Tìm Hiểu Và Đề Xuất Quy Trình Kiểm Soát Chất Lượng Sản Phẩm In Trên Vật Liệu Pet Tại Công Ty Cổ Phần In Số 7.Pdf

Untitled TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2019 TÌM HIỂU VÀ ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH KIỂM SOÁT CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨ[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

L ỜI CẢM ƠN

Nhận được sự phân công từ khoa cùng với sự đồng ý hướng dẫn của thầy Cao Xuân

Vũ, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Tìm hiểu và đề xuất quy trình kiểm soát chất lượng sản phẩm in trên vật liệu PET tại Công ty cổ phần in số 7”

Trong quá trình thực hiện và hoàn thiện đề tài, chúng tôi đã nhận được rất nhiều sự

hỗ trợ, giúp đỡ từ Thầy Cô và các anh chị trong Công ty Cổ phần In số 7 Chúng tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

Thầy Cao Xuân Vũ đã hướng dẫn chúng tôi tận tình trong quá trình thực hiện đề tài Nhờ có sự hướng dẫn của Thầy mà bài báo cáo có thể thực hiện tốt, xin chân thành cảm ơn Thầy

Cảm ơn anh Trần Trọng Kim – Quản đốc phân xưởng in tại Công ty Cổ phần In số

7 đã cho phép chúng tôi lấy sản phẩm công nghệ thực tế tại công ty để làm đề tài này

và đã hướng dẫn, chia sẻ kinh nghiệm thực tế để giúp chúng tôi có thể nhìn nhận, đánh giá vấn đề một cách khách quan nhất Xin chân thành cảm ơn anh

Xin cảm ơn các anh trưởng máy và các anh thợ máy XL 75, các anh chị chế bản đã nhiệt tình hỗ trợ chúng tôi tiến hành thực nghiệm trên sản phẩm

Cảm ơn anh Hồ Văn Tiến Đạt – Công ty Cổ phần In số 7 – cựu sinh viên khoa In và truyền thông đã nhiệt tình hỗ trợ giải đáp thắc mắc và chia sẻ kinh nghiệm thực tế trong quá trình chúng tôi làm đề tài này Xin chân thành cảm ơn anh

Đây là đề tài nghiên cứu về quy trình quản lý chất lượng trên vật liệu PET do trên thực tế vẫn chưa có tiêu chuẩn cụ thể trên vật liệu PET, nên còn hạn chế về điều kiện khi tiến hành thực nghiệm Nếu có thiếu sót trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến từ thầy cô, anh chị, bạn bè để hoàn thiện đề tài tốt hơn

Một lần nữa chúng tôi xin chân thành cảm ơn

biệt là đối với dòng bao bì mỹ phẩm Để đáp ứng với nhu cầu về chất lượng cần phải

có một quy trình quản lý cụ thể mọi công đoạn từ khâu chuẩn bị vật liệu, chế bản, in,…

ta cần phải kiểm soát và đề ra các tiêu chí kiểm tra chất lượng cho từng công đoạn để mọi thứ được chuẩn hóa Việc tự kiểm soát chất lượng sản phẩm in không cần tới bộ phận QC giúp cho việc xử lý khắc phục lỗi in một cách nhanh chóng từ thợ in, tiết kiệm chi phí thuê nhân lực, thời gian cho công ty Tuy nhiên để thực hiện được điều này cần phải có một quy trình tiêu chuẩn chặt chẽ, cụ thể, rõ ràng và từng thành viên trong mỗi bộ phận cần thực hiện một cách cẩn thận, nghiêm túc Với mong muốn tự xây dựng nên một quy trình tự kiểm tra chất lượng như vậy trên vật liệu PET, đề tài

“Tìm hiểu và đề xuất quy trình kiểm soát chất lượng sản phẩm in trên vật liệu PET tại Công ty cổ phần in số 7” được thực hiện với nội dung sau:

• Phân tích và kiểm soát vật liệu PET

• Đánh giá quy trình sản xuất thực tế so với lý thuyết học được

• Thực trạng kiểm tra chất lượng sản phẩm in trên vật liệu PET tại công ty

• Xác định các lỗi thường gặp trong quá trình in và đề ra hướng khắc phục

• Đề xuất các thiết bị phụ trợ

• Đề xuất quy trình kiểm tra chất lượng cho sản phẩm PET được sử dụng tại công

ty Cổ phần in số 7

Qua việc thực hiện đề tài sẽ giúp chúng tôi hiểu rõ hơn về quy trình in thực tế trên

vật liệu PET và quản lý chất lượng in tại các công ty in ở Việt Nam

SUMMARY OF THEME

Currently, besides paper and metalize materials, plastic materials (PET) are also growing strongly in the printing industry due to the benefits it offers Packaging made from PET materials has good protection for internal products, withstands high

temperatures, water resistance, convenience, and has high aesthetics especially for cosmetic packaging industry In order to meet the demand for quality, it is necessary

to have a specific management process for all stages from material preparation,

prepress, printing, we need to control and set quality control criteria for each stage

so everything is standardized The self-quality control of printing products without the

QC department helps to quickly fix printing errors from the printer and to save

manpower and time for the company However, to achieve this, there must be a strict, concrete, clear standard process and each member in each department needs to

implement carefully and seriously Wishing to build such a quality self-inspection process on PET materials, the topic "Learn and propose the quality control process of printing products on PET materials at No 7 Printing Joint Stock Company " was done with the following contents:

• Analy and control of PET materials

• Evaluate actual production process compared with the theory of learning

• Current status of product quality inspection printed on PET materials at the company

• Identify common errors in the printing process and work out solutions

• Propose of auxiliary equipment

• Propose quality inspection process for PET products used at No 7 Printing Joint Stock Company

The implementation of the project helps us better understand the actual printing process on PET materials and print quality management at printing companies in

