ĐÙN MÀNG PHẲNG SỬ DỤNG TRỤC CÁN
18.NHIỆT ĐỊNH HÌNH
Nhiệt định hình bao gồm định hình tấm hoặc màng đã hĩa dẻo bên trong hay xung quanh khuơn. Hầu hết kỹ thuật định
hình đều ứng dụng cho tấm và màng. Đơi khi khĩ nhĩm chung ứng dụng đầu tạo màng (< = 250m) và tấm (> 250m) (Ch.1). Tuy nhiên, khi mơ tả ứng dụng màng và tấm mỏng, điểm chủ yếu vẫn giống nhau .
18.1. Các pp định hình:
Cĩ 3 pp định hình cơ bản: đh chân khơng, đh áp suất và đh kết hợp khuơn.
18.1.1. Định hình chân khơng:
Thiết bị đh chân khơng bao gồm: một hộp chân khơng cĩ chỗ thốt khí và một khung kẹp, khuơn, tấm pano và máy bơm chân khơng. Khn cĩ khoan lỗ bên dưới được đặt lên trên chỗ thốt khí. Sau đĩ đặt tấm nhựa lên trên hộp chân khơng và kẹp chặt bằng khung, tạo ngăn kín khí. Tấm nhựa được gia nhiệt đến khi hĩa dẻo, để nguội tấm nhựa, rút khí trong hộp chân khơng bằng máy bơm, áp suất khí quyển bên trên tấm nhựa ép nĩ xuống tiếp xúc trực tiếp với khuơn mà lúc này khuơn đã nguội đủ để giữ nguyên hình dạng sản phẩm. Sau đĩ tháo khung kẹp, lấy sản phẩm, cắt tỉa bavia. (H. 18.1).
Cĩ một số thay đổi về kỹ thuật đơn giản đã nêu ở trên, gồm đh xếp nếp và plug assist. Trong pp đh xếp nếp khuơn được nâng trên piston trong hộp chân khơng. Piston nâng và đẩy khuơn bên trong tấm nhựa dẻo đã gia nhiệt trước khi hút chân khơng (H.18.2). PP này cĩ giá trị trước khi định hình, làm giảm độ mỏng của tấm nhựa ở gĩc khn.
Plug assist đặc biệt cĩ giá trị đối với hình dạng sản phẩm
sâu, gồm cĩ một búa thủy động cĩ khn đã mơ phỏng trước. Bộ phận này được đẩy xuống mặt trên của tấm nhựa ngay lập tức trước khi hút chân khơng. (H.18.3).
Một bộ phận air slip được gia nhiệt xung quanh plug thường sử dụng để tránh làm vết lằn tấm nhựa và để kéo căng nhiều hơn. Chức năng của plug là di chuyển đủ vật liệu về phía chỗ thấp trong khn để tạo hình, ví dụ, phần đáy của sản phẩm và phân bố vật liệu cịn lại trên mép khuơn.
Cuối cùng, việc phân bố bề dày sản phẩm tùy thuộc vào một vài thay đổi, gồm kích thước plug, vật liệu làm plug, nhiệt độ của plug và tấm nhựa, độ sâu và vận tốc trước khi kéo căng. Vật liệu và nhiệt độ plug khi xem xét phải kết hợp. Kết quả tốt đạt được khi sử dụng plug làm bằng nhơm hoặc một vài vật liệu dẫn nhiệt khác, nhưng plug phải được gia
nhiệt trong khoảng nhiệt độ xác định. Nếu nhiệt độ quá thấp, chất dẫn nhiệt quá cao thì bất lợi. Plug làm nguội tấm vật liệu quá nhiều thì độ dày sản phẩm khơng đều. Ưu điểm của plug làm bằng chất dẫn nhiệt thấp là nĩ được kiểm sốt và……
Một thay đổi quan trọng hơn liên quan đến gia cơng với plug là slip in của vật liệu trong khuơn. Khả năng slip- in phát sinh do sự giản nở vật liệu được gia nhiệt. Nếu tấm vật liệu được kẹp chặt trong chu vi của khung thì phần vật liệu thừa xung quanh bị khơ trong khuơn. Hiện tượng slip in khơng đều, khơng kiểm sốt được, do hình dạng của phần thừa trong khuơn. Tuy nhiên nếu kẹp chặt rìa sát thành sản phẩm thì hiện tượng slip-
in khơng xảy ra.
