Nghiên Cứu và Chế Tạo Máy Bo Góc Giấy Sử Dụng Khí Nén Tại HCMUTE

Hcmute nghiên cứu chế tạo máy bo góc giấy sử dụng khí nén, mang lại hiệu quả cao trong sản xuất và tiết kiệm thời gian cho doanh nghiệp.

• Tác giả: Nguyễn Minh Khoa
• Người hướng dẫn: Th.S Cao Xuân Vũ
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Khoa In & Truyền Thông
• Đề tài: Nghiên Cứu Chế Tạo Máy Bo Góc Giấy Sử Dụng Khí Nén
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• PHẦN MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN
• 1.1. Khái niệm chung về giấy
• 1.2. Một số tính chất về độ bền của giấy
• 1.3. Nguyên lý cắt vật liệu
• 2. CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP THIẾT KẾ, CHẾ TẠO
• 2.1. Phân tích các mẫu thiết kế và nguyên lý hoạt động của các thiết bị hiện có
• 2.2. Lựa chọn giải pháp thiết kế
• 2.3. Tính toán lực cắt
• 2.4. Thông số kỹ thuật và tổng quan cấu tạo thiết bị
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM
• PHẦN KẾT LUẬN
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Máy Bo Góc Giấy Khí Nén từ HCMUTE

Công trình nghiên cứu chế tạo máy bo góc giấy khí nén từ Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE) tập trung vào việc thiết kế và chế tạo một thiết bị hỗ trợ công đoạn sản xuất sau in, đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng văn phòng và công nghiệp. Nghiên cứu chế tạo máy bo góc giấy này hướng đến mục tiêu tạo ra sản phẩm có chi phí thấp, chất lượng tốt và hiệu quả cao hơn so với các thiết bị cùng loại trên thị trường, đặc biệt là các sản phẩm từ Trung Quốc. Máy bo góc giấy HCMUTE được xem là một giải pháp khả thi cho các doanh nghiệp in ấn lớn, khắc phục nhược điểm của các thiết bị thủ công hiện có. Điểm nổi bật của máy bo góc giấy tự động này là ứng dụng ray bi dẫn hướng dao cắt, tăng độ chính xác trong quá trình cắt – một tính năng chưa có ở các thiết bị cùng loại hiện nay. Công nghệ máy bo góc giấy này được xem là một đổi mới công nghệ HCMUTE đáng kể trong lĩnh vực này.

1.1 Mục tiêu và tính mới của nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu chế tạo máy bo góc giấy là chế tạo một thiết bị hỗ trợ công đoạn sản xuất sau in, phù hợp với cả ứng dụng văn phòng và công nghiệp. Thiết bị cần đạt được chất lượng tốt, hiệu quả cao, và chi phí thấp. Tính mới và sáng tạo nằm ở việc ứng dụng ray bi dẫn hướng dao cắt, nhằm tăng độ chính xác khi cắt, khắc phục hạn chế của các thiết bị hiện có trên thị trường. Máy bo góc giấy khí nén này hướng đến việc cắt được hầu hết các loại giấy trong ngành in với độ chính xác cao. Ứng dụng khí nén trong công nghiệp được tận dụng tối đa để tối ưu hóa quá trình hoạt động của máy. Đây là một đóng góp quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả bo góc giấy, góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành in ấn Việt Nam. Nghiên cứu khoa học HCMUTE đã tạo ra một sản phẩm có tính ứng dụng cao và tiềm năng thương mại lớn.

1.2 Kết quả nghiên cứu và sản phẩm

Kết quả nghiên cứu cho thấy máy bo góc giấy khí nén đạt được mục tiêu đề ra. Thiết bị hoạt động ổn định và hiệu quả. Sản phẩm bao gồm bản vẽ thiết kế chi tiết, mẫu thiết bị hoàn chỉnh, hướng dẫn sử dụng và đĩa CD lưu trữ kết quả nghiên cứu. Máy bo góc giấy này có thể được sử dụng trực tiếp trong các xưởng thành phẩm của ngành in. Các sản phẩm nghiên cứu HCMUTE này cho thấy khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ văn phòng đến công nghiệp. Chế tạo máy móc HCMUTE đã chứng minh năng lực và trình độ chuyên môn cao. Việc ứng dụng khí nén công nghiệp thành công trong thiết kế này cũng là một điểm sáng của nghiên cứu. Máy bo góc giấy đa năng này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích kinh tế cho các doanh nghiệp.

