การวัดสี และลักษณะพื้นผิว ในอุตสาหกรรมพลาสติก

พลาสติกสามารถแบ่งได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือ thermoplastics และ thermosetting plastics ตามรูปแบบของการตอบสนองต่อความร้อน thermoplastics เช่น acrylics, nylon และ polystyrene เป็นวัสดุที่เป็นที่นิยมมากที่สุดเนื่องจากสามารถหลอมละลายและสามารถเปลี่ยนรูปร่างได้หลายครั้ง สำหรับ thermosetting plastics เช่น polyester resin และ epoxy resin เมื่อผ่านการขึ้นรูปแล้วจะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้อีก

การวัดสี และลักษณะพื้นผิว ในทางอุตสาหกรรมพลาสติกนั้น จะอยู่ภายใต้การควบคุมของ American Society for Testing Materials (ASTM) วิธีการวัดรวมไปถึงเครื่องมือต่างๆที่อยู่ภายใต้ มาตรฐานของ ASTM จะหมายรวมถึงการวัดสี (Color) , ความเหลือง (yellowness) ,ความเงา (Gloss) และการวัดลักษณะพื้นผิว

โดยทั่วๆไปผลิตภัณฑ์พลาสติก จะถูกจัดออกเป็น 3 กลุ่มธุรกิจหลักๆ ตามกระบวนการผลิต คือ กลุ่มผู้ผลิตวัตถุดิบ (raw material) ,กลุ่มผู้ผลิต มาสเตอร์แบทช์หรือคอมพาวนด์ (processor) และกลุ่มผู้ทำการแปรรูป (Converter) ในแต่ละขั้นตอนการผลิตการใช้เครื่องมือวัดสี และคอมพิวเตอร์คัลเลอร์แมทชิ่ง (CCM) นั้นมีความจำเป็น ในการควบคุมและยืนยันคุณภาพของผลิตภัณฑ์

 เกี่ยวกับสี

ในกระบวนการผลิตมีปัจจัยหลายอย่างด้วยกันที่มีผลต่อสี เช่น การเลือกวัตถุดิบ (แม่สี) ,อุณหภูมิ และวิธีการผสม การเบี่ยงเบนของเฉดสี ระหว่างล็อต มีโอกาสเกิดขึ้นได้สูงเนื่องจากความไม่คงที่ของแม่สีที่ถูกนำมาใช้

เพื่อเป็นการยืนยันคุณภาพระหว่างล็อตการผลิต ผู้ผลิตนั้นจึงจำเป็นจะต้องระบุคุณลักษณะของสี และความแตกต่างของสีของผลิตภัณฑ์ ล็อตนั้นๆเทียบกับมาตรฐานที่กำหนดไว้ ซึ่งการใช้เครื่องมือวัดสี จะทำให้ฝ่ายควบคุมคุณภาพสามารถตั้งเกณฑ์การยอมรับ ขึ้นมาเพื่อทำการ ควบคุมคุณภาพของสีในการผลิตระหว่างล็อตได้

การเลือกแม่สีก็เป็นสิ่งสำคัญอย่างหนึ่งในกระบวนการผลิตที่เกี่ยวข้องกับสี ซึ่งแม่สีนั้น มีด้วยกัน 2 ประเภท คือ แบบสีย้อม(dyes) และ สีผง pigments, Dyes จะเป็นแม่สีที่มีความสามารถในการละลายสูงในตัวทำละลายที่เหมาะสม เมื่อทำละลายแล้วจะมีความโปร่งใส และสามารถทนความร้อนได้สูง โดยทั่วไปจะใช้ในการผสมกับเรซินเพื่อให้สีต่างๆ

Pigment สามารถแบ่งออกได้เป็น ผงสีอินทรีย์ (Organic pigment) และ ผงสีอนินทรีย์ (Inorganic pigment)

เป็นแม่สีที่ทนความร้อนได้สูงเช่นกัน แต่ไม่สามารถทำละลายในตัวทำละลายหรือ เรซินได้ จำเป็นต้องใช้กระบวนการกระจายตัว

