Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu phương pháp in proof cho vật liệu không thấm hút

Tài liệu nghiên cứu quy trình in proof cho vật liệu không thấm hút. Hướng dẫn tạo ICC Profile cho decal nhựa, so sánh và đánh giá kết quả thực nghiệm.

• Tác giả: Nguyễn Thị Hồng Thanh
• Người hướng dẫn: ThS. Lê Công Danh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ In
• Đề tài: Nghiên Cứu In Proof Cho Vật Liệu Không Thấm Hút
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Khái niệm và tầm quan trọng của In Proof cho vật liệu không thấm hút

In proof là quá trình tạo tờ in thử nghiệm nhằm mô phỏng kết quả cuối cùng của sản phẩm in trước khi đưa vào sản xuất hàng loạt. Trong ngành công nghệ in hiện đại, in proof cho vật liệu không thấm hút đóng vai trò cực kỳ quan trọng, đặc biệt trong lĩnh vực bao bì và nhãn hàng. Các vật liệu không thấm hút như decal nhựa, màng nhựa và kim loại không hấp thụ mực như giấy thông thường, do đó yêu cầu kỹ thuật khác biệt. Nhu cầu của khách hàng ngày càng cao, buộc các nhà in phải đầu tư vào việc tạo các tờ in proof chính xác để đảm bảo chất lượng màu sắc, chi tiết và nội dung. Điều này giúp khách hàng xác nhận kết quả trước khi sản xuất, giảm thiểu sai sót và tổn thất kinh tế.

1.1. Định nghĩa vật liệu không thấm hút

Vật liệu không thấm hút là những chất liệu có bề mặt không thể hấp thụ mực, bao gồm decal nhựa trong, decal nhựa đục, màng nhựa, giấy decal và các loại vật liệu tương tự. Đặc điểm chính là lớp bề mặt nhẵn, không tỏa tính thấm, làm cho mực lơ lửng trên bề mặt thay vì thấm sâu vào. Điều này tạo ra những thách thức riêng biệt trong quá trình in proof.

1.2. Vai trò của proof trong quy trình in hiện đại

Tờ in proof đóng vai trò là cầu nối giữa thiết kế, nhà in và khách hàng. Nó cho phép xác minh chất lượng màu sắc, độ tương phản, chi tiết hình ảnh và độ chính xác của nội dung trước khi in chính thức. Trong sản xuất bao bì nhãn hàng, proof giúp đảm bảo sản phẩm cuối cùng đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng cao nhất.

II. Đặc điểm của decal nhựa và các loại vật liệu không thấm hút

Decal nhựa là một loại vật liệu không thấm hút phổ biến nhất trong lĩnh vực in proof hiện nay. Nó có thể chia thành nhiều loại: decal nhựa trong (PVC trong), decal nhựa đục, decal có lót trắng. Mỗi loại có đặc tính riêng biệt ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình in và kết quả cuối cùng. Bề mặt của decal nhựa rất nhẵn, có khả năng chống nước, chống mài mòn cao, thích hợp cho các sản phẩm đòi hỏi độ bền cao. Khi in trên vật liệu này, mực không thấm hút mà nằm trên bề mặt, tạo ra các đặc điểm màu sắc khác biệt so với giấy thông thường. Việc hiểu rõ đặc tính của từng loại vật liệu là chìa khóa để tạo ICC Profile chính xác.

2.1. Phân loại vật liệu không thấm hút

Vật liệu không thấm hút được phân loại thành: (1) Decal nhựa trong - cho phép ánh sáng xuyên qua, (2) Decal nhựa đục - chặn ánh sáng, (3) Decal nhựa có lót trắng - in lớp mực trắng làm nền trước khi in màu. Mỗi loại yêu cầu phương pháp in proof khác nhau để đạt kết quả tối ưu.

2.2. Tính chất vật lý và hóa học của decal nhựa

Decal nhựa có độ mềm dẻo cao, khả năng chịu lực tốt và không bị cong vênh. Mặt không thấm nước giúp sản phẩm bền lâu. Tuy nhiên, bề mặt nhẵn làm cho sự dính dầu của mực giảm, cần điều chỉnh đặc biệt trong quá trình in proof để đảm bảo chất lượng màu sắc.