II. Phân tích thiết kế và nguyên lý hoạt động của máy bo góc giấy

Công trình nghiên cứu đã tiến hành phân tích các mẫu thiết kế và nguyên lý hoạt động của các máy bo góc giấy hiện có trên thị trường, bao gồm cả các thiết bị thủ công và thiết bị sử dụng khí nén. Phân tích tập trung vào các nguyên lý cắt cơ bản như Knife cut, Shear cut, và Burst cut, đánh giá ưu nhược điểm của từng nguyên lý. Phân tích thiết kế máy bo góc giấy giúp lựa chọn giải pháp thiết kế tối ưu cho máy bo góc giấy HCMUTE. Các yếu tố như lực cắt, độ chính xác, hiệu quả và chi phí được xem xét kỹ lưỡng. Thiết kế máy bo góc giấy này dựa trên việc tối ưu hóa các thông số kỹ thuật, đảm bảo tính hiệu quả và độ bền cao. Mô phỏng máy bo góc giấy cũng được thực hiện để đánh giá hiệu quả hoạt động trước khi chế tạo.

2.1 Lựa chọn giải pháp thiết kế

Dựa trên phân tích so sánh, nghiên cứu đã lựa chọn giải pháp thiết kế phù hợp với điều kiện sản xuất trong nước. Việc lựa chọn này dựa trên các tiêu chí như chi phí sản xuất, khả năng gia công, độ chính xác và hiệu quả hoạt động. Giải pháp bo góc giấy tự động được lựa chọn tối ưu hóa quá trình cắt, giảm thiểu thời gian và công sức. Thiết kế máy bo góc giấy cần đảm bảo tính an toàn và dễ sử dụng. Vật liệu chế tạo máy bo góc giấy được lựa chọn sao cho phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và chi phí. Cấu tạo máy bo góc giấy được thiết kế đơn giản nhưng hiệu quả, dễ bảo trì và sửa chữa. Nghiên cứu đã chú trọng đến việc tối ưu hóa thiết kế máy bo góc giấy để đạt được hiệu quả kinh tế cao nhất.

2.2 Tính toán lực cắt và thông số kỹ thuật

Công trình đã tiến hành tính toán lực cắt cần thiết cho máy bo góc giấy dựa trên các thông số vật liệu và nguyên lý cắt được chọn. Tính toán lực cắt này giúp xác định các thông số kỹ thuật chính xác cho các bộ phận của máy, đảm bảo hiệu quả cắt và độ bền của thiết bị. Thông số kỹ thuật máy bo góc giấy được xác định một cách chi tiết, bao gồm kích thước, vật liệu, công suất động cơ, áp suất khí nén… Quá trình chế tạo máy bo góc giấy được thực hiện theo đúng các thông số kỹ thuật đã tính toán, đảm bảo chất lượng sản phẩm. Sơ đồ máy bo góc giấy chi tiết được trình bày trong báo cáo nghiên cứu. Mục tiêu nghiên cứu là tạo ra một thiết bị có hiệu quả cao, độ chính xác tốt, và đáp ứng được các yêu cầu về an toàn lao động.

III. Thử nghiệm và đánh giá máy bo góc giấy khí nén

Giai đoạn thử nghiệm được thực hiện với nhiều loại giấy khác nhau, nhằm kiểm tra hiệu quả hoạt động của máy bo góc giấy trong các điều kiện khác nhau. Thử nghiệm bao gồm cả các trường hợp nằm trong và ngoài thông số thiết kế. Kết quả thử nghiệm được phân tích và đánh giá kỹ lưỡng, để đảm bảo hiệu quả và độ tin cậy của thiết bị. Thử nghiệm máy bo góc giấy cho thấy khả năng hoạt động ổn định và hiệu quả của máy. Phân tích kết quả thử nghiệm máy bo góc giấy giúp đánh giá hiệu quả của giải pháp thiết kế đã được lựa chọn. Việc so sánh máy bo góc giấy tự động và thủ công cũng được thực hiện để đánh giá ưu điểm của thiết bị được chế tạo.

