công nghệ tái sử dụng chai pet

43
8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 1/43 CÔNG TY C PHN K NGH ĐÔ THÀNH PHÒNG K THU T Ban coù bieát ? Chuùng ta ñang söû duï ng löôïng nhöïa gaá p 20 laàn so vôùi caùch ñaây 20 naêm. Haàu heát nhöï a khoâng theå töï phaân huûy sinh hoïc ñieàu ñoù coù nghóa la phai mat hang tram nam tham chí hang nghìn naêm ñeå phaân huûy saûn phaåm nhöïa khi chuù ng ñöôïc thaûi vaøo moâ i tröôøng. Ñeå san xuat nhöa ñoøi hoûi moät löông lôn nguoàn taøi nguyeân khoâ ng theå tai tao. Neáu chuùng ta tai söû duïng 1 taá n chai PET thì tieát kieä m ñöôïc 2 tan dau thoâ va 1 5 tan CO 2 thai vao moi tröông. Tp. HCM 3/2008 PHAN VŨ HOÀNG GIANG WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM W W W FA C E B O O K C O M D A YK E M Q U Y NH O N

Upload: day-kem-quy-nhon-official

Post on 03-Jun-2018

216 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 1/43

CÔNG TY CỔ PHẦN K Ỹ NGHỆ ĐÔ THÀNH

PHÒNG K Ỹ THUẬT

Ban coù bieát ?Chuùng ta ñang söû duï ng löôïng nhöïa gaá p 20 laàn so vôùi caùch ñaây 20 naêm.Haàu heát nhöïa khoâng theå töï phaân huûy sinh hoïc ñieàu ñoù coù nghóa la phai mat

hang tram nam tham chí hang nghìn naêm ñeå phaân huûy saûn phaåm nhöïa khi chuù ngñöôïc thaûi vaøo moâi tröôøng.

Ñeå san xuat nhöa ñoøi hoûi moät löông lôn nguoàn taøi nguyeân khoâ ng theå tai tao.Neáu chuùng ta tai söû duïng 1 taá n chai PET thì tieát kieä m ñöôïc 2 tan dau thoâ va

1 5 tan CO 2 thai vao moi tröông.Tp. HCM 3/2008

PHAN VŨ HOÀNG GIANG

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 2: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 2/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 1

I. MỞ ĐẦU

Từ khiđượ c giớ i thiệu và sử dụng lần đầu tiên cho chai nướ c ngọt vào năm 1973, bao bì thực phẩm làm từ nhựa PETđã đượ c chấ p nhận cho sử dụng r ộng rãi và phát triển mạnh mẽ. Có thể nói bao bì nhựa PETđượ c thấy ở khắ p mọi nơ i từ đựng thực phẩm (nướ c ngọt có gas, bia,r ượ u, nướ c khoáng, nướ c trái cây, sữa, nướ c gia vị, dầu ăn, hộ p bánh k ẹo, etc)đến hóa chấtcông nghiệ p và gia dụng (thuốc tr ừ sâu, chất tẩy r ửa, nhiên liệu, etc). Theo thống kê số lượ ngnhựa PETđượ c sản xuất ra hiện nay chỉ đứng sau polyolefin (PE và PP),ở Mỹ có khoảng 31%chai nhựa đượ c sản xuất từ PET. Chính những tính chất như : khôngđộc hại, độ bền cao, daichắc, khối lượ ng nhẹ, ngoại quanđẹ p, chống thấm khí O2, CO2 tốt, tr ơ (khôngảnh hưở ng đếnsản phẩm chứa), không dễ vỡ như thủy tinh, giá thành r ẻ, thuận tiện khi sử dụng đã giúp PETtr ở thành loại nhựa đượ c dùng trong l ĩ nh vực bao bì nhiều nhất vàđượ c ưa thích nhất.

Thự c t ế và d ự báo nhu c ầu bao bì nh ự a PET trên th ế giớ iTuy nhiên không phải bao bì nhựa PET không có khuyết điểm, hạn chế lớ n nhất của nó chính

là mặc dù có nhiệt độ nóng chảy cao nhưng giớ i hạn trên của nhiệt độ sử dụng sản phẩm nhựaPET lại khá thấ p (chỉ khoảng 650C). Điều này có thể đượ c khắc phục bằng cách biến tính hóahọc (đưa vào các monomer mạch vòng) hoặc xử lý nhiệt sản phẩm sau gia côngđể tăng độ k ếttinh (giống như chai trà xanhở ta) nhưng điều này làm tăng đáng k ể giá thành. Sự hạn chế nàylà nguyên nhân chính hiện nay tại sao chai PET dùng chứa nướ c ngọt, bia không thể đượ c sử dụng lại (vớ i chai thủy tinh hoặc chai polycarbonate sau khi sử dụng hết sản phẩm trong chaithườ ng đượ c tiến hành r ửa bằng nướ c nóng sauđó sử dụng tr ở lại). Nói là nói vậy nhưngở tahiện nay có một số công ty bia sau khi khách hàng sử dụng hết họ thu gom chai về và r ửa vớ inướ c ấm sauđó tiế p tục sử dụng.

Chính vì sử dụng một lần r ồi bỏ nên phế liệu PET hiện nay là r ất nhiều, điều này không chỉ ảnh hưở ng về mặt kinh tế (lãng phí tài nguyên) và còn là một vấn nạn của môi tr ườ ng.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 3: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 3/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 2

Chai PET sau khi s ử d ụng đượ c thải ra môi tr ườ ng

Giá d ầu thế giớ iTa có thể thấy giá dầu tăng hằng ngày, hiện tại đã ở mức gần 110$/ thùng. Sự tăng giá dầu

đồng ngh ĩ a vớ i việc chi phí sản xuất nhựa sẽ tăng lên, dođó xu hướ ng tái sử dụng phế liệu làmột hướ ng đi đúngđắn không chỉ có ý ngh ĩ a kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi tr ườ ng giúpđảm bảo sự phát triển bền vững. Nếu chúng ta tái sử dụng 1 tấn chai PET sẽ tiế p kiệm đượ c 2tấn dầu thô và 1,5 tấn CO2 thải vào môi tr ườ ng.

Thự c t ế và ướ c đ oán s ự phát tri ể n th ị tr ườ ng tái s ử d ụng chai PET

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 4: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 4/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 3

Các ứ ng d ụng của R-PET ở M ỹ ( đơ n vị triệu pounds)

PETđượ c xem là một trong những loại nhựa dễ tái sử dụng nhất, phế liệu PET có giá tr ị r ấtcao, chỉ đứng sau nhôm. Thông thườ ng một chai nướ c ngọt có dung tích 2 lít chứa khoảng 1g polyolefin, 5g vật liệu nhãn (bao gồm cả keo dán nếu có) và 60g PET. Những công nghệ tái sử

dụng PETđượ c cải tiến vàđổi mớ i liên tục theo thờ i gian.

Nhữ ng sản phẩ m làm t ừ R-PET

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 5: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 5/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 4

1 yd 2 khoảng 0,836 m 2

Hiệu quả của tái s ử d ụng chai PET

Tái sử dụng chai PETđã qua sử dụng để sảnxuất các sản phẩm như : xơ sợ i (làm quần áo,

thảm, xơ độn gối), đùn tấm làmđầu vào choquá trình tạo hình nhiệt để sản xuất khay,container, etc, không tiế p xúc vớ i thực phẩmhoặc làm lớ p giữa cho bao bì tiế p xúc thực phẩm là tươ ng đối dễ dàng nhưng một côngnghệ tái sử dụng vớ i mục đích ‘Bottle toBottle’ (viết tắt là B2B), trongđó các chai nàyđượ c sử dụng cho nhữngứng dụng thực phẩm, thuốc là hết sức phức tạ p, cần vốn đầu tư lớ n.Việc xử lý phế liệu phải đáp ứng đượ c hai điều kiện cơ bản : các tạ p chất phải đượ c loại bỏ triệt để và chỉ số độ nhớ t đặc tr ưng (I.V) sau khi xử lý phải ≥ 0.78 dl/g.II. THÁCH THỨ C CỦA CÔNG NGHỆ B2B

Trong quá trình gia công, sử dụng do tácđộng của các yếu tố : nhiệt, bức xạ, hoá chất, khốilượ ng phân tử PET sẽ giảm hay nói cách khác I.V giảm. Nếu banđầu chaiđượ c sản xuất từ nguyên liệu có I.V là 0.82 (dl/g) thì sau quá trình gia công sử dụng I.V sẽ giảm xuống mức nhỏ

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 6: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 6/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 5

hơ n 0.76 (dl/g). Sự giảm I.V làm giảm tính chất cơ lý của nhựa PET gây ra sự mất ổn định khisản xuất, tạo ta các khuyết tật trên sản phẩm và giảm khả năng chịu áp lực của chai. Khốilượ ng phân tử PETđặc biệt giảm nhanh khi có mặt của các polymer khác loại, đặc biệt là PVC(PVC r ất dễ bị phân hủy ở nhiệt độ xử lý PET, giải phóng HCl có tác dụng xúc tác cho quátrình phân hủy thủy phân PET, ngoài ra nó còn gâyăn mòn thiết bị).

Sự nhiễm tạ p chất từ sản phẩm đượ c chứa trong chai (đặc biệt khi chai chứa hóa chất, thuốctr ừ sâu, chất tẩy r ửa, nhiên liệu, do ngườ i sử dụng dùng sai mục đích, etc), từ môi tr ườ ng,những chất hóa học này có thể hấ p thụ vào vật liệu PET, nếu chúng ta chỉ r ửa sạch bên ngoài phế liệu thì các hóa chất này vẫn tồn tại bên trong vật liệu và sẽ thôi nhiễm (migration) vào sản phẩm chứa.