(dispersion) ในเรซิน เป็นแม่สีที่นิยมใช้กัน เนื่องจากให้สีที่เข้มข้นสูงและมีความสามารถในการกลบพื้นผิวมากกว่า การเลือกแม่สีจำเป็นต้องเหมาะสมกับ เรซินที่ใช้ กระบวนการในการผลิต และวัตถุประสงค์ในการใช้งาน

ปัญหาจาก 2 ปัจจัยที่มีผลต่อแม่สี คือ การกระจายตัวในเรซิน และ การทนต่อความร้อน โดยปกติแล้ว ผงสีอินทรีย์ จะแตกตัวได้ยากกว่า ผงสีอนินทรีย์ การกระจายตัวที่ดีของแม่สี จะทำให้ได้สีที่ออกมาตรงตามธรรมชาติของสีนั้นๆ โดยทั่วไปแล้วจะมีการ เตรียมผงสี (pre-dispersed) ก่อนเข้ากระบวนการบดสีเสมอ

หากแม่สีโดนความร้อนเกินขีดจำกัด อาจเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้แม่สีเกิดการเสื่อมสภาพได้ สำหรับผงสีอินทรีย์จะเกิดการเปลี่ยนสี ในขณะที่ผงสีอนินทรีย์จะดำขึ้น หรือมีสีที่หมองลง

 การวัดสี และลักษณะพื้นผิว ในอุตสาหกรรมพลาสติก

ด้วยสาเหตุจากอุณหภูมิ ของสิ่งแวดล้อมที่มีผลต่อ ประสิทธิภาพวัตถุดิบ โดยการใช้เครื่องมือวัดสีจะสามารถช่วยวัดค่าสีและนำมาคำนวณหาความสัมพันธ์ของการเปลี่ยนแปลงของผงสีต่ออุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไปได้

ด้วยความจำเป็นที่เพิ่มมากขึ้นของการทำ Color matching, โปรแกรม CCM จะช่วยลดระยะเวลาในการทำ Color matching ลง โดยแม่สีส่วนใหญ่นั้นจะมีคุณสมบัติในการกลบพื้นผิวค่อนข้างสูง เช่น ผงสีอนินทรีย์ แต่สำหรับ ผงสีอินทรีย์ หรือสีย้อม (dyes) นั้น จะเป็นแม่สีที่มีลักษณะค่อนข้างโปร่ง ดังนั้นจึงเป็นการยากในการกำหนดฐานข้อมูล โดยใช้ ซอฟแวร์แบบเดียวกับแม่สีแบบต่างๆเหล่านี้ วิธีการที่ต่างออกไปจึงมีความจำเป็นสำหรับการจัดการกับแม่สีดังกล่าว

การวัดสีและลักษณะพื้นผิว

ผงสีต้องนำมาผสมกับเรซินก่อนที่จะนำมาทำการ   แต่งสี และหากมีการผสมแม่สีหลายชนิดควรมีสแตนดาร์ดที่แน่นอนในการเปรียบเทียบ แม่สีจะถูกเตรียมทั้งในรูปแบบ Tint เฉด และ Masstone  เพื่อดูค่า strength ของแม่สีนั้นๆ ซึ่งในขั้นตอนนี้จำเป็นต้องมีการวัดสี และเครื่องวัดสีที่แนะนำควรเป็นเครื่องวัดสี ที่สอดคล้องกับการมองเห็นด้วยสายตา เช่นเครื่องวัดสี ที่มีระบบการวัดแบบ 45/0spectrophotometers (45/0 Geometry)