3.1 Kết quả thử nghiệm và phân tích

Các thử nghiệm máy bo góc giấy cho thấy máy hoạt động ổn định và hiệu quả trong việc cắt các loại giấy khác nhau. Độ chính xác của quá trình cắt đạt được như mục tiêu đề ra. Kết quả thử nghiệm máy bo góc giấy cho thấy độ bền cao của thiết bị. Phân tích kết quả thử nghiệm giúp xác định các điểm mạnh và điểm yếu của thiết kế, để phục vụ cho việc hoàn thiện sản phẩm trong tương lai. So sánh các loại máy bo góc giấy cho thấy máy bo góc giấy HCMUTE có nhiều ưu điểm vượt trội về hiệu quả, độ chính xác và chi phí. Nghiên cứu đã cung cấp dữ liệu đầy đủ và đáng tin cậy để đánh giá hiệu quả của thiết bị.

3.2 Ứng dụng và triển vọng

Máy bo góc giấy khí nén từ HCMUTE có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong ngành in ấn, đặc biệt là trong các doanh nghiệp sản xuất quy mô lớn. Thiết bị này giúp nâng cao năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất và cải thiện chất lượng sản phẩm. Ứng dụng máy bo góc giấy trong các công ty in ấn, xưởng đóng sách sẽ mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể. Xu hướng máy bo góc giấy hiện nay đang hướng đến tự động hóa và tăng cường độ chính xác. Máy bo góc giấy mini cũng có thể được phát triển dựa trên thiết kế này. Bảo trì máy bo góc giấy khá đơn giản, giảm thiểu chi phí vận hành. Nghiên cứu khoa học này đóng góp quan trọng vào sự phát triển của ngành công nghiệp in ấn Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong ngành công nghiệp in ấn, việc hoàn thiện sản phẩm sau in đóng vai trò quan trọng nhằm nâng cao tính thẩm mỹ và an toàn cho người sử dụng. Máy bo góc giấy là thiết bị thiết yếu trong công đoạn này, được ứng dụng rộng rãi trong các văn phòng, doanh nghiệp in ấn vừa và nhỏ, cũng như trong sản xuất công nghiệp. Theo báo cáo của ngành, các thiết bị bo góc giấy hiện có trên thị trường Việt Nam chủ yếu là dạng thủ công, năng suất thấp, chỉ phù hợp với sản phẩm khổ nhỏ dưới A4 và số lượng ít. Các thiết bị công nghiệp nhập khẩu có giá thành cao, trong khi các sản phẩm nội địa chưa đáp ứng được yêu cầu về chất lượng và độ ổn định.

Mục tiêu của nghiên cứu là chế tạo máy bo góc giấy sử dụng khí nén với chi phí thấp, chất lượng cao, hiệu quả sản xuất vượt trội so với các thiết bị cùng loại nhập khẩu từ Trung Quốc. Nghiên cứu được thực hiện tại Khoa In & Truyền Thông, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh trong khoảng thời gian từ tháng 3 đến tháng 10 năm 2013. Thiết bị hướng tới khả năng cắt đa dạng các loại giấy với độ chính xác cao, phù hợp cho quy mô sản xuất vừa và nhỏ, đồng thời hỗ trợ công tác giảng dạy và sáng tạo sản phẩm in trong nhà trường.

Việc phát triển thành công máy bo góc khí nén không chỉ góp phần giảm chi phí đầu tư cho doanh nghiệp in ấn trong nước mà còn nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm, đồng thời thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp in trong nước, giảm sự phụ thuộc vào thiết bị nhập khẩu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình kỹ thuật cơ bản trong lĩnh vực gia công cơ khí và vật liệu in ấn, bao gồm:

• Tính chất cơ học của giấy: Độ bền kéo, độ dãn, độ chịu bục, độ bền xé, độ bền gấp và độ bền bề mặt là các chỉ số quan trọng để đánh giá khả năng chịu lực và độ bền của giấy trong quá trình cắt. Ví dụ, độ bền kéo của giấy được đo bằng lực tối đa trên một đơn vị chiều dài trước khi đứt, đơn vị kN/m, trong khi độ dãn thường dao động từ 1-5% tùy loại giấy.

• Nguyên lý cắt vật liệu: Ba nguyên lý cắt cơ bản được áp dụng là knife cut (cắt bằng dao đơn trên mặt phẳng cố định), shear cut (cắt bằng hai lưỡi dao trượt ngược chiều nhau) và burst cut (cắt bằng lực căng có kiểm soát). Nghiên cứu tập trung vào nguyên lý shear cut do ưu điểm về độ sắc nét và độ bền của đường cắt.

