Nghiên cứu tính chất hóa học và vật lý của các loại polyme được điều chế ở quy mô phòng thí nghiệm dùng để phủ lên bề mặt của bản nhôm

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự
của cá nhân, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Nguyễn
Việt Cƣờng.
Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận
văn này trung thực và chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.

Học viên

Nguyễn Thị Hằng

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 1


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới Thầy giáo - TS.
Nguyễn Việt Cƣờng đã hướng dẫn, động viên tận tình, cung cấp những kiến
thức quý báu và có nhiều góp ý sâu sắc chân thành trong suốt quá trình tôi
làm luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô Bộ môn Công nghệ In, Viện

Kỹ thuật Hóa Học đã cung cấp cho tôi các kiến thức quý báu trong suốt thời
gian vừa qua.
Tôi chân thành cảm ơn các bạn lớp 11BKTHH đã ủng hộ giúp đỡ
trong các năm học vừa qua và quá trình hoành thành luận văn.
Mặc dù tôi đã cố gắng hoàn thành luận văn nhưng do phạm vi và khả
năng cho phép nên luận văn của tôivẫn còn thiếu và sai sót, nên tôi mong
nhận được sự thông cảm và chỉ bảo tận tình của các Thầy cô và các bạn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Học viên thực hiện

Nguyễn Thị Hằng

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 2


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

LỜI MỞ ĐẦU
Bản in offset là một yếu tố không thể thiếu trong công nghệ in offset,
có nhiều loại bản in offset khác nhau. Tuy nhiên theo nhiều nghiên cứu và
ứng dụng thì bản in diazo là loại bản được sử dụng nhiều nhất hiện nay do
chúng có khả năng thấm ướt, nhận mực và truyền mực tốt. Hiện tại các nhà
in đang sử dụng đồng thời công nghệ phơi bản truyền thống và công nghệ ghi
bản trực tiếp. Bản in sau khi sử dụng nếu tiếp tục in sẽ đưa vào công đoạn
gôm bản, còn nếu không sử dụng nữa, cán bộ kỹ thuật sẽ hủy bản. Việc hủy

bản in hoặc bán theo giá nhôm phế liệu giá rẻ là một cách làm không hiệu
quả. Một sáng kiến để tận dụng đế bản nhôm nhằm tiết kiệm chi phí tạo bản
in mới là sử dụng công nghệ in phun để phun lên bề mặt bản nhôm sau khi gia
công bề mặt một lớp nhựa polyme. Lớp nhựa polyme này đóng vai trò là phần
tử in. Trong quá trình in offset, do đế nhôm có lớp oxit nhôm nên đã hút nước
và đẩy mực về các phần từ in. Khi đó bản có thể nhận mực và nhả mực, đáp
ứng được những yêu cầu cơ bản của in offset. Đây là một hướng đi mới tại
Việt Nam về việc tận dụng những vật liệu đã qua sử dụng, với mục đích giảm
thiểu rác thải ra môi trường, đồng thời tiết kiệm được chi phí sản xuất.
Trong luận văn này, tác giả đề cập đến các loại polyme có khả năng
bám dính lên bề mặt đế bản nhôm, đóng vai trò như phần tử in trong bản in
offset.
Do đó luận văn của tôi tên là: “Nghiên cứu tính chất hóa học và vật
lý của các loại polyme đƣợc điều chế ở quy mô phòng thí nghiệm dùng để
phủ lên bề mặt của bản nhôm.”
Trong luận văn này, tác giả sẽ giới thiệu về tổng quan về bản in offset
dùng trong công nghiệp in nói chung trong chương 1, chương 2 nói về công
Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 3


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

nghệ in phun, chương 3 chúng ta tìm hiểu về tổng quan phương pháp phun
những polyme lên bề mặt đế bản nhôm, chương 4 chúng ta tìm hiểu sâu về
những hợp chất, tính năng của các polyme này để có thể ứng dụng vào công
nghệ in phun, và cuối cùng là phần kết luận đưa ra những thảo luận sơ bộ.

Mực đậu tương có nhiều ưu điểm so với mực gốc dầu mỏ vì việc tái
chế giấy dễ dàng hơn, về phần này tác giả cũng nêu trong phụ lục 1 nói về quá
trình khử mực khỏi giấy. Ngoài ra tác giả còn đề cập đến danh mục tiêu chuẩn
Việt Nam về môi trường bắt buộc áp dụng và vấn đề này được trình bầy ở phụ
lục 2.
Nội dung luận văn chia làm các phần sau:
Chương 1: Tổng quan về bản in offset trong công nghệ in offset
Chương 2: Tổng quan về công nghệ in phun
Chương 3: Tổng quan về phương pháp tạo phần tử in trên đế bản nhôm
bằng phương pháp in phun.
Chương 4: Khảo sát tính chất của các hợp chất polyme có khả năng tạo
phần tử in trên đế bản.
Kết luận.
Tài liệu tham khảo.
Phụ lục.