Những tạ p chất như giấy, polyolefin từ nhãn, nắ p không tươ ng hợ p vớ i PET sẽ tạo ra cácchấm, vệt mờ , nặng có thể gây tách lớ p, bong tróc. Những tạ p chất cònđóng vai trò là chất tạomầm cho quá trình k ết tinh làm thayđổi ứng xử k ết tinh của vật liệu PET.

Một tạ p chất gây phiền hà caođó chính là keo dán nhãn , r ất khóđể loại bỏ, những keo dánnày dễ bị sẫm màu khi PETđượ c xử lý ở nhiệt độ cao làm cho R-PET (PET tái sử dụng –recycled PET) biến màu (ngả vàng),đục, chấm đen. Nếu dùng hóa chất để loại bỏ keo dán thì phải xử lý để loại bỏ hết hóa chất, nếu không tình hình sẽ tr ở nên tồi tệ hơ n.

Theo quyđịnh FDA, R-PET dùng cho tiế p xúc vớ i thực phẩm phải đượ c xử lý đến mức tạ pchất maximum là 215 ppb (phần tỷ - part per billion), khiđó lượ ng thôi nhiễm tối đa là 10 ppb

sẽ khôngảnh hưở ng tớ i sức khỏe ngườ i tiêu dùng (Begley 1997). FDA quan tâm về hàm lượ ngchất thôi nhiễm vào sản phẩm chứa hơ n là hàm lượ ng tạ p chất có trong vật liệu PET. Nielson (1994)đã nghiên cứu ảnh hưở ng của những quá trình r ửa chai PET khác nhau lên

hiệu quả loại bỏ tạ p chất là hươ ng cam (myrcene và limonene). Cácđiều kiện r ửa khác nhauđãđượ c xem xét :- Dung dịch 1,5% NaOH, nhiệt độ 600C, thờ i gian 15 phút.- Dung dịch 3% NaOH, nhiệt độ 600C, thờ i gian 15 phút.

- Dung dịch 1,5% NaOH, nhiệt độ 700

C, thờ i gian 15 phút. Những k ết quả đạt đượ c :- Ở nhiệt độ r ửa 600C (cả dung dịch 1,5 % và 3%) loại bỏ đượ c 32% myrcene và 22%limonene hấ p thụ vào trong vật liệu.- Tăng thêm 100C loại bỏ đượ c 45% myrcene (tăng 13%) và 31% limonene (tăng 11%)ở cả hai nồng độ dung dịch.

Như vậy nhiệt độ đóng một vai trò r ất quan tr ọng trong hiệu quả loại bỏ tạ p chất.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 7: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 7/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 6

Devlieghere (1997)đã nghiên cứu việc loại bỏ limonene và chloroxylenol từ chai PETđã k ếtluận r ằng : nồng độ NaOH và nhiệt độ có ảnh hưở ng cao lên khả năng loại bỏ tạ p chất. Thôngthườ ng nhiệt độ càng cao khả năng loại bỏ tạ p chất càng cao. Tuy nhiên khi nhiệt độ trên 750Ctại nồng độ NaOH cao hiệu quả r ửa sẽ giảm xuống. Vớ i PETđiều kiện r ửa tối ưu là 700C vànồng độ NaOH là 2 – 2,8 %. Tuy nhiên mức limonene và chloroxylenol thôi nhiễm khi kiểmtra sau quá trình r ửa cao hơ n 10 ppb.

Vì vậy những chaiđã r ửa không thích hợ p cho dùng tr ở lại (reuse).Một khảo sátđã ướ c lượ ng mức tạ p chất sau mỗi quá trình xử lý phế liệu đượ c choở bảng sau

Tạ p chấtMức tạ p chất trong

PET-F chưa r ửa(ppb)

Mức tạ p chất trongPET-F sau r ửa

(ppb)

Mức tạ p chất sauquá trìnhđùn

(ppb)

Mức tạ p chất sauquá trình ép phu

(ppb)Chloroform 61.3 5.2 0.5 0.2

Toluen 176.8 36.1 <0.5 <0.5

Benzophenone 71.3 17.5 3.6 2.0

Methyl stearate 8.1 1.6 <0.5 <0.5Đồng octanoate 23.0 0.8 0.4 0.4

Biện pháp giảm mức tạ p chất thôi nhiễm vào sản phẩm chứa là tr ộn chung R-PET và V-PET(nhựa PET chính phẩm – virgin PET) hoặc làm màngđa lớ p.Ở Úc, Coca-Cola Amatil sản xuấtcác chai chứa nướ c uống vớ i tỷ lệ sử dụng 25% R-PET.

Yêu cầu tối thiểu của nguyên liệu R-PET dùng cho sản xuất chai tiế p xúc đượ c vớ i thực phẩm choở bảng sau

Tính chất Đơ n vị Giá tr ị

Độ nhớ t đặc tr ưng (dl/g) dl/g ≥ 0.78

Màu sắc (phươ ng pháp Gardner) - < 1

Độ pH - 7 ± 0,5

Hàm lượ ngẩm % < 0,7

Tạ p chất hoá học (giữ lại sau quá trình r ửa) ppm < 50

Tạ p chất nhẹ (floatable) ppm < 60Tạ p chất PVC ppm < 30

Keo dán ppm < 10

Kim loại ppm < 20

Tạ p chất không nóng chảy khác ppm < 45

Thuỷ tinh ppm < 5

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 8: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 8/43

Page 9: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 9/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 8

Ảnh hưở ng đến tâm lý của khách hàng. Khi chúng tađầu tư một dây chuyền tái sử dụng. Những khách hàngđặt chai họ sẽ dè dặt và có tâm lý thận tr ọng khiđặt hàng vì họ chắc r ằngchúng ta sẽ sử dụng R-PET cho sản xuất các chai chứa thực phẩm, thuốc của họ. Mặc dù R-PETđượ c chứng nhận FDA nhưng tâm lýđó là không thể tránh khỏi.

- Nên chăng chúng ta chỉ đầu tư dây chuyền xử lý phế liệu PET dạng mảnh đã qua xử lý (phế liệu nàyđượ c mua ngoài). Dây chuyền lúc này chỉ bao gồm : thiết bị k ết tinh hóa, máyđùn haitr ục vít, thiết bị SSP, thiết bị làm lạnh. Khiđó chúng ta sẽ bớ t một dây chuyền cồng k ềnh phânloại - nghiền - r ửa phía tr ướ c, không cần hệ thống xử lý nướ c thải hoàn lưu, tuy nhiên khiđólại không chủ động và kiểm soát tốt nguồn đầu vào cho côngđoạn sau.

Sản phẩm đầu ra có thể là PET dạng mảnh (PET-F) hoặc ở dạng hạt tùy theo công nghệ.Thông thườ ng nên chuyển R-PET thành dạng hạt tuy chi phí có tăng lên nhưng nó có nhiều ưu

điểm hơ n, PET-F không bao giờ đủ sạchở mức micro. Quá trình tạo hạt (pelletizing) bằng máyđùn giúp loại bỏ tốt những hợ p chất dễ bay hơ i (qua các vùng thoát khí) và các tạ p chất r ắnkhông nóng chảy (bằng lướ i lọc), sự tạo hạt còn làmđồng nhất tính chất vật liệu (nhất là I.V),kích thướ c hạt, tăng tỷ tr ọng khối tạo thuận lợ i cho sự kiểm soát các tính chất vật liệu khi xử lý bằng thiết bị k ết tinh hóa, thiết bị SSPđồng thờ i dễ dàng cho tất cả các mục đích sử dụng saunày.

Điều quan tr ọng đó là lựa chọn đúng công nghệ nhằm tăng cao nhất giá tr ị phế liệu và giảmtối thiểu chi phí. Và cũng cần nhớ r ằng để có chứng nhận FDA cho R-PET cần đầu tư một dâychuyền phân loại - nghiền - r ửa phức tạ p, tạo hạt và SSP. Những thiết bị phụ tr ợ cũng hết sức quan tr ọng và cần vốn đầu tư lớ n, đặc biệt là hệ thống xử

lý nướ c thải của các quá trìnhđể hoàn lưu.III. CÁC CÔNG NGHỆ HIỆN TẠI CHO QUÁ TRÌNH TÁI SỬ DỤNG CHAI PET

Có 3 phươ ng pháp chínhđể tái sử dụng phế liệu PET :1. Sử dụng như một nguồn năng lượ ng sinh khối (biomass).2. Tái sử dụng bằng phươ ng pháp hóa học : khử trùng hợ p PET thành các chất cơ bản, làm

sạch sauđó tổng hợ p tr ở lại.Sản phẩm thuđượ c từ quá trình này có tính chất tươ ng tự như nhựa PET chính phẩm nhưngchi phí sản xuất r ất cao. Phươ ng pháp này lại chia ra 3 cách theo tác nhân dùngđể khử trùnghợ p (depolymerizing agent).

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 10: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 10/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 9

Ba ph ươ ng pháp kh ử trùng h ợ p

Thủy phân (hydrolysis) : tác nhân khử trùng hợ p là nướ c, xúc tác cho quá trình là acid hoặc NaOH. Phươ ng pháp này phản ứng xảy ra chậm, để làm sạch TPA (terephthalic acid) cần quátrình nhiều giaiđoạn. Phươ ng pháp này ítđượ c thươ ng mại hóa.

Phản ứ ng khử trùng h ợ p PET b ằ ng nướ c R ượ u phân (methanolysis) : tác nhân khử trùng hợ p là r ượ u methylic (methanol)ở nhiệt độ

khoảng 2000C, quá trình phân tách sản phẩm của phảnứng cần chi phí cao, phươ ng pháp này ítkinh tế.

