Co decyduje o wyglądzie elementów z tworzyw sztucznych?

Wygląd detalu z tworzywa nie zależy wyłącznie od jego koloru. Na efekt końcowy wpływają materiał, powierzchnia formy, parametry przetwórstwa oraz operacje wykonywane po uformowaniu części. Ten sam odcień może wyglądać inaczej na powierzchni polerowanej i matowej, a niewłaściwe warunki wtrysku mogą pozostawić na poprawnie zaprojektowanym elemencie widoczne smugi, zapadnięcia lub linie łączenia strug.

Kolor można uzyskać już w materiale

W wielu wyrobach kolor nadaje się tworzywu jeszcze przed jego uformowaniem. Pozwala to wytwarzać elementy, które nie wymagają późniejszego malowania wyłącznie w celu uzyskania podstawowej barwy.

Takie rozwiązanie ma praktyczną zaletę: kolor nie znajduje się tylko na powierzchni. Niewielkie zarysowanie nie odsłania więc warstwy o zupełnie innym odcieniu. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie jednolitego koloru w całej masie materiału.

Uzyskanie oczekiwanego koloru i właściwości wizualnych elementu z tworzywa nie zawsze odbywa się jednak wyłącznie poprzez barwienie materiału w masie. W wielu zastosowaniach przemysłowych stosuje się również powłoki lakiernicze, a odpowiedni dobór technologii lakierowania tworzyw sztucznych zależy m.in. od rodzaju podłoża, wymaganej jakości powierzchni oraz warunków późniejszej eksploatacji elementu.

Barwienie w masie i lakierowanie rozwiązują więc częściowo inne problemy. Pierwsze nadaje kolor materiałowi, drugie pozwala dodatkowo sterować wyglądem i właściwościami samej powierzchni.

Forma nadaje połysk i fakturę

W detalu formowanym wtryskowo powierzchnia gniazda formy jest bezpośrednio odwzorowywana przez tworzywo. Polerowane narzędzie może dać powierzchnię o wysokim połysku, natomiast matowanie lub teksturowanie pozwala uzyskać określoną strukturę.

• polerowana powierzchnia – wysoki połysk, ale również większa widoczność rys i części wad;
• drobna faktura – bardziej równomierny odbiór powierzchni i mniejsza widoczność drobnych uszkodzeń;
• głębsza struktura – wyraźny efekt dekoracyjny, wymagający dobrego odwzorowania w procesie;
• różne strefy wykończenia – możliwość połączenia powierzchni gładkich, matowych i teksturowanych w jednym detalu.

Nie oznacza to jednak, że określona faktura formy zawsze da identyczny rezultat. Znaczenie mają również właściwości tworzywa oraz temperatura narzędzia. Materiał musi dokładnie wypełnić mikroskopijną strukturę powierzchni, aby została ona prawidłowo odwzorowana.

Parametry wtrysku zostają na powierzchni

Wygląd detalu może zmieniać się mimo zastosowania tej samej formy i tego samego materiału. Przyczyną są parametry procesu.

• temperatura formy wpływa na odwzorowanie faktury i połysk;
• temperatura tworzywa wpływa na jego przepływ, a przy nieprawidłowych warunkach może również zmieniać wygląd koloru;
• prędkość wtrysku wpływa na sposób wypełniania gniazda i lokalny wygląd powierzchni;
• docisk i chłodzenie mają znaczenie dla skurczu i powstawania zapadnięć;
• geometria detalu decyduje o przebiegu strug tworzywa i miejscach ich łączenia.

Typowym przykładem są linie łączenia strug. Powstają tam, gdzie dwa fronty płynącego tworzywa spotykają się podczas wypełniania formy. W zależności od materiału i warunków procesu miejsce to może być praktycznie niewidoczne albo wyraźnie odcinać się od pozostałej powierzchni.

Podobnie jest z zapadnięciami. Lokalnie większa grubość ścianki może powodować nierównomierny skurcz i pozostawić widoczne zagłębienie. Element może nadal spełniać wymagania wymiarowe i mechaniczne, a mimo to nie przejść kontroli wizualnej.

Po formowaniu można zmienić wygląd i właściwości powierzchni

Nie każdy wymagany efekt można lub warto uzyskiwać bezpośrednio w formie. Gotowy detal może być poddawany kolejnym operacjom dekoracyjnym albo funkcjonalnym.

• lakierowanie – zmiana koloru, połysku, struktury i właściwości powierzchni;
• tampodruk i sitodruk – nanoszenie grafiki, symboli oraz oznaczeń;
• znakowanie laserowe – trwałe napisy, numery i elementy identyfikacyjne;
• metalizacja – uzyskanie powierzchni o wyglądzie metalicznym;
• powłoki funkcjonalne – zwiększenie odporności na ścieranie, promieniowanie UV lub środki chemiczne;
• dekorowanie w formie – połączenie procesu formowania z nanoszeniem warstwy dekoracyjnej.

Dodatkowe wykończenie jest szczególnie istotne wtedy, gdy kilka części wykonanych z różnych materiałów ma po montażu wyglądać jak jedna całość. Powłoka może wyrównać kolor, połysk i strukturę powierzchni, których nie udałoby się uzyskać wyłącznie przez barwienie poszczególnych materiałów.

W serii liczy się powtarzalność

Jedna poprawna sztuka nie świadczy jeszcze o stabilnym procesie. W produkcji seryjnej trzeba utrzymać ten sam efekt przy kolejnych uruchomieniach, zmianach partii materiału i dłuższych seriach.

• kolor powinien pozostawać w ustalonej tolerancji;
• połysk nie powinien zmieniać się między sąsiadującymi częściami;
• faktura musi być równomiernie odwzorowana;
• linie łączenia, smugi i zapadnięcia nie mogą przekraczać ustalonego poziomu akceptacji;
• powłoki i nadruki muszą zachowywać powtarzalny wygląd oraz położenie.

Przy prostych detalach wystarcza kontrola wizualna według zaakceptowanego wzorca. W bardziej wymagających zastosowaniach kolor i połysk są mierzone instrumentalnie, a dopuszczalne różnice określa się liczbowo. Jest to szczególnie istotne przy obudowach składanych z kilku elementów, ponieważ nawet niewielka różnica staje się wyraźna po zestawieniu części obok siebie.

Wygląd gotowego elementu jest więc mierzalnym rezultatem procesu produkcyjnego. Materiał określa punkt wyjścia, forma nadaje powierzchnię, parametry przetwórstwa decydują o jakości jej odwzorowania, a dalsze operacje pozwalają uzyskać efekty, których nie da się osiągnąć podczas samego formowania.