Influência do acabamento superficial do molde na refletividade ótica de polímeros

Abstract

A crescente utilização de componentes poliméricos em aplicações óticas tem aumentado a necessidade de compreender os fatores que influenciam a qualidade superficial e o desempenho ótico das peças produzidas por moldação por injeção. O acabamento superficial do molde condiciona a topografia da superfície moldada e, consequentemente, a interação da luz com o material. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência do acabamento superficial do molde na refletividade ótica de polímeros processados por moldação por injeção. Foram estudados o PMMA e o PC, utilizando os acabamentos superficiais Ra 0,034 e Ra 0,055 e diferentes condições de processamento, nomeadamente velocidade e pressão de injeção e temperatura do molde. Após a produção das amostras, foram caracterizadas a rugosidade superficial e o brilho, de modo a avaliar a replicação da superfície moldante e a sua influência no comportamento ótico das peças. A rugosidade foi analisada através de parâmetros de perfil superficial e o brilho através de medições a 20° e 60°, permitindo avaliar a reflexão especular da luz. Os resultados demonstraram que o acabamento superficial do molde influencia e condiciona a qualidade superficial das peças. O PMMA apresentou maior estabilidade face às alterações das condições de processamento, com menor variabilidade da rugosidade e maior consistência na reprodução da superfície moldante. O PC revelou maior sensibilidade às condições de processamento, mas apresentou valores de brilho superiores. Apesar da estabilidade do PMMA, os seus valores de rugosidade tenderam a estabilizar em níveis superiores. A análise conjunta da rugosidade e do brilho demonstrou que a refletividade ótica não depende exclusivamente da qualidade geométrica da superfície, no entanto é também influenciada pelas propriedades reológicas dos materiais, entre outros, o índice de fluidez. O maior índice de refração do PC contribuiu para níveis superiores de reflexão especular, enquanto o PMMA destacou-se pela estabilidade do processo e pela homogeneidade na replicação da superfície. Conclui-se que a obtenção de componentes poliméricos com fim ótico depende da combinação entre o acabamento superficial do molde, as condições de processamento e as propriedades do material.

The growing use of polymeric components in optical applications has increased the need to understand the factors that influence the surface quality and optical performance of parts produced by injection moulding. The surface finish of the mould determines the topography of the moulded surface and, consequently, the interaction of light with the material. The aim of this study was to evaluate the influence of the mould’s surface finish on the optical reflectivity of polymers processed by injection moulding. PMMA and PC were studied, using Ra 0,034 and Ra 0,055 surface finishes and different processing conditions, namely injection speed, injection pressure and mould temperature. Following the production of the samples, surface roughness and gloss were characterised in order to assess the replication of the moulding surface and its influence on the optical behaviour of the parts. Roughness was analysed using surface profile parameters, and gloss was measured at 20° and 60°, enabling the assessment of specular light reflection. The results demonstrated that the surface finish of the mould influences and determines the surface quality of the parts. PMMA exhibited greater stability in the face of changes in processing conditions, with lower variability in roughness and greater consistency in the reproduction of the moulding surface. PC proved to be more sensitive to processing conditions but exhibited higher gloss values. Despite the stability of PMMA, its roughness values tended to stabilise at higher levels. A joint analysis of roughness and gloss showed that optical reflectivity does not depend solely on the geometric quality of the surface; it is also influenced by the rheological properties of the materials, including, amongst others, the fluidity index. The higher refractive index of PC contributed to higher levels of specular reflection, whilst PMMA stood out for its process stability and the uniformity of the surface replication. It can be concluded that the production of polymeric components for optical applications depends on the combination of the mould’s surface finish, the processing conditions and the material’s properties.