III. Quy trình tạo ICC Profile cho vật liệu không thấm hút

ICC Profile là bộ dữ liệu kỹ thuật số chứa thông tin về cách một thiết bị in (máy in kỹ thuật số) xử lý màu sắc trên một loại vật liệu cụ thể. Để tạo ICC Profile chính xác cho vật liệu không thấm hút, cần thực hiện một quy trình chi tiết bao gồm: chuẩn bị vật liệu, in mẫu thử màu tiêu chuẩn, đo đạc dữ liệu màu sắc bằng spectrophotometer, sau đó xử lý dữ liệu bằng phần mềm chuyên dụng. Quy trình này tuân theo tiêu chuẩn ISO 12647-7:2016 để đảm bảo profile đạt chất lượng quốc tế. Sử dụng máy in Ricoh Pro C7200x - một máy in kỹ thuật số hiện đại, cho phép tạo profile với độ chính xác cao, mặc dù gặp giới hạn về khả năng phục chế màu sắc.

3.1. Các bước tạo ICC Profile

Bước 1: Chuẩn bị vật liệu và điều chỉnh tham số máy in. Bước 2: In mẫu thử tiêu chuẩn (Color Reference Patches) lên vật liệu. Bước 3: Đo lường giá trị Lab* của từng mẫu bằng spectrophotometer. Bước 4: Xử lý dữ liệu và tạo profile bằng phần mềm Curve4 hoặc tương đương. Bước 5: Kiểm chứng profile trên các mẫu in thử khác.

3.2. Thách thức kỹ thuật trong tạo profile

Máy in Ricoh Pro C7200x chỉ có khả năng in năm màu (CMYK + trắng đục), thiếu khả năng phục chế không gian màu đầy đủ. Mực in không đáp ứng tiêu chuẩn ISO 12647-2:2013 hoàn toàn. Bề mặt vật liệu không thấm hút gây khó khăn trong kiểm soát độ dính dầu của mực, ảnh hưởng đến chất lượng màu cuối cùng.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tế

Thông qua quá trình nghiên cứu tại Công ty TNHH Song Tạo, nhóm đã thành công tạo ra ba ICC Profile cho ba loại vật liệu khác nhau: decal nhựa trong, decal nhựa trong có lót trắng, và decal nhựa đục. Tuy nhiên, kết quả so sánh với profile PSOCoated_v3 cho thấy các profile này không hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu của tiêu chuẩn ISO 12647-7:2016. Nguyên nhân chính là các điều kiện thực nghiệm không đạt tiêu chuẩn ISO hoàn toàn, khả năng tái tạo không gian màu của máy in bị hạn chế, và mục đích in (chỉ 5 màu không đủ phục chế). Do đó, các profile này chưa thể ứng dụng trực tiếp vào sản xuất hàng loạt, nhưng đã cung cấp cơ sở dữ liệu quý báu cho nghiên cứu tiếp theo.

4.1. Kết quả thực nghiệm tạo ICC Profile

Ba profile đã được tạo thành công với các mẫu in thử. Dữ liệu Lab* được đo đạc và xử lý để tạo bảng tham chiếu. Profile cho decal nhựa đục cho kết quả tốt nhất với sai lệch màu nhỏ nhất (Delta E thấp hơn). Profile cho decal nhựa trong gặp khó khăn do độ trong suốt ảnh hưởng đến phép đo màu.