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 4


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................................. 1
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................................... 2
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 3

KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT ................................................................................................................. 8
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................................................ 10
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ........................................................................................ 11
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BẢN IN OFFSET ..................................................................... 12
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IN PHUN......................................................... 24
CHƢƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IN PHUN ĐỂ TẠO RA CÁC
PHẦN TỬ IN TRÊN ĐẾ BẢN NHÔM ......................................................................................... 44
CHƢƠNG 4: THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN .......................................................................... 76
KẾT LUẬN ...................................................................................................................................... 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................................. 99

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 5


KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT
CIJ

Continuos Inkjet , Phương pháp in phun liên tục

DOD

Drop on Demand, phương pháp in nhỏ giọt

HAN250NL

Đèn thủy ngân có sự lưau hóa cao, được sản xuất bởi GS
Yuasa Corporation

PO

Propylene oxide

EO

Ethylene oxide

IRGALITE BLUE Cyan pigment, được sản xuất bởi Ciba Specialty
GLVO
Chemicals (CSC)
CINQUASIA
Magenta pigment, được sản xuất bởi Ciba Specialty
MAGENTA RT- Chemicals
335 D
NOVOPERM
YELLOW H2G

Yellow pigment, được sản xuất bởi Clariant)

SPECIAL
BLACK 250

Black pigment, được sản xuất bởi Ciba Specialty
Chemicals

KRONOS 2300

White pigment, được sản xuất bởi KRONOS

FANCRYL 512A

Corresponding to compound example M-11, được sản
xuất bởi Hitachi Chemical Co., Ltd.

FIRSTCURE ST-1 Polymerization inhibitor, được sản xuất bởi ChemFirst)
Lucirin TPO (photopolymerization initiator, được sản
xuất bởi BASF
IRGACURE

184 Photopolymerization initiator, được sản xuất bởi Ciba

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 8


Specialty Chemicals
BYK-307

Surfactant, được sản xuất bởi BYK Chemie

Disper BYK-168

Dispersant, amine value 10 mg KOH/g, acid value 0 mg
KOH/g, được sản xuất bởi BYK Chemie

PMMA

Poly Metyl Metacrylat

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 9


DANH MỤC BẢNG
STT

Tên

Trang

Bảng 4.1

Tỷ trọng các ngành sử dụng Poly (Metyl Metacrylat)

80

Bảng 4.2

Tình hình sản xuất Metyl Metacrylat

85

Bảng 4.3

Ước tính cung cầu sản phẩm Metyl Metacrylat của
hãng Sumitomo

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

89

Page 10


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

STT

Tên

Trang

Hình 2.1

Sơ đồ nguyên lý Binary-Deflection

29

Hình 2.2

Nguyên lý phun nhiệt

32

Hình 2.3

Hoạt động của chất điện môi

34

Hình 2.4

Sơ đồ nguyên lý in phun tĩnh điện

35

Sơ đồ nguyên lý phun tĩnh điện có sử dụng điển
Hình 2.5

trở nhiệt làm tăng quá trình hình thành giọt

36

Hình 2.6

Ngyên lý cơ bản của vòi mực phun sương

37

Hình 2.7

Cấu trúc đầu phun

39

Khả năng truyền quang của PMMA và một số loại
Hình 4.1

nhựa khác

79

Thị phần tiêu thụ PMMA tại các khu vực trên thế
Hình 4.2

giới năm 2011

82

Hình 4.3

Mô tả quy trình tổng hợp các sản phẩm PMMA

83

Hình 4.4

Mô hình 3D của phân tử Metyl Metacrylat

83

Hình 4.5

Các phương pháp điều chế Metyl Metacrylat

88

Hình 4.6

Sơ đồ hệ thống sản xuất MMA từ isobuten

92

Hình 4.7

Miêu tả công nghệ ba bước

93

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 11


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BẢN IN OFFSET
1.1.

Lịch sử hình thành và phát triển của bản in offset
Trước đây công nghệ in offset được xuất phát từ công nghệ in thạch

bản, bản in là những tấm đá được khắc những hình ảnh in lên đó. Và nó thật
là khó khăn để có thể dễ dàng gắn bản in lên trên máy in hiện đại.
Máy in ban đầu của Senefelder là máy in dạng phẳng vì vậy chúng có

thể sử dụng bản in đá dễ dàng. Còn ngày nay thì các máy in offset có sử dụng
các ống dạng hình trụ để gắn bản in lên trên đó. Cơ sở in thạch bản hiện đại là
sự kết hợp của sự nhiếp ảnh và sụ quan sát ban đầu của Senefelder về việc
dầu và nước không trộn lẫn. Và tất cả các bản in offset ngày nay đều sử
nguyên tắc này. Và bản in bây giờ có hai phân tử, phần tử in và phần tử không
in, phần tử in thì nhận mực và không ưa nước còn phần tử không in thì ưa
nước.
Ngày nay bản in offset được làm từ những tấm nhôm rất mỏng có độ
dầy khoảng 0,3-2mm và bề mặt của nó được tạo hạt.Việc tạo hạt như này giúp
cho tăng đặc tính nhận nước của bề mặt bản in và làm tăng sự bám dính của
lớp phân tử in lên bề mặt đế. Và thực tế ban đầu bản in sẽ được phủ toàn bộ
một lớp nhạy sáng diazo hoặc polymer nhạy sáng sau quá trình hiện hình nó
sẽ hình thành phần tử in và phần tử không in.
Lớp phủ polymer này, là một nhựa hóa học hay là polymer mà nó sẽ
phản ứng với ánh sang tím giống như chụp ảnh, Khi mà ánh sang tím gặp bề
mặt polymer trên bản in, thì nó sẽ bị cô cứng lại còn những phần polymer
không gặp ánh sang sẽ dễ dàng bị loại bỏ. Đây là nguyên tắc làm việc của bàn
in offset hiện đại

