Plastik dekorasyon ve yüzey işleme

Dekorasyon ve yüzey işleme

Konseptten ticarileşmeye proses mükemmelliği

Harika görünen ürünler kendiliğinden olmaz! SABREEN, 1992'den bu yana 35 ülkede 550 şirketin plastik üretim sorunlarını çözdü. Yenilikçi teknolojilerimiz; Uluslararası Uzay İstasyonu'ndan ilaçlara ve su altı aksiyon kameralarına kadar günümüzün en tanınmış askeri ve ticari ürünlerinin üretiminde kullanılıyor. SABREEN mühendisliği; yılın farmasötik/medikal ambalaj ürünü ödülü ve Smithsonian Ulusal Müzesi koleksiyonuna kabul dahil, müşterilerimize sektörün en üst ödüllerini kazandırdı. Projelere erken katılımımız program hızlandırır.

SABREEN'in ezber bozan prosesleri; daha düşük maliyetli üretim, Altı Sigma kalitesi ve kritik pazar avantajları sağlar. Şirketiniz için çarpıcı görünümlü ürünler yaratalım.

Poliolefinlerin hermetik sızdırmazlığı için özel yapıştırma ve kürleme teknolojileri

Arkadan aydınlatmalı "gündüz/gece" otomotiv düğmeleri: boya ve lazer ablasyonu

Konturlu yüzeyli silindirik kalemlere dijital (inkjet) baskı

PPS kasa kilidi kadranına 360° tampon baskı, 60° eğim açısı

Termoplastik elastomerler ve kauçuklarda dijital renkli inkjet baskı ve lazer markalama. Kitlesel kişiselleştirme.

Ürün bilgisi ve ürün güvenliği için yüzey altı lazer markalama

Kitlesel kişiselleştirme için dijital baskı

Yapışma ve yüksek darbe direnci için özel şeffaf üst kat

Bulaşık makinesi dayanımı için FDA kimyasal dirençli şeffaf üst katlı tam renkli dijital baskı

Ödüllü, şık farma/medikal doğum kontrol taşıma kutuları

Arduvaz ve sedir görünümü verecek şekilde dekore/kaplanmış polimer çatı kiremitleri; 40 yıl ışık haslığı, yangın ve rüzgâr garantisi

Soft-touch ve ahşap deseni taklit eden özel dekorasyon ve efektli üst kaplamalar

Dekoratörler; kaplar ve diğer plastik parçalar için göz alıcı efektler yaratmak amacıyla çeşitli ikincil prosesler kullanır. Ayrıca özel efekt renklendiriciler plastik parçalara kalıplanarak kendi başına çekici bir görünüm sağlar. Daha da iyisi, bu renklendiricileri püskürtme boya, tampon baskı, hidrografik, lazer markalama ve metalizasyon gibi ikincil proseslerle birleştirerek benzersiz görsel ve dokunsal efektler üretebiliriz.

Özel efekt renklendiricilerinin türleri

Tablo 1, altı büyük özel efekt pigmenti ve boyası sınıfını listeler. Tümü ağır metal içermeyen versiyonlarıyla mevcuttur ve bazıları FDA plastik düzenlemelerine uygundur.

Tablo 1, altı büyük özel efekt pigmenti ve boyası sınıfını listeler. Tümü ağır metal içermeyen versiyonlarıyla mevcuttur ve bazıları FDA plastik düzenlemelerine uygundur:

Sedefli pigmentler. Boya, mürekkep ve plastikte kullanılan başlıca sedefli pigmentler, titanyum dioksitle kaplanmış mika pullarına dayanır. Kaplama kalınlığı arttıkça renk gümüşi beyazdan sarıya, kırmızıya, maviye ve yeşile döner. Demir oksitten (altın ve bej) veya krom oksitten (yeşil) ikinci bir kaplamayla farklı renkler elde edilir; titanyum dioksit yerine demir oksit kullanılarak bronz ve bakır gibi metalik renkler yakalanır.

Metalik pigmentler. Bakır alaşımlarından ve alüminyumdan üretilir; çeşitli renk ve parçacık şekillerinde bulunur. Bakır versiyonları parlak yeşilimsi altından kızıl altına uzanır; alüminyum olanlar gümüş ve gümüş grisidir. Başlangıçta tekliflerin büyük çoğunluğu parlaklığı en üst düzeye çıkarmak için pul formundaydı. Sedeflilerde olduğu gibi plastik işleyicisi, parçacık şeklini korumak için kesme kuvvetlerini en aza indirmelidir; renk uzmanı da istenen parlaklık-örtücülük dengesi için genellikle farklı boyutlu pigmentleri harmanlar. Küçük parçacıklar örtücülük, büyükler parlaklık verir. Metalik pigmentler ısı ve elektrik ilettiğinden, dekorasyonun yanı sıra başka işlevsel özellikler kazandırmak için de sık kullanılır.