Một khả năng khác kiểm sốt được slip- in. Đĩ là do phần mép ở vị trí kẹp khung hình thành một vịng xung quanh phần rỗng của khuơn khoảng cách 3-5mm. Lượng vật liệu này cĩ sẵn đối với slip in của vật liệu đã được kiểm sốt. Nếu khoảng cách giữa các phần rỗng gia tăng thì bề rộng những vịng này cũng gia tăng tạo nhiều slip- in hơn và sự phân bố bề dày sản phẩm tốt hơn (H.18.4).
Cịn một pp khác cĩ thể tạo bong bĩng hoặc cĩ sự trợ giúp của khơng khí. Trong pp này tấm vật liệu được kéo căng trước tạo thành bong bĩng bằng cách bơm khơng khí vào hộp chân khơng trước khi nâng bàn khuơn lên. Khả năng làm mỏng những phần sắc nét hơn hoặc cao hơn của khuơn trên bị giảm đi lần nữa. Nếu tạo thành bong bĩng q rộng thì gây ra thừa vật liệu tấm khi định hình. Điều này cĩ thể tránh được bằng cách gắn một tế bào photo – electric chùm tia quét ở độ cao thích hợp bên trên tấm vật liệu để khơng khí tự động ngưng lúc bong bĩng làm ngắt chùm tia. Điểm đặc biệt của việc thổi khơng khí là cĩ thể được sử dụng cho việc thổi định hình hồn tất khỏi khn.
18.1.2. Định hình áp suất:
PP này tượng tự như pp định hình chân khơng chỉ khác ở chỗ sử dụng áp suất khơng khí (liên quan đến áp suất khí quyển) tác động lên bề mặt tấm vật liệu. Giống như pp định hình chân khơng, pp này cĩ sự tác động của lực làm vật liệu đã hĩa dẻo tiếp xúc trực tiếp với khn. Ưu điểm chính của pp này là áp suất lên tấm vật liệu lớn hơn so với áp suất trong pp định hình chân khơng (dĩ nhiên là giới hạn đến áp
suất khí quyển), Vì vậy mà pp định hình áp suất giúp cho việc sao chép các chi tiết khuơn tốt hơn.
18.1.3. Định hình khn ghép:
Trong pp này, tấm vật liệu đã được gia nhiệt kẹp giữa hai nửa khuơn trên và khn dưới để định hình. Sản phẩm thể hiện chi tiết khuơn đẹp hơn, nhưng chi phi làm khuơn đắt tiền hơn, hai nửa khn cĩ thể được thiết kế chính xác.
18.1.4. Gia cơng kết hợp:
Bao phồng:
Hình dạng đơn giản nhất của bao này là tấm nhựa cĩ mép được dán nhãn mặt sau, đĩng kẹp hoặc dán dán nĩng. Bao phồng cĩ hình dạng đơn giản là hình trịn hoặc hình chữ nhật , cĩ thể tạo đường viền với hình dạng thích hợp của vật chứa bên trong hoặc cĩ thể bao gĩi đồ vật. Bao phồng cĩ thể làm nhiều lỗ hỗng vì vậy nĩ cĩ lợi cho việc trưng bày sản phẩm bên trong.
Bao phồng làm bằng kỹ thuật nhiệt định hình như định hình chân khơng hay áp suất, hầu hết là sử dụng vật liệu PVC. Vật liệu này cứng, cĩ độ trong suốt cao, bĩng dễ định hình và sao chép chi tiết khuơn tốt. Ví dụ bao PVC dùng bao gĩi các hộp bánh, chocolate. Các vật liệu khác cũng thường sử dụng như cellulose acetate và PS cĩ định hướng, vật liệu mới nhất được dùng làm bao phồng là polyester đồng trùng hợp.