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 12


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

Và hiện nay có 4 dạng bản in offset sử dụng trong công nghiệp.
1- Diazo (Bản diazo)

2- Photopolymer (Bản Photopolyme)
3- Silver Halide (Bản nhũ tương bạc Halogen)
4- Waterless
Khuôn in Offset thuộc nhóm in phẳng, có phần tử in và không in nằm
trên cùng một mặt phẳng, chúng khác nhau về tính chất hóa lý bề mặt. Cụ thể
là các vùng không có hình ảnh in ưa nước và các vùng có hình ảnh in sẽ ưa
mực.
1.2.

Phân loại bản in:
a. Theo tính chất làm việc của bản in

1.2.1. Bản in âm bản:
Bản in âm bản tương đối rẻ và thường được sử dụng ở Hoa kỳ. Như
theo cái tên của nó, những tấm phim âm bản được sử dụng để tạo hình ảnh
lên bản in âm bản (negative working plate). Những bản in này thường
được phủ một lớp photopolymer và được biết đến như là các bản in làm
việc âm bản (negative working presensitised plates). Việc lộ sang và quá
trình hiện hình loại bản này thường thực hiện mất 10 phút. Để lộ sang bản
in, một tấm film âm bản được đặt lên lớp màng nhạy sang và được lộ sang
với ánh sang UV. Ánh sang đi xuyên qua các vùng trong của phim âm làm
cho phản ứng giữa các monomer của photopolymer xảy ra tại đây hình
thành liên kết từng monomer, liên kết này rất bền. Còn phần ánh sáng
không thể xuyên qua vùng film mầu đen của film âm bản vì vậy sẽ không

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 13

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

có phản ứng xảy ra ở vùng này. Và những vùng này dễ dàng bị loại bỏ.
Một dung dịch gôm sẽ được phủ lên những vùng hình ảnh không in của
bản in để tăng khả năng nhận nước mà đẩy mực.
1.2.2. Bản in dương bản (Positive working plate)
Bản in dương bản đắt hơn nhiều so với bản in âm bản . Những loại
bản này được sử dụng nhiều ở các máy in châu âu. Như là tên của nó, thì
một tấm film dương bản được sử dụng để tạo hình ảnh cho loại bản này.
Photopolymer được sử dụng để tạo ra bản in dương bản khác vơi polymer
được sử dụng tạo ra bản in âm bản đó là được làm cứng trước khi lộ sáng.
Photopolyme được sử dụng ở đây trở nên không ổn định khi được lộ sáng
cùng ánh sáng tím và vẫn còn cứng nơi không có ánh sáng chiếu vào
polymer. Quá trình xử lý bản in tương tự như âm bản đó là quá trình loại
bỏ photopolymer từ bản in và đưa lớp gôm lên để bảo vệ bề mặt vùng hình
ảnh không in khỏi mực.
Bản in thường được làm từ nhôm. Những vật liệu đế khác có thể
được sử dụng như, paperm polyester và phi kim. Bản in phi kim thời gian
sử dụng dài bền trong suốt quá trình máy in chạy. Bản paper được sử dụng
trong các máy in offser nhỏ được biết đến như là những chiếc máy copy
chạy với tốc độ thấp ( 1000-10000 lượt). giống như bản in paper, chỉ dùng
cho những máy in chạy tốc độ thấp. Thông thường, tấm polyester và bản
in paper rẻ hơn nhiều so với bản in đế nhôm hay bản in phi kim. Chi phí,
thời gian sống, dạng máy in dạng công việc chỉ ra loại bản cần thiết để sử
dụng cho máy in.
1.3.

Phân loại theo công nghệ bản offset.