Vietnam

M ỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu của đề tài 2

3 Đối tượng nghiên cứu 3

4 Giới hạn đề tài 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

PHẦN NỘI DỤNG 4

Chương 1: Cơ sở lý thuyết 4

1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng 4

1.1.1 Vật liệu 4

1.1.1.1 Polyethylene (PE) 4

1.1.1.2 Polypropylene (PP) 5

1.1.1.3 Polyvinylchloride (PVC) 8

1.1.1.4 Polycarbonat (PC) 9

1.1.1.5 Polyethylene terephthalate (PET) 10

1.1.2 Ảnh hưởng đặc tính của vật liệu polymer đến màu sắc trong in 12

1.1.3 Mực in 15

1.1.3.1 Thành phần và cấu tạo của mực in Offset UV 15

1.1.3.2 Cơ chế khô của mực UV 17

1.1.3.3 Các loại mực Offset UV cho PET 17

1.1.4 Bề mặt vật liệu 18

1.1.4.1 Hiện tượng thấm ướt và sức căng bề mặt 18

1.1.4.2 Thay đổi kết cấu bề mặt 23

1.1.4.3 Xử lý bề mặt bằng phương pháp corona 27

1.1.4.4 Xử lý bề mặt bằng phương pháp plasma 31

1.1.4.5 Xử lý bề mặt bằng phương pháp lót primer 34

1.1.5 Phương pháp in 35

1.1.5.1 Phương pháp in Offset tờ rời 35

1.1.6 Phương pháp làm khô 37

1.1.6.1 Làm khô bằng phương pháp chiếu tia UV 37

1.2 Các thiết bị phụ trợ 43

1.3 Quy trình in Offset tờ rời (PET) 46

1.4 Quy trình quản lý chất lượng sản phẩm in 48

Chương 2: Thực trạng quy trình trên PET tại Công ty Cổ phần in 7 50

2.1 Quy trình kiểm soát vật liệu đầu vào 50

2.1.1 Mực 50

2.1.2 Vật liệu in (PET) 51

2.2 Công đoạn chế bản 53

2.2.1 Quy trình chế bản 53

2.2.2 Điều kiện chế bản 56

2.2.3 Các thiết bị đo, phần mềm đo kiểm tra chất lượng: 58

2.2.4 Bản in mới 59

2.2.5 Kiểm tra bản in sau khi hiện 60

2.2.6 Ưu và nhược điểm của các thiết bị, phần mềm: 61

2.3 Công đoạn in 63

2.3.1 Quy trình in trên vật liệu PET tại máy XL 75 63

2.3.2 Thông số máy in Heidelberg Speedmaster XL 75 64

2.3.3 Cấu trúc đơn vị in 66

2.3.4 Dung dịch làm ẩm 67

2.3.5 Công đoạn của quy trình in trên PET 67

2.3.6 Các công đoạn cụ thể trong quá trình sản xuất trên vật liệu PET 69

2.3.7 Các sự cố trong quá trình in trên vật liệu PET 72

2.3.8 Điều kiện môi trường 73

2.4 Quy trình kiểm soát chất lượng 73

2.4.1 Chế bản 73

2.4.2 In 77

2.5 Nhận xét thực trạng 78

2.5.1 Ưu điểm 79

2.5.2 Nhược điểm 79

Chương 3: Đánh giá và đề xuất quy trình kiểm soát chất lượng sản phẩm in trên vật liệu PET tại Công ty cổ phần In số 7 81

3.1 Đánh giá quy trình kiểm soát chất lượng sản phẩm in trên vật liệu PET tại Công ty Cổ phần In số 7 81

3.2 Kiểm soát vật liệu đầu vào 81

3.2.1 Kiểm soát vật liệu PET trước khi in 81

3.2.2 Các thiết bị đề xuất sử dụng 83

3.2.3 Kiểm soát chất lượng mực in 85

3.3 Chế bản 87

3.3.1 Quy trình chế bản 87

3.4 Công đoạn in 100

3.4.1 Máy in 100

3.4.2 Áp lực in 100

3.4.3 Dung dịch làm ẩm 100

3.5 Quy trình kiểm soát chất lượng 102

3.5.1 Đề xuất quy trình kiểm tra cụ thể như sau 102

3.5.2 Các tiêu chí kiểm tra 103

3.5.3 Kiểm soát lớp lót trắng 106

3.5.4 Thông số giá trị L*a*b* 107

3.5.5 Giá trị Density cho màu CMYK 113

3.5.6 Đèn sấy UV metal (đèn bột kim loại sắt) 120

3.5.7 Hiện tượng cong vênh trên PET sau khi in 120

3.6 Kỳ vọng 125

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 126

4.1 Những việc đã làm được 126

4.2 Tự đánh giá đề tài 127

4.2.1 Mức độ thành công 127

4.2.2 Các hạn chế 127

4.3 Hướng phát triển đề tài 128

TÀI LIỆU THAM KHẢO 129

PHỤ LỤC A: MỘT SỐ DỮ LIỆU THAM CHIẾU SCCA CHO IN OFFSET 130

PHỤ LỤC B: MỘT SỐ MỰC IN UV OFFSET TỜ RỜI TRÊN PET 139

PHỤ LỤC C: CÁC BẢNG THAM KHẢO 144

M ỤC LỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Các loại mực UV offset in trên vật liệu PET 18

Bảng 1.2: Sức căng bề mặt của một số vật liệu polymer 21

Bảng 1.3: Các dạng bức xạ UV, hiệu ứng khô và ảnh hưởng tới môi trường 37

Bảng 1.4: Thông số thước đo độ dày điện tử Mitutoyo 547-401 43

Bảng 1.5: Thông số máy đo màu eXact Standard 44

Bảng 1.6: Thông số máy đo độ bóng Elcometer 44

Bảng 1.7: Thông số máy đo màu techkon spectrodens 45

Bảng 2.1: Tiêu chí kiểm tra vật liệu đầu vào của Công ty 51

Bảng 2.2: Tiêu chí kiểm tra PET nhập về của Công ty 52

Bảng 2.3: Hệ thống phần mềm sử dụng tại Công ty 56

Bảng 2.4: Thông số máy ghi bản Suprasetter A105 57

Bảng 2.5: Thông số máy hiện bản nhiệt Glunz & Jensen Kylin 86T 57

Bảng 2.6: Thông số máy hiện bản nhiệt Glunz & Jensen Raptor Pro 85T 58

Bảng 2.7: Các thiết bị và phần mềm đo được sử dụng tại Công ty 59

Bảng 2.8: Tiêu chí kiểm tra bản kẽm mới về của Công ty 60

Bảng 2.9: Tiêu chí kiểm tra bản kẽm sau khi hiện của Công ty 60

Bảng 2.10: Ưu nhược điểm của các phần mềm 62

Bảng 2.11: Thông số máy in XL 75 65

Bảng 2.12: Bảng thông số đường kính và áp lực các lô theo máy XL 75 67

Bảng 2.13: Quy trình in sản phẩm hộp PET KFLD03 69

Bảng 2.14: Các sự cố, nguyên nhân và hướng khắc các lỗi in trong quá trình in sản phẩm hộp PET KFLD03 73

Bảng 2.15: Tiêu chí kiểm tra chất lượng file ở khâu chế bản của Công ty 77

Bảng 2.16: Tiêu chí kiểm tra chất lượng tờ in của Công ty 78

Bảng 3.1: Kiểm soát vật liệu in (PET) 82

Bảng 3.2: Thông số độ dày, độ bóng, độ trong suốt của sản phẩm PET tại Công ty Cổ

phần in số 7 83

Bảng 3.3: Dung sai vật liệu PET 83

Bảng 3.4: Các lỗi có thể xảy ra do dung dịch cấp ẩm 101

Bảng 3.5: Chi tiết các tiêu chí kiểm tra trong quy trình kiểm soát chất lượng 105

Bảng 3.6: Giá trị L*a*b* của lớp lót trắng trên sản phẩm PET 107

Bảng 3.7: L*a*b* khi lót giấy Ford 109

Bảng 3.9: L*a*b* khi lót giấy Duplex 110

Bảng 3.10: Giá trị Density màu Black giữa 3 loại giấy 114

Bảng 3.11: Giá trị Density màu Cyan giữa 3 loại giấy 116

Bảng 3.12: Giá trị Density màu Magenta giữa 3 loại giấy 117

Bảng 3.13: Giá trị Density màu Yellow giữa 3 loại giấy 118

Bảng 3.14: Dung sai giá trị Density giữa 3 loại giấy 119

Bảng 3.15: Giá trị Density theo tiêu chuẩn mẫu được khách hàng chấp nhận 119

Bảng 3.16: Năng lượng hấp thụ mực của hãng Sakata 120

Bảng 3.17: Các giải pháp khắc phục hiện tượng cong vênh 122

Bảng B.1: Tính chất của mực in UV VP (T&K Toka) 140

Bảng B.2: Tính chất mực in UV 161 (T&K Toka) 141

Bảng B.3: Tính chất mực in UV Premium (Flint Group) 143

Bảng C.1: Bộ lọc và ứng dụng theo môi trường đo 144

Bảng C.2: Các tiêu chí kiểm tra kẽm Heidelberg 148

M ỤC LỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Mô tả công thức điều chế PET 12

Hình 1.2: Đường truyền ánh sáng qua vật liệu đa lớp 13

Hình 1.3: Đường truyền ánh sáng qua vật liệu đơn lớp 14

Hình 1.4: Hiện tượng thấm ướt bề mặt 18

Hình 1.5: Nộp áp của chất lỏng 19

Hình 1.6: Bảng sức căng bề mặt của từng loại vật liệu polyme tương ứng với các loại mực in của từng phương pháp in (theo khuyến nghị của dyne) 22

Hình 1.7: Các phân tử ở trạng thái mức ba sau khi tách hydro ra từ chất nền polymer 24 Hình 1.8: Phép cộng hóa trị bằng cách gắn các nhóm cuối không hoạt động 25

