Ngành sản xuất bao bì, túi nhựa đã xuất hiện ở Việt Nam từ rất lâu đời, nên việc hiện nay có rất nhiều thiết bị, máy móc ngành bao bì nhựa đã có tuổi thọ hàng chục năm là một điều hoàn toàn dễ hiểu. Thậm chí, những hệ thống sản xuất túi nhựa đầu tiên ở Việt Nam có xuất xứ từ Trung Quốc hoặc Đài Loan có tuổi đời lên đến vài thập kỷ, và một vài trong số chúng cho tới nay vẫn còn được sử dụng. Công bằng mà nói, đa phần các máy móc ở thời kỳ này được sản xuất rất chất lượng, có những phần phần kết cấu khung sườn hay các bộ phận cơ khí phải nói là còn rất tốt. Tuy nhiên hệ thống điều khiển và phần công nghệ kiểm soát chất lượng chắc chắn là đã rất lạc hậu và không còn chính xác, dẫn đến hiệu suất làm việc không cao. Sản phẩm thu được cũng có chất lượng kém so với những cỗ máy đời cao hơn.

Trong một thị trường có sự cạnh tranh khốc liệt như bao bì nhựa, sự đổi mới và đầu tư vào công nghệ đã trở thành nhu cầu thiết yếu nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả công việc. Tuy nhiên ở đâu đó, những hệ thống máy móc lâu đời vẫn còn hữu dụng, phục vụ cho thị trường hàng hóa thứ cấp, nơi mà yếu tố giá cả đóng vai trò then chốt trong quyết định mua hàng. Cũng có thể những hệ thống này phù hợp hơn để sản xuất các loại túi nhựa bằng nguyên liệu tái chế, sử dụng một lần như túi đựng rác thải, túi nhựa ươm cây giống, túi bọc các loại trái cây bảo vệ chúng khỏi sâu bệnh và các loại hóa chất trong phân bón, thuốc trừ sâu, túi đựng đồ giặt ủi, …

Những dây chuyền sản xuất túi nhựa cồng kềnh, từng có giá trị rất lớn trong quá khứ, mặc dù vẫn còn hoạt động được nhưng dần trở nên kém hiệu quả khiến cho những người sở hữu chúng rơi vào tình trạng khó xử. Câu thành ngữ “bỏ thì thương, vương thì tội” có vẻ phù hợp cho tình huống này. Bỏ chúng làm phế liệu và đầu tư hệ thống máy móc mới thì quá lãng phí, đặc biệt là trong tình hình giá cả vật liệu leo thang bởi như hiện nay. Và quyết định sửa chữa những máy móc sản xuất túi nhựa đã cũ, cải tiến và thay thế phụ tùng, thiết bị cho chúng có thể thấy cũng là một lựa chọn không tồi, đặc biệt là trong thời điểm hiện tại.

Có khởi đầu từ một công ty gia đình chuyên sản xuất các loại túi nilon giá rẻ cho thi trường hàng hóa thứ cấp, chúng tôi cũng đã từng sở hữu những cỗ máy cũ kỹ như vậy. Và hiển nhiên là chúng tôi cũng đã phải nhiều lần sửa chữa, cải tạo và nâng cấp chúng để phục vụ cho công việc của mình. Qua bài viết này, chúng tôi muốn kể lại câu chuyện đó, có thể sẽ hữu ích với những đơn vị cũng đang có ý định cải tạo lại những máy móc thiết bị của mình, đồng thời thể hiện mong muốn giao lưu, trao đổi kinh nghiệm với những độc giả có hiểu biết trong lĩnh vực này. Điều này có thể không còn mấy ý nghĩa, vì đây hầu hết đều là những kiến thức đã cũ. Ngày nay, khi bạn mua một thiết bị máy móc sản xuất hiện đại, sẽ luôn có một đội ngũ kỹ thuật chịu trách nhiệm chuyển giao công nghệ và hướng dẫn bạn thật kỹ càng.

Tuy nhiên chúng tôi vẫn xin phép kể lại câu chuyện mà nhiều năm trước, chúng tôi đã từng cải tạo thiết bị trong chính nhà xưởng của đơn vị mình. Bởi vì, như chúng tôi đã nói, việc nâng cấp những thiết bị đã cũ có thể vẫn hữu ích với một số người, trong thời điểm hiện tại.