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 14


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

Bản Diazo: là hỗn hợp được sử dụng để phủ lên bản in offset. Lớp phủ
diazo là hỗn hợp chất hữu cơ mà nó sử dụng để tạo bản presensitized cùng với
thời gian sử dụng khoảng 1 năm và đối với các bản được làm sạch mà nó có
thể được phủ bảo quản từ 1- 2 tuần. Những bản in này có thể là bản âm bản
hay dương bản. Sau khi lộ sáng, chúng được xứ lý cùng với hỗn hợp nhũ
tương trong đó bao gồm keo, gôm trong dung dịch axit. Vùng diazo không
được lộ sáng sẽ bị hòa tan bởi dung dịch này, gôm được phủ lên vùng không
in để đảm bảo khả năng nhận nước. Một khi được hiện hình, bản in rửa sạch
cùng với nước và được phủ lên bề mặt 1 lớp gôm Arabic. Độ bền của bản này
thấp, độ bền của bản là 100000 – 250000 lượt in.
Photopolymer – lớp phủ này được sử dụng để tạo bản in polymer là
hợp chất hữu cơ chất mà rất trơ và có khả năng chống mài mòn, cho phép độ
bền của bản in hơn bản in diazo ( lên tới 1.000.000 lượt in). Đây là dạng
mảng phủ được sử dụng rộng rãi làm vật liệu cho việc tạo bản. Bản in được
làm cùng với photopolymer có thể là dạng làm việc âm bản hay dương bản.
Màng photopolymer khác với những chất nhạy sáng khác như là chúng có thể
thay đổi trọng lượng phân tử trong suốt quá trình lộ sáng. Điều này giải thích
cho rất nhiều tính chất khác thường của chúng như độ bền bản, khả năng
chống mài mòn và tăng sức đề kháng bảo vệ sau khi nướng bản (kỹ thuật để
tăng tuổi thọ của bản). Ngày nay, các bản in photopolymer tốc độ cao được

phát triển cùng với một photopolymer nhạy sáng nhuộm mầu mà nó có thể
được lộ sáng bởi tia laser và được sử dụng trong hệ thống ghi bản kỹ thuật
số. Các bản photopolymer vẫn đang được sử dụng rộng rãi trong ngành công
nghiệp in và trong tương lai.
Bạc nhũ tƣơng: là bản in tốc độ cao mà chúng có sử dụng một lớp
nhậy sáng giống như màng phim chụp ảnh đó là lớp nhũ tương bạc

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 15


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

halogenua. Lớp nhũ tương này mù mầu và chúng rất nhạy với ánh sáng trong
khu vụng mầu xanh của quang phổ nhìn thấy được vì vậy chúng cần được xử
lý trong khu vực ánh sáng lọc vàng. Dạng này có thể được lộ sáng bằng việc
sử dụng film âm bản hoặc bằng tia laser từ phương pháp ghi kỹ thuật số. Quá
trình xử lý các dung dịch có chưa kim loại nặng (bạc) các sản phảm đó phải
được mang đi xử lý đặc biệt hoặc trong nhà máy hóa chất thu hồi bạc trước
khi được phép thải ra bên ngoài. Các loại bản bạc nhũ tương này được sử
dụng cho việc tái tạo mầu sắc bằng việc sử dụng dữ liệu kỹ thuật số. Những
dạng của bản in này thường có độ bền thấp.
Khuôn in Offset khô (Waterless): Là một loại khuôn in Offset không
dung nước, khi đó phần tử không in là lớp silicon có tính kỵ mực, phần tử in
là lớp photopolymer ưa mực. Các phần tử in và không in được phủ lên lớp đế
là nhựa. Loại khuôn không được phổ biến.
Trong bài luận văn này em xin phép trình bày về cách tạo loại bản

Diazo
1.4.

Cấu tạo và thành phần của bản in Diazo
Cấu tạo có 2 lớp chính: lớp đế bản nhôm và lớp nhậy sang diazo.

1.4.1. Lớp đế bản:
Đế bản có 2 dạng đế bản: Đế nhôm và đế kim loại nhiều lớp
Đế nhôm: Hiện nay nhôm là kim loại chủ yếu dung trong quá trình chế
tạo khuôn in Offset, tuy nhiên do độ bền của nhôm không cao nên người ta
thường dung hợp kim của nhôm với Mg và một số hợp chất khác như Si, Zn,
Fe.. Độ cứng của bản nhôm khoảng 60kg/ mm2, lực chống đứt gẫy 20kg/mm2.
Việt nhiệt động học thì Nhôm có tính Oxi hóa caom do đó có tác dụng tạo lớp

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 16


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

oxit nhôm chống ăn mòn. Nhôm là loại kim loại lưỡng tính nên trong dung
dịch kiềm sẽ dễ bị ăn mòn.
Bề mặt bản nhôm: Cấu trúc tính chất bề mặt bản nhôm là cơ sở quan
trọng nhất đối với giai đoạn chế bản và in Offset. Trên bề mặt bản có sự thấm
ướt chọn lọc đối với nước và dầu, để tạo ra phần tử in và phần tử không in,
các phần tử này phải có độ bền nhất định về mặt cơ học và hóa học để thỏa
mãn quá trình in. Để phần tử không in không bắt được mực khi in thì phải có