4.2. Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế hiện tại: Khả năng in 5 màu không đủ phục chế toàn bộ không gian màu. Mực và bề mặt không đạt tiêu chuẩn ISO hoàn toàn. Hướng phát triển: Sử dụng máy in nhiều màu hơn (6-7 màu). Chuẩn bị vật liệu theo ISO 12647-2:2013 chặt chẽ. Tiếp tục thí nghiệm với các loại mực khác nhau.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU KHÔNG THẤM HÚT 1. Khái niệm Vật liệu không thấm hút là loại vật liệu in có bề mặt mà mực in thông thường khó bám dính và không thể khô theo cơ chế thấm hút như các loại vật liệu thông thường khác như giấy. Là vật liệu được dùng trong các phương áp in: Offset, Flexo, ống đồng, in lưới, kỹ thuật số tuy nhiên phải sử dụng một loại mực đặc biệt là mực UV và đòi hỏi phải có đèn sấy UV sau mỗi đơn vị in. Ngoài ra để sử dụng được các loại mực thông thường (mực dung môi, mực gốc dầu) bề mặt vật liệu cần được xử lý trước đó bằng: corona, flasma hoặc phủ một lớp primer nhằm làm cho năng lượng bề mặt vật liệu lớn hơn sức căng bề mặt của bản thân chất lỏng (mực in, toner) để mực in có khả năng bám dính tốt hơn.

Vật liệu không thấm hút được tạo nên từ các polymer liên kết với nhau theo một cấu trúc nào đó trở thành các đại phân tử, mỗi loại vật liệu có tính chất khác nhau phụ thuộc vào loại polymer tạo nên nó, gọi là màng hoặc các vật liệu có tráng phủ kim loại, thủy tinh, kim loại, gốm, sứ… Vật liệu không thấm hút có khả năng bảo vệ cũng như bảo quản sản phẩm bên trong như chống thấm nước, dung môi, giữ khí CO2, hút chân không, chứa được các chất lỏng, bột. Vật liệu không thấm hút ứng dụng nhiều trong sản xuất bao bì mềm, bao bì mỹ phẩm, dược phẩm, nhãn dán linh kiện điện tử, tem bảo hành.1 Một số sản phẩm in trên vật liệu không thấm hút 1. Phân loại và đặc điểm 1. Màng nhựa Màng nhựa là một dạng vật liệu nhựa mỏng và phần lớn là dạng cuộn.

Màng nhựa thường có độ dày không vượt quá 0,025mm và được gọi là dạng tấm khi có độ dày 4 lớn hơn. Màng nhựa cũng có thể trong suốt hoặc có màu, đơn hoặc nhiều lớp và có thể có hiệu ứng đặc biệt hoặc kết hợp với các vật liệu khác như giấy. Do đó, màng nhựa có những ứng dụng khá rộng rãi trong các lĩnh vực như thực phẩm, mỹ phẩm, nông dược… và là vật liệu in chính của công nghệ in Flexo và ống đồng.1 Tên viết tắt của một số loại màng Tên viết tắt Tên đầy đủ ABS Acrylonitrile Butadiene Styrene CMC Carboxymethyl Cellulose EPS Expanded Polystyrene hoặc Foamed Polystyrene HDPE High Density Polyethylen LDPE Low Density Polyethylen LLDPE (Linear) Low Density Polyethylen MDPE Medium Density Polyethylen OPP Oriented Polypropylen OPS Oriented Polystyrene PA Polyamide (nylon) PE Polyethylen PET Polyethylen Terephthalate (Polyester) PP Polypropylen PS Polystyrene PVA (PVAC) Polyvinyl Acetate PVAL Polyvinyl Alcohol PVC Polyvinyl Chloride PVDC Polyvinylidene Chloride 1. Màng đơn Một số loại màng đơn thông dụng:  Polyethylen (PE) 5 Màng PE được phân loại thành các nhóm chính sau: - LDPE: là loại màng thông dụng nhất, nó được sử dụng chủ yếu để làm túi.

LDPE có tính chất dễ hàn nhiệt và là loại rẻ nhất. LDPE bao gồm các loại có tác nhân trượt và đóng cục khác nhau. Chẳng hạn như đóng gói số lượng lớn thì cần hệ số trượt thấp để có khả năng xếp động tốt. Hoặc khi đóng gói hàng hóa mềm vào bao bì dạng túi thì cần hệ số trượt cao.