Phản ứ ng khử trùng h ợ p PET b ằ ng r ượ u methylic

Glycol phân (glycolysis) : tác nhân khử trùng hợ p là ethylene glycol, sản phẩm của phảnứnglà BHET (bis (2-hydroxyethyl terephthalate))đượ c làm sạch bở i quá trình lọc nóng chảy và xử lý bằng thanđể khử màu và tạ p chất.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 11: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 11/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 10

Phản ứ ng khử trùng h ợ p PET b ằ ng ethylene glycol

Một số nướ c đang áp dụng phươ ng pháp này : Mỹ, Úc, Canada.Trong cả ba phươ ng pháp trên thì phươ ng pháp glycol phân làđượ c sử dụng phổ biến.3. Tái sử dụng bằng phươ ng pháp cơ – lý : hiện có 2 công nghệ, các công nghệ này khác nhaucơ bản ở cách xử lý phế liệu để tăng độ bền cơ lý, phù hợ p cho mục đích sản xuất chai.a. Công nghệ SSP

Chi phíđầu tư và vận hành cao. Sản phẩm của quá trìnhđượ c chứng nhận FDA và phù hợ pcho sản xuất các loại chai (vớ i chai màu sử dụng đượ c ở mức 100%, chai trong nhỏ hơ n 50%),so vớ i công nghệ biến tính PET thì công nghệ này loại bỏ đượ c triệt để hơ n các tạ p chất nhờ cóthêm quá trình xử lý bằng thiết bị SSP (thiết bị trùng ngưng tr ạng thái r ắn).

Việc xử lý phế liệu bằng thiết bị SSP lại chia ra 2 phươ ng pháp : dùng phươ ng pháp chânkhông và dùng khí tr ơ (N2).

Công nghệ SSP dùng khí trơ N2 làm chất tải nhiệt

M ột quy trình công ngh ệ SSP dùng khí tr ơ N 2 làm ch ấ t t ải nhiệt

Cácđiểm chính :- Phế liệu PET dạng mảnh sạch (thuđượ c sau quá trình r ửa và sấy) đượ c nạ p liệu liên tục chomáyđùn hai tr ục vít, nhờ các vùng tách khí mà các chất hữu cơ dễ bay hơ i sẽ đượ c tách khỏivật liệu, lướ i lọc tự làm sạch sẽ loại bỏ những chất r ắn không nóng chảy khỏi dòng vật liệu.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 12: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 12/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 11

- Hạt R-PET từ máyđùn đượ c xử lý trong thiết bị k ết tinh hoáđể tăng độ k ết tinh nhằm tránhsự tạo thành các k ết tụ khi xử lý bằng thiết bị SSP. Thiết bị k ết tinh hoá có thể là thiết bị sấyđượ c trang bị cánh khuấy hoặc thiết bị sấy tầng sôi.- Thiết bị SSP: nguyên lý cơ bản của quá trình SSP là xử lý R-PETở nhiệt độ cao (200 –2500C)ở điều kiện không có oxy và hơ i ẩm trong khoảng thờ i gian xácđịnh (thườ ng 10 – 12giờ ) nhằm đạt đượ c I.V mong muốn đồng thờ i loại bỏ sản phẩm của phảnứng (nướ c, ethylene

glycol, acetaldehyde) cũng như các tạ p chất dễ bay hơ i (dung môi, chất tẩy r ửa, mực in, etc.)đượ c khuyếch tán từ vật liệu ra. Khí Nitơ sạch và khôđượ c dùng làm môi tr ườ ng tải nhiệt.Thông số càiđặt của quá trình là vận tốc dòng khí, nhiệt độ, thờ i gian lưu trú.Quá trình xử lý là một quá trình không liên tục và lợ i điểm của nó là tạo rađượ c các mẻ có I.Vkhác nhau tuỳ theo nhu cầu sử dụng.- Thiết bị làm lạnh tầng sôi (fluidised bed cooler) : R-PET sau khi ra khỏi thiết bị SSP đượ clàm lạnh xuống dướ i nhiệt độ chuyển thuỷ tinhđể dừng phảnứng.

Công nghệ SSP dùng phươ ng pháp chân khôngĐiểm khác biệt cơ bản của phươ ng pháp này so vớ i phươ ng pháp trên là thiết bị phản ứng

đượ c giữ ở điều kiện chân không cao, sử dụng cánh khuấy để tạo ma sát nhiệt. Do môi tr ườ ngcó áp suất r ất thấ p nên nhiệt độ sẽ r ất cao (nguyên lý PV/T = const).

So sánh giữa hai phươ ng pháp- Tăng I.V theo thờ i gian

S ự t ăng I.V theo th ờ i gian x ử lý bằ ng chân không và b ằ ng N 2

(From Post Polymerization of Polyester for Fiber Formation by Yunqian Ma)

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 13: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 13/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 12

Như vậy quá trình SSP sẽ xảy ra nhanh hơ n khi dùng phươ ng pháp chân không, nguyên nhânlà do hiệu quả loại bỏ nướ c và ethylene glycol (sản phẩm phụ của phản ứng) tốt hơ n. Hiệu quả loại bỏ tạ p chất dễ bay hơ i khác của phươ ng pháp chân không cũng cao hơ n.- Nồng độ nhóm cuối mạch (OH và COOH)

S ự giảm nồng độ nhóm cu ố i mạch theo s ự t ăng I.V

(From Post Polymerization of Polyester for Fiber Formation by Yunqian Ma)

Ta nhận thấy không có sự khác nhau nhiều giữa hai phươ ng pháp.- Vận hành và bảo trì : Phươ ng pháp dùng khí N2 vận hành và bảo trì dễ hơ n.- Chi phí vận hành : Phươ ng pháp chân không có chi phí thấ p hơ n.

M ột số công ngh ệ SSP s ẽ đượ c giớ i thiệu sau.

b. Công nghệ biến tính PET phế liệu (sản phẩm đượ c viết tắt là M-PET, modified PET)Là công nghệ có chi phíđầu tư, năng lượ ng tiêu thụ thấ p hơ n so vớ i công nghệ SSP, sản

phẩm của công nghệ này đạt các tính năng cơ lý cho sản xuất các loại chai, có chứng nhậnFDA. Chi phí cho sản xuất 1 tấn M-PETở dạng hạt k ết tinh từ chai phế liệu khoảng 500 EUR.Quá trìnhđượ c bắt đầu từ PET-F đã qua quá trình r ửa. PET-Fđượ c tr ộn vớ i chất biến tính(modifier) silicone lỏng (hexamethyldisilazane và tetraethyl orthosilicate) trong thiết bị tr ộn (tỷ lệ sử dụng 2,5%), nhiệt độ xử lý 140 – 1500C trong thờ i gian khoảng 90 phút. Khiđó bề mặtcủa PET-F sẽ mềm ra và chất biến tính sẽ bám lên bề mặt của PET-Fđồng thờ i ẩm cũng sẽ đượ c lấy đi. Nguyên liệu nàyđượ c nạ p liệu cho máyđùn hai tr ục vít.Ở nhiệt độ cao (>2600C)chất biến tính silicone sẽ phản ứng tạo ra các cầu nối silane vớ i những mạch PET ngắn vàoligomer tạo thành một phân tử PET phân nhánh có khối lượ ng phân tử lớ n hơ n nhiều. Vớ ilướ i lọc mịn (kích thướ c khoảng 58µm) có thể loại bỏ hết những tạ p chất r ắn không nóng chảy.Độ nhớ t đặc tr ưng của M-PET có thể không cao sau quá trình biến tính tuy nhiênđộ bền cơ tính thì tươ ng đươ ng vớ i nhựa PET chính phẩm V-PET. Theo PTP (công ty phát minh ra công

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 14: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 14/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 13

nghệ này, Hà Lan) thì M-PET cóđộ đàn hồi cao hơ n và tính chống thấm khi tốt hơ n các loạiR-PET khác.Độ trong kém hơ n V-PET, sử dụng 100% cho sản xuất các chai màu và 20 - 40%cho chai trong.

Công ty PTPđảm bảo cung cấ p đủ chất biến tính và giá sẽ cố định trong 3 năm đầu, nhữngnăm tiế p theo tùy thuộc vào thị tr ườ ng giá có thể sẽ biến động.IV. GIỚ I THIỆU MỘT SỐ CÔNG NGHỆ CHÍNH

1. Công nghệ BEPEX (USA)- Phân loại (sorting) : tách lon kim loại, chai PVC, chai PET màu, chai thủy tinh. Quá trìnhđượ c thực hiện bằng tay hoặc bằng thiết bị cảm ứng (ứng dụng nguyên lý các vật liệu khácnhau sẽ có phổ hấ p thu khác nhau khiđượ c chiếu cùng một nguồn bức xạ)- Quá trình nghiền và phân tách nhãn (grinding to flakes and label separation) : chaiđượ cnghiền đạt kích thướ c mảnh 8 – 10 mm, nhãnđượ c tách ra bằng thiết bị phân tách khí.

- R ửa : phế liệu đượ c r ửa bằng dung dịch kiềm loãng. Các tạ p chất dính trên bề mặt (keo dán,tạ p chất hữu cơ , các tạ p chất khác)đượ c loại bỏ.

Quy trình công ngh ệ Bepex

- Phân loại bằng phươ ng pháp tỷ tr ọng và sấy PET-F: polyolefin (nắ p, nhãn) sẽ đượ c phân táchdựa trên nguyên lý chênh lệch tỷ tr ọng vớ i nướ c, phế liệu sauđó sẽ đượ c sấy bằng thiết bị sấyspin.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 15: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 15/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 14

- K ết tinh hóa PET-F : tr ướ c khiđùn hoặc xử lý bằng thiết bị SSP, PET-F cần đượ c xử lý nhiệtđể tăng độ k ết tinh (tránh xảy ra sự tạo thành các k ết tụ) và giảm lượ ngẩm đến mức chấ p nhậnđượ c.- Quá trìnhđùn tạo hạt : PET-Fđã đượ c xử lý k ết tinhđượ c nạ p liệu cho máyđùn có các vùngtách khíđể loại bỏ các hợ p chất dễ bay hơ i, lướ i lọc đượ c lắ p đặt tr ướ c đầu tạo hìnhđể loại bỏ những tạ p chất r ắn không nóng chảy.