Hình 1.9: Kiểm soát mật độ và độ dài của các chuỗi polymer ghép 26

Hình 1.10: Kiểm soát ái lực giữa các monomer và chất nền polymer 27

Hình 1.11: Năng lượng bề mặt PET ở các mức Corona khác nhau 29

Hình 1.12: Sơ đồ hệ thống xử lý Corona 30

Hình 1.13: Bề mặt vật trước khi xử lý (a) và sau khi xử lý Corona (b) 31

Hình 1.14: Cấu hình thiết bị xử lý Plasma 33

Hình 1.15: Sự thay đổi góc thấm ướt (a) năng lượng bề mặt (b) trên vật liệu PET với thời gian xử lý và 3 khoảng cách xử lý khác nhau với công suất plasma 3.503 W/cm3 33 Hình 1.16: Sự thay đổi góc thấm ướt (a), năng lượng bề mặt (b) trên vật liệu PET với thời gian xử lý và 3 công suất plasma khác nhau cùng một khoảng cách xử lý là 10mm 34

Hình 1.17: Nguyên lý in Offset 35

Hình 1.18: Cấu tạo của một máy in Offset tờ rời 37

Hình 1.19: Cấu tạo đèn sấy UV 38

Hình 1.20: Sự phân bố bước sóng của đèn UV (thủy ngân) 41

Hình 1.21: Sự phân bố bước sóng của đèn UV (Gallium) 41

Hình 1.22: Sự phân bố bước sóng đèn UV (bột kim loại) 42

Hình 1.23: Máy đo màu techkon spectrodens 45

Hình 1.24: Quy trình in 46

Hình 1.25: Quy trình kiểm soát chất lượng 49

Hình 2.1: Quy trình chế bản 53

Hình 2.2: Độ dẫn điện của thuốc hiện 55

Hình 2.3: Độ pH của thuốc hiện 56

Hình 2.4: Quy trình sản xuất in trên vật liệu PET 63

Hình 2.5: Cấu trúc đơn vị in XL 75 66

Hình 2.6: Phiếu phân bố in tại công ty 69

Hình 3.1: Thiết bị mô phỏng in Offset 86

Hình 3.2: Băng keo 3M 86

Hình 3.3: Quy trình đề xuất cho công đoạn chế bản 93

Hình 3.4: Quy trình đề xuất kiểm soát chất lượng 102

Hình 3.5: Sản phẩm in trên PET của công ty In số 7 106

Hình 3.6: Các tiêu chuẩn trong SCCA 108

Hình 3.7: Giá trị L*a*b* của CGATS21-2-CRPC6 (Couche) 110

Hình 3.8: Thông số L*a*b* sau khi đã bù trừ (Couche) 111

Hình 3.9: So sánh gamus màu giữa CGATS21-2-CRPC6 và PET lót giấy Couche 111

Hình 3.10: Giá trị L*a*b* của CGATS21-2-CRPC6 (Ford) 112

Hình 3.11: Thông số L*a*b* sau khi đã bù trừ (Ford) 112

Hình 3.12: Giá trị L*a*b* của CGATS21-2-CRPC6 (Duplex) 113

Hình 3.13: Thông số L*a*b* sau khi đã bù trừ (Duplex) 113

Hình 3.14: Đồ thị giá trị Density (Black) giữa 3 loại giấy 115

Hình 3.15: Đồ thị giá trị Density (Black) giữa 3 loại giấy 116

Hình 3.16: Đồ thị giá trị Density (Magenta) giữa 3 loại giấy 117

Hình 3.17: Đồ thị giá trị Density (Yellow) giữa 3 loại giấy 118

Hình 3.18: Đèn sấy UV được sử dụng tại công ty 121

Hình 3.19: Tấm phản xạ tia UV Cold Mirror 122

Hình 3.20: Công nghệ Cold Mirror 123

Hình 3.21: Mức truyền của công nghệ Cold Mirror 123

Hình 3.22: Kính lọc Hot Mirror 124

Hình 3.23: Nguyên lý kính lọc Hot Mirror 124

Hình 3.24: Mức truyền của công nghệ Hot Mirror 124

Hình C.1: Thang kiểm tra kẽm Heidelberg 144

LDPE: Low Density Polyethylene

HDPE: High Density Polyethylene

PVC: Polyvinylchloride

PC: Polycarbonat

PET: Polyethylene terephthalate

MPMA: Medium presure mercury arc lamp

MEK: Metyl etyl keton

SCCA: Substrate Corrected Colorimetric Aims calculator

PH ẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Ngành bao bì hiện nay đang phát triển mạnh do quá trình công nghiệp hóa diễn ra nhanh trên toàn thế giới, bao bì chính là một phần tất yếu không thể thiếu trong quá trình phát triển của nền công nghiệp hiện đại ngày nay Trong lĩnh vực bao bì hiện nay thì bao bì nhựa là phần phát triển nhanh nhất, vậy lịch sử phát triển của bao bì nhựa như thế nào chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết này:

Trước đây, khi bao bì nhựa được làm bằng phương pháp thủ công được sản xuất từ dầu mỏ thô, đã qua sơ chế với khối lượng nhỏ, phương pháp sản xuất đơn giản với công dụng chủ yếu là để lưu trữ và vận chuyển sản phẩm

Nhưng do việc sản xuất từ dầu mỏ thô như vậy khiến cho bao bì nhựa không thực

sự an toàn cho người sử dụng nên hiện nay để tạo nên các sản phẩm bao bì nhựa an toàn người ta sử dụng nhiều loại hạt nhựa tinh khiết được tinh chế từ dầu hỏa Mỗi loại

hạt đều có những đặc điểm và tính chất riêng nhưng nhìn chung có các loại như sau: PE(Polyethylene), PP(polyrpopylen), PVC(Polyvinylchloride), PC(Polycarbonat), PET(Polyethylene terephthalate)

- PE: đặc tính trong suốt, hơi có ánh mờ, bề mặt trớn láng, mềm dẻo, chống hơi nước và khí tốt dễ hư hoại khi tiếp xúc với các chất tẩy mạnh như ancol hay tinh dầu thơm,v v

- PP: đặc tính nổi trội là bền cơ học, khá cứng và vững, đặc biệt là không dễ kéo dãn , tuy nhiên dễ bị xé rách khi có một vết cắt hay vết thủng, cho nét in bề mặt khá rõ và đẹp, chống thấm được O2, nước, dầu

- PVC: loại này khá cứng và hầu như không được dùng làm bao bì nhựa nữa mà chỉ được dùng làm các loại đồ dùng nhựa mà thôi

- PC: đặc tính của loại này là trong suốt, tính bền cơ và độ cứng vững rất cao, khả năng chống mài mòn và không bị tác động bởi các thành phần của thực phẩm,

khả năng chịu được nhiệt độ cao nhưng chống thấm khí, nước kém hơn PP, giá thành khá cao nên khá hạn chế

- PET: đây là loại hạt tạo ra được các loại vỏ chai do độ bền khá cao, chịu đựng được lực xé và va chạm khá lớn, có độ cứng vững cao và siêu bền

Hiện nay, màng PET là loại vật liệu được nhiều công ty xí nghiệp sử dụng rộng rãi bên cạnh giấy và vật liệu Metalize,… PET được sử dụng đa dạng như nhãn, chai, hộp… được nhiều khách hàng ưa chuộng bởi sự độc đáo và tính thẩm mỹ mà

nó mang lại giúp gia tăng giá trị sản phẩm và thu hút được nhiều người tiêu dùng Trong xu thế hiện nay, các công ty đều cạnh tranh gay gắt với nhau về chất lượng và giá thành của sản phẩm để có thể đáp ứng được nhu cầu cao của người tiêu dùng Các nhà in phải đầu tư, nâng cao công nghệ, có giải pháp hợp lí để nâng cao chất lượng sản phẩm Đề có thể quản lý chất lượng in trên sản phẩm giấy đã khó, việc quản lí chất lượng trên vật liệu PET lại càng khó khăn hơn nhiều Vì hiện nay trên thế giới vẫn chưa có tiêu chuẩn chất lượng in trên sản phẩm PET

