NGÀNH BAO BÌ NHỰA VỚI CÔNG NGHỆ BIẾN TẦN YASKAWA

Yaskawa Electric trong hơn  100 năm phát triển đã trở thành tập đoàn hàng đầu thế giới trong sản xuất và cung cấp các sản phẩm trong lĩnh vực truyền động điện, Robot công nghiệp trên thế giới với trụ sở chính tại Kitakyushu, Nhật Bản.  Các sản phẩm Yaskawa luôn mang lại tính công nghệ cao, chuyên sâu, chuyên biệt cho từng ứng dụng và đặc biệt là sự kết hợp về tính năng của các dòng sản phẩm giúp mang lại giải pháp trọn gói, đồng bộ hóa cho từng ngành  công nghiệp. Để thấy rõ hơn điều này chúng ta cùng xem xét khả năng ứng dụng của sản phẩm  Yaskawa trong ngành bao bì nhựa, ngành mà sản phẩm Yaskawa luôn chiếm ưu thế và cảm tình tuyệt đối của các nhà chế tạo và sản nhà máy sản xuất. Cùng xem qua sơ đồ công nghệ của ngành bao bì Nhựa để thấy được điều này:

Với sơ đồ công nghệ trên cùng khảo sát sơ bộ ứng dụng của Yaskawa theo từng khâu:

Ảnh chụp một dây truyền in trong nhà máy sản xuất bao bì ở Thanh Hóa

1/ In ống đống

Với các dàn máy in ống đồng nhiều màu (8,9,11,..) biến tần  Yaskawa được sử dụng trong việc điều khiển bộ phận như trục in(gravue roll) của trạm in , quạt sấy, thu cuộn, xả cuộn,….. Các dòng sản phẩm được sử dụng là : A1000, V1000, G7. Tính năng cụ thể cho hệ thống như sau:

* A1000: điều khiển cho trục in(gravue roll) của trạm in, hệ thống thu cuộn và xả cuộn.

– Với khả năng điều khiển lực căng chính xác (torque control) không cần bộ điều khiển lực căng hoặc kết hợp bộ điều khiển lực căng để mang đến độ chính xác tuyệt đối  cho màng in.
Khả năng  điều khiển đồng bộ, đồng tốc trên dây chuyền hàng loạt trục trục in  khác nhau với tốc độ cao lên đến 1500m/phút.

– Truyền thông Modbus mang lại độ chính xác và tốc độ và chống nhiễu.
V1000: điều khiển cho hệ thống quạt sấy. Với tính năng điều khiển PID control chính xác luôn đảm bảo nhiệt độ và tiết kiệm điện năng.

– G7: tính năng tương tự như A1000, cùng với chất lượng ngõ ra gấn giống như điện lưới giúp tang tuổi thọ động cơ và giảm thiểu tối đa sóng hài ảnh hưởng đến máy móc, đây là tính năng mà không một biến tần nào có được.

 * Với việc sử dụng sản phẩm  biến tần Yaskawa sẽ giúp tránh được các lỗi của  máy in như:

– Lỗi sản phẩm khi in ở tốc độc cao( vài trăm m/phút)
– Hạn chế chiều dài ra của cuộn bán thành phẩm bị sai do lực căng không phù hợp.
– Đảm bảo nhiệt độ hệ thống sấy luôn ổn định và tiết kiệm điện, không gây anh hưởng đến sản phẩm in.

2/ Thổi màng

Máy thổi màng thường có những yêu cầu điều khiển riêng của mình nên  biến tần sử dụng phải có được yêu cầu đặc riêng của nó, Các khâu được điều khiển bằng biến tần Yaskawa như bộ phận đùn,  Quạt thổi làm mát, hệ thống thu cuộn.

– Bộ phận đùn:  Với đặt tính tải nặng và không ổn định theo thời gian nên sử dụng biến tần A1000 với khả năng quá tải lớn (150% trong 60s, 200%trong 10s) và moment khởi động lớn (200% tại 0hz) đồng thời với độ chính xác về tốc độ gần như tuyệt đối (0.02 với chế độ điều khiển Vector vòng kín) đảm bảo lưu lượng nhựa luôn chính xác nâng cao chất lượng màng giảm sản phẩm lỗi.