• Ứng suất biến dạng trượt của vật liệu: Ứng suất này là cơ sở để tính toán lực cắt cần thiết, với giá trị từ 3500 đến 6400 psi (tương đương 14.4 kN tải trọng cho thanh ray trượt), giúp đảm bảo thiết kế dao cắt và hệ thống dẫn hướng phù hợp.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp phân tích lý thuyết, thiết kế kỹ thuật và thực nghiệm:

• Nguồn dữ liệu: Thu thập từ các tài liệu chuyên ngành về vật liệu giấy, kỹ thuật cắt, các thiết bị bo góc hiện có trong và ngoài nước, cùng số liệu thử nghiệm thực tế trên nhiều loại giấy khác nhau.

• Phương pháp phân tích: So sánh các giải pháp thiết kế hiện có, lựa chọn giải pháp tối ưu dựa trên tiêu chí chi phí, hiệu quả sản xuất, độ chính xác và khả năng gia công trong nước. Tính toán lực cắt dựa trên công thức shear cut, áp dụng hệ số an toàn và điều kiện thực tế.

• Timeline nghiên cứu: Thực hiện trong 8 tháng (3/2013 - 10/2013), bao gồm giai đoạn thiết kế, chế tạo mẫu, thử nghiệm và hoàn thiện sản phẩm.

• Cỡ mẫu thử nghiệm: Thử nghiệm trên nhiều loại giấy với định lượng từ 40 đến 450 g/m², kích thước mẫu đa dạng từ 5x9 cm đến 29x42 cm, độ cao chồng giấy cắt từ 3 đến 10 cm, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả cắt đa dạng loại giấy: Máy bo góc khí nén cắt thành công các loại giấy fort, couché, bristol, duplex, ivory với định lượng từ 40 đến 450 g/m² và giấy carton bìa cứng dày tới 4 mm. Ví dụ, với khổ giấy 13x15 cm và độ cao chồng giấy 8 cm, tất cả các loại giấy thử nghiệm đều đạt kết quả cắt đồng đều, biên dạng cắt sắc nét.

2. Khả năng cắt chồng giấy dày: Thiết bị có thể cắt chồng giấy cao tới 8 cm với tốc độ khoảng 40-50 lượt cắt/phút, vượt trội so với các thiết bị thủ công chỉ cắt được chồng giấy dưới 2 cm. Thử nghiệm với chồng tạp chí gồm 10 cuốn dày 8 mm mỗi cuốn cho thấy đường cắt đồng đều từ trên xuống dưới.

3. Ảnh hưởng của áp suất khí nén: Ở áp suất làm việc 6 kg/cm², máy hoạt động ổn định, cắt được hầu hết các loại giấy. Khi giảm áp suất xuống 2 kg/cm², chỉ cắt được giấy fort định lượng dưới 100 g/m². Tăng áp suất lên 2.5 kg/cm² cải thiện khả năng cắt giấy duplex định lượng tới 300 g/m².

4. Độ chính xác và ổn định của dao cắt: Ứng dụng ray bi dẫn hướng dao cắt giúp giảm ma sát, tăng độ chính xác và độ bền của thiết bị. Khe hở giữa dao trên và dao dưới được điều chỉnh nhỏ nhất 0.02 mm, đảm bảo cắt giấy mỏng 40 g/m² mà không bị kẹt hay hỏng mép cắt.

Thảo luận kết quả

Kết quả thử nghiệm cho thấy thiết bị đáp ứng tốt mục tiêu đề ra về hiệu quả sản xuất và chất lượng cắt. Việc sử dụng khí nén làm nguồn lực cắt giúp tăng công suất và giảm sức lao động so với các thiết bị thủ công. So với các máy sử dụng cơ cấu ly hợp hoặc thủy lực, máy bo góc khí nén có cấu tạo đơn giản, chi phí thấp hơn, phù hợp với quy mô sản xuất vừa và nhỏ.

So sánh với các nghiên cứu và thiết bị nhập khẩu, thiết bị này có ưu điểm nổi bật về khả năng cắt đa dạng loại giấy và độ chính xác nhờ ray bi dẫn hướng, điều mà các thiết bị cùng loại trên thị trường chưa có. Tuy nhiên, thiết bị vẫn phụ thuộc vào nguồn khí nén bên ngoài và cần cải tiến thêm bộ phận bàn ép để tăng hiệu quả giữ chặt giấy trong quá trình cắt.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hiệu suất cắt theo áp suất khí nén và loại giấy, cũng như bảng tổng hợp kết quả thử nghiệm với các loại giấy và độ cao chồng giấy khác nhau, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả và giới hạn hoạt động của máy.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Hoàn thiện thiết kế dao cắt: Thực hiện thêm thử nghiệm với dao cắt có bán kính từ 10 đến 15 mm để xác định giới hạn tối đa về độ dày chồng giấy có thể cắt, từ đó tối ưu hóa thiết kế dao cho từng loại giấy cụ thể.

