2. Förutsättningar för bästa lackresultat

För att klara högt ställda krav på ytfinish, funktion, miljö med mera i industriella sammanhang är det nödvändigt att förstå processen och vilka förutsättningar som bäddar för ett perfekt resultat.

Lackeringsprocessen – en kort introduktion

Lacken blandas i 1k-system med ett lösningsmedel och för 2k-system även med en härdarkomponent. Blandningen trycksätts och sprejas sedan med en sprutpistol på plastdetaljen (substratet). Den färg som inte landar på substratet fångas upp av vattenridåer respektive en vattenbassäng. Där tillsätts olika kemikalier som gör att lackslammet kan filtreras ut.

Beroende på de önskade egenskaperna eller funktionerna som lacken ska ha behövs ofta flera lackskikt. Efter varje lackeringsskikt måste lösningsmedlen avdunsta, vilket sker i avdunstningskamrar i den manuella lackeringen eller i avdunstningszoner i lackeringsanläggningarna. På engelska kallas avdunstningsfasen för flash-off och begreppet används även i den svenska terminologin.

Om man lackerar i flera skikt och det underliggande lackskiktet fortfarande inte är helt torrt efter flash-off så kallas detta för att lackera vått i vått eftersom lacken ännu inte är fullt uthärdad. Denna teknik ger kortare processtider.

Vått i vått-lackering är vanligast på AMB då det också är det mest kostnadseffektiva sättet att lackera. Det finns dock ett fåtal lacksystem som kräver full härdning av varje skikt innan nästa skikt kan appliceras och därför inte lackeras vått i vått.

När alla lackskikt är applicerade måste resterande lösningsmedel avdunsta och lacken härdas. Härdningen påskyndas av värme och därför ställs lackeringsfixturerna med de lackerade detaljerna i härdugnar i den manuella avdelningen. I de automatiska lackeringsanläggningarna körs fixturerna i stället kontinuerligt genom en ugn. Efter ugnen är de flesta lackerna tillräckligt härdade och plastdetaljerna kan hanteras manuellt eller maskinellt i anslutande processer. För vissa lacker som till exempel pianolack måste dock ytterligare en härdning ske innan detaljerna kan hanteras.

7 saker att tänka på vid lackering av plast

I avsnitten nedan berättar vi om de viktigaste förutsättningarna som man bör beakta inför ett industriellt lackeringsprojekt, vare sig det handlar om manuell eller robotiserad lackering.

1. Detaljens konstruktion

Några punkter behöver beaktas redan på designstadiet om plastdetaljen ska ytbehandlas. Kontakta oss därför gärna redan under designfasen för att diskutera ytbehandling så kan vi ge många värdefulla tips. Här är några allmänna råd att ha med sig:

• Undvik skarpa kanter genom att runda av dessa (gäller även för hål).
• Skapa fästpunkter som detaljen kan fixeras i under lackeringen.
• Lack snarare framhäver ojämnheter än döljer dem. Överväg noga vilken ingötstyp och -avskiljning du väljer, och tänk på att eventuella sjunkmärken kommer att bli mer synliga.

 

2. Substratets renhet

Detaljerna som ska lackeras benämns allmänt för substrat i ytbehandlingssammanhang. Vid all ytbehandling gäller att de ytor som ska beläggas måste vara rena. Det mest grundläggande är att ytorna ska vara rena från fett och smuts, men även dammpartiklar kan ställa till det. Plaster är oftast laddade genom statisk elektricitet och attraherar därför dammpartiklar. En del av dessa partiklar är så små att de knappt syns med blotta ögat men de kommer att synas tydligt efter lackeringen när de inneslutits i den härdade lacken. Därför ska ytorna även vara så dammfria som möjligt.

För att plastytorna som ska lackeras ska vara så rena som möjligt finns några åtgärder som bör beaktas av plastdetaljens tillverkare:

• Släppmedel i formverktyget ska undvikas.
• Utstötarna i formverktyget bör behandlas så att de inte behöver smörjas.
• Sugkoppar eller andra automatiska plockanordningar vid formsprutan ska vara tillverkade av material som inte lämnar avtryck på substratet. Rådgör med oss.
• Manuell hantering får bara ske med luddfria handskar.
• Helst ska plastdetaljerna packas dammfritt så fort som möjligt eller läggas i skyddande formanpassade transportbrickor med lock.

För en effektiv lackering i större serier är det därför ofta smart att låta AMB formspruta substratet vilket minimerar kontamineringen och eliminerar logistikkostnader – och därigenom blir mer kostnadseffektivt.

I princip gäller ovanstående även för substrat av metall. Metaller är ofta mer kontaminerade med smuts och olja än plaster och på AMB tvättar vi inte substrat. Anodiserade eller på annat sätt renade och dammfria metalldetaljer brukar dock gå bra att ta in direkt i vår produktion.

