Processi front-end per il trattamento superficiale dei prodotti in plastica
Introduzione: il processo di produzione dei prodotti in plastica prevede principalmente quattro fasi chiave: formatura dello stampo, trattamento superficiale, stampa e assemblaggio. Il trattamento superficiale è una parte indispensabile del processo. Per migliorare l'adesione dei rivestimenti e fornire uno strato di base conduttivo per la placcatura, i processi di pre-trattamento sono essenziali.
Pre-trattamento superficiale dei prodotti in plastica
Comprende principalmente il trattamento di rivestimento e il trattamento di placcatura. In generale, la plastica ha un'elevata cristallinità, una polarità bassa o assente e una bassa energia superficiale, che può influire sull'adesione dei rivestimenti. Poiché le materie plastiche sono isolanti non-conduttivi, i processi di galvanica standard non possono essere applicati direttamente alle loro superfici. Pertanto, prima del trattamento superficiale è necessario un pre-trattamento necessario per migliorare l'adesione dei rivestimenti e fornire uno strato di base conduttivo con una buona forza di adesione per la placcatura.
Pre-trattamento per il rivestimento
Il pre-trattamento prevede lo sgrassaggio della superficie in plastica per rimuovere macchie di olio e agenti distaccanti, nonché l'attivazione della superficie in plastica per migliorare l'adesione del rivestimento.
Sgrassaggio
Lo sgrassaggio dei prodotti in plastica è simile a quello dei prodotti in metallo. Può essere eseguita utilizzando solventi organici o soluzioni acquose alcaline contenenti tensioattivi. Lo sgrassaggio con solventi organici è adatto per rimuovere cere, grassi e altri contaminanti organici dalle superfici in plastica. I solventi utilizzati non devono dissolversi, gonfiarsi o rompere la plastica, avere bassi punti di ebollizione, essere volatili, non-tossici e non-infiammabili.
Le soluzioni acquose alcaline sono adatte per sgrassare le plastiche resistenti agli alcali-. Queste soluzioni contengono soda caustica, sali alcalini e vari tensioattivi. I tensioattivi più utilizzati sono quelli della serie OP, come gli alchilfenoli etossilati, che non formano schiuma e non lasciano residui sulla superficie plastica.
Attivazione della superficie
L'attivazione mira a migliorare le proprietà superficiali della plastica generando gruppi polari o irruvidendo la superficie per migliorare la bagnatura e l'adsorbimento dei rivestimenti. I metodi di attivazione superficiale includono l'ossidazione chimica, l'ossidazione alla fiamma, l'attacco con vapore di solvente e l'ossidazione con scarica corona. Tra questi, l’ossidazione chimica è quella più utilizzata. Una formulazione tipica per il trattamento dell'acido cromico è dicromato di potassio 4,5%, acqua 8,0% e acido solforico concentrato (superiore al 96%) 87,5%.
Alcuni prodotti in plastica, come il polistirene e la plastica ABS, possono essere rivestiti direttamente senza trattamento di ossidazione chimica. Tuttavia, per i rivestimenti-di qualità superiore, è comunque possibile applicare l'ossidazione chimica. Ad esempio, dopo lo sgrassaggio, la plastica ABS può essere incisa con una soluzione diluita di acido cromico. Una formulazione tipica è l'acido cromico 420 g/L e l'acido solforico (peso specifico 1,83) 200 ml/L. Il processo tipico prevede l'immersione a 65–70 gradi per 5–10 minuti, seguita da risciacquo e asciugatura. Il vantaggio del trattamento con acido cromico è la sua copertura uniforme, anche su prodotti dalla forma complessa-. Gli svantaggi includono rischi operativi e problemi di inquinamento ambientale.
Pre-trattamento per la placcatura
Lo scopo del pre-trattamento per la placcatura è migliorare l'adesione dello strato di placcatura alla superficie plastica e formare uno strato di base metallico conduttivo. Il processo di pre-trattamento comprende principalmente irruvidimento meccanico, sgrassaggio chimico, irruvidimento chimico, sensibilizzazione, attivazione, riduzione e placcatura chimica. I primi tre passaggi mirano a migliorare l'adesione della placcatura, mentre gli ultimi quattro servono a formare uno strato di base metallico conduttivo.
Irruvidimento meccanico e sgrossamento chimico
L'irruvidimento meccanico e l'irruvidimento chimico sono metodi per irruvidire meccanicamente o chimicamente la superficie plastica, aumentando l'area di contatto tra lo strato di placcatura e il substrato. Generalmente, la forza di adesione ottenuta con l'irruvidimento meccanico è solo circa il 10% di quella ottenuta con l'irruvidimento chimico.
Sgrassaggio chimico
I metodi di sgrassaggio per le superfici in plastica prima della placcatura sono gli stessi utilizzati per il pre-trattamento del rivestimento.
Sensibilizzazione
La sensibilizzazione comporta l'adsorbimento di sostanze facilmente ossidabili, come il cloruro stannoso o il tricloruro di titanio, sulla superficie plastica, che ha una certa capacità di adsorbimento. Durante l'attivazione, queste sostanze adsorbite vengono ossidate, mentre l'attivatore si riduce per formare nuclei catalitici sulla superficie. La sensibilizzazione pone le basi per la successiva placcatura chimica dello strato metallico.
Attivazione
L'attivazione prevede il trattamento della superficie sensibilizzata con una soluzione contenente composti metallici cataliticamente attivi. In sostanza il prodotto adsorbito con un agente riducente viene immerso in una soluzione acquosa contenente sali di metalli nobili come ossidanti. Gli ioni dei metalli nobili vengono ridotti da Sn²⁺ e i metalli nobili ridotti si depositano come particelle colloidali sulla superficie, esibendo una forte attività catalitica. Quando tale superficie viene immersa in una soluzione di placcatura chimica, queste particelle fungono da centri catalitici, accelerando la reazione di placcatura chimica.
Trattamento di riduzione
Dopo l'attivazione e un accurato risciacquo con acqua, il prodotto viene immerso in una soluzione dell'agente riducente utilizzato nella deposizione chimica per rimuovere eventuali residui di attivatore. Questo passaggio è chiamato trattamento di riduzione. Per la ramatura chimica viene utilizzata la soluzione di formaldeide, mentre per la nichelatura chimica viene utilizzata la soluzione di ipofosfito di sodio.
Placcatura senza elettrolisi
Lo scopo della placcatura chimica è quello di formare una pellicola metallica conduttiva sulla superficie plastica, creando le condizioni per la galvanizzazione degli strati metallici. Pertanto, la placcatura chimica è un passaggio fondamentale nella placcatura dei prodotti in plastica.