3. Lacksystem och lackens egenskaper
Lacksystem och olika egenskaper hos lack är verkligen en vetenskap för sig. Här följer bara en översiktlig förteckning av några viktiga val som måste göras under produktutvecklingsfasen.
En- eller flerkomponentslacker
1k-lacker
Enkomponentssystem (1k-lack) består av bindemedel, pigment och tillsatser (additiv) och är antingen en dispersion i en vattenlösning eller lösta i ett organiskt lösningsmedel. Så snart 1k-lacken appliceras börjar lösningsmedlet att avdunsta och bindemedlet skapar tvärbindningar som sedan bildar en torr film på substratet. 1k-lacker saknar en extra härdarkomponent som därigenom skiljer dem från 2-komponentslacker. Skillnaden ligger framförallt i prestandan av den torkade/härdade lacken där 2k-system generellt har bättre nötningsegenskaper och kemikalieresistens.
2k-lacker
Tvåkomponentssystem (2k-lacker) består också av bindemedel och lösningsmedel men omedelbart inför applikationen tillför man en komponent till: en härdare. Så fort komponenterna blandas reagerar härdaren med bindemedlet. Bindemedelsmolekylerna skapar tvärbindningar med härdarmolekylerna och ett molekylärt nätverk bildas. Processen kallas också förnätning och tillförseln av värme påskyndar denna process. Processen är inte reversibel och gör 2K-lacker till mycket stabila produkter.
AMB använder huvudsakligen 2k-system som bildar polyuretan. Dessa har utmärkta egenskaper när det gäller beständighet mot nötning, kemikalier, korrosion och olika väderförhållanden.
Ett eller flera lackskikt
Lacker kan appliceras i flera skikt som kan ha många olika funktioner. Utöver det som beskrivs nedan finns även speciallacker med andra effekter som kan ha en annan uppbyggnad.
Den totala skikttjockleken för ett lacksystem i tre skikt ligger normalt hos AMB på 30–70 µm och i de allra flesta fall är dessa skikt inget hinder för sammanfogningar eller andra funktioner i slutprodukten. Generellt gäller dock att ju mindre en detalj är desto större kan skikten påverka. Speciellt vid kanter och hål måste konstruktionen ibland anpassas med radier.
1-skiktslacker
Ibland räcker det gott med att en lack appliceras i ett skikt. Denna lack kan vara ofärgad och transparent men mer eller mindre matt, då syns substratets kulör igenom. Nästan alltid är denna lacktyp dock pigmenterad eller innehåller ett lösligt färgämne som ger lacken en egen kulör. En sådan lack kan jämföras med lackerna som kan köpas i sprejburkar. AMB:s 1-skiktslacker är dock som regel mer sofistikerade. I vår manuella lackering använder vi oss av 1k-lacker och i våra lackeringslinjer av 2k-lacker med härdare.
Lacksystem för metalliserade ytor
De högglänsande metallskikten som AMB åstadkommer genom vakuummetallisering kan utnyttjas för att uppnå mycket fina metallic-effekter som man inte kan uppnå med enbart metallic-lacker. (Se även avsnitt 2: Lackering och metallisering i kombination.)
För att det extremt tunna metallskiktet ska komma till sin rätt behövs nästan alltid först en grundfärg, en primer, som ger en jämnare plastyta. På denna kan sedan det högglänsande metallskiktet appliceras. Det tredje skiktet utgörs av en skyddande transparent eller infärgad topplack. Genom detta kan man skapa effekten av krom, nickel, koppar eller andra metalliska kulörer.
Grundfärg (primer)
Beroende på materialvalet i substratet behövs ibland en primer som både ska skapa en god vidhäftning mot substratet och samtidigt kunna binda mot ytterligare färgskikt. Primern kan men måste inte vara pigmenterad. En pigmentering kan dock ibland vara nödvändig, bland annat för att ge efterföljande skikt rätt kulör.
Skikttjockleken varierar men ligger på 10–15 µm.
Baslack
Det färggivande skiktet kallas också för baslack. Det appliceras antingen på primern eller direkt på substratet och är pigmenterad eller innehåller ett lösligt färgämne när det gäller metalliserade detaljer. Baslacken ska då kunna fästa väl på substratet och samtidigt låta en topplack binda till dess yta. Skikttjockleken beror på önskad kulör och effekt, men ligger i regel på 10–15 µm.
