Đồ án kiểm soát chất lượng pha màu mực in Flexo - ĐH SPKT TPHCM

Quy trình kiểm soát chất lượng pha màu từ phòng thí nghiệm cho máy in flexo tại Detmold Packaging Việt Nam, giúp tối ưu độ chuẩn màu và hiệu quả in.

• Tác giả: Lương Quốc Chí
• Người hướng dẫn: ThS. Chế Thị Kiều Nhi
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ in
• Đề tài: Xây dựng quy trình kiểm soát chất lượng pha màu từ phòng thí nghiệm cho các thiết bị in flexo tại công ty TNHH Detmold Packaging Việt Nam
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan kiểm soát pha màu in flexo tại Detmold Packaging

Công nghệ in flexo đóng vai trò then chốt trong chuỗi cung ứng bao bì giấy thực phẩm cao cấp. Công ty TNHH Detmold Packaging Việt Nam chuyên cung cấp các giải pháp ly giấy và túi giấy thân thiện môi trường. Việc duy trì độ đồng nhất màu sắc qua từng lô in là yêu cầu kỹ thuật sống còn. Hệ thống pha màu từ phòng thí nghiệm được thành lập nhằm tạo công thức mực chính xác trước khi đưa lên máy sản xuất đại trà. Phòng kiểm nghiệm sử dụng các thiết bị đo màu quang phổ kết hợp mực in gốc nước chuyên dụng. Quá trình kiểm soát này giúp xác định dung sai màu, loại bỏ rủi ro sai màu và giảm thiểu lãng phí vật tư. Các yếu tố như cấu trúc giấy tráng phủ PE, khả năng thấm hút mực và thông số trục anilox đều được phân tích kỹ lưỡng. Mối liên kết giữa dữ liệu lab và thực tế in ấn quyết định năng suất của toàn bộ nhà máy. Chuẩn hóa quy trình tạo nền tảng vững chắc cho việc quản lý chất lượng in ấn theo tiêu chuẩn quốc tế.

1.1. Đặc thù bao bì thực phẩm và vật liệu ly giấy tráng PE

Vật liệu ly giấy tại Detmold Packaging có cấu tạo phức tạp với lớp tráng phủ polyethylene nhằm tăng cường rào cản chất lỏng. Lớp màng PE bảo vệ bề mặt giấy khỏi sự xâm nhập của axit lactic và độ ẩm. Tuy nhiên, tính chất bề mặt không xốp của màng PE gây ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng truyền mực và độ bám dính. Mực in gốc nước cần có thời gian sấy khô và công thức tương thích để không bong tróc. Quá trình đo quang phổ trên đế giấy tráng màng đòi hỏi nguồn sáng và góc đo tiêu chuẩn để phản ánh chính xác tông màu thực tế.

1.2. Vai trò của phòng thí nghiệm trong pha màu mực in flexo

Phòng thí nghiệm giữ vai trò trung tâm trong việc xây dựng công thức mực mẫu và lưu trữ dữ liệu số hóa. Kỹ thuật viên sử dụng máy cán mực thử nghiệm kết hợp thước gạt để mô phỏng chính xác lượng mực truyền của trục anilox. Hệ thống phân tích màu sắc quang phổ xác định tọa độ màu CIELAB và tính toán công thức bù trừ. Việc kiểm tra độ nhớt, độ pH và độ phủ mực tại phòng lab giúp loại bỏ các lỗi sai màu trước khi lắp bản in lên máy chính. Điều này giúp rút ngắn đáng kể thời gian dừng máy căn chỉnh màu.