– Quạt thổi làm mát: Sử dụng biến tần V1000 với tính năng điều khiển PID hoặc Analog control nhằm đảm bảo lưu lượng gió theo đúng tiêu chuẩn của sản phẩm kết hợp với bộ phận thu cuộn đem lại độ đồng đều và chất lượng của màng giảm thiểu sàn phẩm lỗi.

– Bộ phận thu cuộn: Sử dụng biến tần A1000 với tính năng ổn định lực căng theo kết hơp biến tần ở bộ phận đùn và quạt truyền thông Modbus nhằm nâng cao tốc độ điều khiển và đồng bộ hệ thống giúp màng kéo ra dung yêu cầu kỹ thuật, đồng đều và hạn chế tối đa lỗi.

 3/ Ghép màng

Với công nghệ bao bì hiện đại co nhiều phương pháp ghép màng khác nhau tuy theo loại sản phẩm và yêu cầu của khách hàng, Tuy nhiên trên thực tế các bộ phận chủ yếu được sử dụng biến tần để điều khiển chính xác và hiệu quả là  máy đùn, lô ghép màng, quạt sấy, hệ thống thu xả cuộn, Áp dụng củ thể cho từng thiết bị như sau:

– Máy đùn: Thường sử dụng biến tần V1000 (heavy duty) với đặc tính tải nặng và không ổn định, đồng thời giá thành khá cạnh tranh. Tính năng V1000 (Heavy Duty) cụ thể là quá tải lớn (150% trong 60s, 200%trong 10s) và moment khởi động lớn (200% tại 3hz).
– Quạt sấy: Ở đây biến tần V1000 vẫn được sử dụng nhằm đảm bảo nhiệt độ sấy đúng đặc tính kỹ thuật của sản phẩm.
Hệ thống thu xả cuộn: Với ưu thế về khả năng điều khiển torque control và độ chính xác thì dương như biến tần A1000 là lựa chọn hoàn hảo nhất cho các ứng dụng thu xà cuộn.

* Sử dụng các sản phẩm Yaskawa sẽ hạn chế các lỗi khi ghép như:

– Thiếu độ bám dính

– Độ trong kém

– Màng tách lớp

– Màng gấp rãnh

4/ Chia cuộn, làm túi

Với các máy chia cuộn và làm túi thì  thì các dòng sản phẩm Yaskawa được sử dụng như biến tần biến tần A1000 cho hệ thống chia cuộn, biến tần V1000 cho hệ thống dao cắt, Servo Sigma V cho bộ phận làm túi. Với biến tần A1000, V1000 chúng ta đã thấy được khả năng của nó trong quá trình thu xà cuộn ổn định lực căng, điều khiển tốc độ chính xác vượt trội hơn so với  những dòng biến tần khác thì với Servo Yaskawa(Sigma V, Sigma VII) càng thể hiện sự khác biệt của mình so với phần còn lại cụ thể servo Sigma VII có một số đặc tính như:

– Độ phân giải tần số 3.2kHz
– Tối ưu hóa các ứng dụng truyền động
– Cải thiện độ rung động
– Kích thước nhỏ gọn
– Động phân giải encoder cao đến 24 bits (tương đương 16.777.216 xung/vòng)
– Moment xoắn: 350% (đối với công suất nhỏ)

        Với những khả năng kể trên thì dường như Yaskawa là lựa chọn hàng đầu cho ngành bao bì nhựa, và trên thực tế đã được minh chứng bằng việc sử dụng hàng loạt trên các dây chuyền bao bì in hiện nay.

Ngoài ra chúng tôi còn có giải pháp biến tần trung quốc giả rẻ, chất lượng tốt hàng đầu trung quốc như:

Biến tần INVT Biến tần CHF100A

 

 

Mô hình gói bao bì đáp ứng tốc độ cần thiết

Mô hình hóa thực nghiệm các điều kiện đóng gói có thể tiết kiệm đến sáu tháng trong việc đưa dược phẩm ra thị trường.