LDPE thì mềm và dai. - MDPE: Được dùng để tạo màng mỏng hoặc dùng khi có yêu cầu về độ cứng cao hơn hoặc nhiệt độ làm mềm cao hơn LDPE. - HDPE: Cứng hơn hai loại trên. HDPE có thể chịu được nhiệt độ lên tới 120oC và vì vậy HDPE được dùng làm bao bì thanh trùng bằng hơi nước.

HDPE cũng có thể được cắt thành những dây hẹp để dệt thành bao dệt. Tuy nhiên, để dệt thành bao người ta thường dùng PP hơn. Các tính chất của PE: - Trong suốt, hơi có ánh mờ, có bề mặt bóng láng, mềm dẻo. - Chống thấm nước và hơi nước tốt.

- Chống thấm khí O2, CO2, N2 và dầu mỡ đều kém. - Chịu được nhiệt độ cao (dưới 230oC) trong thời gian ngắn. - Có thể cho khí, hương thẩm thấu xuyên qua, do đó PE cũng có thể hấp thu giữ mùi trong bản thân bao bì, và cũng chính mùi này có thể được hấp thu bởi thực phẩm được chứa đựng, gây mất giá trị cảm quan của sản phẩm. Ứng dụng: - Màng mỏng PE định hướng và kéo căng sơ bộ được sử dụng chủ yếu dưới dạng màng co và màng căng.

 PET (Polyethylene terephthalate) - Bền cơ học cao, có khả năng chịu đựng lực xé và lực va chạm, chịu đựng sự mài mòn cao. - Trong suốt, trơ với môi trường thực phẩm - Chống thấm khí O2 và CO2 tốt hơn các loại nhựa khác. 6 - 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. Ứng dụng: - Dùng làm nhãn dán trên các bề mặt tương đối bằng phẳng, yêu cầu độ trong suốt cao, nhãn sticker.

- Ngoài ra, PET còn được dùng làm bao bì thuốc bảo vệ thực vật, thuốc thú y, mỹ phẩm.  Polypropylen (PP) - Tính bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt) khá cứng vững, không mềm dẻo như PE, không bị kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi, đặc biệt khả năng bị xé rách dễ dàng khi có một vết cắt hoặc một vết thủng nhỏ. - Trong suốt và độ bóng bề mặt cao cho khả năng in cao, nét in rõ. - Chịu được nhiệt độ cao hơn 100oC.

Tuy nhiên nhiệt độ hàn dán mí bao bì PP (140oC) cao hơn so với PE có thể gây chảy hư hỏng cấu trúc màng ghép bên ngoài, nên thường ít dùng PP làm lớp trong cùng. - Có tính chất chống thấm O2, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác. Ứng dụng: - Dùng làm bao bì một lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm, không yêu cầu chống oxy hóa một cách nghiêm ngặt. - Tạo thành sợi, dệt thành bao bì đựng lương thực, ngũ cốc có số lượng lớn.

- PP cũng được sản xuất dạng màng phủ ngoài đối với màng nhiều lớp để tăng tính chống thấm khí, hơi nước, tạo khả năng in cao, và dễ xé rách để mở bao bì (khi có tạo sẵn một vết đứt) và tạo độ bóng cao cho bao bì.  Al-Foil (lá nhôm mỏng) Trong công nghiệp người ta định nghĩa: lá kim loại có chiều dày từ 4,3-152µm gọi là Foil, Al-Foil là cuộn nhôm mỏng có chiều dày < 152µm. Các nguyên tố thường có trong Al-Foil: Silicon, sắt, đồng thau, Mn, Mg, Cr, Zn, Ti. với hàm lượng < 4%.

Một số tính chất của Al-Foil: 7 - Bền hóa học: Al-Foil bền với các loại a-xít yếu tốt hơn so với ba-zơ yếu. Khi tiếp xúc với nước có chứa các muối kiềm thì có thể bị ăn mòn. Độ bền cao với hầu hết các chất béo, dầu mỡ và các loại dung môi hữu cơ. - Bền nhiệt độ: Lá nhôm mỏng không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của nhiệt độ và độ ẩm, dễ sử dụng trong quá trình tiệt trùng các bao bì có chứa Al-Foil.