Floresan boyalar ve pigmentler. Bazen "gün ışığında parlayan" renkler denir; "Ali'nin külahını Veli'ye giydirerek" çalışırlar. Gün ışığı; ultraviyole, görünür ve kızılötesi ışınımdan oluşur. Konvansiyonel pigmentlerde gördüğümüz renk, nesneye çarpan görünür ışığın belirli dalga boylarının yansımasından gelir. Floresan pigment ve boyalar hem ultraviyoleyi hem görünür ışınları kullanır: kimyasal yapıları, soğurdukları UV'nin bir kısmını görünür ışınım olarak yaymalarına izin verir. Yayılan bu ışık yansıyan görünür ışığa eklenir ve parlıyormuş gibi görünen çok daha canlı bir renk doğar. Ticari floresan aydınlatmada da benzer bir etki olur. Sakızdan çamaşır deterjanına dek tüketici ürünleri, alıcının gözünü çekmek için floresan kaplarda paketlenmiştir.

Fosforesan pigmentler. "Karanlıkta parlayan" pigmentler olarak da bilinir; ışık anahtarları, kadranlar, TV kumandası düğmeleri ve oyuncaklar dahil pek çok uygulamaya girmektedir. Konvansiyonel pigmentler ışığı soğurdukları hızla yayarken, fosforesanlar ışıkla farklı etkileşir: geniş bir dalga boyu aralığında ışığı kolayca soğurur ama zaman içinde çok yavaş geri yayar. Bu pigmentler başlangıçta kadmiyum sülfür kimyasına dayanıyordu; bugün birçok firma ağır metal içermeyen versiyonlar sunuyor. Bu pigmentlerle renklendirilen ürünü görünür bir ışık kaynağına tutarak "şarj edersiniz" — sıradan bir akkor ampul yeterlidir — ve ürün, ışık kaynağından uzaklaştırıldıktan sonra saatlerce parlar.

Termokromik ve fotokromik renklendiriciler. Çarpıcı renk değişim efektleri sağlarlar. Adından anlaşılacağı gibi termokromikler sıcaklık değişimine tepki olarak renk değiştirir. Boya, aktivatör ve solventten oluşan karmaşık renklendiricilerdir: solventin erime noktası renk değişiminin gerçekleştiği sıcaklığı, boya ise rengi belirler. Termokromikler "yumuşak plastiklerde" en iyi sonucu verir; örneğin PE, darbeye dayanıklı polistiren ve esnek PVC'de, PP, kristal polistiren veya sert PVC'ye göre daha etkilidir. Çünkü daha yumuşak plastiklerde gerekli üç bileşeni barındıracak daha fazla serbest hacim vardır. Piyasadaki termokromikler fiyatça çok değişir; ancak çarpıcı renk değişimi için hepsi oldukça yüksek oranlarda kullanılmalıdır. Fotokromik renklendiriciler, güneş ışığına maruz kaldığında moleküler şeklini değiştiren boyalara dayanır; düşük oranlarda (yaklaşık %0,5 ve altı) kullanılabilir ve şeffaf plastiklerde iyi çalışır.

Dekoratif su bazlı kaplamalar olağanüstü görünüm, işlevsellik ve değer sunar, üstelik çevre dostudur. Su bazlı kaplama, kaplamayı plastik yüzeye aktarmak için suyu araç olarak kullanan hızla gelişen bir teknolojidir ve birçok solvent bazlı muadilinin yerini alarak yeni standart haline gelmektedir. Günümüzün su bazlı kimyaları, birçok uygulamada solvent bazlılara eşit veya daha iyi kozmetik ve fiziksel performans özellikleri sunabilir.

Yüksek performanslı su bazlı kaplamalar, ultra yüksek dekoratif bitiş standartlarını yakalar ve birçok boyama-kaplama pazarında hızla yayılır. Su bazlı kaplamalar çevresel açıdan "yeşildir" ve agresif emisyon düzenlemelerini karşılar; üreticiler birçok uygulamada solvent bazlı boya sistemlerinden geçebilmiştir. Daha az toksiktir, düşük VOC düzeylerine sahiptir ve daha az alevlenir. Kullanımları hava emisyonlarını azaltır, çalışan sağlığını ve güvenliğini iyileştirir.