Những nâng cấp đáng giá cho dây chuyền sản xuất túi nhựa đã cũ và lạc hậu

Phần có giá trị tái sử dụng tốt nhất mà không bị lỗi thời của một dây chuyền sản xuất bao bì nhựa, bao gồm máy thổi và máy cắt túi nhựa, chính là phần kết cấu khung sườn của chúng. Nguyên lý hoạt động và thiết kế bên ngoài của máy thổi hay máy cắt túi hầu như không có nhiều thay đổi theo thời gian. Đối với phần này, chúng ta đơn giản chỉ cần gia cố lại những liên kết bằng ốc vít hay mối hàn bị lỏng lẻo, và sơn phết lại đôi chút nếu muốn chúng có một diện mạo mới. Những bộ phận thuộc về cơ khí như các bánh răng truyền động, con lăn hay hệ thống thổi gió, truyền khí nén cũng ít khi hỏng hóc mà chỉ hao mòn theo thời gian. Và chúng cũng rất dễ dàng để có thể được thay thế.

Những cải tiến đáng kể trên máy sản xuất bao bì nhựa thường nằm ở hệ thống điều khiển, động cơ hoặc các thiết bị kiểm soát chất lượng sản phẩm được gắn thêm vào hệ thống cũ.

Sau đây là những nâng cấp mà chúng tôi cho là có thể cải thiện đáng kể hiệu suất làm việc cũng như nâng cao chất lượng sản phẩm:

1. Thay đổi các rờ le trên hệ thống điều khiển nhiệt độ trục đùn

1. Tầm quan trọng của hệ thống điều khiển nhiệt độ trên máy thổi túi nilon

Nhiệt độ là yếu tố tiên quyết để có thể chuyển hóa trạng thái của nhựa từ thể rắn sang thể lỏng, từ đó có thể định hình lại vật liệu nhựa để trở thành nhiều loại sản phẩm khác nhau. Mỗi loại hạt nhựa nguyên liệu đều có một ngưỡng nhiệt độ nóng chảy nhất định. Dưới ngưỡng này, nhựa sẽ không tan chảy hết. Ở mức quá cao, nhựa sẽ đi vào trạng thái bị phân hủy và mất đi khả năng định hình để trở thành sản phẩm.

Nhiệt độ đốt nóng của trục đùn không phù hợp hoặc không ổn định là một trong những lỗi thường gặp trong quá trình sản xuất bao bì nhựa. Đây là một trong những sai sót nghiêm trọng, có thể dẫn đến việc cả một quy trình sản xuất bị thất bại. Và nếu như sai sót này bắt nguồn từ chính bản thân chiếc máy, thì việc khắc phục sự cố cũng không hề đơn giản.

2. Các thiết bị điều khiển nhiệt độ lạc hậu có thể khiến cho việc điều chỉnh nhiệt độ kém hiệu quả

Đối với những máy thổi màng nhựa đời cũ, hệ thống kiểm soát nhiệt độ sử dụng các rờ le cơ học, tắt mở các tiếp điểm từ trường để cấp nguồn cho các vòng gia nhiệt bao quanh trục đùn.

Nhược điểm của hệ thống này là rất khó để duy trì được nhiệt độ ổn định, vì chúng có độ trễ bởi sự tồn tại của từ tính khá lâu. Khi các vòng gia nhiệt nhận được nguồn cấp điện, chúng sẽ nóng lên để tạo ra nhiệt độ cần thiết. Và khi tiếp điểm từ trường ngừng cung cấp điện, quá trình làm nóng này sẽ dừng lại, nhưng không phải là ngay lập tức. Điều này có thể là do nhiều nguyên nhân như: hiện tượng phóng hồ quang, nhiễu điện và độ nảy tiếp xúc trong các tiếp điểm từ trường. Nhiệt độ trong trục đùn vẫn có thể tiếp tục tăng lên trong một thời gian ngắn, khiến cho việc điều chỉnh nhiệt độ có thể nói là có kết quả hoàn toàn không chính xác. Điều này gây lãng phí rất lớn về điện năng tiêu thụ, đồng thời ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của sản phẩm.

