Research in surface roughness for injection moulded parts

Danish abstract: For de fleste produkter er overfladens fremtræden vigtig, og for mange produkter er overfladebeskaffenheden en særdeles vigtig kvalitetsparameter. Overfladetopografi (som i denne sammenhæng er ensbetydende med overfladeruhed) har en funktionel betydning for produkter så som medicinske implantater, og fra en æstetisk synsvinkel spiller overfladetopografien en afgørende rolle for mange produkter som f.eks. mobiltelefoner og Hi-fi udstyr [1-3].

Det er således oplagt at spørge om, hvorledes en given overfladetopografi frembringes for sprøjtestøbte emner. Det sprøjtestøbte emnes overfladetopografi er en tilnærmet negativ replika af værktøjsoverfladen, og værktøjsoverfladens overfladetopografi danner selvsagt ”rammen” for plastemnets overfladeruhed.

Som antydet er denne replikerede overflade ikke perfekt i forhold til værktøjet. Graden af perfektion, eller replikeringskvaliteten, afhænger af værktøjsoverfladens topografi, plastmaterialets reologiske, mekaniske og termiske egenskaber samt af sprøjtestøbeprocessens procesbetingelser (herunder værktøjsmateriale) [1,4].

Principielt svarer studiet af replikering af ”tilfældige mikrostrukturer” (d.v.s. ru overflader) til studiet af specifikke mikrostrukturers replikering, og er således at betragte som en mikroteknologisk problemstilling. Den praktiske tilgang til undersøgelsen af ruhedsreplikering er imidlertid en noget anden sammenlignet med specifikke mikrostrukturer.

Dette gælder både med hensyn til karakterisering af overfladen og i forhold til analysen af, hvorledes de forskellige procesfaktorer definerer replikeringskvaliteten. På DTU, Institut for Produktion og Ledelse (IPL) samt Polymercenteret pågår et forskningsprojekt, der beskæftiger sig med netop ovennævnte problemstilling.

Der fokuseres under projektet på de mekanismer, hvormed replikeringen foregår, og projektets primære formål er at beskrive, både kvalitativt og kvantitativt, hvordan de forskellige procesfaktorer bestemmer replikeringskvaliteten for ru overflader. En sådan forståelse af replikeringens mekanismer kan danne grundlag for styring og optimering af overfladetopografien for sprøjtestøbte emner.

Forskningsarbejdet baserer sig primært på eksperimentelt arbejde med et forsøgsværktøj, der kan rumme en række testoverfladeindsatse og endvidere er forsynet med tryk- og temperaturtransducere. Testoverfladeindsatsene foreligger i forskellige værktøjsmaterialer og med forskellige topografier, men som udgangspunkt betragtes en relativt grov gnistbearbejdet overflade i et gennemhærdende værktøjsstål.

Der produceres sprøjtestøbte emner i over ti forskellige almindeligt forekommende plastmaterialer med hovedvægt på PP, PE og PS, for hvilke mange forskellige procesbetingelser anvendes.