Bao thường được định hình trên những khuơn multi- impression và tách ra bằng dao rạch qua máy xén hoặc bằng nén trục. Nếu sử dụng ép trục thì phải cắt rời khỏi khuơn là cần thiết đối với mỗi dạng khuơn. Việc cắt bằng dao và máy xén thì phù hợp với kích thước bao rộng và…. Ép trục cĩ thể là dây chuyền hoặc sản xuất riêng rẻ.
Nếu bao phồng được dán với nhãn (đây là pp dán thơng thường nhất) thì nhãn được thoa bằng chất kết dính nĩng. Việc làm căng được thực hiện bằng cách đặt những bao phồng trên khuơn dẫn (mép ở phía trên cao nhất), sản phẩm đặt bên trong và dán nhãn ở trên. Ép nhiệt xuống bao để dán dính và di chuyển ra khỏi khuơn dẫn. Tốc độ dán gia tăng bằng cách sử dụng bàn quay để vận hành và cĩ thể làm liên tục. Cĩ thể cĩù sự khác nhau về mức độ tự động hĩa, bao gồm việc di chuyển tự động bảng đã phủ chất kết dính
nĩng ở bộ phận dán và việc nạp bao tự động đã dán để đĩng gĩi. Việc di chuyển bao và đĩng gĩi thường được thực hiện bằng tay nhưng với những sản phẩm đơn giản thì cĩ thể di chuyển tự động. Qui mơ vận hành cĩ thể được sắp xếp từ: (1)Việc mua bao sẵn thì bao từ 2-4 cái đặt trong một khuơn dẫn đơn giản, đặt nhãn và dán ở vị trí niêm phong của bao.
(2)Việc vận hành đầy đủ, bắt đầu từ cuộn PVC hoặc vật liệu khác thích hợp. Trình tự vận hành là cung cấp nhựa tấm dạng cuộn, hình thành bao phồng, cắt bao, di chuyển bao vào trong khn dẫn để dán, đặt nhãn lên bao, dán nĩng và lấy bao đã hồn tất. Tốc độ từ 20 – 25 bao /phút đối với dây chuyền tự động, cơng suất mỗi máy là 2 triệu bao.
Đĩng gĩi dạng màng
Đĩng gĩi màng là kỹ thuật định hình chân khơng mà sản phẩm được bao gĩi theo hình dạng của nĩ. Kỹ thuật gia cơng đơn giản, gồm các bước:
(a) Sản phẩm được bao gĩi đặt trên tấm ván xốp (kích thước 500x760mm) và bộ phận lắp ráp đặt trên một bàn xếp di chuyển được trong thiết bị đĩng gĩi màng. (b) Màng nhựa kéo xuống từ cuộn và được kẹp chặt
trên tấm ván.
(c)Màng cắt ra khỏi cuộn và bộ gia nhiệt bức xạ được đặt bên trên màng.
(d) Màng được gia nhiệt mỗi lần định hình.
(e) Bộ gia nhiệt lùi lại và bàn xếp cĩ sản phẩm bao gĩi di chuyển đến màng đã gia nhiệt.
(f) Chân khơng rút qua ván xốp, làm cho màng co rút bao xung quanh sản phẩm, tiếp xúc sát với tấm ván, hình thành liên kết cố định.
(g) Sản phẩm sau khi bao gĩi sẽ qua làm lạnh màng nhựa.
(h) Tấm ván chia thành từng gĩi riêng lẻ. Việc tách rời này thực hiện bằng cách ép trục hoặc sử dụng dao rạch với máy xén (giống tách rời bao phồng).
Chú ý là khi sử dụng trục ép cĩ thể tách nhãn hoặc bao tạo những gĩc trịn, ở đây dao cắt và máy xén cĩ thể cắt vng gĩc. Những gĩc trịn này cĩ thể thích hợp với thị hiếu tiêu dùng và an tồn hơn.
Tấm ván xốp thì đủ độ xốp để gia cơng nhưng nĩ cũng phải cĩ nhiều lỗ nhỏ do nĩ dày đặc, ván cứng hơn nhiều hoặc để liên kết tốt hơn với màng. Việc sắp xếp đều đặn những lỗ nhỏ cĩ thể giúp cho người vận hành máy đặt sản phẩm vào đúng vị trí. Một phương pháp khác đĩ là in những ơ kẻ đều đặn lên tấm ván.