Một đặc điểm quan trọng của xác rờ le cơ học hay rờ le điện từ là các tiếp điểm chuyển mạch sẽ hao mòn về mặt vật lý. Thiết bị sử dụng càng lâu thì hiệu năng và sự chính xác sẽ càng giảm đi thấy rõ. Và ngay cả khi còn mới, hệ thống điều khiển nhiệt độ bằng rờ le điện từ vẫn có thể gây ra một độ trễ nhất định. Khi nhiệt độ thấp, chúng sẽ mất thời gian lâu hơn để làm nóng, và khi nhiệt độ vượt quá ngưỡng giới hạn, chúng sẽ thực hiện việc ngắt nguồn cấp nhiệt chậm hơn. Những người thợ lành nghề có thể sẽ điều chỉnh nhiệt độ trục đùn một cách khéo léo, theo độ trễ mà họ đã nắm bắt được. Tuy nhiên, điều này đòi hỏi những kinh nghiệm và kỹ năng mà không phải ai cũng có được.

3. Giải pháp nâng cấp cho cụm thiết bị này chính là thay thế các rờ le cũ bằng rờ le trạng thái rắn hay còn gọi là rờ le tĩnh (SSR- Solid state relay)

Loại rờ le mới này có tốc độ chuyển mạch nhanh hơn nhiều so với rờ le cơ học, bởi chúng hoàn toàn không có, hoặc có nhưng rất ít các tiếp điểm vật lý, nên sẽ loại bỏ được hiện tượng nhiễu điện và phóng hồ quang. Nhờ đó, chúng có thể duy trì nhiệt độ trong trục đùn một cách ổn định và chính xác hơn. Không có điện năng dư thừa cho việc đốt nóng đồng nghĩa với việc tiết kiệm điện, vốn là một chi phí khá lớn trong công việc sản xuất túi nilon.

Do đó mà các máy thổi túi nhựa đời mới thường ưa thích sử dụng bộ điều khiển nhiệt độ bằng rơ le trạng thái rắn. Và các hệ thống máy móc cũ cũng có thể thay thế thiết bị này.

Nâng cấp này khá dễ thực hiện, chỉ đơn giản là thay thế rờ le và gắn thêm một số cầu chì bảo vệ. Tuy nhiên các ampe kế dạng kim đồng hồ trên bảng điều khiển cũ sẽ không còn tương thích, chúng sẽ chuyển động lên xuống liên tục trước khi bị hỏng hoàn toàn. Tuy nhiên những chiếc đồng hồ này cũng không còn quá cần thiết. Nếu có điều kiện, chúng ta cũng có thể cải tạo lại tủ điện và bảng điều khiển với những bảng hiển thị bằng điện tử chính xác hơn rất nhiều.

2. Thay động cơ servo cho hệ thống cấp phôi của máy cắt túi nhựa

1. hệ thống cấp phôi sử dụng động cơ điện phanh ly hợp có hiệu năng cực kỳ thấp

Điểm yếu lớn và gây nhiều khó chịu nhất trên một chiếc máy cắt túi ni lông đời cũ, hoặc loại máy giá rẻ chính là động cơ điện của hệ thống cấp phôi. Cuộn nilon sau khi được sản xuất từ máy thổi túi sẽ được gắn vào một trục quay trên máy cắt. Trục quay này được truyền động từ một motor điện, có nhiệm vụ xả cuộn nilon dài ra thành dạng ống dài như ban đầu, để đưa vào hệ thống dao cắt. Khi màng được kéo dài ra một hành trình nhất định, bằng với chiều dài của túi nilon thành phẩm mà chúng ta muốn sản xuất, motor sẽ dừng lại, dao cắt và dây ép nhiệt đồng thời dập xuống để tạo thành một chiếc túi nilon hoàn chỉnh. Ngay sau khi dao cắt và dây ép nhiệt được đưa lên lại vị trí ban đầu, motor lại tiếp tục chạy một hành trình bằng với hành trình trước rồi dừng lại, để máy tự động tiếp tục cắt và hàn đáy chiếc túi tiếp theo. Quy trình cứ vậy mà tiếp diễn cho tới khi chúng ta đã sản xuất đủ số lượng túi nhựa mà chúng ta mong muốn.

