การพิมพ์ฟอยล์ร้อน (การตกแต่งด้วยฟอยล์)

การพิมพ์ฟอยล์ร้อน (การตกแต่งด้วยฟอยล์)

ประเด็นสำคัญ

• เป็นกระบวนการแบบแห้ง ไม่มีหมึก ตัวทำละลาย หรือการบ่ม สามารถหยิบจับชิ้นงานได้ทันทีที่แม่พิมพ์ยกขึ้น
• อุณหภูมิ แรงกด และเวลากดสร้างพันธะ ส่วนการลอกฟิล์มเป็นตัวกำหนดความคมของขอบ
• ฟอยล์ต้องเข้ากันกับเรซิน ABS, PS, PC และ PMMA ใช้ฟอยล์มาตรฐานได้ ส่วน PP ต้องใช้ฟอยล์เกรดพอลิโอเลฟินหรือต้องปรับสภาพพื้นผิว
• ไม่รองรับข้อมูลแปรผัน หมายเลขลำดับเหมาะกับการมาร์กด้วยเลเซอร์หรือการพิมพ์อิงก์เจ็ท

การพิมพ์ฟอยล์ร้อน (การตกแต่งด้วยฟอยล์)

การพิมพ์ฟอยล์ร้อนเป็นกระบวนการตกแต่งแบบแห้ง โดยแม่พิมพ์ที่ให้ความร้อนกดฟอยล์หลายชั้นลงบนชิ้นงานพลาสติก ทำให้ชั้นสีหรือชั้นโลหะและกาวที่ทำงานด้วยความร้อนถ่ายโอนจากฟิล์มตัวพาไปยังวัสดุรองรับเฉพาะตำแหน่งที่แม่พิมพ์สัมผัส เรียกอีกอย่างว่าการปั๊มฟอยล์ร้อน ส่วนการตกแต่งด้วยการถ่ายโอนความร้อนจะย้ายภาพกราฟิกที่พิมพ์สำเร็จรูปมาทั้งภาพ

จุดเด่นคือผิวโลหะเงาสะท้อนในรอบเวลาหนึ่งถึงสามวินาที โดยไม่ต้องรอแห้งหรือบ่มภายหลัง

โครงสร้างและชนิดของฟอยล์

ฟอยล์คือม้วนที่เคลือบสาร โดยทั่วไปใช้พอลิเอสเทอร์หนา 12–19 µm สร้างจากสี่ชั้น ได้แก่ ตัวพา PET ซึ่งทิ้งหลังการถ่ายโอน ชั้นปลดปล่อยที่เป็นแว็กซ์หรือเรซินซึ่งปล่อยที่อุณหภูมิที่กำหนด (ลอกร้อนหรือลอกเย็น) ชั้นสีหรือโลหะ ซึ่งเป็นแล็กเกอร์ผสมเม็ดสีหรือแล็กเกอร์ป้องกันเหนืออะลูมิเนียมที่เคลือบสุญญากาศหนาหลายสิบนาโนเมตร และชั้นกาวหรือชั้นยึดติด ซึ่งเป็นเรซินเทอร์โมพลาสติกที่ไหลที่อุณหภูมิแม่พิมพ์และกำหนดความเข้ากันได้กับวัสดุรองรับ ฟอยล์จึงถูกกำหนดตามกลุ่มเรซิน ไม่ใช่ตามสี

พารามิเตอร์กระบวนการและรูปแบบต่าง ๆ

ชั้นยึดติดต้องหลอม เปียกผิวชิ้นงาน และแข็งตัวใหม่ก่อนที่ตัวพาจะถูกดึงออก การตั้งค่าเหล่านี้มีผลต่อกัน ตารางของผู้ฉีดรายอื่นเป็นเพียงจุดเริ่มต้น ไม่ใช่ข้อกำหนด

รูปแบบ: การปั๊มแบบแบนบนเครื่องกดแนวตั้ง การกลิ้ง (roll-on) ด้วยลูกกลิ้งซิลิโคนให้ความร้อนที่เคลื่อนผ่านฝาปิดและปากกา การปั๊มรอบวง ซึ่งชิ้นงานหมุนกับแม่พิมพ์โค้งเพื่อให้ได้แถบ 360° การปั๊มแนวตั้งและแบบห่อสำหรับชิ้นงานเรียวและโดม ฉลากถ่ายโอนความร้อนซึ่งเป็นภาพกราฟิกหลายสีที่พิมพ์ไว้แล้วถ่ายโอนในการกดครั้งเดียว และฟอยล์ร้อนบนฉลากในแม่พิมพ์ ซึ่งปั๊มก่อนการฉีดขึ้นรูปเพื่อให้ชั้นโลหะอยู่ใต้ผิวฟิล์ม

ความเหมาะสมของวัสดุรองรับ

ชั้นยึดติดต้องเปียกผิวชิ้นงานได้ เรซินอสัณฐานที่มีพลังงานพื้นผิวสูงกว่าประมาณ 38 dyne/cm ปั๊มได้ง่าย ส่วนเรซินกึ่งผลึกพลังงานต่ำปั๊มได้ยาก

กฎการออกแบบสำหรับชิ้นงานที่พิมพ์ฟอยล์ร้อน

ความล้มเหลวหน้างานส่วนใหญ่ถูกออกแบบไว้ตั้งแต่ก่อนเลือกเครื่องกด

• หน้าที่แบนหรือมีรัศมีคงที่: แม่พิมพ์รับแรงสม่ำเสมอได้เฉพาะบนระนาบหรือรัศมีเดียว ความโค้งหลายมิติบังคับให้ใช้แม่พิมพ์อ่อนและสูญเสียรายละเอียด
• มุมเอียงและแท่นยก: มุมเอียง 1–2° เพื่อให้ชิ้นงานวางซ้ำได้ตรงตำแหน่ง แท่นยก 0.1–0.3 mm ให้แม่พิมพ์มีจุดหยุดและกันไหล่ของแม่พิมพ์ไม่ให้สัมผัสชิ้นงาน
• ความกว้างเส้นต่ำสุด: 0.5 mm สำหรับเส้นบวก และ 0.75 mm สำหรับตัวอักษรกลับด้านด้วยซิลิโคน ส่วนโลหะบนผิวมันใช้ 0.2–0.3 mm
• หลีกเลี่ยงรอยประกบแม่พิมพ์ จุดฉีด และรอยยุบ: ความไม่ตรงกันทำให้แม่พิมพ์ลอย ส่วนรอยยุบทิ้งแอ่งที่แม่พิมพ์เข้าไม่ถึง
• ลวดลายแม่พิมพ์: ผิวมันถึงลวดลายเบา (SPI A-1 ถึง B-3) ปั๊มได้คมชัด ส่วนลวดลายหยาบจะเต็มเฉพาะยอดนูน

ข้อบกพร่องและการแก้ปัญหา

การกำหนดและการตรวจสอบงานตกแต่งด้วยการพิมพ์ฟอยล์ร้อน

การระบุเพียง “พิมพ์ฟอยล์ร้อน สีทอง” ไม่ได้กำหนดสิ่งใดเลย แบบควรระบุผู้ผลิตและหมายเลขชิ้นส่วนของฟอยล์ เกรดเรซินที่ผ่านการรับรอง ตำแหน่งภาพและจุดอ้างอิง และการทดสอบเพื่อการยอมรับพร้อมช่วงเวลาที่ทดสอบ ชั้นยึดติดสร้างความแข็งแรงต่อเนื่องประมาณ 24 ชั่วโมง การทดสอบที่ทำข้างเครื่องกดจะผ่านชิ้นงานที่ล้มเหลวในภายหลัง

• การยึดเกาะ: ทดสอบตาม ASTM D3359 วิธี B ที่ 24 ชั่วโมง ระบุชนิดเทปและระดับขั้นต่ำ โดยทั่วไปคือ 4B
• ความทนต่อการขัดถู: Taber (ASTM D4060 ล้อ CS-10) หรือเครื่องครอกมิเตอร์ตามจำนวนรอบที่กำหนด ฟอยล์โลหะเสียหายก่อน
• ความทนต่อสารเคมี: การทดสอบหยดตาม ASTM D1308 ด้วยของเหลวที่ผลิตภัณฑ์สัมผัส ได้แก่ครีมกันแดดและ DEET สำหรับชิ้นงานที่ถือด้วยมือและชิ้นส่วนยานยนต์
• การเสื่อมจากสภาพอากาศ: ASTM G154 หรือ G155 สำหรับชิ้นงานภายนอก เม็ดสีซีดจาง ส่วนชั้นโลหะหมองผ่านแล็กเกอร์ที่มีรูพรุน

การพิมพ์ซิลค์สกรีนแบบแพดมีต้นทุนแม่พิมพ์ถูกกว่าและพิมพ์หลายสีบนความโค้งลึกกว่าได้ แต่ต้องรอแห้งและไม่ให้ผิวโลหะเงาสะท้อน การมาร์กด้วยเลเซอร์ถาวรและพิมพ์ข้อมูลแปรผันได้โดยไม่ใช้วัสดุสิ้นเปลือง แต่ไม่มีสีหรือโลหะ การพิมพ์อิงก์เจ็ทพิมพ์สีเต็มรูปแบบที่แปรผันได้ แต่ต้องปรับสภาพพื้นผิวและบ่มด้วย UV การตกแต่งในแม่พิมพ์ทนทานที่สุดแต่ต้นทุนแม่พิมพ์สูงที่สุด การพิมพ์ฟอยล์ร้อนชนะด้านเอฟเฟกต์โลหะและต้นทุนต่อชิ้นเมื่อปริมาณมาก และเสียเปรียบเมื่องานกราฟิกเปลี่ยนไปทุกชิ้น

คำศัพท์และบทความที่เกี่ยวข้อง

• บริการตกแต่งและเก็บงานผิว
• การเปรียบเทียบวิธีการตกแต่งพลาสติก
• การทดสอบความทนต่อการขัดถูและสารเคมี
• การพิมพ์ซิลค์สกรีนแบบแพด
• การทดสอบเทป ASTM D3359

การประยุกต์ใช้ในการผลิตจริง

The Sabreen Group ให้การสนับสนุนด้านวิศวกรรมอย่างเป็นอิสระสำหรับการรับรองคุณสมบัติการพิมพ์ฟอยล์ร้อน การเลือกฟอยล์ และการแก้ปัญหาการยึดเกาะของงานตกแต่ง หากอยู่ระหว่างการกำหนดกระบวนการ การรับรองคุณสมบัติวัสดุ หรือการแก้ปัญหาในสายการผลิต ทีมบริการด้านวิศวกรรมพร้อมให้ความช่วยเหลือ ติดต่อเราเพื่อหารือเกี่ยวกับการใช้งานดังกล่าว

คำถามที่พบบ่อย

ควรใช้อุณหภูมิแม่พิมพ์เท่าใดสำหรับการพิมพ์ฟอยล์ร้อนบน ABS

เริ่มที่ 150 °C เวลากด 1 วินาที และแม่พิมพ์ซิลิโคน 70 Shore A ปรับอุณหภูมิทีละ 10 °C ก่อนปรับแรงกดหรือเวลากด ชิ้นงาน ABS ส่วนใหญ่ลงตัวระหว่าง 120 ถึง 160 °C การเกิดสะพานเชื่อมและขอบฟุ้งหมายถึงร้อนเกินไป ส่วนรูพรุนและการหลุดเป็นสะเก็ดหมายถึงกาวไม่ไหล

เหตุใดการพิมพ์ฟอยล์ร้อนจึงผ่านการทดสอบเทปที่เครื่องกดแต่หลุดเป็นสะเก็ดหลายสัปดาห์ต่อมา

เพราะการทดสอบข้างเครื่องกดทำเร็วเกินไป ชั้นยึดติดสร้างการยึดเกาะประมาณ 24 ชั่วโมง การดึงทันทีจึงไม่แสดงการเคลื่อนที่ของพลาสติไซเซอร์ การเยิ้มของสารปลดแม่พิมพ์ หรือการกัดกร่อนจากครีมกันแดดที่เกิดขึ้นระหว่างการใช้งาน ควรทดสอบที่ 24 ชั่วโมง ทดสอบอีกครั้งหลังสัมผัสสารเคมี และยืนยันว่าเกรดฟอยล์ตรงกับเรซิน

พอลิโพรพิลีนพิมพ์ฟอยล์ร้อนได้หรือไม่

ได้ ภายใต้เงื่อนไข ใช้ฟอยล์เกรดพอลิโอเลฟินที่ออกแบบสำหรับพลังงานพื้นผิวต่ำ หรือปรับสภาพชิ้นงานด้วยเปลวไฟหรือโคโรนาให้ได้ 40 dyne/cm ขึ้นไปแล้วใช้ฟอยล์มาตรฐาน ช่วงค่าแคบเพราะ PP อ่อนตัวใกล้ช่วงอุณหภูมิแม่พิมพ์ 160–200 °C ต้องตรวจสอบการยึดเกาะทุกล็อตของเรซิน

แม่พิมพ์ควรเป็นยางซิลิโคนหรือโลหะ

ยางซิลิโคนเหมาะกับงานส่วนใหญ่ เพราะยอมรับความคลาดเคลื่อนของลวดลาย ความโค้ง และความขนานได้ โดย 60–80 Shore A ครอบคลุมหน้าแบน ส่วนเกรดที่นิ่มกว่าห่อหุ้มรูปทรงโค้งได้ ควรเลือกทองเหลืองหรือเหล็กเมื่อเส้นเล็กกว่า 0.3 mm หรือตัวอักษรกลับด้านเกิดสะพานเชื่อม โลหะรักษาขอบที่คมกว่าบนผิวมัน แต่ทิ้งรอยบนชิ้นงานเร็วกว่า

---