فیلم تزئینی سطح صاف سفارشی: مواد و فرآیند

A فیلم تزئینی سطح صاف سفارشی یک ورق پلیمری چند لایه مهندسی شده است که لایه بالایی آن از نظر ظاهری بی عیب، براق یا مات است در حالی که لایه پایه آن برای یک روش چسبندگی خاص به یک بستر فرموله شده است. مشخصه تعیین کننده عدم وجود بافت عمدی است: زبری سطح فیلم Ra معمولاً در زیر اندازه گیری می شود 0.05 میکرومتر برای درجه های براق بالا، که از طریق ریخته گری در برابر رول کروم صیقل داده شده با آینه یا از طریق یک پوشش رویی دقیق قابل درمان با اشعه ماوراء بنفش که قبل از اتصال عرضی به سطح شیشه ای مانند می ریزد، به دست می آید. این صافی صرفاً زیبایی شناختی نیست. تمیزپذیری فیلم، مقاومت آن در برابر گیر افتادن ذرات، و سازگاری آن با خطوط لمینیت خودکار پرسرعت را تعیین می کند که در آن مکنده ها به یک سطح کاملاً مسطح برای عملیات جمع آوری مطمئن نیاز دارند.

انتخاب بستر و سلسله مراتب عملکرد

پلیمر پایه یک فیلم تزئینی سطح صاف رفتار شکل دهی، مقاومت در برابر دما و پایداری ابعادی طولانی مدت آن را دیکته می کند. سه خانواده پلیمری بر بازار فیلم های سفارشی تسلط دارند که هر کدام جایگاه مشخصی در ماتریس هزینه-عملکرد دارند.

PET (پلی اتیلن ترفتالات)، در شکل دو محوره آن (BOPT)، بالاترین سفتی و بهترین ثبات ابعادی را در یک محدوده دمایی از -40 تا 150 درجه سانتی گراد . یک فیلم BOPET 125 میکرونی پس از 30 دقیقه انقباض حرارتی کمتر از 0.5٪ در دمای 150 درجه سانتیگراد را نشان می دهد، که آن را به بستر انتخابی برای دکوراسیون درون قالب (IMD) تبدیل می کند که در آن فیلم باید در دمای قالب گیری تزریقی بدون تحریف گرافیک چاپ شده دوام بیاورد. فیلم‌های PET هم روکش‌های سخت مبتنی بر حلال و هم روکش‌های سخت قابل درمان با اشعه ماوراء بنفش را می‌پذیرند و انرژی سطحی آن‌ها پس از درمان کرونا می‌رسد. 52 تا 56 dynes/cm ، برای چسبندگی اکثر سیستم های جوهر بدون پرایمر کافی است. محدودیت PET ناتوانی آن در ترموفرم کردن به کشش های عمیق است. حداکثر عمق کشش توصیه شده برای یک فیلم تزئینی PET است 25 درصد مساحت پیش بینی شده قطعه قبل از اینکه فیلم در گوشه ها نازک شود.

فیلم پی وی سی (پلی وینیل کلراید)، چه به صورت کلندری یا ریخته گری، وسیع ترین پنجره پردازش را برای فرم دهی حرارتی و کمترین هزینه مواد را ارائه می دهد. فیلم پی وی سی کلندری شده در ضخامت های 80 تا 300 میکرون در محدوده براقیت 10 GU (واحد براق) در سرعت 60 درجه برای مات کامل تا 90 GU برای براقیت بالا با ظاهر مرطوب . این فیلم را می توان تا اعماق بیش از 100 درصد سطح پیش بینی شده قطعه، زمانی که تا دمای شکل دهی بهینه آن از 120 درجه سانتی گراد تا 140 درجه سانتی گراد گرم کرد، کشیده شد. با این حال، پایداری حرارتی PVC محدود است. قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در دمای 70 درجه سانتیگراد باعث مهاجرت نرم کننده می شود که منجر به شکنندگی و تغییر رنگ می شود. در کاربردهای داخلی خودرو که بار خورشیدی از طریق شیشه جلو می‌تواند دمای سطح داشبورد را به بالای 100 درجه سانتی‌گراد برساند، فیلم‌های تزئینی PVC باید با نرم‌کننده‌های پلیمری با وزن مولکولی بالا ترکیب شوند که در برابر تبخیر شدن مقاومت می‌کنند و هزینه مواد خام را افزایش می‌دهند. 30 تا 50 درصد نسبت به فرمولاسیون های همه منظوره .

فیلم‌های TPU (پلی‌اورتان ترموپلاستیک)، معمولاً پلی‌استر یا پلی‌اتر آلیفاتیک، ازدیاد طول بالا را با مقاومت سایشی عالی و مقاومت در برابر چربی‌های پوست و تعریق ترکیب می‌کنند. این فیلم‌ها برای لوازم الکترونیکی پوشیدنی، محفظه‌های دستگاه‌های پزشکی و لوازم الکترونیکی مصرفی پیشرفته که در آن‌ها احساس نرمی سطح به اندازه ظاهر بصری مهم است، مشخص شده‌اند. فیلم های TPU آلیفاتیک در معرض اشعه ماوراء بنفش زرد نمی شوند و تغییر رنگ دلتا E را کمتر از 1.5 بعد از 500 ساعت هوازدگی سریع QUV ، در مقایسه با یک TPU معطر که در همان آزمایش بین 8 تا 12 واحد دلتا E جابجا می شود. دمای انتقال شیشه ای TPU از -40 درجه سانتیگراد به -20 درجه سانتیگراد به این معنی است که فیلم در دماهای پایین انعطاف پذیر می ماند، اما کشیدگی بالای 400٪ تا 600٪ باعث ایجاد چالش در ثبت در هنگام چاپ چند رنگ می شود. فیلم باید توسط یک لاینر حامل PET پایدار در طول فرآیند چاپ و لمینیت پشتیبانی شود.

داده های عملکردی مقایسه ای بستر

مهندسی سطح و فن آوری پوشش

سطح صافی که این دسته از فیلم های تزئینی را مشخص می کند، ویژگی ذاتی پلیمر پایه نیست، بلکه توسط یک لایه پوشش اعمال شده در یک مرحله تولید جداگانه ایجاد می شود. این پوشش سطح براقی، مقاومت در برابر خراش، مقاومت شیمیایی در برابر پاک کننده های معمولی خانگی و حس لمسی قطعه تمام شده را تعیین می کند. دو فناوری پوشش اکثر فیلم های سطح صاف سفارشی را تشکیل می دهند.

پوشش های سخت قابل درمان با اشعه ماوراء بنفش استانداردی برای کاربردهایی هستند که به سختی مداد نیاز دارند 2 ساعت یا سخت تر . پوشش مایع، معمولاً یک الیگومر آکریلات یورتان با یک رقیق کننده مونومر چند عملکردی است، با پوشش گراور یا پوشش شکافی در ضخامت لایه مرطوب 5 تا 15 میکرون، روی لایه لایه اعمال می شود. شبکه پوشش داده شده از زیر یک بانک از لامپ های UV بخار جیوه با فشار متوسط با حداکثر تابش عبور می کند. 200 تا 400 mW/cm² در باند UVA ، دوز کلی انرژی 300 تا 600 mJ/cm² را ارائه می دهد. پلیمریزاسیون رادیکال آزاد در کمتر از یک ثانیه کامل می شود و سطح بسیار متقاطع ایجاد می کند که در برابر آسیب ساییدگی پشم فولادی تحت یک بار 500 گرمی برای 10 مالش مضاعف مقاومت می کند. سطح براقیت توسط صافی بستر پوشش و با افزودن عوامل مات سیلیس کنترل می شود. بارگیری از 2 تا 5 درصد سیلیس دود شده بر حسب وزن با اندازه ذرات اولیه 7 تا 12 نانومتر، براقیت 60 درجه را از 90 GU به 30 GU کاهش می دهد بدون اینکه بافت محسوسی ایجاد کند.

پوشش‌های ترموپلاستیک یا دو جزئی پلی‌اورتان مبتنی بر حلال در جایی مشخص می‌شوند که فیلم باید تحت عملیات پس از شکل‌دهی قرار گیرد که باعث ترک خوردن یک پوشش UV با پیوندهای متقاطع می‌شود. یک لاک اکریلیک ترموپلاستیک که در ضخامت فیلم خشک استفاده می شود 8 تا 12 میکرون ، با بستر فیلم در طول ترموفرمینگ بدون تنش سفید شدن کشیده می شود. مصالحه مقاومت شیمیایی است. یک پوشش ترموپلاستیک زمانی که با ایزوپروپیل الکل پاک می شود نرم می شود، در حالی که پوشش خشک شده با اشعه ماوراء بنفش پس از 50 مالش مضاعف با همان حلال هیچ اثر قابل مشاهده ای نشان نمی دهد. پوشش های پلی یورتان دو جزئی که با واکنش یک اکریلیک هیدروکسیل عملکردی با سخت کننده ایزوسیانات آلیفاتیک پخته می شوند، به تعادل انعطاف پذیری و مقاومت شیمیایی دست می یابند اما به زمان پخت نیاز دارند. 24 تا 48 ساعت در دمای 25 درجه سانتیگراد برای رسیدن به سختی کامل، زمان ماندگاری را به فرآیند تولید اضافه می کند.

تطبیق رنگ سفارشی و فناوری چاپ

رنگ یک فیلم تزئینی سطح صاف سفارشی یا با رنگدانه کردن ترکیب فیلم پایه یا با چاپ یک لایه رنگی بر روی سطح دوم فیلم به دست می‌آید، که سپس از طریق فیلم شفاف و پوشش بالایی مشاهده می‌شود. چاپ سطح دوم روش غالب برای دستیابی به رنگ‌های جامد متالیک، مرواریدی و پرکروم است که از نظر اقتصادی نمی‌توانند با فیلم پایه ترکیب شوند.

چاپ گراور، با حكم صفحه 150 تا 200 خط در اینچ ، فناوری اسب کاری برای فیلم های تزئینی تک رنگ و چوبی است که در مقادیر بالای 5000 متر خطی تولید می شود. استوانه گراور، حکاکی شده با لیزر با سلول هایی با عمق های مختلف، حجم دقیقی از جوهر را بر روی فیلم رسوب می دهد و یک قوام رنگ را ایجاد می کند. دلتا ای کمتر از 1.0 در کل دوره تولید زمانی که بر اساس استاندارد اصلی تایید شده اندازه گیری شود. برای پرداخت های فلزی، جوهر رنگدانه نقره ای یا آلومینیومی به عنوان لایه پایه چاپ می شود و یک لاک رنگی شفاف رنگ نهایی را ایجاد می کند. جهت ورقه های فلزی که توسط سرعت تبخیر حلال و هندسه سلول گراور کنترل می شود، روشنایی و زاویه فلاپ اثر فلزی را تعیین می کند.

چاپ جوهر افشان دیجیتال، با استفاده از جوهرهای قابل درمان با اشعه ماوراء بنفش یا لاتکس با وضوح 1200 x 1200 نقطه در اینچ ، برای تولید کوتاه مدت، نمونه برداری و کاربردهای داده های متغیر وارد بازار فیلم های تزئینی سفارشی شده است. محدودیت اولیه چاپ دیجیتال برای فیلم های سطح صاف، ضخامت لایه جوهر است: یک رسوب جوهر افشان UV از 8 تا 10 میکرون، اگر بیش از حد با یک لایه شفاف لمینت نشود، یک توپوگرافی قابل درک روی سطح فیلم ایجاد می کند. برای کاربردهای سطح صاف، چاپ دیجیتال باید در زیر یک لایه لایه براق PET ریخته گری شود که برجستگی جوهر را مسطح می کند و بازتاب یکنواخت سطح را بازیابی می کند. ضخامت بیش از حد لمینت، به طور معمول 50 تا 75 میکرون ، هزینه و سفتی را اضافه می کند که ممکن است در کاربردهای گیج نازک قابل اعتراض باشد.

سفارشی سازی چسب برای بستر هدف

فیلم تزئینی فقط سطح قابل مشاهده است. چسب در وجه مقابل لایه پنهانی است که قابلیت اطمینان اتصال به زیرلایه قطعه را تعیین می کند. سفارشی‌سازی چسب از نظر فنی سخت‌ترین جنبه از مشخصات فیلم سفارشی است زیرا چسب باید با انرژی سطح زیرلایه، ضریب انبساط حرارتی آن و تنش‌های محیطی محل استفاده نهایی مطابقت داشته باشد.

چسب های حساس به فشار (PSAs)، اکریلیک حلال یا نوع مذاب گرم قابل درمان با اشعه ماوراء بنفش، با وزن پوشش استفاده می شوند. 20 تا 50 گرم در متر مربع (خشک) و تا زمانی که فیلم اعمال شود توسط یک لایه پوششی با پوشش سیلیکونی محافظت می شود. چسبندگی لایه برداری PSA که در ASTM D3330 در زاویه پوسته شدن 180 درجه و سرعت کشش 300 میلی متر در دقیقه اندازه گیری می شود، باید بیشتر از 15 N/25 میلی متر روی فولاد ضد زنگ برای کاربردهای تزئینی عمومی و 25 N/25 میلی متر برای لوازم جانبی خودرو در معرض برس های کارواش. PSA همچنین باید یک تست ماندگاری 72 ساعته در دمای 70 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 95 درصد بدون بالا بردن لبه را پشت سر بگذارد که نشان دهنده نفوذ رطوبت در خط اتصال است.

چسب‌های فعال‌شده با گرما (HAAs)، از جمله فیلم‌های EVA، کوپلی استر و پلی‌اورتان، به‌عنوان یک لایه اکسترود شده در پشت فیلم تزئینی یا به‌عنوان یک شبکه مجزا که بین فیلم و زیرلایه در هم می‌پیچد عرضه می‌شوند. چسب در دمایی فعال می شود 90 تا 130 درجه سانتی گراد تحت فشار 1 تا 3 بار در پرس ممبران یا لمیناتور تخت تخت. HAA ها زمانی مشخص می شوند که فیلم تزئینی باید به بخشی جدایی ناپذیر از یک پانل کامپوزیت تبدیل شود، مانند یک پانل ساندویچ لانه زنبوری آلومینیومی برای فضای داخلی هواپیما، که در آن فیلم حتی در شرایط آتش نمی تواند لایه لایه شود. چسب باید دارای گواهی استاندارد اشتعال پذیری مربوطه باشد، معمولاً FAR 25.853(a) برای مواد کابین هواپیما، با حداکثر طول سوختگی 152 میلی متر (6 اینچ) و میانگین زمان شعله کمتر از 15 ثانیه پس از حذف منبع احتراق

تست عملکرد خاص برنامه

یک فیلم تزئینی سطح صاف سفارشی که برای لوازم مصرفی، فضای داخلی خودرو، یا یک پانل روکش معماری در نظر گرفته شده است، باید مجموعه ای از آزمایشات را انجام دهد که تنش های محیط استفاده را شبیه سازی می کند. پروتکل تست بین سازنده فیلم و مالک برند در مرحله مشخصات مذاکره می شود و معیارهای قبولی/شکست در توافقنامه تامین نوشته می شود.

آزمایش‌های زیر یک طرح آزمایشی معمولی برای یک فیلم تزئینی لوازم خانگی ممتاز را تشکیل می‌دهند:

• چسبندگی متقاطع بر اساس ISO 2409، با رتبه بندی 0 یا 1 (حذف پوشش بیش از 5٪) پس از 24 ساعت غوطه وری در آب در دمای 25 درجه سانتی گراد.
• سایش تابر در ASTM D4060 با استفاده از چرخ های CS-10 و بار 500 گرمی. فیلم باید نمایش داده شود پس از 500 چرخه هیچ پیشرفتی در بستر وجود ندارد ، و افزایش مه نباید از 10٪ تجاوز کند.
• مقاومت شیمیایی در برابر پانل 10 عامل خانگی از جمله خردل، سس گوجه فرنگی، قهوه، شراب قرمز و محلول 10 درصد هیدروکسید سدیم. هر عامل به مدت 16 ساعت زیر شیشه ساعت اعمال می شود و فیلم باید نمایش داده شود بدون تغییر لکه، نرم شدن یا براق شدن بیش از 2 GU .
• هوازدگی شتاب‌دار قوس زنون بر اساس ISO 4892-2، با نوردهی تابشی کل 3000 کیلوژول بر متر مربع در 340 نانومتر . فیلم باید تغییر رنگ دلتا E کمتر از 3.0 و حفظ براقیت حداقل 80٪ را نشان دهد.
• پیری گرما در 80 درجه سانتیگراد به مدت 500 ساعت ، پس از آن فیلم نباید تاول، لایه لایه شدن یا تغییر ابعادی بیش از 1٪ را در هیچ جهتی نشان دهد.
• مقاومت در برابر رطوبت در 40 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 95 درصد به مدت 240 ساعت ، پس از آن چسبندگی و ظاهر بدون هیچ گونه تخریبی مجدداً ارزیابی می شود.

ابزار سفارشی و حداقل مانع مقدار سفارش

مقرون به صرفه بودن یک فیلم تزئینی سطح صاف سفارشی به استهلاک هزینه‌های یکباره ابزار و نصب بیش از حجم تولید بستگی دارد. ابزار سفارشی شامل استوانه چاپ گراور برای لایه رنگی، رول برجسته یا ریخته‌گری است که سطح را تنظیم می‌کند، و ابزار شکافی که رول اصلی را به عرض شکاف‌های مشخص تبدیل می‌کند. مجموع هزینه ابزار برای طراحی یک فیلم سفارشی از 5000 تا 25000 دلار بسته به تعداد ایستگاه های چاپ، دور سیلندر و پیچیدگی ثبت پوشش.

حداقل مقدار سفارش (MOQ) برای یک فیلم سفارشی با راندمان تولید خط پوشش و لمینت تعیین می شود. یک MOQ معمولی برای یک فیلم تزئینی PET با چاپ گراور سفارشی است 3000 تا 5000 متر خطی در هر SKU ، با هزینه راه اندازی برای مقادیر کمتر از MOQ اعمال می شود. فیلم های چاپ شده با جوهر افشان دیجیتال دارای MOQ کمتری هستند 100 تا 500 متر خطی زیرا هزینه راه اندازی چاپ دیجیتال ناچیز است، اما هزینه واحد در مقایسه با چاپ گراور در حجم، سه تا پنج برابر بیشتر است. مالک برند باید نیاز به یک روکش تزئینی منحصر به فرد را در مقابل هزینه حمل موجودی حداقل مقدار سفارش متعادل کند، که می تواند عرضه دو تا سه ساله را برای یک محصول کم حجم نشان دهد.

ملاحظات پایداری و پایان عمر

تأثیر محیطی یک فیلم تزئینی سطح صاف در مرحله طراحی با انتخاب پلیمر پایه و استراتژی جداسازی فیلم از بستر در پایان عمر تعیین می شود. یک فیلم تزئینی PET که روی یک زیرلایه قطعه PET با چسب سازگار با PET چند لایه شده است، یک مجموعه تک ماده ای ایجاد می کند که می تواند به طور مکانیکی در جریان پوسته پوسته بطری PET بدون جداسازی بازیافت شود. در مقابل، یک فیلم PVC روی یک بستر ABS، اگر مواد قبل از آسیاب جدا نشده باشند، هر دو جریان بازیافت را آلوده می کند.

فیلم‌های پلیمری مبتنی بر زیست، که از مواد اولیه مانند پلی لاکتیک اسید (PLA) یا استات سلولز به دست می‌آیند، به عنوان جایگزینی برای فیلم‌های مبتنی بر نفت برای کاربردهایی وارد بازار شده‌اند که مالک برند هدف پایداری منتشر شده‌ای دارد. نسل فعلی فیلم های تزئینی مبتنی بر زیست به محتوای کربن زیست توده ای دست می یابد 50% تا 80% همانطور که توسط تست رادیوکربن ASTM D6866 اندازه گیری شد، اما مقاومت حرارتی و مقاومت شیمیایی آنها نسبت به PET پایین تر است. یک فیلم PLA دارای محدودیت دمایی تقریباً 55 درجه سانتیگراد است و در تماس با محلول‌های تمیزکننده قلیایی نرم می‌شود و استفاده از آن را به کاربردهای داخلی با دمای پایین مانند نمایشگرهای نقطه خرید و بسته‌بندی لوازم آرایشی محدود می‌کند.