Trên các máy cắt đời cũ, trục quay được điều khiển bởi một động điện phanh ly hợp, và cũ hơn nữa là hệ thống ly hợp ổ bi. Cả hai loại trên đều có tuổi thọ thấp và cần được bảo dưỡng với tần suất dày đặc để có thể hoạt động trơn tru. Trong điều kiện bảo dưỡng tốt, động cơ điện phanh ly hợp cũng cần được đại tu hoặc thay thế sau khoảng từ 3 đến 5 năm.

Việc đòi hỏi bảo dưỡng thường xuyên khiến cho những chiếc máy cắt này gây lãng phí thời gian sản xuất, đồng thời việc bảo dưỡng cũng tiêu tốn nhều chi phí. Và thông thường, việc bảo dưỡng sẽ được thực hiện bởi chính người thợ đứng máy để tận dụng nhân công, vì khi bảo dưỡng thì máy cũng phải ngừng hoạt động. Tuy nhiên để tuyển dụng những người thợ có những kinh nghiệm và kỹ năng cần thiết để tự bảo trì thiết bị, mức lương phải trả cũng tăng lên một cách tương xứng.

Hệ thống phanh ly hợp ngoài việc rất nhanh hao mòn thì cũng gặp phải những vấn đề về độ chính xác không ổn định. Túi nilon có thể có độ dài thiếu chuẩn xác và sự chênh lệch không đồng đều trong cùng một lô thành phẩm.

2. Giải pháp thay thế động cơ servo thay cho động cơ phanh ly hợp

Lợi thế duy nhất của động cơ phanh ly hợp so với động cơ servo là giá thành. Chúng quả thật rẻ hơn rất nhiều, gấp 6 - 8 lần so với động cơ servo cùng công suất.

Tuy vậy, động cơ servo đắt xắt ra miếng. Ngoài khả năng điều khiển tốc độ, vị trí và momen cực kì chính xác thì loại động cơ này còn có ưu điểm là gần như không có quán tính. Vì vậy sản phẩm màng nhựa sẽ được cắt thành túi nilon với kích thước chuẩn xác. Loại động cơ tân tiến này có hiệu suất hoạt động cao hơn, ít sinh nhiệt mà lại tiết kiệm điện năng.

Bởi những ưu điểm trên, cộng với xu hướng tự động hóa và thực trạng nguồn lao động chất lượng cao ngày càng khan hiếm, việc sử dụng động cơ servo đang dần trở thành xu hướng trong mọi ngành nghề cơ khí chính xác, bất chấp giá thành đắt đỏ của chúng.

Ngoài động cơ servo, động cơ bước cũng là một lựa chọn thay thế có khả năng điều chỉnh vị trí vòng quay và hành trình một cách chính xác. Tuy nhiên, loại động cơ này có một điểm yếu là rất dễ bị trượt bước khi chịu tải lớn.

3. Kinh nghiệm nâng cấp động cơ servo cho máy cắt túi nilon

Khi bạn muốn chuyển đổi hệ thống ly hợp phanh trên máy cắt túi nilon sang hệ thống servo, sẽ có những bước cần phải thực hiện:

• Trục quay cấp liệu phải được thay thế hoặc điều chỉnh vì thông thường chúng sẽ không đủ độ dài để kết nối với động cơ servo. Trục quay gắn động cơ điện phanh ly hợp không cần nhô ra khỏi giá đỡ quá nhiều, và khi muốn kết nối chúng với động cơ servo thì sẽ gặp đôi chút khó khan. Phương án hàn nối trục lăn dài thêm khá rủi ro, vì mô men xoắn của động cơ servo tương đối cao, một trục lăn chắp nối sẽ dễ dàng bị gãy. Giải pháp tốt nhất trong trường hợp này là thay thế một bộ trục lăn mới.
• Tháo bỏ cả cụm hệ thống truyền động ly hợp phanh và tìm chỗ trống để đặt động cơ servo. Nên xem xét kích thước của động cơ đang sử dụng để chon mua động cơ servo có kích thước phù hợp, giảm thiểu tối đa phải sữa chữa, gia công lại phần cơ khí của hệ thống. Đồng thời động cơ mới cũng phải đảm bảo phù hợp với các thông số về điện áp, công suất, momen và kích thước của máy cắt.
• Động cơ servo cần có tủ điều khiển và chúng cũng cần có được một vị trí lắp đặt hợp lý, thuận tiện cho việc thao tác. Việc lắp đặt thêm các thiết bị mới này cũng cần được tính toán để tránh làm ảnh hưởng đến sự vận hành ổn định của các bộ phận khác trên máy.
• Sau khi đã tìm được động cơ phù hợp, lắp đặt và liên kết chúng với trục lăn bằng đai truyền động. Bổ sung ống thổi khí đẩy màng ra nếu như máy có hiện tượng màng đẩy ra không được phẳng và bị nhăn nhúm. Sau đó tiến hành chạy thử không tải và có tải, xem hành trình của động cơ có đưa đến kích thước chuẩn xác cho sản phẩm hay không. Nếu chưa đạt thì cần phải điều chỉnh lại bộ điều khiển, puli động cơ và puli của trục lăn.