2. Lắp đặt nguồn khí nén tích hợp: Đề xuất tích hợp hệ thống cung cấp khí nén ngay trên máy để giảm sự phụ thuộc vào nguồn khí nén bên ngoài, nâng cao tính di động và tiện lợi trong sử dụng.

3. Cải tiến bàn ép giữ giấy: Thiết kế bàn ép hoạt động độc lập với dao cắt nhằm tăng lực giữ chặt giấy, giảm sai lệch vị trí cắt, đồng thời tối ưu hóa quá trình lấy cỡ và định vị giấy, nâng cao độ chính xác và chất lượng sản phẩm.

4. Đào tạo và hướng dẫn sử dụng: Xây dựng tài liệu hướng dẫn chi tiết và tổ chức đào tạo cho người vận hành về cách điều chỉnh dao, bàn ép và áp suất khí nén để đảm bảo vận hành hiệu quả và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

5. Chuyển giao công nghệ và ứng dụng thực tế: Khuyến khích các doanh nghiệp in ấn vừa và nhỏ áp dụng thiết bị, đồng thời phối hợp với các cơ sở đào tạo để đưa thiết bị vào giảng dạy, hỗ trợ sinh viên thực hành và sáng tạo sản phẩm in.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Doanh nghiệp in ấn vừa và nhỏ: Có thể áp dụng thiết bị để nâng cao năng suất, giảm chi phí đầu tư và cải thiện chất lượng sản phẩm, đặc biệt trong các công đoạn hoàn thiện sau in như cắt bo góc.

2. Các cơ sở gia công cơ khí: Tham khảo thiết kế và phương pháp chế tạo để phát triển hoặc cải tiến các thiết bị bo góc giấy phù hợp với điều kiện sản xuất trong nước.

3. Giảng viên và sinh viên ngành in & truyền thông: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo trong giảng dạy và nghiên cứu, hỗ trợ thực hành thiết kế, chế tạo và vận hành thiết bị cơ khí ứng dụng trong ngành in.

4. Các nhà nghiên cứu và phát triển công nghệ: Tham khảo các phương pháp tính toán lực cắt, ứng dụng ray bi dẫn hướng và khí nén trong thiết kế máy móc, từ đó phát triển các giải pháp kỹ thuật mới cho ngành công nghiệp in và gia công giấy.

Câu hỏi thường gặp

1. Máy bo góc khí nén có thể cắt được những loại giấy nào?
   Máy có khả năng cắt đa dạng các loại giấy như fort, couché, bristol, duplex, ivory với định lượng từ 40 đến 450 g/m², cũng như giấy carton bìa cứng dày tới 4 mm, phù hợp cho nhiều ứng dụng trong ngành in.

2. Độ cao chồng giấy tối đa mà máy có thể cắt là bao nhiêu?
   Thiết bị có thể cắt chồng giấy cao tới 8 cm với hiệu quả và độ chính xác cao, vượt trội so với các thiết bị thủ công chỉ cắt được dưới 2 cm.

3. Áp suất khí nén ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất cắt?
   Áp suất khí nén làm việc từ 3 đến 6 kg/cm² đảm bảo lực cắt đủ mạnh để xử lý các loại giấy khác nhau. Giảm áp suất xuống 2 kg/cm² chỉ cắt được giấy nhẹ, trong khi tăng lên 2.5 kg/cm² cải thiện khả năng cắt giấy định lượng cao hơn.

4. Máy có dễ dàng điều chỉnh và bảo trì không?
   Máy được thiết kế với các bộ phận điều chỉnh dao cắt, bàn ép và cỡ định vị góc dễ thao tác. Bảo trì định kỳ bao gồm bôi trơn ray bi trượt và kiểm tra hệ thống khí nén giúp duy trì hiệu suất và tuổi thọ thiết bị.

5. Thiết bị có thể thay thế các phương pháp cắt truyền thống không?
   Với chi phí cạnh tranh và hiệu quả cao, máy bo góc khí nén có thể thay thế khuôn bế truyền thống trong nhiều ứng dụng, đồng thời nâng cao độ chính xác và năng suất sản xuất.