- Trùng ngưng tr ạng thái r ắn : tăng khối lượ ng phân tử của R-PET lên mức yêu cầu và loại bỏ những hợ p chất dễ bay hơ i còn xót lại trong vật liệu (theo cơ chế khuyếch tán). Sử dụng khí Nitơ làm chất tải nhiệt.Các hệ phụ tr ợ : xử lý nướ c thải để hoàn lưu, hệ làm sạch khí Nitơ Bảng định mức tiêu thụ năng lượ ng của các quá trình

STT Dạng năng lượ ng Quá trình Lượ ng tiêu thụ 1 Điện năng Từ chai phế liệu đến PET-F sạch 354 KWh/tấn chai2 Điện năng Xử lý nướ c thải 30 KWh/tấn chai

3 Điện năng Tạo hạt 480 KWh/tấn chai

4 Điện năng SSP 248 KWh/tấn chai

5 Nướ c sử dụng Từ chai phế liệu đến PET-F sạch 2.1 m3/tấn chai

6 Nướ c sử dụng Tạo hạt 2.0 m3/tấn chai

7 Nướ c sử dụng SSP 0.8 m3/tấn chai

8 Dầu FO (loại A)Làm sạch chaiTạo hạt

20.0 kg/tấn chai

9 Dầu FO (loại A) SSP 17.8 kg/tấn chai

10 NaOH (r ắn) Tẩy r ửa phế liệu 4 kg/tấn chai

11 H2SO4 (đậm đặc) Trung hòa 5 kg/tấn chai

12 N2 (sạch 99.99%) SSP 48.0 m3/tấn chai

2. Công nghệ Viscostar SSP của Starlinger (Áo)Hệ tái sử dụng Viscostar bắt đầu từ PET-F sạch. Viscostar SSP gồm 5 phần : thiết bị k ết tinhhóa, thiết bị gia nhiệt sơ bộ (pre-heater), thiết bị chân không, thiết bị phản ứng pha r ắn và buồng làm lạnh (cooling chamber).- Thiết bị k ết tinh hóa : xử lý nhiệt phế liệu bằng dòng khí nóng, nhiệt độ khoảng 1600C, có sự khuấy tr ộn để tránh sự tạo thành các k ết tụ. Độ k ết tinh sẽ đạt 15% trong thờ i gian 90 phút.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 16: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 16/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 15

- Thiết bị gia nhiệt sơ bộ : gia nhiệt sơ bộ phế liệu PETđến nhiệt độ 1600C tr ướ c khi nạ p liệucho thiết bị SSP, thờ i gian khoảng 10 phút.- Thiết bị phản ứng pha r ắn : phế liệu đượ c giữ ở nhiệt độ khoảng 2160C dướ i điều kiện chânkhông caođể loại bỏ acetaldehyde và những chất dễ bay hơ i khác, tốc độ tăng I.V là : 0,01 –0,02 dl/g/giờ . Sau một khoảng thờ i gian xácđịnh (I.Vđạt mức yêu cầu) phế liệu đi vào buồnglàm lạnh để ngừng phảnứng.3. Công nghệ Supercycle (công ty Buhler Group Thụy S ĩ , có văn phòngở Thái Lan, TrungQuốc, Singapore)

Lư u đồ dòng v ật liệu trong công ngh ệ Buhler Bottle to BottleQuá trình chuyển PET-F sạch thành R-PET dạng hạt, thích hợ p cho sản xuất chai vàđượ c

chứng nhận FDA.

Quy trình công ngh ệ Supercycle

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 17: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 17/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 16

Công nghệ này cóđiểm đặc biệt là sử dụng máyđùn RingExtruder cho hiệu quả loại bỏ tạ pchất cao hơ n máyđùn hai tr ục vít, bao gồm vùng tách khí tr ạng thái r ắn (solid state degassing)và vùng tách khí tr ạng thái nóng chảy (melt phase degassing), ngoài ra năng suất cũng cao hơ nvà thờ i gian lưu trú thấ p hơ n, nguyên liệu không cần phải sấy tr ướ c khi nạ p liệu cho máyđùnRingExtruder.

Máyđùn RingExtruder có 12 tr ục vítđượ c bố trí theo vòng tròn, quay cùng chiều vàăn khớ pvớ i nhau.

Máy đ ùn RingExtruder

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 18: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 18/43

Page 19: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 19/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 18

Đặc điểm :- Chi phíđầu tư và vận hành thấ p, chi phí gia công khoảng 0,1 Euro/kg, thiết bị gọn nhẹ.- Yêu cầu nguyên liệu đầu vào phải có độ sạch cao, vì máyđùn không có vùng tách khí nênhiệu quả loại bỏ những hợ p chất dễ bay hơ i thấ p (chỉ loại bỏ một phầnở thiết bị chân không).- Có chứng nhận FDA.

Mô hình Vacurema Basic

Thiế t bị

thự

c t ế

Vacurema Advanced- Là hệ mở r ộng thêm so vớ i Vacurema Basic, có thêm thiết bị sấy k ết tinh hóa chân không,tăng hiệu quả sấy và tách tạ p chất.- Sau khi xử lý I.V tăng 2 – 6 %, chi phí năng lượ ng 0,28 – 0,31 KWh/kg.- Có chứng nhận của FDA, PepsiCo.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 20: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 20/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 19

Mô hình Vacurema Advanced

Thiế t bị thự c t ế Vacurema Prime

- Là công nghệ có tính năng và hiệu quả xử lý cao nhất..- Sau khi xử lý I.V tăng 6 –10 % (bằng vớ i V-PET), chi phí năng lượ ng 0,30 – 0,36 KWh/kg.- Có chứng nhận tiêu chuẩn Châu Âu (European ILSI – international life sciences institudùng cho tiế p xúc thực phẩm, PepsiCo.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 21: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 21/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 20

Mô hình Vacurema Prime

Thiế t bị thự c t ế Đánh giá chung : tùy thuộc vào chất lượ ng phế liệu đầu vào (PET-F) và yêu cầu chất lượ ng

sản phẩm sau khi xử lý (I.V,độ sạch) mà sẽ chọn thiết k ế phù hợ p. Hình sau sẽ thể hiện rõ nhấtvề đặc điểm của các thiết k ế công nghệ.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 22: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 22/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 21

So sánh gi ữ a các thi ế t k ế công ngh ệ , sự phụ thuộc l ẫ n nhau c ủa I.V và n ăng suấ t Như vậy khi năng suất tăng, I.V của R-PET sẽ giảm, nguyên nhân là khi tăng năng suất thờ i

gian lưu trú của PET-F trong thiết bị xử lý chân không (thờ i gian trùng ngưng tr ạng thái r ắn) sẽ

giảm xuống.

So sánh chi phí khi s ử d ụng công ngh ệ Vacurema và các công ngh ệ SSP thông th ườ ngMột số model của Erema

H ọ khuyế n cáo r ằ ng vớ i năng su ấ t l ớ n ( ≥ 1000 kg/h) hi ệu quả đầu t ư sẽ t ố t hơ n.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 23: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 23/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 22

Nếu để ý chúng ta sẽ thấy r ằng có sự thayđổi thứ tự trong quá trình xử lý phế liệu của cáccông nghệ SSP :- Vớ i công nghệ Bepex, Viscostar, Visy, Superstar : thiết bị SSPđặt sau máyđùn.- Công nghệ Vacurema thiết bị SSP lại đặt tr ướ c máyđùn

Vậy có gì khác nhau và ýđồ công nghệ ở đây là gì, chúng ta sẽ làm rõđiều đó bằng một số k ết luận sau :- Khi thiết bị SSP đặt tr ướ c máyđùn nhờ khả năng loại bỏ ẩm khá triệt để (đặc biệt khi sử dụng phươ ng pháp chân không) nó sẽ hạn chế đến mức thấ p nhất sự giảm cấ p của mạch phântử PET khi vật liệu lưu trú trong máyđùn.- Khi thiết bị SSPđượ c bố trí tr ướ c, phế liệu mà nó xử lý ở dạng mảnh có diện tích bề mặt sovớ i thể tích lớ n hơ n nhiều so vớ i dạng hạt, bề dày nhỏ, độ tơ i xố p cao làm cho quá trình xử lýnhanh hơ n và hiệu quả hơ n (dođó tiết kiệm năng lượ ng hơ n).

So sánh gi ữ a phế liệu d ạng mảnh và d ạng hạt

- Tuy nhiên hạn chế khi bố trí thiết bị SSP tr ướ c là việc kiểm soát vật liệu khi xử lý kém hơ n vìchúng khôngđồng nhất về bản chất (chỉ số I.V) và kích thướ c hình học. Ngoài ra thiết bị SSPcũng cần lớ n hơ n (do mật độ của PET-F thấ p).4. Công nghệ Ledarecycling (Công ty Ledarecycling,Ý)

Công nghệ này dựa trên công nghệ biến tính PET (sử dụng chất biến tính silicol lỏng màchúng tađã nói khá k ỹ ở mục IV).Ở đây chúng ta sẽ nói k ỹ về quá trình xử lý bướ c đầu để tạora PET-F sạch.