 

Ảnh minh họa: Máy đóng gói viên thuốc tự động

Đối với các công ty dược phẩm thời gian thực sự là tiền: các công ty này sẽ là những người đầu tiên nhận được từ thị trường sản phẩm mới, họ sẽ cùng nhau nắm bắt và chia sẽ những khách hàng lớn nhất, để tối đa hóa lợi nhuận.Các nhà tạo ra các loại thuốc mới này phải cam kết các nguồn dự trữ lớn để phát triển và tìm sự chấp thuận cho các sản phẩm mang tính đột phá này, bởi vì họ có thể bán ra thị trường sản phẩm mới sớm hơn, điều đó sẽ giúp cho họ thụ hồi vốn một cách nhanh nhất.

Thời gian cũng đóng vai trò quan trọng đối với các nhà sản xuất các loại thuốc chung.Họ thường có một bộ thuốc ứng dụng chưa được giải quyết từ lâu và họ cạnh tranh quyết liệt với đối thủ để được là người đầu tiên thương mại hóa các sản phẩm của họ cho thời gian là 180 ngày độc quyền tiếp thị.Với những lý do như trên, đă ra đời các công nghệ và dịch vụ có thể cung cấp các lợi thế cạnh tranh quan trọng cho các nhà sản xuất thuốc.Mô hình mô phỏng đóng gói bao bì phức tạp có thể giúp các nhà hóa học và kỹ sư xây dựng đóng gói bao bì xác định các điều kiện thích hợp để đảm bảo sự ổn định hóa học và vật lý của thuốc.Các mô phỏng được gọi là mô hình ‘giả thực nghiệm’ và có thể được thực hiện sớm trong quá trình phát triển, hướng dẫn các quyết định sản xuất và tránh các lỗi gây tốn kém mà có thể chứng minh được các trở ngại cho việc sản xuất.

Mô hình giả thực nghiệm là một kỹ thuật có sử dụng dữ liệu thực nghiệm có nguồn gốc từ các vật liệu đóng gói, bao gồm cả mức độ ẩm truyền hơi (MVTR) thông qua bình, diện tích bề mặt chai, các đường đẳng nhiệt hấp phụ các chất hấp thụ, các đường đẳng nhiệt giải hấp, hấp phụ sản phẩm thuốc.Liên kết các biến toán học này sẽ dự đoán được độ ẩm tương đối khoảng chứa của một gói dược phẩm và mức độ hydrat hóa sản phẩm thuốc theo thời gian.

Thông tin kết quả cuối cùng sẽ giúp các nhà sản xuất xác định phương tiện để có thể duy trì tính chất hóa học và vật lý của thuốc trong thời gian sử dụng.

Quản lý độ ẩm của thuốc

Dược phẩm có thể bị phản ứng hóa học và suy thoái tính vật lý khi tương tác vói độ ẩm.Độ ẩm làm tăng sự chuyển động các phân tử trong thuốc và nó làm cho thuốc mau bị hư hỏng.

Sử dụng chất làm khô để giảm độ ẩm tự do trong sản phẩm thuốc và nó làm giảm khả năng hydrat hóa, hơn nữa nó sẽ hút các độ ẩm thâm nhập vào thuốc qua bao bì.Có rất nhiều chất làm khô có sẵn để duy trì các tính chất vốn có của thuốc, nhưng điều quan trọng ở đây là phải biết chọn đúng chất làm khô, liều lượng phụ hợp mỗi sản phẩm thuốc.Để có được sự kết hợp tốt nhất thì cần phải phân tích chính xác đặc tính thuốc, vật liệu đóng gói cũng như chức năng chất hấp thụ.