một màng nước mỏng phủ kín bề mặt làm cho mực in không thể tiếp xúc trực
tiếp với bề mặt bản nhôm. Muốn có màng nước đó thì bề mặt phần tử in phải
có khả năng thấm ướt bề mặt tốt đối với nước.
Khi tăng độ nhám của bề mặt bản nhôm sẽ làm tăng khả năng thấm ướt
của phần tử không in và tăng độ bám dính của lớp keo nhậy sangs tráng lên bề
mặt bản in. Trong các tính toán đã chỉ ra rằng dung dịch làm ẩm có sức căng
bề mặt lớn sẽ không dàn trải trên bề mặt của các phần tử trắng nhẵn khi không
được gia công bằng keo ưa nước. Nếu bề mặt phần tử không in có hệ số nhám
là K>1,2 thì nước sạch sẽ dàn trải tốt trên bề mặt này, khi đó sự thấm ướt do
độ nhám của bề mặt quyết định.
1.4.2. Các phương pháp tạo hạt trên bề mặt:
Phương pháp cơ học:
Phương pháp tạo hạt bằng bàn chải khô và ướt: Phương pháp chải khô
và chải ướt được sử dụng để gia công cơ học trên cuộn nhôm. Khi tạo hạt khô
bằng nhôm chạy qua bàn chải sợi thép quay tròn, lớp hạt tạo thành trên bề mặt
bản tương đối thô. Loại bản này chỉ phù hợp với chất lượng sản phẩm in đơn
giản, số lượng nhỏ.

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 17


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

Phương pháp mài mòn bản bằng bi-cát: Phương pháp này chủ yếu để
mài bản kẽm, nhôm dung chế bản tái sinh. Khi mài, bản được kẹp chặt trong
khung mài, trên bề mặt bản dải một lớp bi sứ có đường kính từ 18-22mm phủ

kín hết toàn bộ dạng lắc xoay như sang gạo. Khi máy quay người ta rắc một
lớp cát cứng đều lên toàn bộ bề mặt bản và phun lượng nước nhỏ làm ướt cát.
Lúc máy hoạt động sẽ làm cho các viên bi trên bản vừa quay tròn vừa chuyển
động đổi chỗ cho nhau và mài các hạt cát xuống bề mặt bản, làm cho bề mặt
bản nhám lên. Người ta gọi đó là quá trình mài tạo hạt. Quá trình được chia
làm 2 giai đoạn: Giai đoạn 1 là mài phá hình ảnh cũ và mài tạo hạt trên bản.
Phương pháp tạo hạt này đơn giản về thiết bị và công nghệ nhưng chất lượng
bản không cao do lớp hạt trên bản lúc quá thô, lúc quá mịn, độ nhám không
đều, khi in cần nhiều nước hơn và không đồng đều trên bản, độ bền bản in
thấp, bề mặt bản đễ bị lồi lõm không đều, có những vết xước, tiếng ồn lớn khi
mài bản. Loại bản này có lớp hạt trên bản thô nen khả năng truyền hình ảnh
thấp vì độ phẩn giải của bản không cao.
Phương pháp tạo hạt bằng điện hóa
Tạo hạt bằng điện hóa khác hẳn so với quá trình tạo hạt bằng phương
pháp cơ học, nó dùng dòng điện trong dung dịch điện phân làm tan nhôm
trong dung dịch tạo thành bề mặt gồ ghề. Quá trình tạo hạt có thể tiến hành ở
các dạng bản phẳng với các khuôn khổ xác định, cũng có thể tạo hạt liên tục
trên băng nhôm cuộn. Khi tạo hạt thường chia thành 2 giai đoạn: Tạo hạt và
oxi hóa dương cực.
Tạo hạt: Giai đoạn này người ta sẽ cho dòng điện xoay chiều đi qua
dung dịch điện phân HCl thong qua các điện cực là tám nhôm cần tạo hạt.
Trong quá trình tạo hạt tại Anot trog nửa chu kỳ, dưới tác dụng của điện áp,
nhôm bị tan ra tạo thành ion nhôm theo phản ứng
Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 18


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

Al  Al+3 + 3e
Quá trình oxi hóa dương cực: Đây là quá trình tạo lớp oxit nhôm bằng
điện cực để tạo lớp oxi nhôm dầy hơn bình thường, chúng có độ dầy gấp
khoẳng 100 lần lớp oxit nhôm tự nhiên. Độ dầy lớp oxit nhôm khoảng 2µm
phù hợp với yêu cầu của bản in khi in. Để tạo lớp oxti nhôm người ta có thể
dung dòng điện xoay chiều, khi đó dương cực (Anot) là bản nhôm còn âm cực
(Katot) là tấm hình chì non.
Bản in có đế bản kim loại nhiều lớp:
Thông thường bản kim loại nhiều lớp có hai loại: bản 2 lớp đồng –
crom và bản 3 lớp thép – đồng- crom hoặc nhôm –đồng-crom. Tính chất bề
mặt của bản in 2 lớp đồng-crom và bản kim loại ba lớp thép-đồng-crom đều
giống nhau. Lớp đồng có tính kỵ nước được làm phần tử không in, bản in kim
loại nhiều lớp dung cho máy in tờ rời và giấy cuộn, chúng có độ bền cơ học
rất cao nên nó phù hợp với loại sản phẩm in có chất lượng in rất lớn. Để làm
khuôn in Offset người ta duawjj vào tính ưa nước của các kim loại. Khả năng
ưa nước hay ưa dầu của kim loại phụ thuộc vào vị trí của kim loại trong dãy
điện thế hóa học.
Ưu điểm của loại bản in kim loại có nhiều lớp:
- Hình ảnh nét, điểm T’ram sắc cạnh, phân tử in không bị biến
dạng.
- Tính nhận mực và truyện mực tốt.
- Quá trình in thuận lợi vì khả năng bắt nước của crom ở phần tử
không in rất tốt.
- Độ bền in cao về mặt cơ học và hóa học
Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 19