Để đạt đượ c PET-F có chất lượ ng cao không phải làđiều đơ n giản, nếu phế liệu chaiđầu vào bao gồm tất cả các chai PET vớ i các mục đích sử dụng tr ướ c đó khác nhau. Vì vậy dây chuyềnđể tạo ra PET-F sạch hết sức phức tạ p và có r ất nhiều máy móc thiết bị. Dây chuyền đượ c chiathành các côngđoạn chính như sau:

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 24: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 24/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 23

a. Phân lo ạ i

Để dễ dàng cho quá trình vận chuyển đến nơ i tái sử dụng chai phế liệu thườ ng đượ c ép thànhkiện (bale), chúng ta sẽ có những chai PET không màu, màu xanh dươ ng, xanh lá và một số màu khác, một số chai PVC trong, chai HDPE, lon nhôm, ngoài ra còn có thể có những chaithủy tinh, khay, ly bằng polystyrene.

Phế liệu đượ c đ óng thành ki ện

Phế liệu khiđến côngđoạn nghiền của quá trình yêu cầu chỉ là chai PET, ngoài ra các chaiPET có màu khác nhau cũng phải đượ c phân loại (nếu không sẽ không sản xuất đượ c chaitrong), vì vậy một hệ thống phân loại khá phức tạ p nênđượ c lắ p đặt.- Máyđầu tiên của dây chuyền là máy mở kiện (bale breaker), nhiệm vụ của nó là tách các chai

ép thành kiện thành những chai riêng r ẽ. Cấu tạo của nó kháđơ n giản vàđượ c thể hiện ở hìnhsau:

Máy mở kiện

Máy đượ c thiết k ế theo nhu cầu của khách hàng, phụ thuộc vào kích cỡ kiện, năng suất vàkhông gian có sẵn. Để đạt hiệu quả kinh tế thì chỉ nên trang bị máy này khi năng suất lớ n hơ n500 kg/h hoặc kiện r ất nặng vàđượ c nén chặt.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 25: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 25/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 24

- Tr ống sàng (trommel) : có dạng lướ i hình tr ụ r ỗng, khi hoạt động nó quay tròn giúp loại bỏ sơ bộ những tạ p chất như thủy tinh, cátđá, nắ p, etc, ngoài ra nó còn giúp phân tách những chaivẫn còn dính vớ i nhau. Cấu tạo của tr ống sàngđượ c thể hiện như hình dướ i

Tr ố ng sàng

Cấu hình và kích thướ c tùy thuộc vào yêu cầu của khách hàng.- Băng tải nguyên liệu dùngđể phân loại : việc phân loại có thể đượ c thực hiện bằng tay hoặc bằng thiết bị chuyên dụng (detector) hoặc áp dụng cả hai. Giá thành của thiết bị phân loạichuyên dụng r ất cao (lênđến cả triệu USD, bao gồm phân loại tự động các vật liệu, phân loạitheo màu sắc),ở những nướ c phát triển do giá nhân công cao nên họ thườ ng trang bị hệ thống phân loại tự động sử dụng bức xạ hồng ngoại hoặc k ết hợ p tay và tự động.Vớ i điều kiện nướ cta thì có lẽ phân loại bằng tay là tốt nhất. Dođó ở đây sẽ giớ i thiệu cách phân loại bằng tay, cóhai cách bố trí băng tải.

- Bố trí ngượ c (negative) : ngườ i công nhân sẽ đứng cạnh băng tải và loại bỏ những vậtkhông phải PET khỏi dòng nguyên liệu

Phươ ng pháp b ố trí ng ượ c băng t ải phân lo ại

Chú ý : Chai PVC khi đượ c ép thành ki ện sẽ b ị biế n d ạng và xu ấ t hiện màu tr ắ ng sữ a ở các góc trong

khi chai PET thì không và đ ây là cách để nhận bi ế t chai PVC (trên th ự c t ế chai PVC ch ỉ sản xuấ t ở

d ạng trong su ố t không màu)

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 26: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 26/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 25

Cách phân loại này chỉ đượ c chọn khi công suất dây chuyền nhỏ hơ n 500 kg/h.Vớ i phươ ng pháp này một ngườ i công nhân có thể thực hiện trung bình 150 kg/h. Nhượ c điểm của phươ ng pháp này là có thể bỏ sót chai khác loại.

- Bố trí thuận (positive) : ngườ i công nhân sẽ lấy chai PET từ băng tải nguyên liệu và bỏ

chúng sang băng tải đi đến máy nghiền. Phươ ng pháp này cho việc phân loại chính xác hơ n,đặc biệt khi phân loại chai màu. Nhưng công suất của công nhân sẽ thấ p, chỉ đạt 80 – 100 kg/h.

Phươ ng pháp b ố trí thu ận băng t ải phân lo ại

Vớ i giá nhân công thấ p, cách tốt nhất và an toànđể loại bỏ chai PVC là k ết hợ p băng tải vớ iviệc dùng ánh sáng phân cực (polarized light). Các bóngđèn phát ra ánh sáng tr ắng đượ c đặtdướ i băng tải, ngườ i công nhân nhìn qua một kính lọc phân cực sẽ nhìn thấy chai PVC có màuđen trong khi chai PET vẫn trong suốt.

Các tạ p chất kim loại cần phải đượ c loại bỏ để vật liệu không làm hỏng dao nghiền, máyđùn.

Băng t ải phân lo ại bằ ng tay

Vào thờ i điểm này chúng tađã có những chai PETđượ c phân loại để sẵn sàngđến côngđoạnnghiền.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 27: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 27/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 26

b. Nghiền (granulation)Có hai cáchđể nghiền, bao gồm :

- Nghiền ướ t vớ i lướ i tiêu chuẩn (12 mm), phế liệu đượ c r ửa sơ bộ. Tuổi thọ của dao nghiềncao hơ n nghiền khô nhưng năng suất thấ p.- Nghiền khô vớ i lướ i tiêu chuẩn, tuy tuổi thọ của dao nghiền thấ p hơ n nghiền ướ t nhưng năngsuất nghiền cao vàđặc biệt nhãn, giấy, nhựa khác loại có thể đượ c loại bỏ sơ bộ nhờ thiết bị phân tách bằng khí kháđơ n giản đặt sau máy nghiền. Điều này làm cho những côngđoạn cònlại của quá trình làm sạch dễ hơ n. Để đạt hiệu quả cao nênđầu tư hai máy nghiền khô, chúngsẽ thay nhau làm việc khi máy khác phải thay dao nghiền giúp quá trìnhđượ c liên tục.

Một máy nghiền nhỏ cũng nênđượ c lắ p đặt để nghiền những chai màu.

Máy nghi ề nTrong quá trình nghiền, dướ i tác động của ma sát, một số nhãn sẽ đượ c phân tách khỏi bề

mặt phế liệu PET. Vì vậy sản phẩm thuđượ c sau quá trình nghiền là hỗn hợ p bao gồm : PET-Fcó dính nhãn hoặc không, nhãn (giấy, LDPE, PP).c. Thiết bị phân tách nhãn (label saparator) cho công nghệ nghiền khô: hỗn hợ p phế liệu khôsau nghiền sẽ đượ c phân tách nhãn sơ bộ bằng thiết bị phân tách khí kháđơ n giản. Dòng khíđượ c thổi ngượ c vào dòng phế liệu sẽ mang theo những vật nhẹ (nhãn), trong khiđó phần nặng(PET-F) sẽ r ơ i xuống. Phế liệu sau khiđượ c tách nhãn sơ bộ sẽ đượ c tr ữ trong thùng chứatrung gian (buffer tank).

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 28: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 28/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 27

d. Dây chuyền r ửa (the washing line)Chất lượ ng của PET-F sau quá trình r ửa sẽ tỷ lệ thuận vớ i chi phí dành cho nó. PET-F từ

thùng chứa trung gianđượ c chuyển đến thiết bị r ửa sơ bộ (pre – washing) bằng thiết bị tải tr ụcvít (tạo lượ ng phế liệu cung cấ p sẽ khôngđổi, tạo ma sát nhằm phân tách tạ p chất) để loại bỏ chất bẩn bám trên bề mặt, nướ c nóngđượ c sử dụng để tăng hiệu quả của quá trình. Sử dụngthiết bị r ửa Turbo.

Bên trong thi ế t bị r ử a tuabin (turbo washer)

Sauđó PET-Fđượ c đưa cưỡ ng bức (nhằm loại bỏ sức căng bề mặt của nướ c) vào bể tuyển nổithứ nhất

Bể tuyể n nổ i

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 29: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 29/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 28

Tại đây hầu hết các nhãn sẽ đượ c loại bỏ, để cải thiện hiệu quả phân tách nên bổ sung mộthydrocyclone (cyclone nướ c, cấu tạo như một cyclone khí thông thườ ng), dòng nguyên liệu(nướ c và PET-F)đượ c đưa vào trong hydrocyclone nhờ bơ m tốc độ cao. Dướ i tácđộng của lựcly tâm, những vật liệu nhẹ hơ n (nhãn) sẽ đượ c phân tách khỏi những vật liệu nặng hơ n (PET-F). Trong hydrocyclone nhờ ma sát tạo ra mà vật liệu sẽ đượ c thêm một lần r ửa.

Hydrocyclone

Ra khỏi hydrocyclone chúng ta sẽ nhận đượ c PET-F vớ i hàm lượ ng polyolefinở mức ppm

(part per million, tỷ lệ tính bằng phần triệu).Để loại bỏ keo dán trên bề mặt PET-F chúng ta sử dụng thiết bị r ửa ma sát (friction washer)

trongđó có sử dụng dung dịch NaOH (nồng độ khoảng 3%) hoặc một chất tẩy r ửa thích hợ p để hoà tan keo. Nên k ết hợ p vớ i một chất hoạt động bề mặt để giữ keo và tạ p chất, ngăn chúng bám tr ở lại. Nhiệt độ nướ c r ửa khoảng 65 – 750C. Cần chú ý làở đây chúng tađang nóiđếnmột dây chuyền r ửa hoàn chỉnh ngh ĩ a là tất cả các tạ p chất có thể đều có mặt. Việc trung hòa NaOH và loại bỏ các tạ p chất khác sau quá trình này không phải là một vấn đề dễ dàng, chi phí

xử lý cao. Tuy nhiên việc sử dụng hóa chất là bắt buộc khi R-PETđượ c dùng cho nhữngứngdụng tiế p xúc thực phẩm.

