Cách phát hiện 'nhôm-giả dính' trên bao thuốc lá
Như đã biết, tiêu chuẩn là sự tổng hợp về khoa học, công nghệ và kinh nghiệm thực tế, được xây dựng để thiết lập các quy tắc chung và có thể tái sử dụng cho các vấn đề thực tế hoặc tiềm ẩn nhằm đạt được trật tự tối ưu trong một phạm vi nhất định. Công ty TNHH In ấn Changde Jinpeng (sau đây gọi là "Công ty Jinpeng"), với tư cách là cơ sở thí điểm và xúc tiến quốc gia về tiêu chuẩn hóa in bao bì giấy cuộn, đã cam kết nghiên cứu và xây dựng các tiêu chuẩn quốc gia và ngành trong lĩnh vực in bao bì. Đặc biệt khi giải quyết các vấn đề chung trên nhiều lĩnh vực khác nhau, công ty vượt trội trong việc sử dụng các tiêu chuẩn để giải quyết các vấn đề này, từ đó đạt được kết quả rất tốt. Trong bài viết này, tác giả lấy sự cố bong tróc nhôm không đều và có đốm trắng trên bề mặt in bao bì của Công ty Jinpeng năm 2022 làm nền, phân tích ngắn gọn quá trình nghiên cứu về nguyên nhân bong tróc lớp nhôm và phương pháp phát hiện.
Vấn đề chất lượng và phân tích nguyên nhân
Bong tróc nhôm và đốm trắng trên bề mặt sản phẩm in là vấn đề về chất lượng xảy ra sau quá trình xử lý cắt khuôn. Nó thường xuất hiện gần các vị trí gấp hoặc gấp của sản phẩm in và chủ yếu được biểu hiện dưới dạng bong tróc cục bộ của lớp nhôm. Do sự xuất hiện không thường xuyên và ẩn giấu nên không dễ quan sát trực tiếp và cần được xác định thông qua các phương pháp phát hiện lấy mẫu thủ công (bóc băng dính), như trong Hình 1.
Hình 1 Phát hiện và biểu hiện khuyết tật chất lượng tách lớp nhôm
Sau khi nghiên cứu và phân tích của đại diện Công ty Jinpeng và các chuyên gia doanh nghiệp giấy, người ta kết luận sơ bộ nguyên nhân chính dẫn đến khuyết điểm này là do xuất hiện hiện tượng “tách nhôm bám dính giả” trong quá trình cán giấy. Tuy nhiên, liên quan đến các biện pháp phòng ngừa đối với 'sự tách lớp nhôm bám dính giả', cả hai công ty đều tuân theo các tiêu chuẩn kiểm tra giống nhau. Vậy tại sao sản phẩm qua kiểm định của nhà sản xuất giấy lại thất bại khi được doanh nghiệp in kiểm nghiệm?
Để kịp thời xác định nguyên nhân, giải quyết những khác biệt giữa hai đơn vị và duy trì sự hợp tác-lâu dài, nhóm dự án Jinpeng đã tiến hành phân tích so sánh về 'tiêu chuẩn kiểm tra độ bền liên kết lớp nhôm' do nhiều doanh nghiệp in thực hiện. Kết quả cho thấy các nguyên tắc kiểm tra độ bền liên kết lớp nhôm ở Công ty Jinpeng và các doanh nghiệp ngang hàng về cơ bản phù hợp với tiêu chuẩn quốc gia (Giấy ảnh ba chiều bảo mật GB/T 18733), nhưng có một số khác biệt nhất định trong việc lựa chọn loại băng trong suốt, tốc độ bong tróc và góc bong tróc, như trong Bảng 1.