Su bazlı kaplamalar farklı kürleme mekanizmalarıyla mevcuttur: a) buharlaşma, b) fırında pişirme ve c) UV ile kürlenebilir. Son yıllarda otomotiv, denizcilik ve mimari OEM sektörleri, pigmentli ve şeffaf (üst kat) su bazlı kaplama kullanımını çarpıcı biçimde artırdı.

Solvent bazlı kaplamalarda akışkanlaştırıcı ortam, bir organik solvent veya solvent karışımıdır (MEK, MIBK, ksilen, toluen vb.). "Su bazlı" sayılabilmesi için suyun önemli veya ana akışkanlaştırıcı ortam olması gerekir. Su bazlı sayılan çoğu kaplama, ortamda bir miktar organik yardımcı solvent de içerir; bunlar genellikle düşük moleküler ağırlıklı polar ketonlar, alkoller ve esterlerdir. Tipik kimyasal bileşim yaklaşık %50 su, %45 katı ve %5 yardımcı solventtir (ortamın %2-20'si arasında değişebilir).

Proses uygulaması

Su bazlı kaplamalarla tüm püskürtme yöntemleri ve daldırma kaplama dahil konvansiyonel uygulama prosesleri kullanılabilir. Bu, su bazlı proseslere, yüksek viskoziteleri nedeniyle daldırılamayan yüksek katılı boyalara karşı avantaj sağlar. Püskürtme yöntemleri geleneksel hava atomizasyonu, HVLP, havasız ve hava destekli havasızdır. Boya tabancaları tiner veya aseton yerine su ya da su bazlı çözeltilerle temizlenebilir.

Kurutma hususları

Su bazlı kaplamaların kürlenme süresi, solvent bazlılardan çok daha uzundur. Zorlamalı kurutma veya fırınlama sırasında püskürtme kabini ile fırın arasında yeterli ön buharlaşma (flash-off) süresi gerekir; aksi halde solvent kabarcıkları oluşabilir. Yoğuşmayı önlemek için parça yüzey sıcaklığının çiy noktasının üzerinde olması da sağlanmalıdır. Bu, sıcak aylarda genellikle sorun olmasa da soğuk aylarda önemli olabilir.

Nemin yüksek olduğu sıcak havalar, buharlaşma ve kuruma sürelerini uzatabilir. Nem yüksekse, kuruma sırasında salınan su buharının gidecek yeri kalmaz ve film kürlenmez. Ilımlı hava akışı ve artırılmış sıcaklıkla kaplamaya sürekli taze hava verilir ve havanın nem tutma kapasitesi artar. Parçalar donma sıcaklıklarına maruz kalmadan önce kaplamadaki tüm su uzaklaştırılmalıdır; aksi halde kalan su donarken genleşir ve yapışma kaybına yol açabilir.

Kürlenmiş kaplama ve mürekkeplerin yapışma ve aşınma dayanımı iki kritik performans özelliğidir; ölçümü ve kontrolü sağlam üretim için şarttır. Yapışma ve aşınma dayanımı ayrı fiziksel özelliklerdir ve hata analizi sırasında sık sık yanlış teşhis edilir. Zayıf yapışma ve aşınma dayanımı; saha arızalarının, hurda ve yeniden işlemenin, düşen kârların ve memnuniyetsiz müşterilerin başlıca nedenleridir. Bu özellikleri ölçecek teknikler mevcuttur.

Yapışma ile aşınma

Plastik altlıklara uygulanan kürlenmiş kaplama ve mürekkeplerin optimum yapışma ve aşınma dayanımı (direnci), ürünlerin hizmet ömrü boyunca dayanması için üretim sırasında sağlanmalıdır. Bu özellikler birbirine bağlı olabilir ama çoğu zaman birbirini dışlar: kürlenmiş kaplama ve mürekkepler iyi yapışıp kötü aşınabilir ya da tersine. Doğru test ve kavrayış, spesifikasyonlara uygunluğu güvence altına alır ve kaplama-baskı sorunlarını çözmede paha biçilmezdir. Hata mekanizmasının — yapışma (kohezyon), aşınma veya her ikisi — belirlenmesi mühendislik çözümünü tayin eder. Bu özellikleri ölçmek ve analiz etmek için tarihi test yöntemleri ve yeni cihazlar vardır.