Thiế t bị r ử a ma sát c ủa Neue Herbold

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 30: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 30/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 29

Một số chú ý :Dướ i điều kiện khuấy tr ộn mạnh, nhiệt độ cao, keo dán sẽ bắt đầu quá trình xà phòng hoá

(saponification). Thờ i gian r ửa phải đượ c tính toán vì nếu quá ngắn sẽ không loại bỏ hết tạ pchất keo, nếu quá dài polymer sẽ bị phân huỷ.

Thành phần tạ p chất keo dán khôngảnh hưở ng lên tính chất cơ lý của PET-F nhưng lại ảnhhưở ng lên ngoại quan sản phẩm của quá trình tái sử dụng, tạo màu sắc từ vàngđến nâu.

Những PET-F có cạnh sắc sẽ giúp cho quá trình r ửa dễ dàng hơ n những PET-F có cạnh đượ ccắt lở m chở m. Vì lý dođó dao nghiền phải luôn trong tình tr ạng tốt.

Trong quá trình r ửa, nướ c phải đượ c xử lý để hoàn lưu. Hệ thống xử lý nướ c r ất quan tr ọngvì nóảnh hưở ng tr ực tiế p đến hiệu quả của quá trình r ửa.- Quá trình xúc r ửa (rinsing) : nhằm loại bỏ môi tr ườ ng đã sử dụng để tách tạ p chất (ở đâychính là dung dịch NaOH). Nếu NaOH khôngđượ c loại bỏ hoàn toàn, trong quá trình xử lýtiế p theoở nhiệt độ cao (đùn tạo hạt) nó sẽ gây phân huỷ oxy hoá PET và làm cho hạt bị biếnvàng, hoặc đen. Sử dụng thiết bị r ửa cao tốc (intensive washer).

Thiế t bị r ử a cao t ố c

e.Quá trình sấy : PET-Fđượ c sấy trong thiết bị sấy spin (sau khiđã đượ c ly tâm tách nướ c)đến mức ẩm nhỏ hơ n 0,7% sauđó đượ c tồn tr ữ trong Silo.

Thiế t bị sấ y spin

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 31: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 31/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 30

Một mô hình tổng thể dây chuyền tạo PET-F sạch vàđùn tạo hạt

f. Bộ phận biến tính PET-FThiết bị tr ộn tr ục vít (screw mixer) : có nhiệm vụ tr ộn đồng nhất PET-F và chất biến tính

silicone lỏng (liquid silicone modifier, chất biến tínhđượ c phun lên PET-Fở cửa nạ p liệu) vàcung cấ p nguyên liệu đầu vào cho thiết bị phảnứng.

Thiết bị tr ộn hoạt tính (mixing reactor) : cung cấ p điều kiện cho sự bám dính của chất biếntính lên bề mặt PET-F. Thờ i gian lưu trú của vật liệu trong thiết bị này khoảng 60 – 90 phút,nhiệt độ khoảng 1400C (dùng dòng khí nóngđể gia nhiệt). Công suất thiết bị ngoài kích thướ cthiết bị còn phụ thuộc vào kích thướ c PET-F (mảnh có kích thướ c 6-8 mm sẽ tươ ng ứng vớ ikhối lượ ng riêng 0,25 g/cm3).h. Bộ phận đùn tạo hạt : có các thành phần chính sau :

Phễu nạ p liệu : nhận vật liệu từ bộ phận biến tính PET-F và cung cấ p cho máyđùn.Máyđùn hai tr ục vít : nhựa hoá vàđồng nhất nguyên liệu, tạo điều kiện cho phản ứng biến

tính xảy ra, tách các hợ p chất dễ bay hơ i (có 3 vùng : 1 vùng táchở điều kiện áp suất khíquyển, 2 vùng táchở điều kiện chân không).

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 32: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 32/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 31

Bơ m chân không (vacuum pump) : tạo môi tr ườ ng chân không cho quá trình táchẩm, cáchợ p chất dễ bay hơ i.

Lướ i lọc thayđổi đượ c : kích cỡ lỗ 58 μ m giúp loại bỏ những tạ p chất r ắn không nóng chảyra khỏi dòng nguyên liệu.

Thiết bị cắt tạo hạt trong nướ c : tạo ra các hạt tròn,ưu điểm so vớ i thiết bị cắt khô là có kíchthướ c nhỏ hơ n và tiêu thụ năng lượ ng ít hơ n.

Bàn rung (vibration table) : ngăn chặn sự dính nhau của các hạt và tạo điều kiện cho quátrình k ết tinh xảy ra, nhiệt dùng cho quá trình nàyđượ c lấy từ nhiệt dư của hạt nhựa khi ra khỏiđầu tạo hình, dođó r ất tiết kiệm năng lượ ng và không cần phải đầu tư thiết bị k ết tinh hoá.Công nghệ nàyđượ c gọi là ‘cắt - k ết tinh’ (crystal – cut).- Thiết bị làm lạnh nướ c : cung cấ p nướ c lạnh cho hoạt động của máy.

Một số thông số về dây chuyền sản xuất PET-F sạch (cho dây chuyền công suất 1000 kg/h) :- Tổng công suất điện lắ p đặt : khoảng 1245 KW- Công suất điện tiêu thụ : khoảng 70% (870 KW)V. PHỤ LỤC :

1. Nhự a PET (Polyethylene terephthalate)PET là một loại nhựa nhiệt dẻo, mạch thẳng, thuộc họ Polyester, có công thức hóa học

Công th ứ c hóa h ọc của PET

H ạt nhự a PET

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 33: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 33/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 32

PETđượ c cung cấ p dướ i dạng hạt nhỏ (dạng chip) có kích thướ c khoảng 2 mm, khối lượ ngkhoảng 0,05g, có màu tr ắng (hoặc tr ắng hơ i xanh). Nhựa PET cóđộ bền kéo cao (có thể đạt độ

bền bằng21

31

− độ bền thép nếu đượ c định hướ ng phân tử thích hợ p) , chịu nhiệt (C-PET),

chịu mài mòn, bền hóa học, dai chắc, có tính kháng thẩm thấu (antiosmosis) tốt, bề mặt tr ơ nláng, khi cháy tạo ngọn lửa màu vàng và tiế p tục cháy khi cách ly khỏi ngọn lửa, 30% nhựaPET đượ c dùngđể sản xuất các sản phẩm chai lọ chứa nướ c khoáng, nướ c trái cây, dầu ăn,đựng thuốc, mỹ phẩm. etc. Trong l ĩ nh vực sản xuất màng (film),độ bền kéo của màng PETtươ ng đươ ng màng nhôm, gấ p 3 lần màng polycarbonate và màng polyamide.Có 3 loại PET :- Homopolymer (polymerđồng thể) : đượ c tổng hợ p từ tỷ lệ 1:1 TPA hoặc DMT và EG.- Copolymer (polymerđồng trùng hợ p) : sử dụng lượ ng dư TPA (không nhiều hơ n 3 mol) hoặc

dùng 1,4 cyclo – hexane dimethanol (lênđến 5% mol) thích hợ p cho quá trình kéo thổi tốc độ cao,độ trongđượ c cải thiện so vớ i homopolymer.- PETG (polyethylene terephthalate glycol) là copolyesterđạt đượ c từ trùng ngưng DMT vớ i15-34 % mol 1,4 cyclo – hexane dimethanol, chủ yếu dùng cho thẻ tín dụng và màn hình.

PET homo- và co- cóđặc tính gần tươ ng tự nhau như có cấu trúc bán k ết tinh, nhiệt độ chuyển thủy tinh khoảng 760C, nhiệt độ nóng chảy 2500C, khối lượ ng riêng 1,3 – 1,4 (g/cm3),I.V nhỏ nhất 0,7 (dl/g), phổ hồng ngoại tươ ng tự nhau. Trong khiđó PETG có phổ hồng ngoại

khác homo- và co-, khối lượ ng riêng khoảng 1,27 (g/cm3), I.V nhỏ nhất 0,65 (dl/g), nhiệt độ chuyển thủy tinh khoảng 860C, cấu trúc chủ yếu là pha vôđịnh hình.Một số thông số k ỹ thuật của PET resin (nguyên liệu)

Khối lượ ng riêng : 1,37 – 1,40 g/cm3 Độ k ết tinh >= 45 %

Modulusđàn hồi 2800 – 3100 MPa Độ bền kéo 55 – 57 MPa

Biến dạng đứt 50 – 150 % Độ bền vađậ p (mẫu có khía) 3,6 KJ/m2

Nhiệt độ chuyển thủy tinh 760C Nhiệt độ k ết tinh 1600C

Nhiệt độ nóng chảy 254 – 2560C Nhiệt độ mềm Vicat 1700CĐộ dẫn nhiệt 0,24 W/m.K Hệ số giãn nở nhiệt dài 7.10-5 K -1

Nhiệt dung riêng 1 KJ/kg.K Độ hấ p thụ nướ c 0,16 %

Nhóm Carboxyl cuối mạch <= 20 mol/t Hàm lượ ng Acetaldehyde (AA) <= 3 ppm

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 34: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 34/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 33