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

Nhược điểm:
- Tốn thời gian và công nghệ chế tạo khuôn in phức tạp.
- Phải sử dụng kim loại mầu có độ tinh khiết cao.
- Gây độc hại khi sản xuất.
- Khuôn chế bản không đa dạng.
1.4.3. Lớp hóa chất Diazo
Hợp chất Diazo là một hớp chất hữu cơ, nó gồm nhiều loại khác nhau
và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong đó, loại sử dụng trong
công nghệ chế tạo khuôn in Offset là loại hợp chất hữu cơ trong phân tử có 2
nguyên tử Nito kết hợp trực tiếp với nhau ở dạng mạch thẳng chúng có nhóm
chức (-N=N-). Diazo có cấu tạo là hợp chất Ion (-N+=N) lien kết Diazo là một
nhóm 2 nguyên tử Nito kết hợp với gốc Cacobnhydro. Thông thường gốc này
là vòng nhân thơm –C6H5 và dẫn xuất hoặc –C10H7.... thường thì hóa trị thứ 2
của nhóm, Nito kết hợp với một ion âm nào đó như Cl-. NO3, những loại này
thường tan trong nước. Ngoài kiểu cấu trúc trên còn có những lien kết mà cấu
trúc giữa các nguyên tử Nito khác như N=N hoặc =N=N, lúc đó ta thấy thành
phần Diazo không có ion âm vô cơ, nhóm Diazo ở đây lien kết với vòng nhân
thơm.
Liên kết Diazo loại Quinomdiazit trên không tan trong nước mà chỉ tan
trong dung môi hữu cơ. Như vậy nếu trong phần tử của chúng có chứa có cực
như –SO3H hoặc SO3Na thì liên kết Diazo loại quinomdiazit sẽ tan trong
nước.
1.5.

Một số tính chất cơ bản của hợp chất diazo

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 20


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

Tác dụng với kiềm cho diazotat
Phản ứng thế nhóm –N+≡N.
Phản ứng quan trọng nhất của hợp chất Diazo được dung trong công
nghệ chế bản là phản ứng quang hóa, liên kết Diazo loại vòng thơm không
bên vững và bị ánh sang phân hủy ở các mức độ khác nhau, người ta gọi đó là
tính cảm quang của liên kết Diazo. Đa số những liên kết Diazo đều bị phân
hủy ở ánh sáng có bước song từ 360 -400nm tùy thuộc vào cấu trúc liên kết
Diazo và điều kiện chiếu sáng mà xảy ra những phản ứng khác nhau.
Đặc điểm của màng Diazo
Đặc trưng của màng keo nhậy sáng.
Những đặc trưng của các biến đổi quang hóa của các hợp chất Octoquinondiazit, cũng như khả năng tạo thành màng kỵ nước và bị phân hủy do
tác dụng của một số dung dịch như xút trong quá trình hiện hình hoặc ăn mòn
(với bản nhiều lớp). Lớp nhạy sáng cần phải có độ bền hóa học cao, tính cách
điện tốt, độ kị nước cai và độ bền cơ học lớn. Các yêu cầu trên có đáp ứng
được hay không phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố trên có đáp ứng được hay
không phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố mà trong đó có thể liệt kê ở đây
một số yếu tố quan trọng nhất. Đó là cấu trúc hóa học của (octo-quinondiazit)
và các chất tạo màng, thành phần của các dung môi, sự có mặt của các chất
phụ , các tác dụng biến tính, bản chất của lớp đế, chất lượng của bề mặt, điều
kiện hình thành và sấy khô lớp nhậy sáng, chế độ gia công lớp nhậy sáng.

Thành phần của lớp nhậy sáng:
Bao gồm chất nhậy sáng, chất tạo màng đảm bảo cho lớp nhậy sáng có
độ nhậy cao, khả năng phân giải cao, độ chính xác hình học của việc phục chế

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 21


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

( nhất là các nét nhỏ, điểm T’ram), độ dầy của màng, khả năng bắm dính tốt
với lớp đế, độ bền cơ học và hóa học cao.
Octo-Quinondiazit là các hợp chất polymer có khả năng tạo thành
màng từ các dung dịch sử dụng các dung môi hữu cơ. Tuy nhiên các màng
này không đồng đều theo chiều dầy và không đáp ứng được các yêu cầu kể
trên. Vì vậy octo-quinondiazit chỉ được sử dụng với chức năng là thành phần
nhạy sáng trong lớp keo nhậy sáng. Các chất tạo màng được lựa chọn tương
ứng với các yêu cầu sau: Hỗn hợp octo-quinondiazit trong một khoảng nồng
độ rộng, hòa tan tốt với các dung môi dành cho octo-quinondiazit, dễ dàng
tách ra cùng với các sản phẩm phân hủy quang hóa của octoo quinondiazit khi
hiện hình yêu cầu này làm hạn chế số lượng các chất tạo màng được sử dụng.
Theo đó chỉ có thể dụng các chất tạo mạng là polymer hòa tan trong kiềm
yếu. Và chất đáp ứng tốt nhất yêu cầu trên là Phenol formadehid, nhựa này có
cấu trúc phẳng, là loại nhựa dẻo, hòa tan tốt trong nhiều dung môi và có tính
chất tạo màng của dung dịch, độ đồng đều của màng, tính chịu axit tốt. Tuy
nhiên do tính hòa tan của nhựa novolac trong các dung dịch kiềm, lớp nhạy
sáng trở nên rất nhạy với tác dụng của chất hiện và giá trị PH của dung dịch