Bảng 1 So sánh các tiêu chuẩn
Qua điều tra sâu hơn, người ta thấy rằng do không có băng tiêu chuẩn trên thị trường nên các công ty khác nhau chỉ có thể lựa chọn băng dựa trên kinh nghiệm của chính họ. Ngay cả băng 3M cũng có nhiều mẫu như 500#, 600#, 610#, 810#, v.v. nhưng cường độ bám dính của chúng không đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn quốc gia. Đồng thời, phương pháp kiểm tra thủ công theo tiêu chuẩn quy định không thể đạt được lực và góc bóc không đổi theo yêu cầu. Do đó, nhóm dự án đã ngay lập tức tiến hành nghiên cứu về các loại băng chuyên dụng cũng như các thông số "tốc độ bóc" và "góc bóc" tối ưu, đặt nền móng cho việc thiết lập một phương pháp thống nhất và có thể lặp lại để kiểm tra độ bám dính của các lớp nhôm{9}}giấy.
Phát triển băng tiêu chuẩn
Sự phát triển của băng tiêu chuẩn, nhằm mục đích hình thành các hướng dẫn và tài liệu tham khảo thường được ngành áp dụng, đã nhận được sự hỗ trợ và phê duyệt cho việc khởi động dự án từ Hiệp hội Tiêu chuẩn hóa. Sau khi nghiên cứu dự án, cuối cùng đã quyết định rằng một số phòng thí nghiệm trong nước có chứng nhận CNAS và các công ty có năng lực kỹ thuật và kinh nghiệm ứng dụng mạnh sẽ cùng dẫn đầu trong việc xây dựng công thức, trong khi Công ty Jinpeng sẽ chịu trách nhiệm kiểm tra độ bền bám dính của các mẫu băng.
Sự phát triển của loại băng tiêu chuẩn này liên quan đến hơn 40 tiêu chuẩn quốc gia và tiêu chuẩn ngành trong ngành in ấn và đóng gói. Lựa chọn cuối cùng dựa trên các yêu cầu về băng để kiểm tra độ bám dính của lớp mực trong "Sản phẩm in ống đồng trang trí" GB/T 7707 với các thông số kỹ thuật như sau: chiều rộng 19mm, cường độ bám dính (2,91–3,33) N/19mm. Đồng thời, tham khảo GB/T 2792 "Phương pháp kiểm tra độ bền bong tróc của băng dính", thử nghiệm bóc 180 độ trên thép không gỉ được sử dụng làm phương pháp xác định giá trị cố định, độ ổn định và tính đồng nhất của băng tiêu chuẩn ứng viên, như trong Hình 2.
Hình 2 Kiểm tra băng
Hai mươi cuộn mẫu băng đã được chọn và tiến hành thử nghiệm ở các vị trí 0 mét, 1 mét, 2 mét, 5 mét, 10 mét, 20 mét, 40 mét và 50 mét cho mỗi cuộn. Độ bền của vỏ về cơ bản ổn định trong phạm vi tiêu chuẩn.
Nghiên cứu các thông số tối ưu về “Tốc độ bóc vỏ” và “Góc bóc vỏ”
Với băng tiêu chuẩn, lực bóc không đổi sẽ đạt được. Tiếp theo, nhóm dự án của công ty tiếp tục sử dụng thiết bị bóc vỏ để nghiên cứu ảnh hưởng của “tốc độ bóc” và “góc bóc” đến kết quả thử nghiệm độ bám dính của lớp nhôm.
01
Lựa chọn mẫu thử nghiệm
Để so sánh trực quan về hiệu quả thử nghiệm, nhóm dự án đã chọn hai loại mẫu thử nghiệm. Một loại là giấy gốc có phần nhôm bong ra nhẹ mà mắt thường không thể nhận biết được như hình 3; loại còn lại là sản phẩm in được phát hiện trong quá trình sản xuất có phần nhôm bong ra nhẹ, như trong Hình 4.
Hình 3 Giấy nền có vết bong tróc nhẹ
Hình 4 Sự tách lớp nhẹ của sản phẩm in
02
Xây dựng kế hoạch lột
Theo dữ liệu kiểm tra, "tốc độ bong tróc" và "góc bong tróc" khác nhau có thể gây ra mức độ hư hỏng khác nhau cho lớp nhôm giấy. Do đó, nhóm dự án trước tiên đã thiết lập ba kế hoạch thử nghiệm ở góc bóc 90 độ với tốc độ bóc là 127 mm/s, 60 mm/s và 10 mm/s. Sau đó, dựa trên kết quả thử nghiệm của ba phương án này, hai phương án bổ sung được bổ sung: góc bóc 135 độ với tốc độ 10 mm/s và góc bóc 180 độ với tốc độ 10 mm/s. Kết quả thử nghiệm được thể hiện trong Bảng 2.