II. Thực trạng và sai lệch màu giữa phòng thí nghiệm và máy in

Sự sai lệch màu sắc giữa kết quả phòng thí nghiệm và bản in thực tế trên máy flexo là thách thức lớn tại Detmold Packaging. Khi vận hành công nghiệp, tốc độ máy in cao tạo ra lực kéo màng mực và nhiệt độ khác biệt so với thao tác cán mực thủ công. Trục anilox trên máy in có dung tích chứa mực BCM và mật độ đường tram thay đổi theo thời gian sử dụng. Mực in gốc nước dễ bay hơi dung môi, dẫn đến biến động độ nhớt và độ pH trong máng mực tuần hoàn. Áp lực in giữa trục bản và trục ép in cũng làm thay đổi diện tích hạt trame trên bề mặt giấy. Thêm vào đó, sự bất đồng nhất về độ trắng và độ nhẵn của từng lô giấy thô làm dịch chuyển tọa độ màu sắc đích. Nếu không có thuật toán bù trừ dung sai, giá trị sai biệt màu sắc Delta E sẽ vượt ngưỡng chấp nhận của khách hàng, gây lãng phí mực và thời gian dừng máy.

2.1. Yếu tố ảnh hưởng từ trục anilox và hệ thống truyền mực

Trục anilox là trái tim của máy in flexo, quyết định trực tiếp đến thể tích mực cấp lên bản in polymer. Độ phân giải tram anilox và thể tích lỗ cell BCM thay đổi do hao mòn cơ học hoặc tắc nghẽn sắc tố mực. Khi phòng lab dùng trục thử nghiệm có dung tích khác với máy in, độ dày màng mực ướt sẽ chênh lệch rõ rệt. Lưỡi dao gạt mực mòn không đều cũng tạo ra hiện tượng sọc màu hoặc đọng mực. Do đó, việc không chuẩn hóa tình trạng anilox giữa lab và xưởng sản xuất là nguyên nhân hàng đầu gây sai màu.

2.2. Biến động độ nhớt và độ pH của mực in gốc nước thực tế

Mực in gốc nước sử dụng hệ nhựa hòa tan trong môi trường kiềm amine dễ bay hơi trong quá trình tuần hoàn. Khi dung môi bay hơi, độ pH giảm làm nhựa kết tủa và độ nhớt tăng cao đột ngột. Độ nhớt tăng khiến màng mực dày hơn, làm tăng mật độ quang học và dịch chuyển sắc độ ban đầu. Ngược lại, việc châm thêm nước hoặc dung môi không kiểm soát sẽ làm loãng mực và giảm độ phủ màu. Sự thiếu ổn định này khiến công thức pha màu chuẩn trong lab mất đi độ chính xác khi đưa vào buồng sấy công nghiệp.

III. Giải pháp xây dựng quy trình pha màu in flexo chuẩn phòng lab

Xây dựng quy trình kiểm soát chất lượng pha màu đòi hỏi sự đồng bộ giữa thiết bị đo lường và phương pháp thực nghiệm. Phòng thí nghiệm Detmold Packaging cần thiết lập cơ sở dữ liệu số hóa cho từng loại mực cơ bản và chất nền giấy. Kỹ thuật viên tiến hành xây dựng bảng tương quan giữa thể tích cell anilox trên máy in và con lăn thử nghiệm lab. Mỗi công thức pha màu mới phải trải qua bước kiểm tra quang phổ và đo độ nhớt bằng cốc Zahn tiêu chuẩn. Hệ thống cấp mực tự động và bổ sung dung môi tuần hoàn cần được giám sát liên tục bằng cảm biến pH. Thiết lập đường cong bù trừ diện tích hạt tram dot gain cho từng dòng máy in ly giấy và túi giấy. Quy trình cũng bao gồm bước lưu mẫu mực đối chứng kèm hồ sơ kỹ thuật chi tiết để phục vụ tái sản xuất. Nhờ đó, dung sai sai biệt màu Delta E giữa phòng lab và xưởng in luôn được kiểm soát dưới ngưỡng 2.0.