Yapışma test yöntemleri

ASTM D 3359 Bant Testiyle Yapışma Ölçümü Standart Yöntemi, basitliği ve düşük maliyeti sayesinde kaplama ve mürekkep yapışması testinde tarihsel olarak belki en bilinen ve en yaygın yöntemdir. Bant testinin en temel prosedürü şunları içerir:

• Bant seçiminde mutabakat.
• Kaplamalar ve mürekkepler test öncesinde tamamen kürlenmiş olmalıdır.
• Filmde Yöntem A'ya göre X kesikleri veya Yöntem B'ye göre her yönde altı ya da on bir kesikli kafes deseni açın.
• Rulodan iki sargı bandı çıkarıp atın.
• Bandı parmakla yerine yatırın, sonra kalem ucundaki silgi veya benzeriyle sıkıca ovun. Bandın altındaki renk, tam temasın iyi bir göstergesidir.
• Uygulamadan sonraki 60-120 saniye içinde bandı, serbest ucu hızla (sarsmadan) kendi üzerine, olabildiğince 180 dereceye yakın bir açıyla geri çekerek kaldırın.
• Kesik alanı, kaplamanın altlıktan ayrılması yönünden inceleyin ve yapışmayı önceden belirlenmiş tanım ve örnek sınıflandırmalara (0B, 1B, 2B, 3B, 4B, 5B) göre derecelendirin.

Tasarımcılar kalıp yüzey(ler)ine doku ekleyerek yapışmayı iyileştirebilir. Doku, tepe ve vadiler yaratarak mekanik kilitlenme sağlar. Doku kalıp takımında veya elle Scotch-Brite pedi ve solvent temizliğiyle uygulanabilir. Kalıba işlenen doku tercih edilir; çünkü ek işçilik/kimyasal maliyeti olmadan yüzey özelliklerini korur. Örneğin NTMA kalıp gözü bitirmesi "40-Diamond buffed 1200 Grit", "10-Fine Diamond 8000 Grit" (0-3 mikron aralığı) bitirmesine göre bağ mukavemetini muhtemelen artırır. Bkz. Şekil 4 SPI Kalıp Yüzey Bitirmesi. Hafif dokulu yüzeyler bile yararlıdır. Konektörler gibi girintili delikli uygulamalarda, kalıpta aşındırılmış maça pimleri son derece etkilidir.

Mürekkep-polimer altlık uyumluluğu — inkjet baskısı en zorlu polimerlerden bazıları: asetaller (POM), poliamitler (naylon), poliolefinler, polyester (PET), polifenilen sülfür (PPS), polietereterketon (PEEK), Polieterimid (PEI), poliimid "Kapton" (PI), politetrafloroetilen (PTFE) ve poliüretanlar (PUR). Tasarımcılar bu düşük yüzey enerjili (LSE) malzemeleri; metalin yerini alan hafiflikleri, rijitlik ve mukavemetleri, kimyasal dirençleri ve yüksek servis sıcaklıklarındaki fiziksel özellikleri için seçer.

Başarılı baskı ve dekorasyon için mürekkepler ve kaplamalar polimer yüzeyine uzun süreli yapışma sağlamalıdır. Yapışma büyük ölçüde yüzey olgularına bağlıdır: yüksek sıcaklıktaki mürekkep baskı kafasından kolayca püskürmeli ve altlıkla uygun etkileşmelidir. Mürekkep, polimer altlığın yüzeyiyle sıkı temas kurabilmelidir. Bu sıkı temasa ıslatma denir ve mürekkebin yüzeye yayılma yeteneğini anlatır. Çoğu polimer yüzeyi doğal olarak hidrofobiktir ve ıslanmaya direnir. Bu plastikler tipik olarak kimyasal açıdan inert, gözeneksiz ve düşük yüzey enerjili yüzeylerdir; bu da baskı yapışmasını neredeyse imkânsız kılar. Yüzey enerjisi, bir katının (iç kütlesinin aksine) yüzeyindeki fazla enerjidir. Bu fazla enerji, yüzeydeki moleküllerin kütledekiler kadar çok benzer komşuyla etkileşememesinden doğar; dolayısıyla fazladan etkileşim enerjileri vardır.