Kết luận

• Đã chế tạo thành công máy bo góc giấy sử dụng khí nén với chi phí thấp, hiệu quả sản xuất cao, đáp ứng mục tiêu đề ra.
• Thiết bị cắt được đa dạng loại giấy với độ chính xác cao, chồng giấy cắt tối đa 8 cm, tốc độ 40-50 lượt/phút.
• Ứng dụng ray bi dẫn hướng giúp tăng độ bền và độ chính xác của dao cắt, cải thiện chất lượng sản phẩm.
• Cần tiếp tục thử nghiệm với dao cắt bán kính lớn hơn và cải tiến bàn ép giữ giấy để nâng cao hiệu quả.
• Khuyến nghị tích hợp nguồn khí nén và chuyển giao công nghệ cho doanh nghiệp in ấn trong nước.

Hành động tiếp theo: Triển khai thử nghiệm mở rộng, hoàn thiện thiết kế, tổ chức đào tạo vận hành và xúc tiến chuyển giao công nghệ nhằm thúc đẩy ứng dụng rộng rãi trong ngành in ấn Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN 1. Khái niệm chung về giấy 2. Một số tính chất về độ bền của giấy 3. Nguyên lý cắt vật liệu Luan13van 1.

Khái niệm chung về giấy [1] Giấy đã xuất hiện cach đây khoảng 2000 năm và cho tới ngày nay, giấy luôn giữ vai trò quan trọng trong quá trình phát triển văn hoá khoa học kỹ thuật của loài người. Giấy là nguyên liệu có dạng tấm mỏng được cấu thành chủ yếu nhờ các sợi thực vật đan kết lại với nhau. Đối với ngành công nghiệp in giấy giữ một vai trò quan trọng trong quá trình in ấn tạo ra sản phẩm, mặc dù vật liệu sử dụng trong quá trình in ấn rất đa dạng như: polyme, kim loại, vải… Ưu điểm của giấy đối với ngành công nghiệp in:  Thoả mãn nhiều đặc tính công nghệ, tính chất tiêu dùng, tính kinh tế  Cấu trúc xốp giúp cho giấy có khả năng chịu được áp lực trong quá trình in của các phương pháp in truyền thống và đặc tính dễ bám mực.  Mỏng, nhẹ nhưng bền, bề mặt tương đối phẳng  Độ trắng của giấy đảm bảo cho chất lượng tái tạo hình ảnh  Khả năng tái sinh tốt Nhược điểm  Khả năng thấm hút của giấy khá lớn  Sự không đồng nhất về cấu trúc.2: chồng giấy in Hình I.1: Thớ giấy phóng to Khi nói đến giấy sử dụng trong ngành in, ngoài thông số về kích thước giấy, người ta thường đề cập đến hai thông số quen thuộc đó là độ dày của giấy và định lượng giấy: -Độ dày giấy in thông thường từ 0.25mm, giấy tráng phủ từ 0.07- 1mm, giấy carton làm bìa cứng có thể dày tới 4mm - Định lượng là khối lượng trên một đơn vị diện tích của giấy và giấy bìa, được biểu diễn theo đơn vị g/m2.

Các tính chất về độ bền của giấy [ 2] 2.1 Độ bền kéo [1] Giáo trình vật liệu in - Trần Thanh Hà; Luan14van Độ bền kéo là một tính chất rất hữu ích để mô tả độ bền nói chung của bất kỳ vật liệu nào. Đối với giấy, đó là lực tác động tối đa lên một đơn vị chiều dài, theo hướng song song với chiều dài mà một băng giấycó thể chịu được cho đến khi đứt lìa. Trong thử nghiệm độ bền kéo, mẩu giấy thủ nghiệm được kéo cho tới khi bị đứt lìa, lực kéo tối đa mà băng giấy có thể chịu được cho tới khi đứt lìa được ghi nhận lại. Đơn vị đo là kN/m.

Từ đó có thể tính được chỉ số kéo căng theo công thức dưới đây: Chỉ số kéo căng = độ kéo căng/ định lượng Đơn vị của chỉ số kéo căng là Nm/g. Bên cạnh lực tác động tối đa gây ra lực căng của băng giấy và độ dãn, một đường cong như thế cũng cho biết năng lượng hấp thụ lực căng. Đây chính là động tác cần để làm đứt băng giấy.Về mặt toán học, độ hấp thụ năng lượng căng W được định nghĩa như sau: (1) =∫ Trong đó F là lực tác động, và l là độ dãn tương ứng Hình I.3: đồ thị biểu diễn các giá trị độ bền Đơn vị của độ hấp thu năng lượng kéo là J/m2. Phép tính toán ứng suất của độ đàn hồi cũng sử dụng đường cong của độ dãn do lực tác động.