Mô hình thực nghiệm giả có thể đặc biệt hữu ích vì nó giúp các kỹ sư xác định các tính chất hấp phụ của một sản phẩm thuốc từ đó mô phỏng công thức của một quy trình bao bì và các loại chất làm khô.Bằng cách tiếp cận theo phương pháp này người kỹ sư có thể đưa ra các điều kiện tính toán trong suốt quá trình chế biến thuốc, từ việc xây dựng môi trường bao bì đến cả việc phân phối.

Sau khi thực hiện xong các quy trình phân tích này, các kỹ sư có thể phân tích chi tiết kỹ thuật tốt nhất cho các sản phẩm/kết hợp với bao bì.Mô phỏng này có thể được thực hiện với nhiều loại bao bì dược phẩm theo hướng dẫn để thực nghiệm tính ổn định bởi Hội nghị Quốc tế, đó là hài hòa về các điều kiện có tính tăng tốc(sáu tháng ở 400C và 75% độ ẩm tương đối (RH)), hoặc thời gian thực (nhiệt độ phòng) các điều kiện kiểm tra (hai năm, thông thường là ở 250C và 60%RH).

Mô phỏng ở điều kiện tiêu chuẩn hoặc yêu cầu đầu vào cụ thể (vd:các đường đẳng nhiệt, MVRT…) để tính toán các hiệu ứng của nhiệt độ lên các chất polime và các sản phẩm thuốc.Bởi vì khả năng thực hiện các kiểm tra trong các điều kiện gia tốc, mô phỏng có thể giúp các nhà sản xuất thuốc tìm ra giải pháp nhanh chóng, ổn định, giảm các hấp thụ khác nhau, nghiên cứu thử nghiệm thời gian ít nhất sáu tháng, do đó nó sẽ đẩy nhanh quy trình: đầu tiên hoàn thành nhanh các hồ sơ quy định, tiếp theo là phê duyệt, giới thiệu sản phẩm, cuối cùng là luân chuyển tiền mặt.Nó còn có thể giúp việc tiếc kiệm chi phí, như là : giúp cho nhà sản xuất chi ra một cách hợp lý cho chất hấp thụ mà cần dùng cho gói bao bì sản phẩm thuốc.

Tìm sự kết hợp đúng đắn

Các chất hấp thụ ngày nay thường được mô tả như là “ thành phần bao bì linh động” , bởi vì chúng có thể đáp ứng trong khoảng không gian chứa của gói bao bì liên quan đến các điều kiện bên ngoài.Mục tiêu kiểm tra sự ổn định các gói thuốc là: 1) Xác định các điều kiện bên trong của một gói thuốc dưới các điều kiện nhất định, 2) dự đoán độ ẩm cân bằng tương đối (ERH) và Hydrat hóa sản phẩm thuốc trong quá trình bảo quản chúng.

Các tính toán có tính đến các cấp độ ẩm cả bên trong và bên ngoài gói.Cũng như thuốc và chất hút ẩm có ái lực phụ thuốc vào hơi ẩm ở những độ ẩm khác nhau hay hay mức nhiệt độ, tỷ lệ chuyển đổi của độ ẩm và hơi nước thông qua các vách thành của gói thuốc.

Về bản chất, Mô hình tiếp cận như thế nào việc mô phỏng các biến phụ thuộc lẫn nhau-thuốc,chất làm khô và gói thuốc-sẽ ảnh hưởng đến nhau theo thời gian.Với thông tin này, các nhà sản xuất thuốc có khả năng đảm bảo được sự ổn định của các công thức và đặt ra những kỳ vọng phù hợp.Ví dụ, mô phỏng của một loại thuốc đặc đóng gói trong một chai polyethylene mật độ caovà giảm độ ấm, nó có thế đưa ra 3 thông số tính toán phụ thuộc lẫn nhau: tỷ lệ độ ẩm hơi nước truyền qua thành chai, các đường đẳng nhiệt hấp phụ của thuốc(H1), cuối cùng là các đường đẳng nhiệt hấp phụ cho các chất làm khô(H1).
Các phân tích cũng sẽ tính toán diện tích bề mặt, độ dày của chai để xác định được độ ẩm xâm nhập có thể thông qua các màng chống thấm của nó.