Cho nên việc quản lý chất lượng in trên sản phẩm PET sẽ phụ thuộc vào nhà in Mỗi nhà in sẽ có một cách quản lý chất lượng sản phẩm riêng dựa vào những kinh nghiệm thực tế, những sai hỏng trong quá trình sản xuất để rút ra những tiêu chuẩn riêng cho công ty Chính vì thế chúng tôi chọn đề tài “Tìm hiểu và đề xuất quy trình kiểm soát chất lượng sản phẩm in trên vật liệu PET tại Công ty Cổ phần In số 7” Như vậy, qua đề tài này chúng tôi hiểu và biết được những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng in đặc biệt là đối với việc in trên vật liệu PET

2 Mục tiêu của đề tài

- Phân tích và kiểm soát vật liệu PET

- Đánh giá quy trình sản xuất thực tế so với lý thuyết học được

- Thực trạng kiểm tra chất lượng sản phẩm in trên vật liệu PET tại công ty

- Xác định các lỗi thường gặp trong quá trình in và đề ra hướng khắc phục

- Đề xuất các thiết bị phụ trợ

- Đề xuất quy trình kiểm tra chất lượng cho sản phẩm PET được sử dụng tại công

ty Cổ phần in số 7

3 Đối tượng nghiên cứu

Sản phẩm hộp KFLD03 in trên vật liệu PET tại Công ty Cổ phần in số 7 Và quy trình kiểm soát chất lượng trên PET

4 Giới hạn đề tài

Đề tài giới hạn nghiên cứu quy trình in và kiểm soát chất lượng trên vật liệu PET được in bằng phương pháp in Offset tờ rời tại công ty Cổ phần in số 7

5 Phương pháp nghiên cứu

Chúng tôi đã dùng ba phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết

- Phương pháp phân loại và hệ thống hóa lý thuyết

- Phương pháp giả thuyết

PH ẦN NỘI DỤNG

Chương 1: Cơ sở lý thuyết

1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng

PE nguyên bản bằng cách nóng chảy chúng ở nhiệt độ thích hợp trong máy đùn rồi cho vào khuôn ép và làm nguội; được dùng để bọc hàng hóa, thực phẩm nhằm bảo vệ chúng khỏi các tác nhân gây hại từ bên ngoài

Polyethylene được sử dụng lần đầu tiêu để làm chất điện môi vì khả năng hoạt động như một chất cách điện cao tần Khi đặc tính của nó càng phát triển, PE được sử dụng

rộng rãi trong môi trường công nghiệp vì các đặc tính của nó:

- Chi phí thấp

- Kháng nước, dầu, hóa chất

- Chịu được nhiệt độ cao (120oC)

- Độ bền và độ linh hoạt tốt

- Khả năng co dãn tốt (300%)

- Không mùi và không độc tính

- Khả năng hút ẩm thấp

- Dễ bị hư hại khi tiếp xúc với các hóa chất mạnh như Ancol, tinh dầu thơm,… Ngày nay, có nhiều loại polyethylene có trên thị trường Các loại polyethylene chính là polyethylene mật độ thấp (LDPE) và polyethylene mật độ cao (HDPE) LDPE được sử dụng để sản xuất màng Màng LDPE được sử dụng rộng rãi trong bao tải

nặng, túi vận chuyển, bao bì thực phẩm, và các đóng gói thông thường HDPE có trọng lượng phân tử cao hơn được sử dụng để sản xuất các vật liệu như chai, trống, thùng, đồ chơi,… nó cũng được sử dụng để sản xuất ống nước, ống dẫn hơi nóng, ống luồn dây điện, thùng, hộp thực phẩm Do tính chất cách điện nổi bật của HDPE nên nó được sử dụng dùng làm các vỏ bọc cáp và các ứng dụng bọc dây khác Ngoài ra polyethylene còn được ứng dụng trong nông nghiệp và nhà kính

1.1.1.2 Polypropylene (PP)

Công thức hóa học: (C3H6)n

Polypropylene là một polymer quan trọng trong cuộc sống của chúng ta Nó có thể được coi như một nhóm polymer chứ không phải một loại polymer duy nhất do tính chất của nó rộng Một số đặc tính của PP:

- Trọng lượng thấp

- Đặc tính nổi trội của PP là độ bền cao, cứng

- Trong điều kiện bình thường màng PP không phản ứng với hóa chất

- Chống được bụi bẩn

- Chịu được nhiệt độ lên tới 160oC

- Dễ in ấn

- Dễ bị rách khi có một vết xước hay thủng

Một số loại nhựa PP thường dùng:

Homopolymer propylene (HPP)

Homopolypropylen có độ cứng và dễ định hướng nên chúng thích hợp cho các sản

phẩm dạng sợi, băng Tính bền nhiệt cao, các sản phẩm ép phun PP dạng hộp dùng trong nồi hơi tự động

PP cứng hơn PE do chứa nhiều hơn 1 nhóm (- CH3), nhưng PP dễ bị oxy hóa bởi nhiệt và ánh sáng hơn PE PP bền tương đương PA, có thể dùng pha vào len, bông, nilon

PP có thể gia công bằng nhiều phương pháp đùn đi từ PP có chỉ số chảy thấp ( băng, sợi, màng…)

Sản xuất bao bì, đồ gia dụng như ô tô, quần áo, hàng điện tử, phim, các sản phẩm

ép phun ( mũ, cửa, pin, thùng, các loại bàn ghế ngoài trời…), các sản phẩm chịu được tác động ngay cả khi ở nhiệt độ thấp và các sản phẩm có độ thẩm mỹ

Copolymer propylene

Copolymer điều hòa tiếp cách là một chuỗi hai loại monomer được xếp xen kẽ nối tiếp nhau Tính chất của copolymer thường khác hơn nhiều so với homopolymer

Polymer loại này được tạo ra theo phương pháp ion

Copolymer linh hoạt hơn nhưng ít cứng hơn homo Trọng lượng phân tử sẽ ảnh hưởng đến độ cứng của copolymer ít hơn homopolymer

Sản xuất nhựa composite, keo dán gỗ…

Polypropylene random (PPR)

PPR có cấu trúc phân tử được sắp xếp theo trình tự ngẫu nhiên, có liên kết phân tử dài bền chặt nên có tính năng cơ lý cao rất khó đứt liên kết do các tác động từ bên ngoài như nhiệt, quá trình tản nhiệt thấp và giữ nhiệt tốt trong đường ống PPR được đánh giá cao về khả năng chịu sự tác động từ các yếu tố bên ngoài như axit, kiềm và rượu, ít sôi trong dung môi hydrocacbon, các hóa chất vô cơ…khả năng chống thấm tốt nên thường được sử dụng cho các bao bì chứa thực phẩm, bánh kẹo…

PPR sử dụng trong sản xuất phim, thổi khuôn, ép phun để sản xuất bao bì thực phẩm, y tế cũng như các sản phẩm gia dụng như ống nước…

PP random là mắt xích được biến tính bằng cách gắn các phân tử monomer khác

với nhau (thường dùng PE) Điều này làm thay đổi tính chất vật lý của polymer như tăng tính chất quang học (độ trong và cả độ sáng), tăng độ bền va đập, độ uốn dẻo và giảm nhiệt độ chảy tuy nhiên tính chất kháng khí, mùi, hóa chất giống như

một số ứng dụng

PPR thường sử dụng sản xuất bao bì, phim…

Impact copolymer propylene

Impact copolymer propylene là chuỗi hai monomer không sắp xếp theo bất kì trật

tự nào, thường tạo thành theo cơ chế thế gốc tự do và tính chất của nó cũng khác hơn nhiều so với homopolymer