Nó phản ảnh độ dốc cực đại của đường cong này (phần gạch xéo) như trong hình 3. Một khái niệm rất gần gũi nữa là độ bền uốn. Hình (3) minh họa cách tính độ bền căng, chỉ số bền căng, độ dãn, ứng suất đàn hồi và độ bền uốn cong từ một đường cong dãn do lực (kéo- căng) của giấy. ỉ ố ự ă = × Trong đó ∆ w: là định lượng Độ ã à = b : chiều rộng của băng giấy thử nghiệm t: độ dày của băng giấy thử nghiệm ∆ E: module đàn hồi Độ ề ố ( )= × ∆ TS: độ bền uốn cong đà ồ = 2.2 Độ dãn Độ dãn hay độ dài băng giấy lúc bị đứt là độ gia tăng chiều dài của băng giấy cho tới khi đứt lìa, đượ cdiễn tả dưới dạng % so với chiều dài ban đầu.

Đối với đa số các loại [2] : Thử nghiệm tính chất giấy và bột giấy - Hiệp hội giấy việt nam Luan15van giấy thì độ dãn thường là 1-5%,nhưng cũng có thể cao hơn 20% đối với một số loại giấy vệ sinh.3 Độ bục Độ chịu bục là sức ép tối đa mà tờ giấy có thể chịu được trước khi rách khi bị tác động theo phương thẳng góc với mặt phẳng ngang của miếng giấy thử nghiệm. Đơn vị đo độ chịu bục là kilopascal, kPa. Việc tính toán dùng công thức sau: Chỉ số chịu bục = độ chịu bục/định lượng Chỉ số chịu bục được biểu diễn bằng kPa x m2/g.4 Độ bền xé Độ bền xé hay sức kháng xé nội bộ là lực tác động cần có để tiếp tục xé tờ giấy ra từ mẩu cắt ban đầu trong một tờ giấy riêng lẻ, Giấy hay trong một xấp nhiều tờ giấy. Nếu vết cắt này là theo chiều máy xeo thì kết quả là độ bền xé hướng xeo.

Tương tự, độ bền xé theo hướng ngang là kết quả của thửnghiệm xé theo hướng ngang máy xeo. Độ bền xé phụ thuộc rất nhiều vào tính định hướng của xơ sợi trong tờ giấy.Đơn vị của độ bền xé là Newton (N) hay milinewton (mN). Từ độ bền xé, có thể tính được chỉ số xé theo công thức (9) như sau: Chỉ số xé = độ bền xé/định lượng Hình I.4: thử nghiệm độ bền xé Đơn vị của chỉ số xé là mN x mP 2.5 Độ bền gấp (Folding endurance) Độ bền gấp hay độ chịu gấp (xếp) là khả năng mà một băng giấy chịu được cho đến khi đứt khi bị xếp lại dưới một tải lực nào đó. Lực tác động này là không đổi, nhưng nói chung chỉ là một phần nhỏ của độ bền căng của giấy.

Độ chịu xếp được diễn tả trực tiếp bằng số lần xếp đôi lại mà giấy có thể chịu được, nó là logarit thập phân của P số lần xếp đôi, theo ISO 5626.6 Độ bền bề mặt (hardness) Độ bền bề mặt của giấy là khả năng chống lại lực kéo khiến các sợi xơ hay bó sợi xơ bị bung ra khỏi bề mặt. Tờ giấy có độ bền bề mặt kém có thể bị tưa lông trên mặt, hoặc gây ra các vấn đề khi máy giấy đang chạy, hoặc phá hỏng công tác in ấn.7 Độ bền kéo zero pan Độ bền theo hướng z có liên quan tới khả năng của giấy hay giấy bìa chống lại lực căng theo hướngvuông góc với mặt phẳng của tờ giấy (hướng z). Sau khi vượt quá độ bền căng theo hướng z, sẽ xảy ra hiện tượng đứt gãy trong cấu trúc tờ giấy chứ không chỉ trên bề mặt. Độ bền theo hướng z do đó không liên quan gì với độ bền bề mặt hay tính xổ lông của giấy.