3. Val av plastmaterial

Förutom att ytan som ska lackeras måste vara ren från damm, fett och andra föroreningar är en av de viktigaste förutsättningar att lackerna måste kunna fästa på substratet. Ingen vill att en vacker och funktionell lack flagnar av. Därför är det första steget att undersöka om det valda plastmaterialet generellt lämpar sig för lackering eller om det måste behandlas på olika sätt för att uppnå en god vidhäftning. Ibland finns ytbehandlingsförutsättningarna dokumenterade i materialens tekniska datablad (TDS).

Generellt har plaster en relativt låg ytspänning som inte ger tillräcklig vätning av ytan och därför kan även olika förbehandlingar som aktiverar plastytan vara nödvändiga. Substratets ytspänning måste överskrida beläggningens ytspänning annars kan lackmaterialen inte ”väta” ytan. Plaster som ABS eller PC kan oftast lackeras direkt men vissa plaster som till exempel polypropen (PP) måste först beläggas med en grundfärg, en primer, som ger god vidhäftning. På detta skikt kan sedan även ytterligare lackskikt appliceras.

Förutom att använda en primer kan AMB också förbättra vidhäftningen på ett annat sätt för en del plaster med låg ytspänning. Detta görs i en vakuumkammare där ett plasma skapas och laddade partiklar som joner och elektroner påverkar plastytan på olika sätt. Plasmat rengör ytan från eventuella återstående mikroskopiska organiska föroreningar och aktiverar substratet så att lacken kan bindas till ytan. Plasmabehandling gör att flera svårt vätbara plaster kan användas som substrat.

4. Ytfinhet

Alla ytor är mer eller mindre släta eller grova. Många faktorer bidrar till ytfinheten i tillverkningen och för formsprutade plaster är det formverktygets yta som definierar detaljens ytfinhet. Ytfinheten är ett mått som beskriver en ytas karaktär och den är standardiserad genom ISO 1302.

För formverktyg som bearbetas med eroderande tekniker finns definitioner för olika ytor hos tyska VDI, och man kan även köpa plattor med olika definierade ytfinheter som VDI har tagit fram.

Varför är ytfinheten så viktig? Samma ytbehandling kan ge helt olika effekt för kulörupplevelsen och haptiken (hur ytan känns). Man förstår det lätt om man tänker sig att man exempelvis sprejar färg på en glasruta respektive en strukturtapet. Reflektion och skuggor blir helt annorlunda för de olika ytorna och skikttjockleken för att få täckning med lacken kommer också att variera. Därför är det viktigt att ha klart för sig vilken yta en produkt ska ha i slutändan redan under projektfasen. Vi rekommenderar att du tar fram prover på den yta du har tänkt dig.

Testa gärna att provlackera på olika ytor för att se skillnaderna, och det är viktigt att sedan använda likadana referensytor internt och i kommunikationen med oss.

5. Användningsområde och kravspecifikation

Plaster är fantastiska material som rätt utnyttjat möjliggör en enorm mångfald av produkter, varav vissa överhuvudtaget inte går att ersätta med andra material. Inget material har dock alla egenskaper man önskar sig och därför måste det väljas med omsorg för att produkten ska fungera så bra som möjligt. Detta är också viktigt att tänka på när det gäller lackering.

Lacken och substratet kommer att bilda en enhet och förutom att tillföra en kulör så ska en lack främst skydda detaljen. Liksom plastsubstratet har även lacker olika egenskaper. I själva verket bildar faktiskt flera lacksystem efter torkning/härdning också plaster.

Förutom att lacken ska fungera med substratmaterialet bör man tänka på följande:

• Var ska produkten användas? Inomhus/utomhus? I vilket klimat (exempelvis havsmiljö som medför salt, fukt och UV-strålning, eller på vårdinrättningar eller laboratorier där detaljen ofta ska tvättas med sprit eller andra desinfektionsmedel)?
• Vilka krav ska produkten klara? Exempelvis klimatbeständighet, nötningsbeständighet, reptålighet, kemikaliebeständighet, rengöring med kemikalier (vilka?) och eventuell biokompatibilitet.

 

AMB:s kunniga lackleverantörer kan sedan rekommendera vilka lacker som kan vara lämpliga och hur de förmodas klara av de givna specifikationerna. Det finns allmänna beskrivningar av lackers prestanda i deras tekniska datablad och ibland konkreta data för olika tester som gjorts enligt vissa specifikationer, inte sällan från bilindustrin då denna är en av de största användarna av lacker i många olika påfrestande klimat och miljöer. Delvis kan du alltså luta dig mot dessa tester men i slutändan måste du själv definiera vad produkten ska klara av och gärna även göra egna tester för det specifika användningsområdet.