Topplack
Topplacken har som främsta uppgift att skydda de underliggande skikten och därmed hela produkten. Skiktet är i regel något stjockare än för de underliggande skikten och ligger för AMB:s applikationer oftast runt 20 µm. Topplacken kan även ha olika glanstal från ultramatt till högglans (pianolack). Utöver det har den som alla ytor haptiska egenskaper, det vill säga att den bidrar till hur den lackerade ytan ”känns”. (Mer om detta i avsnitt XX.)
Olika egenskaper hos lack att beakta
Kulör
Valet av kulör för produkten kan ske på många olika sätt och kan påverkas av flera faktorer. Man måste alltid komma ihåg att slutproduktens geometri och ytstruktur kan ge helt andra kulörupplevelser än andra referensmaterial och geometrier.
De flesta lacker som AMB applicerar i lacklinorna består av tre skikt: primer, baslack och topplack. Kulörvalet avser då oftast baslacken. Det är viktigt att inte bara ta fram prover med en baslack utan även applicera den tänkta topplacken eftersom den påverkar baslackens effekt på olika sätt. Topplacken är ett extra och skyddande skikt som därmed också bryter ljuset och den underliggande kulören från baslacken kan då upplevas annorlunda än utan topplack.
Det finns olika så kallade färgviftor eller färgkartor med standardiserade kulörer från de mest kända färgkatalogerna och som man kan köpa. I färgaffärer finns också många olika kulörprover, men de har ett begränsat värde eftersom de är tvådimensionella och tryckta på som mest två papperssorter; matt eller kalandrerat glänsande. Formatet och pappret som substrat kan ge ett totalt felaktigt intryck om den tänkta produkten är tredimensionell, plastbaserad och har en annan ytfinhet. Dessutom har de sällan den glansen man eftersträvar och som haptiska (hur de känns att ta på dem) prover duger de inte alls. Men som inspiration kan de vara till god hjälp.
Utöver det kan man få hjälp på olika sätt av till exempel NCS-systemet (ny flik).
Konstruktions- eller designbyråer är också duktiga på att ta fram förslag på kulörer som passar produkten. Som inspiration kan du också läsa i vår kunskapsblogg hur man över tid utvecklat färger för medicintekniska produkter med hänsyn till den miljön de ska användas i: Så väljer du färger på medicintekniska produkter.
Om du har en förlaga (till exempel en befintlig produkt) med en kulör som du skulle vilja matcha eller ligga i närheten av, kan du ibland scanna kulören eller, vilket ofta är ett bättre sätt, låta AMB sända den till lämplig leverantör som kan matcha fram kulören mot en avgift. En matchning kan dock sällan nå hela vägen.
Helst ska matchningen göras på obehandlade färdigdesignade detaljer i rätt material. Om detta inte är möjligt, som till exempel tidigt i produktutvecklingsprocessen, kan man köpa testplattor i det tänkta materialet, men det kan ta tid att få fram dessa. Därför levereras oftast matchningsresultatet på en standardplatta som är högglanspolerad och därför troligtvis ger en annan upplevelse än på den tänkta produkten. Återigen är det därför viktigt att komma ihåg att slutproduktens geometri och ytfinhet kan ge helt andra kulörupplevelser än andra referensmaterial och geometrier. Viktigt att beakta är också nästa avsnitt om glansgraden eftersom en topplacks glans kraftigt kan påverka den valda kulören.
Biokompatibilitet
Om en lackerad yta ska ha hudkontakt över en längre tid måste lacken tålas av huden och får inte avge skadliga ämnen. Den biologiska värderingen av medicintekniska produkter regleras genom ISO 10993-1:2009 (ny flik).
Vare sig AMB eller leverantörerna av lackmaterialet kan ansvara för denna utredning. De lacker som används av AMB och som har direkt hudkontakt över längre tid är alla godkända efter kundernas utredningar.
Glansgrad
Lacker kan ha olika glans. Speciellt gäller det för flerskiktslacker där det yttersta skiktet, topplacken, kan vara allt från mycket matt till högglansig. Lackens glans påverkar också hur baslacken upplevs. Dessutom förändrar olika glansgrader också haptiken, det vill säga hur ytan känns.
På en del metallickulörer i ett skikt kan en extra topplack minska metalliceffekten även om topplacken kanske är nödvändig för produktens prestanda. Vår rekommendation är att ta fram olika prover om du är osäker.