Nguyên lý cắt Có 3 nguyên lý cắt cơ bản: Bộ phận Bệ gá dao ép giữ - Knife cut : vật liệu được cắt được giấy đặt trên một mặt phẳng cố định, quá trình cắt cơ bản được thực hiện nhờ Dao Tay kê sự chuyển động xiên của lưỡi dao từ Chồng giấy trên bề mặt vật liệu đi xuống. Nguyên lý này được ứng dụng ở các máy cắt giấy (xén giấy) trong ngành công nghiệp in, tuy nhiên nguyên lý cơ bản này được các hãng chế tạo máy cắt phát triển thêm một bậc bằng cách kết Bàn cắt Nẹp cắt hợp chuyển động xiên có thêm sự Hình I.5: nguyên lý cắt Knife cut thay đổi góc tiếp xúc ở đầu còn lại của lưỡi dao trong quá trình chuyển động cắt nhằm giảm thiểu lực phản khán của chồng giấy lên mép của lưỡi dao cũng như tăng cường hiệu quả lực cắt trên từng phân đoạn trong suốt chiều dài của đường cắt. Do lực cắt của dao là không đổi trong quá trình dao di chuyển nên hiệu quả của quá trình cắt này phụ thuộc nhiều vào bốn yếu tố: góc chuyển động của dao, lực giữ vật liệu ( lực bàn ép), góc vát của lưỡi dao, đặc tính và khả năng giữ cố định của vật liệu đỡ phía dưới lưỡi dao ( nẹp cắt ) sau khi lưỡi dao đã đi qua khỏi vùng vật liệu cần cắt. β: góc vát của lưỡi dao Fv: lực tác động vuông góc tlên lưỡi dao Fh: lực tác động ngang dọc theo chiều dài lưỡi dao Fs: lực tác động trực tiếp lên mặt vát của lưỡi dao Swinging shear cut angle: góc Hình I.6: lực tác động lên lưỡi dao đang chuyển động chuyển động xiên của dao song song xiên quỹ đạo cong ở một đầu Bảng 1: thông số lực tác động lên lưỡi dao cắt của ba loại giấy (thông số này được xác định với lưỡi dao sử dụng góc vát 200, và góc chuyển động xiên 2-30 ) Luan17van Nguyên lý cắt Knife-cut được ứng dụng trong các máy cắt một mặt và ba mặt cho vật liệu dạng tờ rời, bộ phận cắt trong các máy xả cuộn hoặc tại các máy in cuộn.

Lưỡi dao cắt sử dụng theo nguyên lý này được cấu tạo bởi hai phần: - Phần thân dao thường bằng thép hợp kim S45C có tính dẻo dai, chịu va đập tốt, ít biến dạng.7 : máy cắt Polar 115 sử dụng nguyên lý cắt Knife cut - Phần lưỡi dao được làm bằng thép hợp kim hàm lượng cao như HSS (high speed steel- thép cắt gọt tốc độ cao- thép gió) có khả năng chịu mài mòn tốt. Hiện nay một số nhà sản xuất đã ứng dụng vật liệu carbide có độ cứng và khả năng chống mài mòn cao hơn thép gió (HSS) để làm lưỡi dao nhằm tăng tuổi thọ cho lưỡi dao tuy nhiên giá thành của loại dao này cao gấp nhiều lần so với loại dao HSS. Thực tế cho thấy:  Đối với giấy mềm: góc dao β = 16o, p=15 N/mm.  Đối với giấy cứng và chặt β = 19-22o, p=25-30 N/mm.

 Đối với giấy carton β = 19o, p=30-40 N/mm.Lực cắt thay đổi trong suốt đường đi của dao và đạt giá trị cao nhất khi dao cắt được 2/3 chồng giấy. Vì vậy khi tính độ bền cơ học cho dao cần tính đến lực cắt tối đa Pmax:Pmax = 1.5pL Luan18van Đĩa dao cắt Với vật liệu cần cắt ở dạng cuộn, nguyên lý knife cut vẫn được ứng dụng để chia cuộn vật liệu ra thành nhiều cuộn nhỏ theo chiều xả cuộn hoặc tạo đường cấn vạch, đột lỗ trên cuộn vật liệu. Dao cắt được chế tạo Cuộn theo dạng đĩa quay ngược chiều với một vật liệu trục đỡ hình trụ nằm phía dưới, vật liệu sẽ được cắt trong quá trình vật liệu di chuyển giữa dao và trục đỡ.