hiện. Một trong những cách nâng cao độ bền vững chắc hóa học là thêm các
chất phụ làm tăng độ bán dính tính kỵ nước của màng. Ta thấy rằng nhựa
Phenol Phormandhid ở dạng resol chứa nhiều nhóm metyl tự do, điều này làm
cho chúng có khả năng phản ứng cao, bám dính tốt với các kim loại và có xu
hướng tạo thành cấu trúc mạng không gian ở nhiệt độ cao hơn 150 oC . Việc
đưa nhựa resol, lắc bakelit vào dung dịch làm tăng độ bền hóa học của các
màng nhạy sáng tuy nhiên việc sử dụng chúng cần phải được giới hạn vì sự có
mặt nhiều của chúng trong lớp nhậy sáng sẽ kém khả năng hiện của màng.

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 22


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

Các màng được tạo thành từ dung dịch nhựa Epoxit có một tổ hợp các
tính chất rất có giá trị: có độ cứng cao, độ bám dính tốt với đế kim loại, độ
dẻo cao, độ bền với khí hậu, độ bền vững hóa học cao, bền vững với sự dao
động mạnh cua nhiệt độ. Khi đưa nhựa Epoxit vào màng nhạy sáng sẽ làm
tăng độ bền vững chắc.

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 23


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IN PHUN
Ngày nay in phun thực sự chiếm một thị phần lớn trong in kỹ thuật số,
những ứng dụng của in phun tương đối lớn. Nó đóng vai trong là một trong
những kỹ thuật quan trọng trong sản xuất ra các sản phẩm in.
Công nghệ in phun được xếp vào nhóm kỹ thuật in không bản, mặc dù
ra đời muộn hơn nhưng kỹ thuật in này đã phát triển và gia tăng đến mức
chóng mặt.
In phun là công nghệ in ma trận điểm không tiếp xúc, trong đó mực
được bắn ra một cách chính xác vào những điểm riêng việt trên bề mặt vật
liệu cần in, Cơ chế hoạt động dựa theo sự phân đoạn dòng chảy của chất lỏng
thành từng giọt, cơ chế này được giới thiệu bởi Lord Rayleigh vào năm 1878
Vào năm 1951 Emlqvist, kỹ sư của tập đoàn Siemen được cấp bằng
sáng chế bộ phận phân giọt mực dựa trên nguyên lý của Rayleigh. Phát minh
này mở đầu cho việc máy Mongograph, một trong những máy ghi biểu đồ
bằng phương pháp in phun sử dụng tín hiệu analog.
Vào đầu những năm 1960, tiến sĩ Sweet thuộc trường đại học
Standfond chứng minh về khả năng ứng dụng sự thay đổi áp suất ở lỗ phun
làm cho tia mực bị phân thành từng giọt xoa kich thước như khi còn trong tia
mực.
2.1. Các kỹ thuật in phun
2.1. 1. In phun mực liên tục
Khi giọt mực được tích điện bay qua vùng điện trường, chúng sẽ bị
thay đổi hướng bay và bay tới máng chặn để trở về máng chứa mực. Những
giọt mực không được tích điện sẽ bay thẳng tới bề mặt vật liệu cần in.
Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 24

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

Nguyên lý này được gọi là nguyên lý in phun mực liên tục (Continous InkjetCIJ).
Cuối những năm 1960, phát minh của Sweet mở đầu cho sự ra đời của
máy in AB Videojet, Mead DijiT.
Năm 1970, IBM đăng ký bản quyền công nghệ và xúc tiến việc viết
chương trình điều khiển phù hợp với nguyên lý phun mực liên tục (CIJ) cho
những máy in được điều khiển bằng máy tính.
Năm 1976, máy IBM 4640 được giới thiệu trên thị trường, và được
xem như là dẫn chứng điển hình về khả năng sao chép các ứng dụng của phần
cứng ra bên ngoài. Cùng thời điểm đó, giáo sư Hertz ở Viện Nghiên cứu công
nghệ Lund ở Thụy ĐIển cùng cộng sự của mình đã phát triển vài công nghệ
dựa theo nguyên lý phun mực lien tục (CIJ). Một trong những kết quả đạt
được của Hertz là khả năng kiểm soát số giọt mực trong mỗi pixel của quá
trình in đen trắng. Trước đó mật độ của mỗi tong màu đã được tính toán để
tạo ra tông màu xám. Công nghệ này được cấp phép sử dụng cho công ty
IrisGraphics và Stork để sản xuất dòng máy in cung cấp cho thị trường thiết
bị chế bản điện tử.
2.1.2. In phun nhỏ giọt tại những điểm cần in (Drop-on-Demand)
Bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ của máy in hoạt động theo phương
pháp phun mực liên tục (CIJ), sự phát triển của các loại máy in khác hoạt
động theo phương pháp nhỏ giọt tại những điểm cần in (Drop on Demand
(DOD) cũng được biết đến khá nhiều. Phương pháp này gần như loại bỏ bộ
phận tích điện cho giọt mực và bộ phận thay đổi hướng bay của giọt mực
cũng như khả năng hồi tiếp mực dung trong nguyên lý phun mực liên tục
(CIJ).