Impact copolymer propylene có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhưng trong hơn và khả năng giữ nhiệt cũng tốt hơn homopolymer

PP impact copolymer có độ bền va đập tăng nhưng độ cứng, nhiệt độ giảm so với hommopolymer

PP impact chủ yếu dùng cho công nghệ ép phun với các sản phẩm chính trong ngành tự động, nội thất, thiết bị ngoài ra chúng có chỉ số chảy thấp đùn màng, tấm đùn thồi làm bao bì trong thực phẩm, dược phẩm…

Màng OPP

OPP chứa chủ yếu là carbon và hydro không chứa các kim loại nặng và các hóa

chất độc hại với môi trường Ta có thể cải thiện tính chất của OPP như khả năng chống thấm, độ cứng, quang học…

OPP không độc nên được sử dụng rất nhiều trong thực phẩm, có thể điều chỉnh cho nhiều ứng dụng đa dạng và thích hợp cho nhiều loại máy đóng gói làm bao bì cho các sản phẩm bánh kẹo, OPP là loại nhựa dùng làm màng co

OPP có ưu điểm là rất nhẹ ngoài sử dụng làm bao bì thường được sử dụng để ép các vật liệu khác như giấy, nhôm, PE…

Ngoài ra còn có một số loại nhựa nữa như crystal PP (PP tinh thể), PP alloy (PP hợp kim)…

1.1.1.3 Polyvinylchloride (PVC)

Công thức hóa học: (C2H3Cl)n

PVC là loại nhựa nhiệt dẻo được sản xuất và tiêu thụ nhiều thứ 3 thế giới chỉ xếp sau PE và PP Màng PVC được tạo ra nhờ quá trình cán trên máy cán hoặc thổi trên máy thổi màng Hiện nay đang được sử dụng rất phổ biến

Đặc tính của PVC

- Trong suốt, có vỏ ngoài bóng

- Có tính kháng nước và hóa chất tốt

- Kháng khí kém

- Dễ bị hư hỏng khi tiếp xúc với các chất tẩy mạnh như ancol, aceton,…

- Chịu được nhiệt độ 100oC – 230oC

PVC được phân làm 2 loại rõ rệt là PVC cứng và PVC mềm dẻo

PVC cứng: Là màng pvc có thành phần chủ yếu là bột PVC, chất ổn định nhiệt, chất bôi trơn, chất phụ gia…(không có chất hóa dẻo).Hỗn hợp của chúng được trộn

trong máy trộn sau đó được làm nhuyễn trong máy đùn, máy cán ở nhiệt độ từ 160oC –

180oC PVC cứng được dùng làm ống dẫn nước xăng dầu và khí ở nhiệt độ không quá 60o, các thiết bị thông gió, dùng bọc các kim loại làm việc trong môi trường ăn mòn PVC mềm: PVC mềm là PVC được trộn thêm chất hóa dẻo Người ta sử dụng PVC

mềm để sản xuất ra hàng loạt sản phẩm có tính chất mềm mại, có độ dẻo khi hạ nhiệt

độ Nó phù hợp trong gia công các sản phẩm như màng mỏng, lớp phủ, bột nhão, nhựa xốp, vải giả da…

- Tính chống thấm khí cao hơn PE, PVC nhưng thấp hơn PP, PET

- Trong suốt, tính bền cơ và độ cứng vững rất cao, khả năng chống mài mòn và không bị tác động bởi các thành phần của thực phẩm

- Chịu được nhiệt độ cao (nhiệt độ nóng chảy 155oC)

- Giá thành cao hơn gấp 3 lần so với các loại nhựa khác

Nhựa PC có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp nhờ tính trội của nó về

cơ học, tính cách điện - Nhựa PC dùng trong công nghiệp điện tử và radio với danh nghĩa là vật liệu cách điện vật liệu kết cấu: dùng để sản xuất thân lõi cuộn dây cho biến thế, tụ điện, công tắc cầu chì cho tivi, các chi tiết của thân thiết bị đo, dùng làm các bộ

phận của máy điện thoại Trong ngành chế tạo máy được dùng làm thân máy, giá đỡ

tay treo bánh răng, biên dạng cam, các chi tiết trong máy lạnh, máy nén khí dùng để

sản xuất khí

Đồ điện, điện tử: Vật liệu cách điện trên 120oC, dùng cho linh kiện cách điện ổ cắm, khung bên ngoài, ổ cắm, ống cách điện, vỏ máy điện thoại và linh kiện, vỏ pin đèn mỏ Có thể sử dụng sản xuất linh kiện có độ chính xác cao, như đĩa quang, điện thoại, máy vi tính, máy ghi hình, tổng đài điện thoại, máy phát sóng vv… Màng PC có thể ứng dụng rộng rãi làm bộ lưu điện, ví cách điện, đĩa CD, DVD vv, , ,

Thiết bị máy móc: Sản xuất các loại bánh răng, dây có rãnh, bánh xe, bánh răng, vòng bi, vòng lồi, ốc vít, tay đòn, trục khửu, cũng để làm 1 số vỏ máy móc thiết bị, nắp đậy và vỏ máy vv…

Thiết bị y tế: Sản xuất cốc, ống, bình trong y tế và thiết bị nha khoa, thiết bị bảo quản dược phẩm và máy móc phẫu thuật, thậm chí làm thận nhân tạo, phổi và tạng nhân tạo

Các loại khác: Giá đỡ bên trong tấm 2 lớp, kính bảo ôn Làm ống kéo sợi trong ngành dệt, con thoi Vật dụng thông thường làm bình sữa, dụng cụ thìa dĩa, mô hình đồ chơi vv

1.1.1.5 Polyethylene terephthalate (PET)

Công thức hóa học: (C10H8O4)n

PET được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và là một trong những polyester được sử dụng rộng rãi nhất Đây là một loại polymer nhựa nhiệt dẻo được sử dụng trong nhiều ứng dụng từ công nghiệp, y tế đến điện tử Nhựa PET được sử dụng nhiều trong lĩnh vựa bao bì và là sản phẩm polymer được in nhiều nhất Các tính chất

của PET:

- Bền cơ học cao, có khả năng chịu đựng lực xé và lực va chạm, chịu đựng sự mài mòn cao, có độ cứng vững cao

- PET được FDA, bộ y tế Canada, EFSA và các cơ quan y tế khác đánh giá là an toàn khi tiếp xúc với thực phẩm

- Trong suốt

- Chống thấm khí O2, và CO2 tốt hơn các loại nhựa khác

- Khi được gia nhiệt đến 200oC hoặc làm lạnh ở – 90oC, cấu trúc hóa học của

mạch PET vẫn được giữ nguyên, tính chống thấm khí hơi vẫn không thay đổi khi nhiệt độ khoảng 100oC

Ở nhiệt độ trên 60oC PET không thể kháng được kentone, hydrocacbon thơm, clo, axit, bazơ loãng

Ứng dụng của PET

Vì PET là vật liệu có khả năng chống ẩm và chống nước tốt nên được sử dụng làm các chai đựng nước uống như chai nước khoáng, nước có gas

Độ bền cơ học cao nên được sử dụng làm băng keo

Khả năng trơ với hóa chất cùng với các tính chất vật lý khác làm cho PET phù hợp

để làm bao bì cho các loại mỹ phẩm, hộp sử dụng cho lò vi sóng, màng trong suốt… PET sử dụng trong ngành dệt may để làm ra vải PET Vải PET bền, chắc ít nhăn và

ít co rút hơn so với vải làm từ sợi bông

PET còn được dùng trong ngành điện do tính cách điện tốt, cấu trúc ổng định Nó là một polymer có thể thay thế các loại phôi kim loại: các bộ phận quang điện, hộp nối năng lượng mặt trời,…

Quy trình t ạo ra PET

PET là một polyester aliphatic, nó được thu qua phản ứng polymer hóa của các monomer:

- Phản ứng este hóa giữa axit terephthalic và ethylene glycol

- Phản ứng trans-este hóa giữa ethylene glycol và dimethyl terephthalate

Hình 1.1: Mô tả công thức điều chế PET

Phản ứng tạo PET ở dạng lỏng, nóng chảy có thể kéo sợi, ép, đúc thành hầu hết hình dạng

1.1.2 Ảnh hưởng đặc tính của vật liệu polymer đến màu sắc trong in

Polymer là vật liệu có tính trong suốt nên khi in các ô tone nguyên sẽ đậm hơn mà

ít mực, còn vùng tone trame thì tối hơn và nhiều màu hơn Theo báo cáo “Foundations

of graphic standardization in the production of plastic cards” (Bertholdt, U.; Heine, H.; Müller, A, 2015) Sự thay đổi này phần lớn là do khi ánh sáng chiếu tới bề mặt polymer

đa lớp thì sẽ tương tự như chiếu qua nhiều lớp kính lọc gây phản xạ nhiều lần Yếu tố ảnh hưởng tiếp theo là độ bóng của màng, có sự ảnh hưởng lớn khi in trên màng có lớp màng mờ và sự hấp thụ của các lớp Nhiều sự phản xạ xảy ra bên trong vật liệu

polymer khi có ánh sáng chiếu tới bề mặt vật liệu và khi phản xạ lại mắt người hay thiết bị đo thì không phải là điểm phản xạ đầu tiên Do đó, việc ảnh hưởng màu tối có thể có ba nguyên nhân có thể xảy ra: sự phản xạ nhiều lần qua các lớp vật liệu, độ bóng vật liệu, sự tự hấp thụ của màng Khi ánh sáng chiếu tới vùng tone trame, ánh sáng sẽ phản xạ bên trong bề mặt vật liệu rồi lại phản xạ ở vùng không có điểm trame sau đó truyền lại mắt người hay máy đo gây nên sự sai lệch màu

Các ảnh hưởng về màu của vùng tone trame không ảnh hưởng đến vùng tone

nguyên, ảnh hưởng màu của vùng tone nguyên chủ yếu là do khả năng tự hấp thụ của vật liệu khiến màu in ở vùng tone nguyên thay đổi nhưng không đáng kể

Hình 1.2: Đường truyền ánh sáng qua vật liệu đa lớp

Phép đo sử dụng trong báo cáo này có góc chiếu sáng: 45o/0o, khẩu độ đo 11mm trên nền trắng tuyệt đối Các tọa độ màu được đo dưới nguồn sáng D50, góc quan sát

2o Các kết quả đo màu thu được bằng các thiết bị đo với các khẩu độ nhỏ hơn, tối hơn

và ít màu hơn Khi so sánh các kết quả đo, độ chênh lệch màu sẽ càng lớn khi khẩu độ càng nhỏ

Theo báo cáo “Basics of graphic standardization for the production of plastic cards” (Bartl, J.; Bertholdt, U.; Müller, A, 2018) về nghiên cứu ảnh hưởng của sự truyền ánh sáng trong vật liệu đa lớp và độ dày của lớp lót ảnh hưởng đến màu sắc khi in trên vật liệu polymer đa lớp Polymer đa lớp thay đổi vị trí của màu trong không gian màu, phần lớn các màu trở nên tối hơn và màu sắc hơn Các số liệu đo màu của thiết bị sử

dụng khẩu độ 11mm sẽ cho màu sáng hơn so với thiết bị đo sử dụng khẩu độ 4mm

Sự truyền của ánh sáng tăng tỉ lệ thuận với độ dày của lớp lót trên vật liệu So sánh

giữa bản in thử và vật liệu polymer được lót trắng với độ dày 100µm trên 2 thiết bị đo

sử dụng khẩu độ 4mm và 11mm Kết quả ở thiết bị đo 4mm, bản in thử sẽ có màu sắc

tối hơn so với polymer Kết quả ở thiết bị đo 11mm, bản in thử sẽ cho màu sáng hơn và màu sắc hơn so với vật liệu polymer Ngược lại, với độ dày lớp lót trắng trên vật liệu là 200µm sẽ cho kết quả đo ở thiết bị 11mm màu sắc sẽ lớn hơn so với bản in thử và trên

cả thiết bị 4mm

Còn với vật liệu polymer đơn lớp, vẫn có tính chất trong suốt nên việc đo màu sẽ bị ảnh hưởng bởi vật liệu lót bên dưới Khi đo trên đế đen hoặc đế trắng sẽ cho kết quá đo khác nhau Mặc dù đơn lớp nhưng khi ánh sáng chiếu tới vẫn bị phản xạ qua lớp

polymer và vật liệu lót bên dưới nên ánh sáng phản xạ lại máy đo hay mắc người sẽ không phải ở điểm tiếp xúc ban đầu dẫn đến việc sai lệch màu sắc

Hình 1.3: Đường truyền ánh sáng qua vật liệu đơn lớp

Tóm lại, khi in trên vật liệu polymer đa lớp nói chung và PET nói riêng thì màu sắc

in trên vật liệu sẽ bị ảnh hưởng bởi:

- Sự phản xạ giữa các lớp

- Độ bóng vật liệu

- Sự hấp thụ của vật liệu

UV, làm giảm sự xâm nhập của tia UV do đó làm cho khả năng khô của mực bị hạn chế Vì vậy, các loại mực có màu đen hoặc màu tối nên được bố trí ở đơn vị in cuối cùng (đối với hệ thống in nhiều màu ướt chồng ướt)

D ầu liên kết (oligomer hay prepolymer)

Là thành phần cơ bản của các loại mực, lắc tráng phủ Nó giúp cho mực có các tính chất in và khả năng bám chắc của mực in trên bề mặt vật liệu in Dầu liên kết chỉ sử

dụng trong mực in UV Offset là các oligomer (các prepolymer – các polymer có khối lượng phân tử thấp) dựa trên gốc acrylate

Cũng như dầu liên kết trong mực in UV thông thường, các oligomer phải đảm

bảo một số yêu cầu sau:

− Phải tạo với pigment thành một thể thống nhất, hỗn hợp đồng nhất và có đủ tính chất của mực in

− Mực phải bền vững trong hệ keo hóa học Để đảm bảo điều đó thì trong dầu liên kết phải chứa các hoạt tính bề mặt đảm bảo cho sự thấm ướt bề mặt pigment, sự

ổn định của chúng cũng như khả năng thấm ướt tốt

− Phải có độ trơn hóa học (không phân hủy và làm thay đổi tính chất của pigment, khuôn in, cao su…)

− Mực phải bám chắc lên bề mặt vật liệu in và khả năng tạo polymer khi được sấy

UV là nhanh nhất

Ch ất pha loãng (monomer)

Tạo pha loãng cho mực in, đó là những monomer có độ nhớt thấp, góp phần làm thay đổi độ nhớt của mực in Khác với các chất độn của mực in thông thường (là những dung môi bay hơi) các monomer của mực UV cũng tham gia vào quá trình polymer hóa của mực in khi được sấy UV Điều này cũng có ý nghĩa quan trọng, nó làm cho độ dày của màng mực không bị thay đổi (khi mực đã khô) và đã tham gia vào quá trình polymer hóa nên sẽ không còn sót lại những chất (hóa học lưu động có sức căng bề mặt và sức căng bề mặt tiếp xúc với nước sao cho khả năng tương tác tạo nhũ tương với nước là tốt nhất) Sức căng với nước càng thấp thì khả năng in càng tốt

Ch ất gây phản ứng quang hóa

Là chất hóa học mà dưới tác dụng của tia UV sẽ tạo ra các chất tự do giúp cho quá trình polymer hóa mực diễn ra nhanh hơn cho phù hợp với tốc độ của máy in Vì các oligomer và monomer bản thân chúng có thể tạo phản ứng polymer hóa nhưng tốc độ quá chậm so với tốc độ máy in