3.1. Thiết lập bảng thông số tương quan quang phổ và anilox

Phương pháp chuẩn hóa bắt đầu bằng việc lập bản đồ thông số kỹ thuật cho toàn bộ dàn trục anilox tại nhà xưởng. Phòng lab tiến hành in thử nghiệm dải màu chuẩn trên cùng loại vật liệu giấy để xác định hệ số truyền mực thực tế. Dữ liệu đo quang phổ CIELAB được nạp vào phần mềm quản lý màu chuyên dụng để tính toán tỷ lệ pha trộn. Khi xuất công thức, phần mềm tự động áp dụng hệ số bù trừ dựa trên thể tích cell BCM của máy in đích. Kỹ thuật này giúp loại bỏ hoàn toàn phương pháp ước lượng cảm tính truyền thống.

3.2. Tiêu chuẩn hóa quy trình kiểm tra độ nhớt và dung sai màu

Kiểm soát dung sai màu yêu cầu quy định chặt chẽ về điều kiện môi trường đo và dụng cụ kiểm nghiệm. Nhiệt độ phòng thí nghiệm phải duy trì ổn định ở 25 độ C để kết quả đo độ nhớt bằng cốc số 2 đạt độ tin cậy. Mẫu in kiểm tra phải được làm khô hoàn toàn trước khi đặt dưới máy đo quang phổ với nguồn sáng D50. Mọi mẻ mực sau khi phối trộn phải đạt chỉ số Delta E nhỏ hơn 1.5 so với mẫu khách hàng phê duyệt. Nhật ký pha mực được ghi nhận số hóa để truy xuất nguồn gốc khi có sự cố phát sinh.

IV. Đánh giá ứng dụng và hiệu quả kiểm soát màu flexo tại Detmold

Việc áp dụng quy trình kiểm soát chất lượng pha màu từ phòng thí nghiệm mang lại bước tiến vượt bậc cho Detmold Packaging Việt Nam. Hệ thống chuẩn hóa giúp loại bỏ triệt để các sai sót màu sắc trên các dòng sản phẩm bao bì thực phẩm chủ lực. Tỷ lệ mẻ mực đạt chuẩn ngay từ lần pha đầu tiên tăng cao rõ rệt, giảm thời gian chết máy in trung bình mỗi ca. Doanh nghiệp tiết kiệm đáng kể lượng mực in gốc nước dư thừa và giảm tiêu hao phôi giấy tráng PE đắt đỏ. Khả năng tái lập màu sắc chính xác giữa các đơn hàng cách nhau nhiều tháng củng cố uy tín thương hiệu đối với khách hàng quốc tế. Bên cạnh hiệu quả kinh tế, dữ liệu màu số hóa còn giúp đội ngũ kỹ thuật nâng cao năng lực kiểm soát công nghệ in. Đây là mô hình chuẩn mực có thể nhân rộng cho các nhà máy sản xuất bao bì giấy hiện đại trên toàn quốc.

4.1. Tối ưu hóa chi phí sản xuất và giảm thiểu phế phẩm giấy in

Ứng dụng quy trình pha màu chuẩn phòng lab giúp giảm thiểu tối đa lượng giấy phế liệu phát sinh trong quá trình canh chỉnh màu trên máy. Tốc độ canh màu nhanh chóng làm giảm hao phí điện năng và hao mòn cơ khí của trục in bản. Lượng mực pha thừa được quản lý và tái phối trộn vào các mẻ mực thứ cấp một cách khoa học. Việc kiểm soát chính xác lượng mực cần dùng giúp tối ưu chi phí nguyên vật liệu đầu vào. Những cải tiến này gia tăng biên lợi nhuận trực tiếp cho hoạt động sản xuất bao bì giấy của doanh nghiệp.