Bảng 2 Bản ghi kết quả kiểm tra
Từ bảng trên có thể thấy, tốc độ bong tróc càng lớn thì lực bong tróc càng lớn, thậm chí tốc độ bong tróc tối thiểu 10mm/s có thể kiểm tra các mẫu có khuyết tật tách nhôm; mặt khác, xét về góc bong tróc, lực bong tróc ở góc 90 độ tương đối cao, ở 135 độ thì tương đối thấp và ở 180 độ thì tương đối vừa phải. Hình 5 thể hiện kết quả thử độ bong tróc của các mẫu giấy đế và Hình 6 thể hiện kết quả thử độ bong tróc của các mẫu in.
Hình 5 Ảnh hưởng của thử nghiệm bong tróc trên các mẫu giấy nền
Hình 6 Kết quả kiểm tra độ bong tróc của mẫu in
Dựa trên các kết quả bóc tách ở trên, nhóm dự án tin rằng cần phải xem xét một phương pháp có thể phát hiện các sản phẩm có khiếm khuyết về chất lượng đồng thời tránh-cài đặt quá mức các thông số có thể làm hỏng sản phẩm có độ bám dính lớp nhôm thích hợp, gây ra "dương tính giả". Cuối cùng, nhóm dự án đã xác định góc bóc 180 độ và tốc độ thử nghiệm là 600 mm/s là phương án chính cho công thức tiêu chuẩn và tiến hành xác minh mẫu lô để đảm bảo tính ổn định của phương pháp thử nghiệm.
03
Xây dựng phương pháp kiểm tra độ bám dính lớp nhôm cho giấy
Sau nhiều lần vận hành và sàng lọc kế hoạch thử nghiệm của nhóm dự án, tiêu chuẩn dự thảo sau đây đã được hoàn thiện.
(1) Dụng cụ: Lab Master Peeling Test, băng dính đặc biệt 19 mm (lực bóc 2,91–3,33 N/19 mm).
(2) Các bước đo:
a: Cắt một mẫu từ tờ giấy (hoặc sản phẩm in) phù hợp với tấm inox có kích thước 50 mm × 125 mm để dùng làm mẫu thử.
b: Đặt mẫu thử lên bề mặt tấm thép không gỉ trên bàn làm việc nằm ngang.
c: Dùng băng dính chuyên dụng dán vào giữa bề mặt mẫu thử, chừa lại đoạn băng khoảng 120 mm làm phần kéo.
d: Dùng thủ công con lăn cao su hình trụ lăn qua lăn lại 5 lần để ấn chặt băng, đảm bảo không có không khí giữa băng và mẫu thử.
e: Gấp một đầu của băng khoảng 12 mm để tạo thành một lớp gấp và đặt nếp gấp này vào thiết bị kiểm tra. Dán đầu kia của băng dính vào một đầu của tấm thép.
f: Đầu tiên, lắp mẫu thử vào khe cố định của bệ máy kiểm tra, sau đó gắn thiết bị cố định vào cảm biến của máy kiểm tra.
g: Trong hệ thống vận hành thiết bị, chọn sơ đồ có góc bóc 180 độ và tốc độ thử nghiệm là 600 mm/s và bắt đầu thử nghiệm.
Sau khi tiêu chuẩn thử nghiệm này được công bố trên mạng nội bộ, nó đã nhận được phản hồi tích cực và phản hồi tích cực từ một số nhà sản xuất giấy. Với việc thúc đẩy và phổ biến tiêu chuẩn, Công ty Jinpeng có kế hoạch gửi kết quả nghiên cứu này cho một tổ chức tiêu chuẩn hóa để phát triển tiêu chuẩn ngành. Khi đó, nhiều đồng nghiệp trong ngành bao bì và in ấn sẽ được hưởng lợi, từ đó thúc đẩy trình độ kỹ thuật của ngành ngày càng tiến bộ.