Örneğin naylon olarak bilinen poliamit, yarı kristal bir polimerdir. En yaygın iki sınıfı Naylon 6 ve Naylon 6/6'dır. Naylon polimerleri; hidrofobik, kimyasal olarak inert ve zayıf yüzey ıslanabilirliğine (düşük yüzey enerjisine) sahip oldukları için doğaları gereği zor yapışır. Dahası naylonlar higroskopiktir ve atmosferden kütlesinin %3'ünden fazla su emebilir. Nem başlı başına yapışma sorunları yaratır. Naylon reçinelerin doğru kurutulması işleme ve parça performansı için kritiktir. En önemlisi, naylonun hidrofobik davranışı bir yüzey özelliği, hidrofilik davranışı bir kütle özelliğidir. Organik bir polimer olduğundan naylonun yüzey enerjisi görece düşüktür — bu, polimerlerin ve diğer organiklerin yüzey kimyası ile fiziğinin bir sonucudur. Ancak naylon zincirindeki amid grupları suyu çeker ve malzemenin kütlesel su emiliminde hidrofilik davranışına yol açar. Böylece naylon kütlede hidrofilik, yüzeyde ise hidrofobik davranabilir.

Polifenilen sülfür (PPS), ileri mühendislik plastikleri arasında korozif maddelere karşı en geniş direnci sunar. PPS ürünleri higroskopik değildir; bu yüzden naylon (poliamitler) gibi boyutsal genleşme sorunları yaşamaz. Yine de parça kalıplarken kuru reçine kullanmak önemlidir. Nem başlı başına sorunludur. Yüksek nem düzeyleri boşluklar oluşturabilir; bu da parça performansını, yapışmayı ve estetiği olumsuz etkileyebilir. Kurutma ile işleme arasındaki süre olabildiğince kısa olmalıdır. PPS, nem alıcılı huni kurutucularda kurutulmalıdır; sıcak hava fırınları genelde önerilmez. Tam kristal duruma ulaşmak için en az 275-300°F kalıp sıcaklıkları gerekir. PPS 275°F'nin altında kalıplandığında parçalar amorf veya yarı kristaldir ve daha yüksek servis sıcaklıklarına (ısıl kürleme dahil) maruz kalana dek öyle kalır. Servis sıcaklığı kalıplama sıcaklığını aşarsa parçalar daha kristal hale gelir; boyutlar ve özellikler değişir. Örneğin kristal olmayan halde kalıplanan %40 cam elyaflı PPS'in 264 psi'de (1,8 MPa) ısı sehim sıcaklığı (HDT) yalnızca 350°F iken kristal halde 500°F'nin (260°C) üzerine çıkar. Ayrıca kalıp sıcaklığının yüzey görünümüne etkisi çarpıcıdır.

Silikonlar, kalıp ayırıcılar, kayma önleyiciler ve proses katkıları gibi düşük moleküler ağırlıklı maddeler; mürekkebin akmasını ve yapışma için şart olan sıkı teması engellemektedir. Pigment ve boya renklendiricilerinde kullanılan bazı çözünür veya çözünmez bileşik ajanlar yapışmayı olumsuz etkileyebilir. Kalıplanmış yüzeyin kimyasal yapısı, dokusu ve gözenekliliği mürekkep akışını ve yapışmayı önemli ölçüde etkiler. İşlemin ve yapışmanın derecesi veya kalitesi, plastik yüzeyin temizliğinden etkilenir. En iyi ön işlem ve ardından gelen mürekkep yapışması için yüzey temiz olmalıdır. Silikon kalıp ayırıcı, kir, toz, gres, yağlar ve parmak izleri gibi yüzey kirlilikleri işlemi engeller.

Malzeme saflığı da önemli bir etkendir. İşlenmiş plastiklerin raf ömrü; reçine türüne, formülasyona ve depolama alanının ortam koşullarına bağlıdır. Raf ömrünü; antioksidanlar, plastikleştiriciler, kaydırıcı ve antistatik ajanlar, renklendiriciler ve pigmentler, stabilizatörler gibi düşük moleküler ağırlıklı oksitlenmiş maddeler (LMWOM) sınırlar. İşlenmiş yüzeylerin yüksek sıcaklıklara maruz kalması moleküler zincir hareketliliğini artırır — hareketlilik ne kadar yüksekse işlem o kadar hızlı yaşlanır. İşlenmiş malzemelerdeki polimer zincir hareketliliği, işlemle oluşan bağlanma noktalarının yüzeyden uzaklaşmasına neden olur. Bu bileşenler zamanla polimer yüzeyine göç edebilir.

---