4.2. Nâng cao độ đồng nhất chất lượng bao bì chuẩn xuất khẩu

Các thương hiệu thực phẩm toàn cầu luôn đặt ra tiêu chuẩn khắt khe về tính nhất quán của logo và hình ảnh nhận diện. Quy trình kiểm soát màu sắc khép kín từ phòng lab đến xưởng in đảm bảo mọi lô bao bì đều đạt chuẩn Delta E quốc tế. Khách hàng hoàn toàn yên tâm về chất lượng đồng đều của ly giấy và túi giấy trên kệ hàng. Khả năng cung cấp báo cáo đo quang phổ độc lập tạo lợi thế cạnh tranh lớn khi đấu thầu các dự án bao bì xuất khẩu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 DẪN NHẬP 1. Lý do chọn đề tài Ngành in ấn đang chứng kiến những bước chuyển mình ngày càng mạnh mẽ. Nhằm đáp ứng được yêu cầu của khách hàng, người tiêu dùng ngày càng khắc khe và khó tính đòi hỏi sản phẩm in ấn không chỉ tiện lợi mà còn đòi hỏi về chất lượng in cao, đa dạng mẫu mã, chi tiết màu sắc bắt mắt và thân thiện môi trường. Để cho ra được một sản phẩm in đạt chất lượng cao về cả mẫu mã lẫn chi tiết màu sắc đòi hỏi trong quá trình in phải đáp ứng và kiểm soát được các yếu tố về vật liệu in, mực in, máy in… Mực in quyết định trực tiếp đến chất lượng sản phẩm in ấn.

Khi chọn được một loại mực in chất lượng tốt sẽ cho ra một sản phẩm bao bì thu hút, sắc nét với nhiều điểm nhấn nổi bật, giúp chúng ta dễ dàng nhận diện và biết được thông tin của hầu hết các hàng hóa tiêu dùng. Tất cả sự rực rỡ, đầy màu sắc của các vật dụng trong trong cuộc sống đều phụ thuộc vào mực in. Hiện nay, có 3 loại “Mực Xanh”, loại mực thân thiện với môi trường bao gồm các loại mực in gốc nước, mực in UV và mực in cồn (alcohol). Mực in gốc nước không chứa các dung môi hữu cơ độc hại dễ bay hơi nên không có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người vận hành trong quá trình in ngoài ra mực gốc nước thải ra VOC thấp không gây ô nhiễm môi trường khí quyển và bản thân sản phẩm in.

Mực in gốc nước hiện được sử dụng rộng rãi trong in Flexo cho bao bì thực phẩm, túi giấy, khăn giấy, ly giấy, dược phẩm. Mực gốc nước tuy có nhiều ưu điểm nhưng để kiểm soát được chất lượng mực in gốc nước là một việc không hề đơn giản. Các chỉ số kiểm soát cần được quan tâm trong mực in gốc nước không thể không kể tới bao gồm độ nhớt, đồ bền màu, tốc độ khô và giá trị pH. Phòng thí nghiệm trong một công ty sản xuất mực in, hay trong một công ty in ấn là tiền đề để tạo ra một công thức mực hoàn hảo cung cấp cho các công ty in ấn hay tại chính công ty in của họ.

Ở đây họ kiểm soát chất lượng mực in thông qua việc tạo công thức mực với tỷ lệ nhỏ, từ công thức mực này để tạo ra được một số lượng lớn màu mực chạy in sản phẩm thì phải hiểu và đảm bảo được các yếu tố tác động khi in thực tế trên các thiết bị in flexo khác nhau. Để hiểu rõ hơn về quy trình kiểm soát chất lượng mực in từ phòng thí nghiệm cho các thiết bị in flexo nhóm nghiên cứu đã quyết định lựa chọn đề tài với tên 1 “Xây dựng quy trình kiểm soát chất lượng pha màu từ phòng thí nghiệm cho các thiết bị in flexo tại công ty TNHH Detmold Packaging Việt Nam’’ để tìm ra được một quy trình kiểm soát chất lượng mực in tốt nhất. Mục tiêu nghiên cứu - Pha tạo các công thức mực in trong môi trường phòng thí nghiệm phù hợp cho dòng sản phẩm túi giấy, ly giấy trên các thiết bị in flexo. - Xây dựng quy trình kiểm soát chất lượng mực in trong phòng thí nghiệm của một công ty in flexo để cho ra sản phẩm in hoàn hảo tránh xảy ra sự cố trong quá trình in trên thiết bị in flexo.