Trong thành phần cấu tạo của chất này luôn có nhóm carbonyl

Khi hấp thụ tia UV, các cặp gốc tự do sẽ tạo ra tại vị trí có gốc carbonyl này Ngày nay, người ta đã tạo ra các chất gây phản ứng quang hóa mới mà khi sấy khô mùi của chúng tạo ra được giảm đáng kể nhưng nếu các chất này sử dụng nhiều trong thành phần của mực thì vẫn ảnh hưởng đến khả năng bám dính của mực:

- Alpha hydroyacetophenone

- 1-chloro-4-propoxythyoxanthone

- 2-hydroxyl-2 methyl-1-1 phenylpropan-1-one

- 2-methyl-1[4-(methylthio) phenyl 1]-2-morpholinopropan-1-one

Ch ất phụ gia

Thông thường là các chất ổn định nhằm ngăn cản sự ngưng tụ của pigment và khả năng tạo polymer của các oligomer và monomer trong điều kiện ánh sáng thông

thường

1.1.3.2 Cơ chế khô của mực UV

Quá trình khô (còn gọi là xử lý – curing) hóa học bằng tia UV là quá trình lớp mực trên tờ in sau khi in được làm khô lại dưới tác dụng của tia UV Ngay sau khi phản ứng được kích hoạt bởi các tia UV, lớp chất lỏng “liên kết ngang” với nhau tạo một màng

rắn trong thời gian rất ngắn Đa số các lớp mực hoặc phủ keo UV tạo ra một lớp màng còn lại 100%, tức là chúng đã xử lý hầu như không mất độ dày lớp mực, keo phủ và không thả chất hữu cơ bay hơi (VOC) Loại mực UV khô qua một phản ứng hóa học polymer bắt đầu tiếp xúc với bức xạ tia cực tím Phản ứng này xảy ra trong một phần nhỏ của một giây, có thể được chia nhỏ thành các bước khác nhau Mực dạng lỏng (sau khi in) được tiếp xúc với bức xạ tia cực tím UV, bằng cách đi qua dưới đèn cực tím được trang bị trong quá trình in Tiếp xúc này tạo ra các phản ứng hóa học bởi các chất gây phản ứng quang hóa trong mực Các chất gây phản ứng quang hóa tạo ra từ phản ứng gọi là gốc tự do khơi mào phản ứng (free radicals) Các gốc tự do tạo ra một chuỗi phản ứng giữa các chất kết dính oligomer và monomer trong việc tạo kết lướt ngang tạo cấu trúc mới Mực dạng lỏng cứng lại Vào cuối của phản ứng, một mạng lưới bền

vững được hình thành kết hợp các chất màu (pigments)

Các loại mực khô bởi một trùng hợp acrylic là rất nhanh Không giống như trong quá trình sấy bằng quá trình oxy hóa nó cần nhiều thời gian để hoàn thành khô của màng mực, phản ứng này hoàn toàn trong một phần nhỏ của một giây Điều này có nghĩa là trong vài giây, tờ in đã sẵn sang cho quá trình hoàn thiện, không cần thiết phun bột

1.1.3.3 Các loại mực Offset UV cho PET

UV Core Type D T&K Toka

UV 161

UV VP

UV 161 GX O-New (Series) HF1 TOYO INK Arrowcure UV Premium Flint Group

Sakata Inx Meilianxing

B ảng 1.1: Các loại mực UV offset in trên vật liệu PET 1.1.4 Bề mặt vật liệu

Do in trên bề mặt vật liệu là PET, mà PET lại có sức căng bề mặt nhỏ hơn mực in nên cần phải xử lý bề mặt vật liệu trước khi in để mực in có thể bám tốt hơn

1.1.4.1 Hiện tượng thấm ướt và sức căng bề mặt

S ức căng bề mặt

Trong vật lý học, sức căng bề mặt còn được gọi là năng lượng bề mặt hay ứng suất

bề mặt (viết tắt là σ) là mật độ dài lực xuất hiện ở bề mặt giữa chất lỏng và chất khí,

chất lỏng với chất rắn khác, có bản chất là chênh lệch lực hút phân tử khiến các phân tử

ở bề mặt của chất lỏng thể hiện đặc tính của một màng chất dẻo đang chịu lực kéo căng

Hình 1.4: Hiện tượng thấm ướt bề mặt

Để có thể tăng được năng lượng bề mặt mà không làm thay đổi thể tích vật liệu thì

ta sẽ đưa thêm các phân tử bên trong bề mặt lên trên bề mặt bằng một công chống lại nội áp Công này còn dùng để thắng lực tương tác giữa các phân tử nên nó tỷ lệ với độ tăng diện tích tiếp xúc

Hình 1.5: Nộp áp của chất lỏng

Các yếu tố ảnh hưởng đến năng lượng bề mặt:

- Ảnh hưởng của cấu tạo pha ngưng tụ

- Ảnh hưởng của cấu tạo pha tiếp xúc

- Ảnh hưởng của nhiệt độ

Khi bề mặt tăng dS thì năng lượng bề mặt (hay công) tăng dGs, sử dụng một hệ số quan hệ σ ta có:

dG s = σ dS

Khi dS = 1 -> dGs = σ nên có thể nói σ là năng lượng tạo ra một đơn vị bề mặt và người ta gọi là sức căng bề mặt Sức căng bề mặt là năng lượng tự do bề mặt (hay CÔNG) tính cho 1 đơn vị diện tích bề mặt phân chia pha

Đơn vị:

- Trong hệ CGS, thứ nguyên σ: erg/cm2 = dyn/cm

- Trong hệ SI, đơn vị σ: J/m2; N/m

Hi ện tượng thấm ướt bề mặt

Hiện tượng thấm ướt rất gần với hiện tượng hấp phụ vì cũng là hiện tượng do tương tác giữa phân tử của các loại chất khác nhau Nếu các phân tử chất lỏng có tương tác mạnh với các phân tử bề mặt rắn hơn là giữa các phân tử chất lỏng với nhau, thì chất

lỏng sẽ chảy lan ra trên bề mặt rắn, đó là sự thấm ướt, ví dụ nước thấm ướt thủy tinh Nếu các phân tử chất lỏng có tương tác hút với nhau mạnh hơn so với tương tác hút giữa chất lỏng với các phân tử bề mặt chất rắn mà chúng tiếp xúc, thì sự thấm ướt không xảy ra, và chất lỏng có xu hướng tụ lại thành giọt, ví dụ thủy ngân trên bề mặt thủy tinh Nếu tương tác giữa hai loại phân tử lỏng và rắn không trội hơn nhau nhiều,

ta sẽ có sự thấm ướt không hoàn hảo và ta sẽ xác định được một góc thấm ướt nào đó

- Chu vi giọt chất lỏng là giới hạn tương tác của 3 môi trường: R, L, K, chúng tạo thành từng cặp phân cách: rắn - lỏng, rắn - khí, lỏng - khí

- Độ thấm ướt được đo bằng góc thấm ướt, là góc hình thành giữa tiếp tuyến của giọt chất lỏng tại điểm tiếp xúc giữa 3 pha rắn, lỏng, khí với bề mặt của pha rắn Chất lỏng thấm ướt hoàn toàn khi θ = 0o; nó hoàn toàn không thấm ướt khi θ = 180o