6. Maskering

Ibland ska vissa delar av substratet inte lackeras, och då måste dessa områden maskeras. Du måste också tänka på att lacken appliceras med tryck och som finfördelade droppar och denna färgdimma sätter sig inte bara på ytorna som ska lackeras utan även på till exempel baksidan av en detalj eller andra ställen där du kanske inte vill ha lack. Vi kallar det för överryk efter engelskans overspray. Därför behövs kanske någon form av maskering av dessa ytor eftersom lacken sedan kan störa ett montage eller dylikt.

Beroende på detaljens form behövs mer eller mindre komplexa lösningar.  Vi har tagit fram en grundläggande geometriguide för konstruktörer som du kan få ta del av vid begäran.

Speciellt för industriella högvolymserier måste maskeringen vara rationell och lätt att montera på och av vilket kan ske manuellt eller helt automatiserat. Det finns många olika lösningar och vi försöker att hitta den bästa lösningen från ett produktionsperspektiv med hänsyn tagen till seriestorlekar och ekonomi. Ibland blir det rationellt och faktiskt helt nödvändigt att använda sig av en formsprutad detalj som maskering (se nedan i avsnittet om fixturer) för att klara kundkraven och samtidigt kunna produceras effektivt. AMB samarbetar därför med Tingverken som sedan mer än 25 år är specialiserat på att utveckla maskeringslösningar genom formsprutade detaljer.

En återkommande fråga är om det går att lackera två färger direkt bredvid varandra eller om man kan maskera för till exempel en display på en lackerad yta. Generellt sett är det nästan omöjligt att ha två lacker bredvid varandra utan synlig kant mellan dem. Ett tips är då att lägga in en liten (men så bred som möjligt) rilla mellan ytorna så att en maskeringsdetalj kan skapa en mjuk övergång. Det kommer dock fortfarande att inte bli en helt skarp gräns mellan ytorna.

När det gäller displayytor gäller samma resonemang men i vissa fall kan man ta bort lacken med laser (ablation). Beroende på val av plastmaterial påverkar detta displayytan något och det är relativt dyrt.

7. Fixturer

AMB lackerar främst i automatiserade lackeringslinjer, men även manuellt för mindre serier. Oavsett vilken teknik som används måste plastsubstraten hållas fast under lackeringsprocessen. Vi har utvecklat olika standardiserade fixtursystem på vilka komponentfixturer för den enskilda detaljen kan fästas. Komponentfixturerna är produktunika och kombineras ofta med maskeringslösningar för varje substrat. Ibland räcker det med en enkel klämma men ofta behövs det mer avancerade komponentfixturer i olika material eller som formsprutade detaljer.

Ju mindre en plastdetalj är desto svårare blir det att fixera den. AMB har tillsammans med Tingverken under många år utvecklat främst formsprutade lösningar för detta. För varje substrat designas då en plastfixtur som genom presspassning håller detaljen på plats och även maskerar de ytor som inte ska vara lackerade. Kraven på en komponentfixtur i plast är generellt höga och ökar ju mindre detaljerna är. Under lackhärdningen tillförs värme och presspassningen ska hålla kvar substratet utan att utvidga det. Utöver det måste en liten luftspalt finnas runt substratet så att den filmbildande lacken inte limmar ihop det med fixturen.

Fixturen har även andra uppgifter:

• I lackeringslinjerna använder AMB huvudsakligen cylinderformade spindlar som roteras under lackappliceringen och substratet utsätts för en stark centrifugalkraft. Därför måste plastdetaljen sitta fast ordentligt, speciellt om detaljen hålls genom presspassning.
• Plastdetaljen ska exponeras maximalt mot lackmolnet som sprejas mot det för att så mycket av dess yta ska täckas så jämnt som möjligt.
• Vi försöker att placera så många detaljer som möjligt på varje fixtur för bästa produktionsekonomi, utan att kvaliteten äventyras.

 

Det är ibland svårare att utveckla en optimerad fixturlösning än att ta fram de bästa lackeringsparametrarna. Våra erfarna tekniker och konstruktörer av formsprutade komponentfixturer har många års erfarenhet från många olika projekt och kan därför hitta lösningar även för komplexa plastdetaljer med olika maskeringskrav.

En stor fördel med våra komponentfixturer är att vi kan använda dem flera gånger eftersom vi tvättar dem regelbundet. I stället för att kasta fixturen efter en eller några lackeringsomgångar, bidrar vi på så sätt till en större hållbarhet. Många gånger kan en komponentfixtur användas under hela produktens livslängd.

Val av lacksystem och lackens egenskaper är naturligtvis också helt avgörande parametrar att ta hänsyn till, men det är värt ett helt eget avsnitt.

Läs mer i avsnitt 3: Lacksystem och lackens egenskaper