Đối tượng và giới hạn nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Quy trình xây dựng công thức màu mực in flexo gốc nước, các yêu cầu về mực in flexo gốc nước của các thiết bị in flexo, quy trình kiểm soat chất lượng pha màu trong phòng thí nghiệm cho các thiết bị in flexo tại công ty TNHH Detmold Packaging Việt Nam. - Giới hạn nghiên cứu: Do thời gian và môi trường thực tập có hạn nên nhóm chỉ trình bày quá trình pha màu trong phòng thí nghiệm và những thiết bị in flexo cho dòng sản phẩm túi giấy, ly giấy. Nhiệm vụ nghiên cứu - Lý luận: + Tìm hiểu đặc điểm của các dòng sản phẩm ly giấy, túi giấy. + Tìm hiểu thành phần, tính chất lý hóa của dòng mực in flexo gốc nước dành cho sản phẩm ly giấy, túi giấy.

+ Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về việc pha màu mực in: lý thuyết màu, tính chất của màu pha và màu cơ bản (process). + Tìm hiểu chức năng của từng loại thiết bị hỗ trợ pha mực trong phòng thí nghiệm. - Thực tiễn: + Sử dụng mực in, các dụng cụ thiết bị có trong công ty TNHH Detmold Packaging Việt Nam để pha màu mực cho các thiết bị in flexo. + Xây dựng quy trình kiểm soát chất lượng mực in tại phòng thí nghiệm dành cho các thiết bị in flexo với các điều kiện in khác nhau để tạo ra các sản phẩm đáp ứng được yêu cầu của khách hàng.

Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết: + Tham khảo các tài liệu có liên quan đến mực in flexo gốc nước dành cho dòng sản phẩm ly giấy, túi giấy. 2 + Nghiên cứu tài liệu chuyên ngành liên quan đến các thiết bị in flexo. - Phương pháp quan sát khoa học: + Quan sát cách thức tạo công thức mực và các lỗi thường gặp trong quá trình in tại công ty TNHH Detmold Packaging Việt Nam. - Phương pháp thử nghiệm và đánh giá: + Thực nghiệm tại phòng thí nghiệm của công ty TNHH Detmold Packaging Việt Nam sử dụng các thiết bị có sẵn trong công ty để pha màu và xây dựng một quy trình kiểm soát chất lượng mực in cho thiết bị in flexo.

+ Nhận xét và đánh giá quy trình. - Phương pháp chuyên gia: + Tham khảo ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực mực in. + Tham khảo ý kiến của thầy cô. 3 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.

Tổng quan bao bì thực phẩm bằng vật liệu giấy 2. Định nghĩa bao bì thực phẩm Ngày nay bao bì đã trở thành một phần không thể thiếu của sản phẩm, trong nhiều trường hợp, nó còn quan trọng hơn cả sản phẩm bên trong. Bao bì thực phẩm là một sản phẩm công nghiệp đặc biệt dùng để chứa đựng và bao gói những sản phẩm thực phẩm, nhằm bảo vệ giá trị sử dụng của thực phẩm không bị nhiễm bẩn, hư hại, giả mạo đồng thời xác định kích cỡ khẩu phần ăn khác nhau, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển, bốc xếp thật dễ dàng và đi đôi với quá trình bảo quản, tiêu thụ thực phẩm tốt hơn. Ngoài ra, bao bì thực phẩm nói riêng và các loại bao bì nói chung còn là cầu nối giữa sản xuất và người tiêu dùng.