Vâït liệu sử dụng đĩng gĩi màng phải đủ dẻo để gĩi thành những đường vịng tốt và cĩ độ kéo căng cao…….màng LDPE và ionomer thì thích hợp cho bao gĩi dạng màng. PVC thường dùng để bao gĩi những sản phẩm nặng hơn. Đặc biệt là khi cĩ cạnh hoặc gĩc sắc nét. Bao gĩi dạng màng cĩ thể sử dụng cho đĩng bao theo hàng. Bao gĩi màng kết hợp thì khơng cắt rời và nhãn đặt bên trong. Những đường cong đẹp, phù hợp thường sử dụng đối với những sản phẩm cần bảo quản nhiều, ví dụ trà, thực phẩm để lâu.
Cũng như bao gĩi bằng bao phồng, thiết bị sử dụng cho bao gĩi màng cĩ thể bằng tay hay tự động. Cĩ nhiều
máy định hình bao phồng và bao gĩi màng. Khn trong máy định hình chân khơng tạo bao phồng được thay bằng bàn xếp và máy cắt cũng sử dụng. Cơng suất của đĩng bao màng cĩ dán nhãn tùy thuộc vào bề rộng của tấm ván và số lượng sản phẩm bao gĩi. Thời gian cho một lần đĩng gĩi màng từ 1.5-2 phút đối với máy tự động và bán tự động. Với 20 sản phẩm bao gĩi cho 1
chu kỳ thì tương đương với 30-40 nhãn dán trong bao mỗi phút.
Nhiệt định hình/ đĩng bao/ dán (TFFS)
Gia cơng TFFS trở nên quan trọng và cĩ hiệu quả cao trong pp đĩng gĩi. Đây là một dây chuyền đĩng gĩi gồm hai bề mặt vật liệu, mặt làm nền đã định hình thành bao phồng, sau khi đặt đủ sản phẩm cần bao gĩi (ví dụ: tách, khay), đán màng phủ trên sản phẩm bằng nhiệt. Kỹ thuật này thường sử dụng chủ yếu cho sản phẩm là: chất rắn, thuốc uống, dụng cụ mổ, ống chích và các dụng cụ khác, việc đĩng gĩi chất lỏng và dạng nhão và đĩng gĩi thực phẩm tươi cĩ chất bảo quản.
Một kỹ thuật gia cơng TFS khác đĩ là bao push – through
blister sử dụng cho thuốc uống. Vật liệu sử dụng làm
nền tùy thuộc vào sản phẩm cần bao gĩi cĩ hút ẩm khơng, những loại thuốc viên bên ngồi cứng cĩ thể gĩi bằng PVC khơng hĩa dẻo (uPVC) nhằm bảo vệ, uPVC cĩ phủ 48g/m2 PVDC chống hút ẩm tốt gấp 4 lần chỉ cĩ uPVC khơng nhưng giá thành cao gấp đơi. Những vật liệu khác cĩ tính chất bao gĩi cao như: uPVC/PE, uPVC/Aclar, uPVC/PE/PVDC. Vật liệu làm mặt trên sử dụng bao gĩi thuốc viên, thuốc con nhộng thường là lá nhơm bên dưới cĩ phủ sơn vinyl. Mặt nền bằng nhựa phải cứng đủ để bảo vệ viên thuốc nhưng cũng phải đủ dẻo để bật được viên thuốc ra ngồi. Lá nhơm phải được tơi cứng (khá giịn) để dễ nứt vỡ khi đẩy thuốc ra nhưng cũng giữ được thuốc trong suốt thời gian bao gĩi vận chuyển. Ống tiêm nhựa dùng một lần thường sử dụng bao gĩi dễ lột, mặt nền là nhựa cán mỏng Polyester/PP trong suốt, dẻo dai, khơng bị đâm chích, cĩ tính chống thấm khí và khử trùng. Lớp màng trên dễ lột thường sử dụng vật liệu là giấy gĩi MG được tẩy trắng chịu độ ẩm cao,
chống được vi khuẩn nhưng khí thấm qua được để ống chích được bao gĩi khử trùng bằng ethylene oxide.