En matt lack kan i viss mån dölja smärre ojämnheter i substratet, men man ska alltid utgå ifrån att en lack i princip snarare framhäver ojämnheter än döljer dem.
Detaljer med en mycket hög glans är extremt känsliga och kräver mycket god kvalitet och hög renhet på plastsubstratet. Ofta måste dessa högglanslackerade detaljer dessutom härdas extra efter den normalt tillräckliga härdningen i lackeringslinan så att de är hanterbara. Eftersom denna lacktyp är så känslig har den också högre kassationsförluster i förhållande till mattare varianter.
Mätparametrar
Ytbeläggningarna ska klara av vissa specifikationer. Det finns många olika kravspecifikationer och AMB följer färgtillverkarnas allmänna rekommendationer baserat på deras genomförda tester enligt olika standarder. AMB genomför därför normalt bara ett fåtal tester och mätningar som är tillräckliga för de flesta kundkraven. Om kunden har specifika önskemål och ställer testutrustningar till förfogande kan även fler tester göras.
Vidhäftning
Främst är det viktigt att säkerställa att beläggningen sitter fast på substratet, det vill säga att vidhäftningen (adhesionen) är god. Eftersom en lackering kan bestå av olika skikt så gäller att grundfärgen måste fästa vid substratmaterialet, men även de påföljande skikten med varandra.
AMB kontrollerar vidhäftningen genom ett gitterritstest som är standardiserad genom DIN EN ISO 2409.
Skikttjocklek
Vissa lacker kräver en viss skikttjocklek för den uthärdade lacken som lacktillverkaren rekommenderar för korrekt prestanda. Normalt kontrolleras skikttjockleken under framtagningen av lackeringsprogrammet i våra lackanläggningar och sedan låses lackeringsparametrarna så att applikationen sker på samma sätt genom robotarna.
Kontrollen görs huvudsakligen genom att en plastfilm lackeras samtidigt som detaljerna och sedan mäts de olika skikten i mikrometer. Alternativt, och där det är möjligt, delas substratet på lämpligt sätt och mätningar görs direkt i rät vinkel mot beläggningen i mikroskop.
Det finns även olika apparater för skikttjockleksmätningar men de har sina begränsningar och för närvarande används ingen av dessa på AMB.
Man ska dock komma ihåg att substratets geometrier alltid påverkar skikttjockleken trots att våra lackeringsprogram optimerats för en så jämn beläggning som möjligt. Det är fysikaliskt omöjligt att få en helt jämn beläggning på alla delar av ytan om den inte är helt flat och även då blir skikten lite tjockare längs kanterna.
Skikttjocklek på metalliserade ytor
Normalt ligger metallskiktet mellan två lackskikt. Lackskikten kan då mätas men vi kan inte mäta metallskiktet av våra dekorativa och reflektiva tunnfilmsbeläggningar genom metallisering då dessa bara är maximalt 100 nm tjocka. I stället görs då en visuell inspektion av ytan mot en likare.
Kulörmätning
Kulörer kan mätas på olika sätt och med olika apparater som dock alla har vissa begränsningar. Det mänskliga ögat är oftast överlägset för att se om en kulör från en godkänd likare (se nedan) överensstämmer med den lackerade detaljen. En jämförelse görs då under standardiserade ljusförhållanden i ett ljusskåp med olika belysningskällor.
Glansmätning
Beroende på detaljens geometri kan man mäta glansgraden i olika vinklar på olika sätt med instrument. Detta är dock sällan ett kundkrav och mätinstrumenten lämpar sig mest för relativt stora och släta ytor. AMB gör en del sådana mätningar direkt på detaljen i olika vinklar där så är möjligt eller på referensmaterial beroende på kundkraven.
Visuell bedömning mot likare är också vanligt förekommande.
Likare
Även om AMB dokumenterar arbetssätt och parametrar för olika processer så behövs även godkända så kallade likare (kallas även för bland annat Master eller Golden Sample) som ska användas vid varje produktionstillfälle.
Utfallet från den första serieproduktionen skickas till kund som godkänner och signerar likarna i flera exemplar, behåller några stycken samt skickar tillbaka resterande till AMB så att dessa kan användas som referens vid produktionen.
Läs mer i avsnitt 4: Funktionella lacker