Bao bì là đại diện của một thương hiệu, là công cụ thể hiện hình ảnh, cũng như thông tin của hàng hóa nhằm thuyết phục sự tin dùng và lựa chọn của người tiêu dùng. Đặc tính bao bì thực phẩm Bao bì thực phẩm dùng để chứa đựng làm chậm quá trình hư hỏng của sản phẩm, kéo dài thời hạn sử dụng và duy trì hoặc tăng chất lượng và an toàn của thực phẩm. Như vậy bao bì cung cấp sự bảo vệ khỏi các các tác động: hóa học, sinh học và vật lý. - Bảo vệ hóa học: giảm thiểu các thay đổi về thành phần do ảnh hưởng của môi trường như tiếp xúc với không khí, độ ẩm (tăng hoặc giảm), ánh sáng (ánh sáng nhìn thấy, hồng ngoại hoặc tia cực tím).

Nhiều vật liệu đóng gói khác nhau có thể tạo ra một rào cản hóa học. - Bảo vệ sinh học: cung cấp một rào cản đối với vi sinh vật (mầm bệnh và tác nhân gây hư hỏng), côn trùng, động vật gặm nhấm và các động vật khác, do đó ngăn ngừa bệnh tật và hư hỏng. Các rào cản như vậy hoạt động thông qua nhiều cơ chế, bao gồm ngăn chặn việc tiếp cận sản phẩm, ngăn truyền mùi và duy trì môi trường bên trong của bao bì. - Lớp bảo vệ vật lý: che chắn thực phẩm khỏi bị hư hỏng cơ học và bao gồm lớp đệm chống sốc và rung động gặp phải trong quá trình phân phối vận chuyển.

Bao bì vật lý thích hợp cũng bảo vệ người tiêu dùng khỏi các mối nguy hiểm khác nhau. Giấy được sử dụng để đựng và bảo vệ thực phẩm tạm thời do tính thấm cao và không có khả năng bịt kín bằng nhiệt. Khi được sử dụng làm bao bì chính, sáp, 4 nhựa và vecni được sử dụng làm lớp phủ và cán mỏng để tăng cường các đặc tính bảo vệ và chức năng của giấy. Tuy nhiên ở các giai đoạn chuyển đổi, chuẩn bị và lưu trữ khác nhau, các chất hóa học có thể di chuyển vào thực phẩm.

Nếu bao bì được làm từ vật liệu không phù hợp với sản phẩm nó có thể gây rủi ro cho sản phẩm được đóng gói, do đó ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Khi các vật liệu được thảo luận thì vật liệu in, mực, vecni và tất cả các chất phụ trợ được sử dụng trong quá trình in phải được tính đến. Trong trường hợp một số thành phần của mực in, đặc biệt là các dung môi như alkylbenzen, dầu khoáng hoặc chất béo, chỉ một lượng nhỏ chất di chuyển có thể gây ra những thay đổi trong sản phẩm, đáng chú ý đối với các giác quan nhạy cảm về khứu giác và vị giác. Ưu và nhược điểm bao bì thực phẩm từ vật liệu giấy Việc lựa chọn vật liệu thích hợp để chứa đựng một loại thực phẩm phụ thuộc vào các chức năng mà bao bì đó phải đáp ứng.

Các chức năng này bao gồm khả năng che chắn thực phẩm chống lại độ ẩm, sự thay đổi nhiệt độ, oxy, ánh sáng và vi sinh vật sinh học. Có hai loại bao bì thực phẩm được nhiều doanh nghiệp “chọn mặt gửi vàng” là bao bì giấy và bao bì nhựa. Nhựa hay giấy đều là chất liệu có độ bền, dai, phù hợp để sản xuất, in bao bì và dùng để chứa đựng, bảo vệ sản phẩm. Tính tiện dụng là điều không thể bỏ qua ở các dòng sản phẩm này.

Song thực tế, bao bì nhựa lại đang gây ra khá nhiều những vấn đề về an toàn vệ sinh thực phẩm, ô nhiễm môi trường.