Bao gĩi portion đối với chất lỏng và dạng nhão cũng sử dụng kỹ thuật TFS. Nhiều sản phẩm sử dụng bao gĩi portion như: mứt, mứt cam, mật ong, bơ, magarine, pho mai và nước sốt. Sữa UHT và kem thường sử dụng kỹ thuật đĩng gĩi khửâ trùng. Đĩng gĩi portion này thường dùng cho các sản phẩm ở nhà hàng, khách sạn, hàng khơng và bệnh viện. Vật liệu sử dụng làm lớp màng nền thường là uPVC hoặc PS, vật liệu làm màng mặt trên được bao phủ bằng lá nhơm cán mỏng hoặc polyester bọc kim loại. Nĩi chung đối với những loại sản phẩm như mứt thì gia cơng cơ bản như đĩng gĩi thuốc uống trừ khi bao phồng được deep drawn và sử dụng pp đĩng bao khác.
Đĩng gĩi khử trùng với sữa UHT hoặc kem thường sử dụng peroxide hydro để khử trùng hai mặt vật liệu trên và nền. Mặt nền đi qua thùng chứa peroxide hydro và giữ ở trạng thái vơ trùng trong tủ đến khi đi ra ngồi. Việc định hình nhiệt thực hiện trong khơng khí vơ trùng được lọc qua tiêu chuẩn vi sinh và plug assist. Việc đĩng gĩi thực hiện trong tủ vơ trùng, sau đĩ dán sơ bộ ở mép màng, vì vậy tạo ra một ống đĩng kín giữa màng nền và màng bên trên. Giai đoạn dán nhiệt lần hai để dán những sản phẩm riêng khi ra khỏi tủ khử trùng. Việc khử trùng cho màng trên bằng vật liệu cán mỏng phơi/polyester giống như màng nền. Khử trùng tự động trong khoảng 30 - 40 phút, yếu tố hạn chế là thời gian sấy khơ để khử lượng peroxide hydro. Lá nhơm cán mỏng sử dụng được cho đĩng gĩi khử trùng, nhưng polyester cĩ bọc kim loại in bản kẽm thì sử dụng cho đĩng gĩi khơng khử trùng đặc biệt là mứt trái cây và nước sốt.
Một kỹ thuật gia cơng hơi khác một chút đĩ là rút bao xung quanh sản phẩm sau khi định hình nhiệt và dán. Vật liệu bao gĩi gồm 2 mặt là ionomer và nylon được đùn từ máy đùn nhiều trục. Mặt đáy dày 0.15-0.24mm để chứa sản phẩm và bên trên được phủ lớùp màng dày 0.08-0.12mm từ cuộn thứ hai, hút chân khơng, dán nhiệt và cắt rời thành từng gĩi rồi
co rút bằng nước nĩng. Sản phẩm bao gĩi dùng hệ thống này thường là thịt nguội và phơ mai.
18.2. Những thay đổi máy mĩc:
Những bộ phận quan trọng nhất thường thay đổi là: gia nhiệt, làm nguội và thiết kế khuơn.
18.2.1. Gia nhiệt:
Trong nhiệt định hình màng hoặc tấm nhựa, những loại khác nhau của nguồn nhiệt gồm: nhiệt tiếp xúc, tia hồng ngoại, nhiệt high frequency và truyền nhiệt sử dụng khơng khí nĩng hoặc chất lỏng nĩng. Hai pp đầu tiên thường được sử dụng trong thực tế. PP nào sử dụng cũng phải cĩ những yêu cầu sau: màng hoặc tấm phải được gia nhiệt đến nhiệt độ định hình tối ưu và thậm chí vượt quá phạm vi định hình. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai mặt của tấm vật liệu phải giảm thiểu tối đa. , khoảng cách nhiệt độ ngắn tối đa, nhưng phải tránh vượt quá nhiệt độ gia cơng của vật liệu vì nếu