Sản phẩm đi từ PET resin có thể ở dạng từ trong mờ đến đục hoặc trong suốt tùy thuộc vàosự kiểm soát nhiệt độ k ết tinh, tốc độ làm nguội, mức độ và cáchđịnh hướ ng phân tử. Độ k ếttinh thườ ng 0 – 50 %. Giá tr ị I.V của nguyên liệu càng cao, tốc độ k ết tinh càng chậm. Nhữngưu điểm chính của chai nhựa PET

- Sản phẩm có ngoại quan tốt, trong như thủy tinh.- Không mùi vị (phải khống chế mức AA – Acetaldehyde sinh ra trong quá trình gia côngở nhiệt độ cao), khôngđộc hại, thích hợ p cho thực phẩm, thuốc.- R ất an toàn : do cóđộ bền cao, dai chắc nên khó bị hỏng khi chứa đựng sản phẩm, khi lực tácdụng vượ t quá độ bền chúng chỉ bị biến dạng, nứt mà không vỡ tan gây nguy hiểm như chaithủy tinh.- Khả năng che chắn tốt : độ thấm khí oxy, carbon dioxide r ất thấ p (r ất tốt trong bảo quản thực phẩm, nướ c có ga, etc.)- Khối lượ ng nhẹ : khối lượ ng chỉ bằng 10% khối lượ ng chai thủy tinh cùng thể tích, thuận tiệnkhi sử dụng, giảm chi phí vận chuyển.- Không bị rò r ỉ : do cổ chaiđượ c định hình r ất tốt, không cóđườ ng hànđáy (đườ ng ghép mí),(ở đây đang đề cậ p đến phươ ng pháp ép phun – thổi, phươ ng phápđùn – thổi cho chất lượ ngchai kém : cổ chaiđịnh hình không tốt, tạo đườ ng hànđáy)- Độ bền hóa học tốt nhất trong các loại polymer thông dụng cho sản xuất chai, lọ.- Thờ i gian sử dụng dài, bền UV.

- Khả năng tái sử dụng cao, thân thiện vớ i môi tr ườ ng.Lự a chọn loại (cấp độ - grade) nhự a cho sản xuất chai

Tùy thuộc vào từng loại sản phẩm mà sẽ chọn các loại PET resin khác nhau, việc lựa chọnsao chođạt hiệu quả kinh tế cao nhất. Một số yếu tố cần quan tâm khi chọn loại nhựa là độ bền, độ trong, khả năng che chắn, độ bền UV, etc. Ví dụ PET homo có nhiệt độ nóng chảy, độ bền, độ k ết tinh cao nhất, thích hợ p cho sản xuất các loại chai cần độ bền cao, chiết rót nóng,có côngđoạn tiệt trùng. Copolymer PET có nhiệt độ nóng chảy thấ p hơ n (nhiệt độ gia công

nhỏ hơ n, lượ ng AA sinh ra thấ p hơ n), độ k ết tinh thấ p hơ n (cải thiện độ trong cho các sản phẩm thành dày).Ta xét một số ví dụ cụ thể a. Vớ i chai nướ c ngọt có gas (carbonated soft drink)- Độ bền : nhựa phải cóđộ bền caođể có thể chịu đượ c ứng suất nội do carbon dioxide gây ramà không bị biến dạng, nổ. Loại resin (nhựa) thích hợ p là loại có I.V cao và mức copolymerthấ p.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 35: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 35/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 34

- Độ trong : r ất quan tr ọng (tạo tính thẩm mỹ, đápứng thị hiếu của khách hàng),để có độ trongcao thìđộ k ết tinh thấ p.b. Chai chứ a nướ c (nướ c khoáng – mineral water, nướ c tinh khiết – pure water)- Độ bền : không cần độ bền cao như đối vớ i chai có gas,độ bền chỉ cần giữ để chai luônổnđịnh. Giá tr ị I.V thích hợ p 0,74 – 0,76.- Độ trong :độ trong là một trong những lý do quan tr ọng nhất tại sao PETđượ c lựa chọn chochai chứa nướ c. Độ trong phải cao hoặc có thể có màu xanh nhẹ. Độ trong tăng theo mứccopolymer.c. Nướ c trái cây, nướ c chuyên dùng trong thể thao, nướ c có trị số acid caoThông thườ ng các loại nướ c này đượ c chiết rót nóng, loại PET đượ c chọn cần có nhiệt độ chuyển thủy tinh cao, tốc độ k ết tinh cao, mức copolymer thấ p, giá tr ị I.V khoảng 0,80 thìthích hợ p choứng dụng này.- Độ bền vàđộ trong : không quan tr ọng như chai nướ c ngọt có gas và chai chứa nướ c- Độ tinh khiết (hàm lượ ng tạ p chất) : r ất quan tr ọng vì nóảnh hưở ng r ất lớ n đến mùi vị củanướ c trái cây.d. Chai biaCần những tính chất tươ ng tự như chai nướ c ngọt có gas, nhưng yêu cầu cao hơ n. Chịu đượ cnhiệt độ cho quá trình chiết rót nóng, tiệt trùng, tính che chắn cao hơ n (độ thấm khí oxy,carbon dioxide thấ p hơ n), mức đòi hỏi tùy thuộc vào loại bia, kích thướ c chai,điều kiện môi

tr ườ ng (hạn sử dụng, nhiệt độ, độ ẩm). Có thể cải thiện tính che chắn bằng màng phủ hoặc tạochai nhiều lớ p (thêm lớ p Polyvinylalcol).- Độ trong,độ bền UV : cóđộ trong thích hợ p, tính kháng UV cao,để tăng khả năng khángUV có thể dùng chất màu hoặc phụ gia.- Độ bền : cóđộ bền caoở khoảng nhiệt độ r ộng (do có quá trình tiệt trùng).Giá tr ị I.V thích hợ p trong khoảng 0,80 – 0,84.2. Độ nhớ t đặc trư ng (I.V - Intrinsic Viscosity, Inherent Viscosity)

PET resinđượ c phân loại theo giá tr ị I.V (giống như MI cho polyolefin và một số nhựa nhiệtdẻo khác, tr ị số K cho PVC),đại diện cho khối lượ ng phân tử trung bình của polymer. Nóảnhhưở ng đến khả năng gia công,ứng xử của vật liệu trong quá trình gia công và tính chất của sản phẩm. Giá tr ị nàyđượ c dùngđể kiểm soát quá trình tổng hợ p và giúp khách hàng lựa chọn loạinhựa thích hợ p cho từngứng dụng cụ thể. Thông thườ ng nếu đòi hỏi độ bền, ứng suất khángnứt môi tr ườ ng (ESCR) cao thì dùng loại có I.V cao.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 36: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 36/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 35

Giá tr ị I.V của PETđượ c xácđịnh từ thờ i gian chảy của dung dịch polymer (nồng độ 0,5%PET) và dung môi trong thiết bị đo độ nhớ t tại nhiệt độ xácđịnh, dođó giá tr ị I.V sẽ phụ thuộcvào loại dung môi sử dụng vàđiều kiện nhiệt độ đo. Thông thườ ng dung môi sử dụng là hỗnhợ p phenol và tetrachloroethane (tỷ lệ 60:40 theo khối lượ ng)ở nhiệt độ 250C, dựa trên tiêuchuẩn ASTM D4603.

Quá trìnhđo đượ c tiến hành như sau : mẫu vật liệu PETđượ c sấy trong 2 giờ ở nhiệt độ 65 ±5 0C hoặc sấy cho đến khi khối lượ ng khôngđổi (sai lệch 0,1%). Sauđó mẫu đượ c nghiềnthành bột, đượ c sàng (lướ i 20 mesh – kích thướ c mắt lướ i 0.85 mm) và bảo quản trong bìnhhútẩm. Cân mẫu bột có khối lượ ng khoảng 0,1225 – 0,1275g (độ chính xác ± 0,0002), cho vào25ml dung môi, gia nhiệt ở 110 ± 100C trong 30 phútđể hòa tan mẫu. Dung dịch sauđó đượ ccho vào nhớ t k ế mao quản để đo thờ i gian chảy. Độ nhớ t tươ ng đối (relative viscosity) vàđộ nhớ t đặc tr ưng đượ c xácđịnh theo phươ ng trình sau.

( 1 3 ln )0,25 r r

C η η

η − +

= (dl/g)

Độ nhớ t tươ ng đối0

r

t t

η =

t : thờ i gian chảy trung bình của dung dịch (s)t0 : thờ i gian chảy trung bình của dung môi (s)C : nồng độ dung dịch (g/dl)

Có thể tính khối lượ ng phân tử trung bình số của PET dựa vào I.V bằng phươ ng trình sau(dựa trên phươ ng trìnhMark-Houwink):

4 1,543,29.10 .n M η =

Ví dụ I.V = 0,76 (dl/g) thì Mn = 215603. Khảo sát sự thay đổi tính chất nhự a PET qua các lần tái sử dụng

Một nghiên cứu đã đượ c thực hiện trên nhựa PETđể đánh giá sự thayđổi tính chất của nhựaqua các lần tái sử dụng tạo cơ sở khoa học cho việc đánh giá chất lượ ng phế liệu. Nguyên liệunhựa banđầu là nhựa PET chính phẩm sẽ tr ải qua 5 quá trình ép phun liên tiế p để tạo mẫu thử và minh họa cho các chu k ỳ tái sử dụng. Sau mỗi quá trình ép phun tạo mẫu, một số mẫu đượ cđem thử cơ tính, các mẫu còn lại đượ c đem nghiền thành dạng mảnh (flake) dùng làm nguyênliệu cho chu k ỳ sau. Các kiểm trađượ c thực hiện nhằm đánh giá mức độ giảm cấ p (lão hóa)của vật liệu. Các tính chất đượ c khảo sát bao gồm độ k ết tinh (xácđịnh bằng phươ ng phápđotỷ tr ọng vàđo nhiệt lượ ng vi sai DSC), số nhóm carboxylic cuối mạch, các tính chất cơ , nhiệt.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 37: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 37/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 36

Những tác nhân làm suy giảm tính chất vật liệu gồm nhiệt độ, oxy không khí,ứng suất cơ , ánhsáng, nướ c. Nguyên liệu banđầu dùng nghiên cứu có chỉ số I.V là 0,76 dl/gđượ c sấy trongđiều kiện chân khôngở 1100C trong thờ i gian 3 giờ . Các mẫu khảo sátđượ c ký hiệu như sau :R 0 : mẫu hạt nhựa banđầu (hạt nhựa chính phẩm)R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 : tươ ngứng vớ i mẫuở các lần gia công liên tiế p.Số nhóm carboxylic cuối mạch đượ c tính toán bằng phươ ng pháp Pohl dựa trên sự hòa tan polymer trong benzyl alcohol nóng (r ượ u benzylic), sauđó tiến hành chuẩn độ bằng dung dịchnatri hydroxide.

