Introduzione: Il processo di fabbricazione dei prodotti in plastica coinvolge principalmente quattro processi chiave: formatura dello stampo, trattamento superficiale, stampa e assemblaggio. Il trattamento superficiale è una parte indispensabile e i processi di pretrattamento sono essenziali per migliorare l'adesione dei rivestimenti e fornire un buon sottostrato conduttivo per la placcatura. Questo articolo descrive brevemente i processi di pretrattamento superficiale dei prodotti in plastica.
Il pretrattamento superficiale dei prodotti in plastica comprende principalmente trattamenti di rivestimento e placcatura. In generale, la plastica ha un'elevata cristallinità, una polarità bassa o assente e una bassa energia superficiale, che influisce sull'adesione dei rivestimenti.
Poiché le materie plastiche sono isolanti non-conduttivi, la placcatura non può essere applicata direttamente alle loro superfici utilizzando processi di galvanica standard. Pertanto, prima del trattamento superficiale è necessario eseguire i pretrattamenti necessari per migliorare l'adesione del rivestimento e fornire un sottostrato conduttivo con un buon legame.
Il pretrattamento comprende lo sgrassaggio della superficie plastica, ovvero la rimozione di olio e agenti distaccanti, e il trattamento di attivazione superficiale, il cui scopo è migliorare l'adesione del rivestimento.
01 Sgrassaggio
Sgrassaggio di prodotti in plastica. Analogamente allo sgrassaggio dei prodotti metallici, i prodotti in plastica possono essere sgrassati utilizzando solventi organici o soluzioni acquose alcaline contenenti tensioattivi. Lo sgrassaggio con solventi organici è adatto per pulire cera di paraffina, cera d'api, grasso e altro sporco organico dalle superfici in plastica. Il solvente organico utilizzato non deve dissolvere, gonfiare o rompere la plastica; dovrebbe avere un punto di ebollizione basso, essere volatile, non-tossico e non-infiammabile.
Le soluzioni acquose alcaline sono adatte per sgrassare le plastiche resistenti agli alcali-. Questa soluzione contiene soda caustica, sali alcalini e vari tensioattivi. Il tensioattivo più utilizzato è quello della serie OP, ovvero l'alchilfenolo poliossietilene etere, che non forma schiuma e non lascia residui sulla superficie della plastica.
02 Attivazione della superficie Questa attivazione mira a migliorare le proprietà superficiali della plastica, ovvero a generare gruppi polari o irruvidire la superficie della plastica, rendendo i rivestimenti più facili da bagnare e assorbire sulla superficie della parte. Esistono molti metodi di trattamento di attivazione superficiale, come l'ossidazione chimica, l'ossidazione alla fiamma, l'attacco con vapore di solvente e l'ossidazione con scarica corona. Il metodo più utilizzato è il trattamento di ossidazione chimica dei cristalli, che comunemente utilizza una soluzione di acido cromico. Una formulazione tipica è 4,5% di bicromato di potassio, 8,0% di acqua e 87,5% di acido solforico concentrato (96% o superiore).
Alcuni prodotti in plastica, come il polistirolo e la plastica ABS, possono essere rivestiti direttamente senza trattamento di ossidazione chimica. Per ottenere rivestimenti di alta-qualità, a volte viene utilizzato il trattamento di ossidazione chimica. Ad esempio, dopo lo sgrassaggio, la plastica ABS può essere incisa con una soluzione di acido cromico diluito. Una formulazione tipica è 420 g/L di acido cromico e 200 ml/L di acido solforico (gravità specifica 1,83). Un tipico processo di trattamento è a 65 gradi -70 gradi per 5-10 minuti, seguito da risciacquo con acqua e asciugatura. Il vantaggio dell'attacco con acido cromico è che può trattare in modo uniforme prodotti in plastica di varie forme. Gli svantaggi sono che l'operazione è pericolosa e ci sono problemi di inquinamento.
Lo scopo del pretrattamento prima del rivestimento è quello di migliorare l'adesione tra il rivestimento e la superficie plastica e di formare un sottostrato metallico conduttivo sulla superficie plastica. Il processo di pretrattamento comprende principalmente: irruvidimento meccanico, sgrassaggio chimico, irruvidimento chimico, trattamento di sensibilizzazione, trattamento di attivazione, trattamento di riduzione e placcatura chimica. I primi tre passaggi servono a migliorare l'adesione del rivestimento, mentre gli ultimi quattro servono a formare un sottostrato metallico conduttivo.
01 Irruvidimento meccanico e chimico
I trattamenti di irruvidimento meccanico e chimico utilizzano rispettivamente metodi meccanici e chimici per irruvidire la superficie plastica, aumentando così l’area di contatto tra il rivestimento e il substrato. Si ritiene generalmente che la forza di adesione ottenuta mediante irruvidimento meccanico sia solo circa il 10% di quella ottenuta mediante irruvidimento chimico.
02 Sgrassaggio Chimico
Il metodo di sgrassaggio delle superfici plastiche prima del rivestimento è lo stesso del pretrattamento prima del rivestimento.
03 Sensibilizzazione
La sensibilizzazione comporta l'adsorbimento di sostanze facilmente ossidabili, come il dicloruro di stagno e il tricloruro di titanio, sulla superficie plastica, che ha una certa capacità di adsorbimento. Queste sostanze adsorbite e facilmente ossidabili vengono ossidate durante l'attivazione, mentre l'attivatore si riduce in nuclei catalitici, rimanendo sulla superficie del prodotto. La sensibilizzazione pone le basi per la successiva placcatura chimica dei metalli.
04 Attivazione
L'attivazione prevede il trattamento della superficie sensibilizzata con una soluzione di composti metallici cataliticamente attivi. In sostanza, il prodotto contenente l'agente riducente adsorbito viene immerso in una soluzione acquosa di un ossidante contenente un sale di metallo nobile. Gli ioni dei metalli nobili, che agiscono come ossidanti, vengono ridotti di S²⁺n e le particelle ridotte dei metalli nobili si depositano sulla superficie del prodotto come particelle colloidali con forte attività catalitica. Quando questa superficie viene immersa nella soluzione di placcatura chimica, queste particelle diventano centri catalitici, accelerando la reazione di placcatura chimica.
05 Trattamento di riduzione
Prima della placcatura chimica, i prodotti attivati e risciacquati vengono immersi in una soluzione di agente riducente di una certa concentrazione utilizzata nella placcatura chimica per rimuovere qualsiasi attivatore residuo. Questo è chiamato trattamento di riduzione. Per la placcatura chimica del rame, viene utilizzata la soluzione di formaldeide per il trattamento di riduzione; per la placcatura chimica al nichel viene utilizzata una soluzione di ipofosfito di sodio. 06 Placcatura chimica Lo scopo della placcatura chimica è generare una pellicola metallica conduttiva sulla superficie dei prodotti in plastica, creando le condizioni per la galvanizzazione degli strati metallici sui prodotti in plastica. Pertanto, la placcatura chimica è un passaggio fondamentale nella galvanica plastica.