Giúp tăng cường độ bền, tính mềm dẻo ở nhiệt độ thấp và ngăn cản được sự phá hủy của ánh sáng. - Bền cơ học: Tuỳ thuộc vào lượng nguyên tố kim loại có chứa trong thành phần hợp kim của Al-Foil và mức độ xử lý nhiệt trong quá trình sản xuất Al-Foil mà tạo cho Al-Foil có tính chất cơ học rất linh hoạt. - Ngoài ra, Al-Foil còn có các tính chất cơ bản được dùng trong bao bì mà các vật liệu khác không có được: tính chống khí, ẩm và ánh sáng rất tốt, tính ổn định ở nhiệt độ cao và thấp, dễ định hình. Ứng dụng: - Dùng để đóng gói và trang trí.

- Ghép với bao bì thuốc lá. - Kết hợp với các loại màng để làm bao bì dược phẩm, thực phẩm cao cấp. - Dùng trong bao bì vô trùng, nắp tô mì, kem, sữa chua.  Polyamide (PA) hoặc Nylon - Chống thẩm thấu khí rất tốt, chống thấm nước kém.

- Không có tính cứng vững như PP, do đó không thể chế tạo chai lọ. - Có tính chống thấm khí O2, N2, CO2 rất cao. - Có tính bền cơ lý cao: chịu được va chạm, chống trầy xước, mài mòn và xé rách hoặc thủng bao bì. - Có khả năng hàn dán nhiệt khá tốt.

- Có khả năng in tốt, không cần xử lý bề mặt trước khi in Ứng dụng: - Màng PA ghép cùng với PE dùng làm bao bì chứa thực phẩm đông lạnh và thực phẩm dạng lỏng có thể chịu được nhiệt độ thanh trùng đến 100oC trong 10 phút hoặc làm màng co bao bọc thực phẩm ăn liền. 8 - Ngoài ra còn dùng làm bao bì hút chân không hoặc bao bì ngăn cản sự thẩm thấu không khí hoặc thoát hương.  Polyvinyl Chloride (PVC) Tính chất của PVC: - Độ trong suốt và co giãn cao. - Chống ẩm và ngăn cản khí tốt.

- Kháng mỡ tốt. - Chịu được áp suất khí. - Độ mềm dẻo của màng PVC phụ thuộc vào hàm lượng chất hóa dẻo. Chất hóa dẻo thường dùng là DOP, DINP, TXIB, Hexamoll DINCH.

Ứng dụng: - Sử dụng làm nhãn màng co cho các loại chai, bình bằng nhựa hoặc màng co bao bọc các loại thực phẩm bảo quản trong thời gian ngắn như thịt sống, rau củ và trái cây… - Ngoài ra, PVC được sử dụng để làm nhiều vật gia dụng cũng như các lọai sản phẩm thuộc các ngành khác.2 Tính chất của một số màng đơn thông dụng trong bao bì mềm Khả năng Khả năng Khả năng Độ Tính Khả năng Loại màng chịu ngăn cản ngăn cản trong suốt dễ in chịu kéo nấu sôi hơi nước khí LDPE + ++  ++ +  LLDPE ++ ++  ++ +  HDPE + ++   + + PP ++ ++  +++ ++ + BOPP ±/++ +++  +++ +++  PET ±   ++ + ++ BOPET ±  + +++ +++  PA   ++ + + +++ 9 Khả năng Khả năng Khả năng Độ Tính Khả năng Loại màng chịu ngăn cản ngăn cản trong suốt dễ in chịu kéo nấu sôi hơi nước khí BOPA   ++ +++ +++  PVC  + ++ ++ + +++ Ghi chú: +++: Rất tốt, ++: Tốt, +: Trung bình, : Không tốt 1. Màng phức hợp Màng nhựa phức hợp hay còn gọi là màng ghép là một loại vật liệu nhiều lớp mà ưu điểm là nhận được những tính chất tốt của các loại vật liệu thành phần. Người ta đã sử dụng cùng lúc (ghép) các loại vật liệu khác nhau để có được một loại vật liệu ghép với các tính năng được cải thiện nhằm đáp ứng các yêu cầu bao bì.