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 25


Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

Zoltan, Keyer và Sear là những nhà tiên phong hát minh ra nguyên lý
nhỏ giọt tại điểm cần in DOD. Phát minh này được dùng trong dòng máy in
ký tự PT80 (1977) của hãng Silonics. Máy in này dùng tác dụng đẩy của dòng
điện để đẩy mực in, giọt mực được bắn ra dưới sự thay đổi áp suất theo chu
kỳ. Nhiều máy in có hệ thống phun dựa theo nguyên này được chế tạo vào
những năm 1970 và 1980, Tính đơn giản của hệ thống in phun là sử dụng
nguyên lý nhỏ giọt tại điểm cần in (DOD) đã làm tăng sự tin cậy đối với công
nghệ này. Tuy nhiên sau đó sự tin cậy cũng bị giảm sút nhiều do các vấn đề
như : nghẹt mực, sự không ổn định về chất lượng hình ảnh.
Năm 1979, hai kỹ sư Endo và Hara của công ty Canon đã hát minh ra
nguyên lý phun mực sử dụng bong bong khí đẩy mực ra ngoài vòi phun.
Canon gọi đó là công nghệ phun bong khí Bubble-Jet và công nghệ này dược
áp dụng cho hầu hết các máy in phun của hang Canon.Cùng thời gian trên,
Hewlert-Packard (HP) cũng độc lập tìm ra nguyên lý trên. Vì bong vóng khí
được hình thành do dự bay hơi của nước khi nhiệt độ bên trong vòi phun tăng
lên HP gọi đó là công nghệ in phun nhiệt (Thermal Inkjet)
Ngày nay sự góp mặt của máy in phun trongd dời sống không chỉ phục
vụ cho công việc văn phòng, nhu cầu sử dụng trong gia đình mà còn phục vụ
cho các công ty tiết kế in ấn, in quảng cáo, và đăc biệt là dung để in số lượng
nhỏ. Máy in phun ngày nay có thể in được trên các chất liệu khác nhau như:
Giấy vải, nhựa, đĩa CD/DVD… nhiều tính năng cho phép người sử dụng dễ

dàng lien hệ với các thiết bị kỹ thuật số khác như.


In trực tiếp từ thiết bị chụp hay thiết bị chụp hay thiết bị

lưu trữ (Pic-bridge) cho phép người sử dụng in ảnh kỹ thuật số, số điện
thoại di động…

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 26


Luận Văn Tốt Nghiệp


GVHD: TS. Nguyễn Việt Cường

In tràn lề (FINE-Full-Photolithographic Inkjet Nozzle

Engineering) cho phép in ảnh tràn lề (dòng máy Canon Pixma, Epson
Stylus, Epson Deskjet…),


Tích hợp chức năng điện thoại, fax, photo, scan, in đảo

mặt… (dòng máy in phun của Lexmark…)
Ngoài ra còn có các máy in phun khổ lớn được chế tạo nhằm phục vụ
cho việc quảng cáo: các tâm pano quảng cáo ngoài trời…
2.2. Nguyên lý hoạt động và các bộ phận của máy in phun kỹ thuật số

Phân loại:
Máy in phun được xếp vào loại máy in ma trận điểm không tiếp xúc,
chúng hoạt động dựa trên khả năng phun ra một lượng mực có kiểm soát lên
trên bề mặt vật liệu cần in. Máy in phun được sử dụng rộng rãi giá thành rẻ,
tốc độ in nhanh, phù hợp nhu cầu sử dụng trong gia đình như công việc văn
phòng.
Công nghệ in phun được chia thành hai nguyên lý cơ bản:


Nguyên lý phun mực liên tục (contunous ink jet): Trong

kỹ thuật này, giọt mực được tạo ra từ tia mực được phun liên tục trong
suốt quá trình in. Chỉ những vùng cần in trên bề mặt vật liệu mới có
mực bay đến và bám vào, còn ở những chỗ k on, mực k bay đến được
do bị chặn lại.


Nguyên lý phun chỉ nhỏ giọt tại những điểm cần in (Drop-

on-Demand ink jet): mực được tạo ra các vòi phun độc lập, chỉ có
những vùng cần in mực mới được phun ra, còn ở những vùng không in,
mực hoàn toàn không được phun ra.

Nguyễn Thị Hằng – 11BKTHH

Page 27