Tg (nhiệt độ chuyển thủy tinh) , Tc (nhiệt độ k ết tinh), Tm (nhiệt độ nóng chảy) , Δ Hc (nhiệt k ết

tinh),Δ Hf (nhiệt nóng chảy), độ k ết tinhđượ c xácđịnh dựa vào giản đồ DSC theo tiêu chuẩn

ASTM D3417 và D3418, vớ i giả thiết polymer 100% pha k ết tinh có nhiệt nóng chảy 140,1J/g. Ngoài rađộ k ết tinh cònđượ c xácđịnh bằng phươ ng phápđo tỷ tr ọng vớ i giả thiết polymer100% pha vôđịnh hình có d = 1,331 g/cm3, polymer 100% pha k ết tinh có d = 1,455 g/cm3.Độ cứng đượ c đo theo thang Shore D dùng thiết bị durometer.Các k ết quả và thảo luận

Về ngoại quan của các mẫu thử : mẫu R 1 có độ trong suốt cao, mẫu R 2 trong mờ (translucent), các mẫu R 3, R 4, R 5 đục.

Số nhóm carboxylic cuối mạch tăng theo số lần tái sử dụng,đượ c thể hiệnở hình sau, ta thấy

sau 5 lần gia công liên tiế p số nhóm carboxylicđã tăng lên 3 lần (số nhóm carboxylic càng caonhựa càng kém bền hóa học), nguyên nhân là do mạch phân tử bị cắt đứt bở i các tác nhân oxyhóa.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 38: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 38/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 37

Hình biểu diễn đườ ng cong DSC của mẫu R 0 và R 5

Bảng các giá tr ị thuđượ c từ giản đồ DSC của các mẫu từ R 0 đến R 5

%C (DSC) : Ph ần tr ăm pha k ế t tinh đượ c xác định d ự a vào gi ản đồ DSC

%C (Density) : Ph ần tr ăm pha k ế t tinh đượ c xác định d ự a vào ph ươ ng pháp đ o t ỷ tr ọng

R 1t : loại mẫu R 1 trong (transparent)R 1o : loại mẫu R 1 đục (opaque)Khi nhựa đượ c phun vào lòng khuôn (cavity), phần tiế p xúc vớ i bề mặt nguội của khuôn sẽ đượ c làm lạnh nhanh chóng, cấu trúc thuđượ c chủ yếu là pha vôđịnh hình nên cóđộ trong

suốt cao. Trong khiđó lớ p nhựa ở phía trong có tốc độ làm nguội chậm hơ n, tạo nhiều pha k ếttinh hơ n, mẫu đục. Vì vậy khi nghiền ta thuđượ c nhưng mảnh (flake) cóđộ trongđục khácnhau. Diện tích của các peak nóng chảy tăng theo số lần tái sử dụng điều đó có ngh ĩ a là phần tr ăm

pha k ết tinh cũng tăng lên tươ ngứng vàđạt giá tr ị lớ n nhất ở mẫu R 5. K ết quả nàyđượ c giảithích là do sau mỗi lần tái sử dụng chiều dài mạch phân tử giảm, tạo thuận lợ i cho sự sắ p xế pcó tr ật tự của các phân tử trong quá trình làm nguội.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 39: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 39/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 38

Chỉ có mẫu R 0 và R 1 là có peak k ết tinh (tỏa nhiệt) ở nhiệt độ khoảng 1600C, điều đó cóngh ĩ a là những mẫu còn lại quá trình làm nguội (khi tạo mẫu) đủ để chúngđạt độ k ết tinh caonhất (dù có cung cấ p thêm năng lượ ng thìđộ k ết tinh vẫn khôngđổi).Từ bảng trên ta còn thấy % pha k ết tinh của mẫu R 1 giảm đáng k ể so vớ i mẫu R 0 điều này là do- Khi sản xuất nhựa PET sau quá trình trùng ngưng ở tr ạng thái nóng chảy và tạo hạt, nhựaPET có I.V thấ p và cấu trúc chủ yếu là pha vôđịnh hình. Sauđó nóđượ c xử lý trong thiết bị k ết tinh hóa và thiết bị SSP (thiết bị trùng ngưng tr ạng thái r ắn) để tăng độ k ết tinh và giá tr ị I.V. Việc tăng độ k ết tinh nhằm hai mục đích : giảm mức hútẩm của nguyên liệu khi tồn tr ữ,vận chuyển và tránh sự tạo thành các k ết tụ trong quá trình sấy PET tr ướ c gia công. Vì lý dođómàđộ k ết tinh của hạt nhựa PET chính phẩm khá cao.- Sau quá trình ép phun sự làm nguội nhanh làm giảm đáng k ể độ k ết tinh của R 1 so vớ i R 0.Từ R 1 R 5 độ k ết tinh tăng dần là do khối lượ ng phân tử giảm tạo thuận lợ i cho sự sắ p xế p cótrât tự của các mạch polymer.

K ết quả đo độ cứng (Shore D) của các mẫu, độ cứng tăng do lượ ng pha k ết tinh tăng sau mỗilần tái sử dụng, nhựa tr ở nên giòn hơ n.

Ghi chú : đườ ng d ọc chính là độ l ệch chu ẩ n (standard deviation)

Giá tr ị Modulus uốn và biến dạng uốn tối đa.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 40: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 40/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 39

Biến dạng giảm dần do sự giảm chiều dài mạch phân tử và pha vôđịnh hình (pha cóđộ mềmdẻo cao)Hai hình tiế p theo biểu diễn các giá tr ị Modulusđàn hồi và biến dạng đứt của các mẫu. Sự giảm khối lượ ng phân tử và sự tăng của pha vôđịnh hình làm tăng Modulusđàn hồi (đại lượ ng biểu thị cho khả năng kháng biến dạng của vật liệu) và làm giảm biến dạng đứt.

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 41: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 41/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 40

Nhữ ng khuyến cáo của nhóm nghiên cứ u dự a trên nhữ ng k ết quả thu đượ c- R 1 dùng sản xuất những chai không phải chịu áp lực, hoặc đượ c phối hợ p vớ i nhựa mớ i nếulàm chai cần độ bền tươ ng đối cao.- Nếu R 2 đượ c sử dụng làm chai thì nên dùng làm những chai có thể tích bé.- R 3 khôngđủ khối lượ ng phân tử để thực hiện quá trình kéo - thổi, nó thích hợ p cho sản xuấtsợ i dệt dùng làm thảm, quần áo, chổi, etc.

- R 4 có sự giảm cấ p mạnh thích hợ p cho sản xuất các sợ i độn dùng cho gối, đệm.- R 5 thích hợ p cho quá trình tái sử dụng hóa học ngh ĩ a là thực hiện quá trình giải trùng hợ p để tạo ra monomer hoặc các sản phẩm trung gian như polyglycol.4. Một số hìnhảnh về dây chuyền tái sử dụng chai PET- Dây chuyền tái sử dụng chai PETở Úc

- Dây chuyền ở Thụy S ĩ

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 42: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 42/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

[email protected] 41

- Dây chuyền ở Nhật (Samkiwash)

[email protected]

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW

W FACEB

OOK COM

DAYK

EM Q

UYNHON

Page 43: Công nghệ tái sử dụng chai PET

8/12/2019 Công nghệ tái sử dụng chai PET

http://slidepdf.com/reader/full/cong-nghe-tai-su-dung-chai-pet 43/43

Công nghệ tái sử dụng chai PET

TÀI LIỆU THAM KHẢO1. David W. Brooks and Geoff A. Giles, PET Packaging Technology.

2. Claudio Bertelli, Recycling PET : Bottle to Bottle Process Application.

3. Hongming Ma,Structure – Property relationships in copolyester fibers and composite

fibers.4. Patterson, Joan Diana,Continuous Depolymerization of Poly(ethylene terephthalate) via

Reactive Extrusion.

5. Pratima Ramkhelawan, Modelling and Estimation of Polycondensation Processes.

6. Proefschrift, Post Polymerization of Polyester for Fiber formation.

7. Lidia Konkol,Contaminant levels in Recycled PET Plastic.

8. Sandro Donnini Mancini, Maria Zanin, Recyclability of PET from Virgin Resins.

9. Peter Skelton, Recycled PET in Retail Packaging.10. M. Abbasi and M. R. M. Mojtahedi, Effect of Spinning speed on The structure and physical

properties of filament yarns produced from used PET bottles.

11. Tài liệu từ các trang web- www.bepex.com- www.bubler.ch- www.napcor.com- www.terratex.com- www.ledarecycling.it- www.starlinger.com- www.erema.at

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WW FA

CEBOOK

COM D

AYKEM

QUYNH

ON