3. Thay thế hệ thống truyền động cho khuôn dập lỗ trên túi nilon

1. Khuôn dập lỗ trên máy cắt túi thường sử dụng xi lanh được truyền động bằng khí nén

Hệ thống dập lỗ thông hơi hay lỗ quai xách trên túi nilon được tích hợp ngay trên máy cắt túi. Khuôn dập lỗ được dập xuống gần như cùng lúc với hệ thống dao cắt và dây ép nhiệt.

Khi hệ thống này hoạt động, cần có một áp lực nén đủ mạnh để xuyên thủng qua lớp màng của túi. Nếu khuôn đục không còn sắc bén, hoặc loại túi bạn sản xuất ra quá dày thì hệ thống đột dập bằng khí nén có thể sẽ không còn hiệu quả. Dấu hiệu dễ nhận thấy là vết đục lỗ không còn sắc bén, có những vị trí không được cắt ra hoàn toàn và còn dính lại trên túi. Công nhân phải dùng dao tách phần dư thừa này ra một cách thủ công, vô cùng mất thời gian và năng suất bị giảm đi đáng kể.

Hệ thống đột dập bằng thủy lực sẽ tăng đáng kể sức mạnh cho thao tác dập lỗ và có thể chấm dứt hoàn toàn các hiện tượng kể trên. Tuy nhiên chúng lại tiêu tốn chi phí lắp đặt, bảo trì và năng lượng tiêu tốn quá lớn. Ngoài ra, kích thước khá cồng kềnh và áp lực dập xuống của xi lanh thủy lực quá lớn, được cho là không phù hợp để gắn trên máy cắt túi nilon.

2. Do đó, một loại xi lanh thủy lực có điều áp đã được phát triển, là sự lai tạo giữa hệ thống thủy lực và khí nén, thường được gọi là xi lanh tăng áp

Xi lanh tăng áp cấu tạo có 2 khoang, một là dùng cho dầu thủy lực, còn một khoang dùng khí nén cấp vào. Nguyên lý hoạt động của chúng cũng tương tự như khí nén thông thường: chuyển hóa nguồn năng lượng của khí nén thành động năng để thực hiện các thao tác đóng mở piston. Khoang dầu thủy lực có nhiệm vụ bổ sung áp suất vào phía đuôi piston.

Chúng đơn giản và rẻ hơn nhiều so với hệ thống thủy lực nhưng vẫn cải thiện được đáng kể lực nén, giúp công đoạn đục lỗ cho túi nhựa được thực hiện trơn tru và hiệu quả. Công nhân không cần phải dừng máy để chỉnh sửa các sản phẩm bị hư hỏng.

Việc lắp đặt chúng cũng vô cùng dễ dàng, có thể tái sử dụng lại hệ thống dẫn động khí nén hiện có để dùng cho các cụm thiết bị mới. Chúng ta đơn giản chỉ cần thay thế xi lanh tăng áp vào đúng vị trí của các xi lanh cũ là đã có thể sử dụng được.

Với ưu điểm dễ dàng sử dụng và lắp đặt, tốc độ nhanh, lực nén lớn và tiêu thụ năng lượng thấp, xy lanh tăng áp là một lựa chọn nâng cấp đáng giá cho hệ thống đục lỗ trên các máy cắt túi nhựa.

(còn tiếp)