ในส่วนของเรซินสำหรับงานพลาสติก สิ่งที่จำเป็นต้องควบคุม คือ ความเหลือง (Yellowness) และความขุ่น (Haze) เรซินสามารถเปลี่ยนจากใสกลายเป็นขุ่น หรือมีการเปลี่ยนแปลงสี จากใส ไม่มีสีไปเป็นสีเหลืองอ่อน เหลืองเข้ม ไปจนถึงน้ำตาลได้ ซึ่งสาเหตุอาจจะมาจากความร้อน หรือการเปลี่ยนสภาพทางเคมี ส่วนสำหรับพลาสติกที่มีความโปร่งใสนั้น ความเหลือง (Yellowness) และ ความขุ่น (Haze) เป็นคุณสมบัติเบื้องต้นที่จำเป็นต้องทำการวัด โดยเครื่องมือที่ใช้ ควรจะเป็นเครื่องมือวัดสีในรูปแบบของ sphere-based spectrophotometers

ส่วนผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะเป็นผงสีขาว เช่น ไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2) สิ่งที่จำเป็นต้องควบคุม คือ ความขาว (whiteness) และความทึบแสง (opacity) เครื่องมือที่แนะนำ จะเป็น เครื่องมือแบบ Sphere-based และ 45/0 spectrophotometers ในส่วนของความเงา (Gloss) นั้นปกติจะวัดบนชิ้นงานพลาสติกที่ถูกขึ้นรูปมาแล้ว

CCM ซอฟต์แวร์ถูกนำมาใช้ในการทำ Color matching  ในงานผลิต มาสเตอร์แบทช์, ฟิล์ม,พลาสติก ต่างๆ และ งานสิ่งทอ โดย CCM จะแบ่งเป็น 3 modules หลักๆ คือ QC, สูตรการผลิต (formulation) และ Batch Correction

QC module: ใช้ในการเปรียบเทียบและหาค่าความแตกต่างระหว่างแบทซ์ ต่างๆ รวมไปถึงยังสามารถบอกค่า strength ของแม่สี ที่รับเข้ามาได้อีกด้วย

Formulation module: ใช้ในการหาสูตรการผลิตที่ใกล้เคียงที่สุด ซึ่งสามารถค้นหาโดยใช้เกณฑ์ ต่างๆ ได้ เช่น เมทาเมอริซึม หรือ ราคา ที่กำหนด

Batch correction module: ใช้ในการหาค่าความเบี่ยงเบนของแม่สีที่ใช้อยู่ โดยเทียบกับ มาตรฐาน ของแม่สีที่ถูกกำหนดไว้ เบื้องต้น และจะทำการปรับแก้สูตรตามความแตกต่างของแม่สี ที่คำนวณออกมา

ตัวอย่างขั้นตอนและเงื่อนไขต่างๆ ในการทำสูตรสี

ควบคุมคุณภาพของแม่สีที่ใช้ให้คงที่เสมอ

• กำหนดวิธีการชั่งน้ำหนักที่เหมาะสม สำหรับการชั่งแม่สีที่จะนำมาใช้

ทำการสอบเทียบ ตัวเครื่องมือวัดสีและเครื่องชั่งน้ำหนักอยู่เสมอภายในเวลาที่กำหนด เพื่อรักษาความแม่นยำในการวัด

• กำหนดมาตรฐานของอุณหภูมิห้องที่ทำการปฏิบัติงาน

• กำหนดวิธีและขั้นตอนการปฏิบัติงานให้เป็นมาตรฐาน ตั้งแต่ต้นจนจบกระบวนการ ซึ่งหมายรวมถึงการเตรียตัวอย่างสำหรับการวัดขั้นตอนการผสม ระยะเวลาในการพักตัว อุณหภูมิและเวลาในการอบ

นัดหมายเพื่อรับชมการสาธิตผลิตภัณฑ์ และบริการให้คำปรึกษาฟรี
เกี่ยวกับวิธีการวัดสีและลักษณะพื้นผิวที่ปรากฏ

บริษัท โคนิก้า มินอลต้า บิสสิเนส โซลูชันส์ (ประเทศไทย) จํากัด (Sensing Business)
โทร: 02-029-7000 Ext.1400 และ 1402
อีเมล: sth@konicaminolta.com



Call us