Bề mặt của PET có độ phân cực thấp nên mực in khó bám Nhằm làm cho màng có khả năng thấm ướt tốt các chất lỏng thì phải đảm bảo sao cho năng lượng bề mặt của màng phải lớn hơn sức căng bề mặt của bản thân chất lỏng đó Đơn vị của năng lượng

bề mặt của màng phải lớn hơn sức căng bề mặt của chất lỏng từ 7 – 10 đơn vị

PP, OPP, BOPP 29 – 31

PVA/PE co-polymer 33 – 34

B ảng 1.2: Sức căng bề mặt của một số vật liệu polymer

Đối với mực in Offset UV có sức căng bề mặt 36 – 38 mN/m

Điều kiện để thấm ướt là có sự cân bằng bề mặt giữa các cặp pha rắn, lỏng, khí Ta

có phương trình Yuong thể hiện sự thấm ướt giữa các cặp pha

- Khi cos θ = 1: thấm ướt hoàn toàn bề mặt

- Khi cos θ = -1: không thấm ướt bề mặt

- Khi -1 < cos θ < 1

Ki ểm tra sức căng bề mặt

Để mực in có thể bám được trên bề mặt polymer thì cần phải xử lý bề mặt vật liệu trước khi in Một giải pháp dùng để kiểm tra sức căng bề mặt vật liệu là sử dụng công nghệ bút Dyne Sử dụng bút thử Dyne cho kết quả nhanh chóng và dễ dàng cho thấy

khả năng chống thấm bề mặt Để đạt được độ bám dính mực tối ưu thì cần tăng năng lượng bề mặt của vật liệu in Các phương pháp được ứng dụng dùng để tăng năng lượng bề mặt vật liệu là phương pháp xử lý bề mặt bằng Corona và Plasma là phổ biến

hiện nay Xác định năng lượng bề mặt có thể đạt được bằng cách đo góc tiếp xúc hoặc bằng cách sử dụng bút thử năng lượng bề mặt (kiểm tra mức Dyne) Chất lỏng chứa trong bút được dựa trên phương pháp ISO 8296 để đo năng lượng bề mặt của màng

Hình 1.6: Bảng sức căng bề mặt của từng loại vật liệu polyme tương ứng với các loại

mực in của từng phương pháp in (theo khuyến nghị của dyne) Cách sử dụng:

- Vẽ 1 đường thẳng khoảng 1 inch trên vùng kiểm tra bằng bút Dyne

- Kiểm tra thời gian mực thay đổi giọt nhỏ hoặc co lại Nếu sau 2 giây mà không

có gì thay đổi thì thử lại với bút Dyne cao hơn

- Thử nghiệm nhiều hơn 10 loại bút đối với sức căng bề mặt của mực in, keo, lớp phủ

- Khi chất lỏng trên bề mặt vật liệu, nếu sức căng bề mặt vật liệu thấp hơn năng lượng bề mặt của bút Dyne thì hình dạng của mực là những giọt nhỏ Ngược lại, nếu năng lượng bề mặt vật liệu lớn hơn năng lượng của bút Dyne thì mặt sẽ căng đều trên bề mặt

- Sức căng bề mặt của một số loại polyme tương ứng với từng loại mực in của

từng phương pháp in theo khuyến nghị của Dyne được thể hiện ở hình 1.6

1.1.4.2 Thay đổi kết cấu bề mặt

Có nhiều phương pháp để thay đổi kết cấu bề mặt polymer thông qua sự phản ứng hóa chất Sự thay đổi kết cấu bề mặt polymer bằng cách phá vỡ liên kết cộng hóa trị của monomer có thể đạt được bằng cách polymer hóa bề mặt và sự lắng đọng hơi hóa học Trong thực tế, lớp phủ polymer cũng có thể được thực hiện bởi sự kết dính của lớp

phủ vật liệu trên polymer thông qua các chất không liên kết công hóa trị

Phản ứng trùng hợp polymer bởi chất gây phản ứng quang hóa: phản ứng gây ra bởi

sự chiếu xạ tia cực tím được gọi là sự trùng hợp polymer bởi chất gây phản ứng quang hóa, thể hiện những lợi thế khác biệt so với các phương pháp cố định hóa cộng hóa trị như phản ứng ghép đôi, sự phát triển chuỗi polymer bằng plasma,… các tính năng chủ

yếu của sự trùng hợp polymer bởi chất gây phản ứng quang hóa phạm vi từ tỉ lệ nhanh với sự phân bố đều các lớp ghép chỉ giới hạn ở phần trên cùng bề mặt của các polymer Phản ứng trùng hợp bề mặt polymer thường được tiến hành với sự có mặt của các tác nhân ánh sáng Một trong các chất xúc tác quang học được lựa chọn rộng rãi nhất là benzophenone (BP)

Các quá trình hóa học của phản ứng trùng hợp quang phổ bề mặt polymer bởi BP

đã được khảo sát rộng rãi Một khi các phân tử BP được chiếu xạ với tia cực tím, chúng

sẽ trở nên hỗn loại ở trạng thái đơn, và do đó nhảy đến trạng thái mức ba hệ thống giao nhau (ISC) Các phân tử ở trạng thái mức ba sau khi tách hydro ra từ chất nền polymer,

do đó tạo ra gốc tự do có thể bắt đầu các trùng hợp ghép bề mặt polymer Kết quả các gốc benzopinacol thường có xu hướng đối mặt với sự chấm dứt bởi các phản ứng ghép

Sự kiểm soát phản ứng này đạt được chức năng trên bề mặt polymer hóa bằng cách kiểm soát chính xác chiều dài, thành phần, sự phân bố các chuỗi ghép trên bề mặt polymer (Ma, Davis & Bowman, 2000, 2001) được đi kèm với homo-polymerizations

của monomer, sự phân nhánh của chuỗi ghép và liên kết chéo của chuỗi ghép (Deng et

al, 2009)

Hình 1.7: Các phân tử ở trạng thái mức ba sau khi tách hydro ra từ chất nền polymer

Cách kiểm soát trực tiếp các phản ứng trùng hợp ghép được trình bày tỉ mỉ bằng phép cộng hóa trị bằng cách gắn các nhóm cuối không hoạt động trên bề mặt polymer với các nhóm cuối semi-benzopinacol bằng chuỗi ghép và bằng cách hình thành các gốc tự do bề mặt bằng Kích hoạt lại các nhóm cuối không hoạt động thông qua chiếu

xạ tia cực tím Bên trong bề mặt trùng hợp, sự phát triển các gốc tự do bắt nguồn từ bề mặt polymer không thể đơn giản kết thúc so với những phương pháp polymer cụ thể Điều này là do nồng độ thấp của các chuỗi phát triển sống và tính di động của các loại hóa học hoạt động (Yang & Ranby, 1996c)

Hình 1.8: Phép cộng hóa trị bằng cách gắn các nhóm cuối không hoạt động

Thực tế, kiểm soát mật độ và độ dài của các chuỗi polymer ghép được nghiên cứu bằng cách sử dụng phương pháp trình tự mà tác nhân bề mặt đã được đưa vào một bề

mặt để kiểm soát mật độ, trong khi monomer được ghép vào bề mặt bởi sự trùng hợp gốc tự do sống để kiểm soát độ dài của các chuỗi polymer ghép (Ma et al, 2000) Các lựa chọn đúng đắn của loại dung môi và loại monomer là những yếu tố chính tác động đến quá trình trùng hợp trong dung dịch polymer hoá ghép (Deng, Yang, &Ranby, 2000a, Ma et al, 2001) Tỷ lệ phản ứng monomer có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi giá trị trung bình pH của phản ứng khi nước được sử dụng làm dung môi cho các monomer (Chun et al, 1999) Trong trường hợp của dung môi hữu cơ, ái lực của dung môi với chất nền polymer (Wang, Brown, & Li, 2007; Wang & Brown, 2004a; Yang & Ranby, 1999; Zhao et al, 2000) và khả năng tác động của các dung môi (Deng et al, 2000a) nên được xem xét để nâng cao tỷ lệ phản ứng Ngoài ra, bằng cách sử dụng hỗn hợp dung môi của nước và một dung môi hữu cơ, ái lực của dung môi hỗn hợp với chất nền polymer có thể được kiểm soát chính xác, có thể xác định hiệu quả vị trí của chuỗi Trong khi đa số trùng hợp polymer được tiến hành trong pha lỏng, sự trùng hợp này