi

Các loại khuôn ép phun

• Khuôn đơn: Tạo ra một phôi mỗi chu kỳ.
• Khuôn đa: Tạo ra nhiều phôi mỗi chu kỳ.
• Ảnh hưởng của khuôn đến chất lượng phôi: Chất lượng khuôn ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác kích thước, độ bóng và độ bền của phôi.

Các loại máy ép phun

• Máy ép phun thủy lực
• Máy ép phun điện
• Máy ép phun hybrid.

Thổi khuôn (blow molding) tạo ra chai nhựa PET

Phôi được gia nhiệt đến nhiệt độ thích hợp và đưa vào khuôn thổi. Khí nén được thổi vào phôi, ép phôi nở ra và ôm sát thành khuôn, tạo thành chai nhựa.

Các loại máy thổi khuôn

• Máy thổi khuôn một giai đoạn: Phôi được tạo ra và thổi thành chai trong cùng một máy.
• Máy thổi khuôn hai giai đoạn: Phôi được tạo ra ở máy ép phun và thổi thành chai ở máy thổi khuôn riêng biệt.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng chai

• Áp suất thổi: Ảnh hưởng đến độ dày và độ bền của chai.
• Nhiệt độ khuôn: Ảnh hưởng đến độ bóng và độ trong suốt của chai.
• Tốc độ thổi: Ảnh hưởng đến hình dạng và kích thước của chai.

Các lỗi thường gặp

• Chai bị phồng, méo mó
• Chai bị nứt, vỡ
• Độ dày thành chai không đều
• Chai bị lẫn tạp chất.

Quy trình sản xuất chai nhựa PET là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ các thông số kỹ thuật để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Việc nắm vững quy trình này giúp các doanh nghiệp sản xuất chai nhựa PET nâng cao hiệu quả sản xuất và đáp ứng nhu cầu thị trường.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của PET resin

Độ nhớt (Intrinsic Viscosity – IV)

Độ nhớt của PET resin quyết định khả năng xử lý và tính chất cơ học của sản phẩm cuối cùng. Các yếu tố ảnh hưởng đến IV bao gồm:

• Trọng lượng phân tử: IV càng cao, PET càng có độ bền kéo tốt.
• Nhiệt độ chế biến: Nhiệt độ cao có thể làm giảm IV do quá trình phân hủy nhiệt.
• Mức độ nhiễm bẩn: Tạp chất có thể làm giảm IV, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

Độ kết tinh

Độ kết tinh ảnh hưởng đến độ trong suốt và độ bền của PET. Các yếu tố tác động gồm:

• Tốc độ làm mát: Làm mát nhanh giúp giảm độ kết tinh, tăng độ trong suốt.
• Nhiệt độ xử lý: Nhiệt độ cao làm tăng độ kết tinh, giúp PET bền nhiệt hơn nhưng có thể làm giảm độ trong.
• Cấu trúc phân tử: PET có thể được điều chỉnh bằng phụ gia để kiểm soát độ kết tinh.

Các phương pháp đo lường

• Đo độ nhớt: Sử dụng phương pháp đo độ nhớt nội tại (IV) bằng dung môi hoặc thiết bị đo nhớt tự động.
• Đo độ kết tinh: Dùng phương pháp DSC (Differential Scanning Calorimetry) để phân tích nhiệt độ nóng chảy và mức độ kết tinh.

So sánh các công nghệ sản xuất chai nhựa PET

Công nghệ truyền thống vs. công nghệ sản xuất chai nhẹ

So sánh các loại máy thổi khuôn

• Máy thổi khuôn một giai đoạn: Tạo phôi và thổi chai trong cùng một quy trình, phù hợp cho sản lượng nhỏ.
• Máy thổi khuôn hai giai đoạn: Tạo phôi riêng biệt trước khi thổi khuôn, thích hợp cho sản xuất công suất lớn.

Vòng đời sử dụng của chai nhựa PET

Phụ gia trong chai PET và nguy cơ phát tán

• Chất ổn định nhiệt: Giúp PET chịu nhiệt tốt hơn nhưng có thể tạo ra sản phẩm phân hủy gây hại.
• Chất chống UV: Giảm tác động của ánh sáng mặt trời nhưng có thể rò rỉ vào thực phẩm.
• Chất tạo màu: Ảnh hưởng đến tái chế do khó phân loại.

Tác động của môi trường

• Nhiệt độ cao: Có thể làm PET phân hủy và giải phóng các hóa chất độc hại.
• Ánh sáng UV: Đẩy nhanh quá trình phân hủy PET, tạo ra vi nhựa.
• Ô nhiễm môi trường: PET không được tái chế đúng cách có thể tồn tại hàng trăm năm trong tự nhiên.

Số liệu thống kê

• Lượng PET thải ra môi trường: Hơn 500 tỷ chai PET được tiêu thụ hàng năm, nhưng chỉ 9% được tái chế.
• Thời gian phân hủy: Trong điều kiện tự nhiên, PET mất từ 450 đến 1.000 năm để phân hủy hoàn toàn.

Quy trình tái chế chai nhựa PET

Tái chế cơ học

1. Phân loại: Chai PET được thu gom, tách màu.
2. Nghiền: Chai được cắt thành mảnh nhỏ.
3. Rửa sạch: Loại bỏ nhãn, keo và tạp chất.
4. Nấu chảy & tạo hạt: Nhựa được đun chảy và tạo thành hạt nhựa tái chế (rPET).

Tái chế hóa học

• Depolymerization: Phân hủy PET thành monomer để tái sử dụng.
• Glycolysis: Dùng glycol để phân hủy PET thành oligomer.

Xem thêm: Tái chế cơ học và tái chế hóa học là gì?

So sánh hiệu quả tái chế

Giải pháp giảm thiểu tác động môi trường

• Thiết kế chai có thể tái chế: Loại bỏ nhãn khó tái chế, giảm phụ gia.
• Sử dụng rPET: Tăng tỷ lệ nhựa tái chế trong chai mới.
• Hệ thống thu hồi khép kín: Xây dựng hệ thống tái chế tại nguồn.

Một số khuyến nghị để giảm lượng rác thải nhựa ra môi trường

• Thuế môi trường: Áp dụng thuế cao hơn cho chai PET không tái chế.
• Hỗ trợ doanh nghiệp tái chế: Cấp vốn, trợ giá cho công nghệ xanh.
• Quy định thu gom rác: Bắt buộc phân loại và thu gom chai PET.
• Người tiêu dùng: Giảm sử dụng, tái chế đúng cách.
• Nhà sản xuất: Đầu tư vào công nghệ tái chế, sử dụng rPET.
• Cơ quan quản lý: Ban hành chính sách phù hợp để thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn.