In UV trên composite: Quy trình 5 bước & lỗi hay gặp
In UV trên composite có đặc điểm gì, tại sao cần có lớp phủ uv hoặc in uv lên bề mặt các sản phẩm composite. Ngoài ra in uv còn giúp tạo thẩm mỹ quảng cáo tốt.
Cần Dịch Vụ In UV?
Liên hệ ngay để được tư vấn và báo giá miễn phí
Tia UV tác động như thế nào đến vật liệu composite?
Tia UV tác động mạnh lên bề mặt vật liệu composite bằng cách phá vỡ các chuỗi macromolecule trong nhựa epoxy. Quá trình này làm suy giảm độ bền kết dính giữa sợi gia cường và ma trận nhựa, dẫn đến hỏng hóc cấu trúc sớm. Vùng chịu ảnh hưởng chính là lớp bề mặt đầu tiên, sâu khoảng 0,5-1mm, nơi tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời.
Trong giai đoạn sớm 0-30 ngày phơi nhiễm, xuất hiện hiện tượng đặc biệt: composite sợi thủy tinh (GFRP) có độ bền uốn tăng 54-56% do hiệu ứng post-curing. Nhiệt độ và tia UV giúp hoàn thiện quá trình đóng rắn của nhựa epoxy chưa đủ chuẩn trong sản xuất. Điều này tạo cảm giác tia UV có lợi cho vật liệu.
Nhưng khi thời gian kéo dài từ 30 ngày trở lên, tác động phá hủy vượt xa lợi ích ban đầu. Composite sợi carbon giảm 16-20% độ bền kéo và 12% độ cứng sau 80-90 ngày. Sự suy giảm nhanh nhất diễn ra trong 20 ngày đầu tiên, sau đó tốc độ chậm dần khi lớp bề mặt đã bị hư hại hoàn toàn. Hiện tượng này cho thấy việc bảo vệ bề mặt composite ngay từ đầu rất quan trọng.
Composite sợi carbon hay sợi thủy tinh chịu UV tốt hơn?
Không có loại nào chịu được tia UV hoàn toàn tốt hơn, mà tùy thuộc vào tính chất cơ học bạn quan tâm. Composite sợi carbon vượt trội về độ bền kéo và độ cứng ban đầu, nhưng mất 16-20% độ bền kéo sau 80-90 ngày phơi nhiễm UV. Mất mát này tập trung ở lớp nhựa epoxy bề mặt, trong khi sợi carbon bên trong ít bị ảnh hưởng.
Composite sợi thủy tinh (GFRP) có điểm mạnh về độ bền uốn. Trong 30 ngày đầu, độ bền uốn tăng đến 54-56% nhờ hiệu ứng post-curing. Sau 180 ngày phơi nhiễm, độ bền uốn vẫn cao hơn 18-20% so với composite chưa lão hóa. Điều này khá bất ngờ vì thường các tính chất cơ học giảm theo thời gian, không tăng. Tuy nhiên, độ bền kéo của GFRP vẫn giảm khoảng 18-19% sau 90 ngày.
Về độ bền cắt liên lớp, composite sợi carbon giảm 20% sau 80 ngày, cho thấy lớp kết dính giữa các lớp composite bị suy yếu đáng kể. Đây là yếu tố quan trọng trong ứng dụng chịu lực phức tạp như cánh turbine gió hay cấu kiện hàng không. Nếu sản phẩm của bạn chịu lực kéo, chọn carbon; nếu chịu uốn, GFRP là lựa chọn hợp lý hơn.
Bảng so sánh tác động UV trên composite sợi carbon và sợi thủy tinh
| Tính chất cơ học | Composite sợi carbon | Composite sợi thủy tinh (GFRP) | Thời gian đo |
|---|---|---|---|
| Độ bền kéo | Giảm 16-20% | Giảm 18-19% | 80-90 ngày |
| Độ cứng (modulus) | Giảm 12% | Chưa có số liệu cụ thể | 80 ngày |
| Độ bền uốn | Chưa có số liệu cụ thể | Tăng 54-56% (0-30 ngày), sau đó giảm dần | 0-30 ngày và 30-180 ngày |
| Độ bền cắt liên lớp | Giảm 20% | Chưa có số liệu cụ thể | 80 ngày |
| Độ bền uốn sau 180 ngày | Chưa có số liệu cụ thể | Vẫn cao hơn 18-20% so với ban đầu | 180 ngày |
Nguồn: Tổng hợp từ nghiên cứu NIH/PMC (2024) và IIASA (2024)
Lớp phủ in UV có bảo vệ composite khỏi tia UV không?
Có, lớp phủ in UV tạo hàng rào bảo vệ hiệu quả cho bề mặt composite. Mực UV sau khi đóng rắn tạo thành lớp polymer dày 8-12 micron, hoạt động như tấm chắn chống lại tia cực tím xâm nhập. Theo các kiểm nghiệm, lớp phủ này giảm 60-70% lượng tia UV đến lớp composite bên dưới, giúp bảo vệ nhựa epoxy khỏi quá trình phân hủy chuỗi phân tử.
Độ bền màu của lớp in UV đạt 5-7 năm ngoài trời theo tiêu chuẩn ISO 4892-3, vượt xa các phương pháp phủ thông thường. Lớp mực không chỉ giữ màu sắc mà còn duy trì độ bóng và tính chất chống nước trong suốt thời gian dài. Ở môi trường trong nhà, tuổi thọ có thể lên đến 10-12 năm mà không xuất hiện dấu hiệu phai màu hay bong tróc.
Tại INUV247, công nghệ in UV đạt độ phân giải 1440-2880 DPI, tạo lớp phủ đồng đều và bám dính chặt chẽ trên cả composite sợi carbon và sợi thủy tinh. Quy trình in trực tiếp lên bề mặt giúp giảm thời gian sản xuất xuống còn 2-3 ngày thay vì 5-7 ngày như phương pháp sơn phủ truyền thống. Lớp mực UV đóng rắn tức thì dưới đèn UV UV-LED ở nhiệt độ 35-45°C, không gây biến dạng hay ảnh hưởng đến cấu trúc composite.
Ngành nào cần in UV trên composite?
Ngành ô tô và xe máy sử dụng nhiều nhất. Body kit, ốp cản, ốp gương, và các chi tiết trang trí ngoại thất làm từ composite cần lớp phủ bền đẹp chống chịu thời tiết. In UV cho phép in trực tiếp logo, họa tiết phức tạp mà không cần qua công đoạn decal hoặc sơn phủ.
Ngành hàng không dân dụng áp dụng in UV cho nội thất cabin như tấm composite trang trí, bảng điều khiển, và các chi tiết ốp trần. Yêu cầu cao về trọng lượng nhẹ nhưng bền bỉ khiến composite trở thành lựa chọn hàng đầu. Lớp in UV giúp bảo vệ bề mặt khỏi mài mòn và tia UV ở độ cao lớn.
Ngành điện tử tiêu dùng sử dụng composite cho vỏ thiết bị, panel điều khiển máy móc công nghiệp, và vỏ thiết bị y tế. Composite nhẹ hơn kim loại 40-50% nhưng vẫn đủ cứng để bảo vệ linh kiện bên trong. In UV cho phép in hình ảnh, chữ trực tiếp lên vỏ với độ phân giải cao, thay thế các phương pháp in lụa tốn kém.
Ngành thể thao ứng dụng cho mũ bảo hiểm, vợt tennis, gậy golf, và thuyền kayak. Những sản phẩm này tiếp xúc nhiều với môi trường ngoài trời, cần lớp bảo vệ chống tia UV đồng thời thể hiện thương hiệu rõ ràng. Thị trường kiểm thử composite dự kiến tăng trưởng 5% mỗi năm đến 2030, cho thấy nhu cầu gia công composite ngày càng cao.
Quy trình in UV trên composite tại INUV247 gồm những bước nào?
Bước 1: Tiền xử lý bề mặt composite
Làm sạch bụi bẩn, dầu mỡ bằng dung dịch IPA (isopropyl alcohol) 70-90%. Bề mặt composite nhám nhẹ giúp mực bám tốt hơn, nhưng không cần thiết với composite mới chưa qua xử lý. Nếu bề mặt quá trơn, chúng tôi sử dụng primer đặc biệt để tăng độ kết dính. (Tham khảo thêm xử lý bề mặt khi in UV để tối ưu độ bám mực.)
Bước 2: Chuẩn bị file thiết kế và kiểm tra màu
File thiết kế được chuyển sang profile màu CMYK chuẩn Pantone. Độ phân giải file tối thiểu 300 DPI, tối ưu 600 DPI để đạt chất lượng in tốt nhất. Chúng tôi kiểm tra màu trên composite mẫu trước khi in hàng loạt, giúp khách hàng thấy chính xác màu sắc thực tế. (Xem chuẩn độ phân giải DPI phù hợp theo từng sản phẩm.)
Bước 3: In UV trực tiếp với máy flatbed
Đặt sản phẩm composite lên bàn in, máy in UV flatbed phun mực trực tiếp lên bề mặt với độ chính xác 1440-2880 DPI. Mực UV có độ nhớt thấp, bám tốt trên cả composite nhám và bóng. Tốc độ in 10-15 m²/giờ tùy độ phức tạp của thiết kế. (Bạn có thể tìm hiểu máy in UV hoạt động theo quy trình chi tiết.)
Bước 4: Đóng rắn tức thì dưới đèn UV-LED
Ngay sau khi phun, đèn UV-LED 395nm chiếu vào làm mực đóng rắn trong 0-2 giây. Quá trình polymer hóa xảy ra tức thì, tạo lớp phủ cứng bám chặt vào composite. Nhiệt độ bề mặt chỉ khoảng 35-45°C, không gây biến dạng hay ảnh hưởng cấu trúc composite.
Bước 5: Kiểm tra chất lượng và hoàn thiện.
Kiểm tra độ bám dính bằng băng keo 3M theo tiêu chuẩn ASTM D3359, đạt mức 5B (không bong tróc). Kiểm tra độ phân giải, màu sắc, và các khuyết tật như lem mực, vệt. Nếu cần, phủ thêm lớp varnish bảo vệ để tăng độ bền và chống trầy xước thêm 30-40%.
Chi phí in UV trên composite khoảng bao nhiêu?
Chi phí in UV trên composite dao động từ 150.000 đến 300.000 VNĐ/m² tùy vào yêu cầu cụ thể. Mức giá này bao gồm tiền công in, mực UV chất lượng cao, và kiểm tra chất lượng cơ bản. Đơn hàng số lượng lớn từ 50-100 m² trở lên được giảm giá 15-25% so với đơn hàng lẻ.
Yếu tố ảnh hưởng lớn nhất là kích thước sản phẩm. Sản phẩm nhỏ dưới 0,5 m² tính giá tối thiểu vì phải setup máy và điều chỉnh màu. Sản phẩm lớn từ 1-2 m² tính giá theo diện tích thực tế, tiết kiệm hơn. Số màu cũng quan trọng: in CMYK 4 màu chuẩn rẻ hơn in CMYK + White hoặc CMYK + White + Varnish 20-30%. Độ phức tạp của design, đặc biệt là các chi tiết nhỏ dưới 1mm, cần tốc độ in chậm hơn nên giá cao hơn 10-15%.
So với phương pháp decal dán, in UV đắt hơn 30-40% nhưng bền gấp 2-3 lần và không bị bong rời. So với sơn phủ truyền thống, in UV rẻ hơn 40-50% cho đơn hàng nhỏ dưới 10 sản phẩm vì không cần làm khuôn hay màn lụa. Với đơn hàng lớn trên 100 sản phẩm, sơn phủ có thể rẻ hơn nhưng thời gian sản xuất lâu gấp 2-3 lần. In UV cho ra thành phẩm trong 2-3 ngày, giúp tiết kiệm chi phí lưu kho và đáp ứng nhanh nhu cầu thị trường.
Câu hỏi thường gặp
-
In UV có làm hỏng bề mặt composite không?
Không, công nghệ in UV không gây nhiệt cao hay hóa chất ăn mòn bề mặt composite. Mực UV đóng rắn tức thì dưới tia UV-LED ở nhiệt độ 35-45°C, thấp hơn nhiều so với ngưỡng chịu nhiệt của composite sợi carbon (150-180°C) và sợi thủy tinh (120-140°C). Quá trình in không tạo áp lực mạnh, chỉ phun mực nhẹ lên bề mặt nên an toàn với cả composite mỏng 2-3mm.
-
In UV trên composite có bền không?
Độ bền màu đạt 5-7 năm ngoài trời theo tiêu chuẩn ISO 4892-3, vượt xa decal thông thường chỉ bền 1-2 năm. Lớp mực dày 8-12 micron tạo hàng rào bảo vệ, giảm 60-70% tia UV xâm nhập vào lớp composite bên dưới. Kiểm nghiệm độ bám dính theo ASTM D3359 đạt mức 5B, chống trầy xước tốt hơn decal thông thường 2-3 lần. Trong nhà, tuổi thọ lên đến 10-12 năm mà không phai màu hay bong tróc.
-
Composite nào in UV được?
In được trên hầu hết loại composite: sợi thủy tinh (GFRP), sợi carbon (CFRP), Kevlar, và composite hybrid. Bề mặt cần phẳng hoặc cong nhẹ với bán kính lớn hơn 50mm để đầu in tiếp cận được. Diện tích tối đa 2,5m x 1,3m giới hạn bởi kích thước bàn in UV flatbed. Composite có lớp gelcoat bóng hoặc bề mặt nhám đều in tốt, nhưng bề mặt quá trơn cần phủ primer trước khi in để tăng độ kết dính. (Tham khảo thêm chất liệu in UV để đối chiếu các bề mặt tương thích.)
-
Thời gian in UV trên composite mất bao lâu?
Thời gian in 10-15 phút/m² tùy độ phức tạp design. File thiết kế đơn giản với màu đồng nhất in nhanh hơn file có nhiều chi tiết nhỏ hoặc gradient. Mực khô tức thì dưới đèn UV nên không cần thời gian chờ. Tổng thời gian từ file thiết kế đến thành phẩm: 2-3 ngày làm việc cho đơn hàng thông thường, bao gồm tiền xử lý, in, kiểm tra chất lượng, và đóng gói. Đơn hàng gấp có thể giao trong 24 giờ với phụ phí 20-30%.
Nguồn tham khảo
Nghiên cứu khoa học
- NIH/PMC (2024). Effects of UV Exposure on Mechanical Properties of Carbon Fiber Composites. Nghiên cứu về tác động phơi nhiễm UV 80 ngày lên composite sợi carbon.
- IIASA – International Institute for Applied Systems Analysis (2024). UV Aging Effects on Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) Composites. Phân tích tính chất cơ học GFRP sau 180 ngày phơi nhiễm UV.
- Lucintel (2023). Global Composite Testing Market Forecast 2023-2030. Dự báo thị trường kiểm thử composite đạt 2 tỷ USD vào 2030 với CAGR 5%.
Tiêu chuẩn kỹ thuật
- ISO 4892-3 (2016). Plastics – Methods of Exposure to Laboratory Light Sources – Part 3: Fluorescent UV Lamps. Tiêu chuẩn đánh giá độ bền UV của vật liệu plastic và polymer.
- ASTM D3359 (2017). Standard Test Methods for Rating Adhesion by Tape Test. Phương pháp kiểm tra độ bám dính của lớp phủ bằng băng keo.
- ASTM D6641 (2023). Standard Test Method for Compressive Properties of Polymer Matrix Composite Materials. Phương pháp kiểm thử tính chất cơ học composite.
- ISO 12647-2 (2013). Graphic Technology – Process Control for the Production of Half-tone Color Separations. Tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng in ấn màu.
Dữ liệu nhà sản xuất
- Roland DG Corporation (2024). TrueVIS Series Technical Specifications. Thông số kỹ thuật máy in UV flatbed và độ phân giải in.
- 3M Industrial Adhesives (2024). UV Ink Adhesion Test Results on Composite Substrates. Kết quả kiểm nghiệm độ bám dính mực UV trên composite.
