Proces produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych obejmuje głównie cztery kluczowe procesy: formowanie form, obróbkę powierzchni, drukowanie i montaż. Obróbka powierzchni jest nieodzowną częścią, a procesy obróbki wstępnej są niezbędne, aby poprawić przyczepność powłok i zapewnić dobrą przewodzącą warstwę podkładową pod galwanizację.
Wstępna obróbka powierzchni wyrobów z tworzyw sztucznych:
Obejmuje to głównie obróbkę powlekania i platerowania. Generalnie tworzywa sztuczne charakteryzują się wysoką krystalicznością, niską lub żadną polarnością oraz niską energią powierzchniową, co wpływa na przyczepność powłok. Ponieważ tworzywa sztuczne są-izolatorami nieprzewodzącymi, galwanizacja nie może być nakładana bezpośrednio na ich powierzchnie przy użyciu standardowych procesów galwanicznych. Dlatego przed obróbką powierzchni należy przeprowadzić niezbędne przygotowania, aby poprawić przyczepność powłoki i zapewnić przewodzącą warstwę podkładową o dobrej przyczepności.
Przygotowanie powłoki:
Obróbka wstępna obejmuje odtłuszczenie powierzchni tworzywa sztucznego, czyli oczyszczenie z oleju i środków antyadhezyjnych oraz obróbkę aktywującą powierzchnię, której celem jest poprawa przyczepności powłoki.
01 Odtłuszczanie
Odtłuszczanie wyrobów z tworzyw sztucznych. Podobnie jak odtłuszczanie wyrobów metalowych, wyroby z tworzyw sztucznych można odtłuszczać przy użyciu rozpuszczalników organicznych lub alkalicznych roztworów wodnych zawierających środki powierzchniowo czynne. Odtłuszczacz rozpuszczalnikiem organicznym nadaje się do czyszczenia parafiny, wosku pszczelego, tłuszczu i innych organicznych zabrudzeń z powierzchni plastikowych. Zastosowany rozpuszczalnik organiczny nie powinien rozpuszczać, pęcznieć ani pękać plastiku; powinien mieć niską temperaturę wrzenia, być lotny, nie-toksyczny i nie-palny.
Alkaliczne roztwory wodne nadają się do odtłuszczania tworzyw sztucznych-odpornych na działanie zasad. Roztwór ten zawiera sodę kaustyczną, sole alkaliczne i różne środki powierzchniowo czynne. Najczęściej stosowanym środkiem powierzchniowo czynnym jest seria OP, czyli eter alkilofenolowo-polioksyetylenowy, który nie pieni się i nie pozostawia osadu na powierzchni tworzywa sztucznego.
02 Aktywacja powierzchni
Aktywacja ta ma na celu poprawę właściwości powierzchniowych tworzyw sztucznych, to znaczy wygenerowanie grup polarnych lub szorstkość powierzchni tworzywa sztucznego, dzięki czemu powłoki będą łatwiejsze do zwilżenia i adsorbowania na powierzchni części. Istnieje wiele metod obróbki aktywującej powierzchnię, takich jak utlenianie chemiczne, utlenianie płomieniowe, trawienie w oparach rozpuszczalników i utlenianie wyładowaniami koronowymi. Najpowszechniej stosowaną metodą jest chemiczne utlenianie kryształów, w którym powszechnie wykorzystuje się roztwór kwasu chromowego. Typowy preparat zawiera 4,5% dichromianu potasu, 8,0% wody i 87,5% stężonego kwasu siarkowego (96% lub więcej).
Niektóre produkty z tworzyw sztucznych, takie jak polistyren i tworzywa ABS, można powlekać bezpośrednio bez chemicznej obróbki utleniającej. Aby uzyskać-powłoki wysokiej jakości, czasami stosuje się chemiczne utlenianie. Przykładowo po odtłuszczeniu tworzywo ABS można wytrawić rozcieńczonym roztworem kwasu chromowego. Typowy preparat zawiera 420 g/L kwasu chromowego i 200 ml/L kwasu siarkowego (ciężar właściwy 1,83). Typowy proces obróbki to 65-70 stopni przez 5-10 minut, po czym następuje płukanie wodą i suszenie. Zaletą trawienia kwasem chromowym jest to, że można go równomiernie poddać obróbce niezależnie od złożoności kształtu produktu z tworzywa sztucznego. Jego wadą jest to, że operacja jest niebezpieczna i powoduje zanieczyszczenie.
Przygotowanie wstępne powłoki:
Celem wstępnej obróbki powłoki jest poprawa przyczepności powłoki do powierzchni tworzywa sztucznego i utworzenie na powierzchni tworzywa sztucznego przewodzącej metalicznej warstwy spodniej. Proces obróbki wstępnej obejmuje głównie: szorstkowanie mechaniczne, odtłuszczanie chemiczne, szorstkowanie chemiczne, uczulanie, aktywację, redukcję i powlekanie bezprądowe. Pierwsze trzy kroki mają na celu poprawę przyczepności warstwy galwanicznej, natomiast cztery ostatnie mają na celu utworzenie przewodzącej metalowej warstwy podkładowej.
01 Szorstkowanie mechaniczne i chemiczne
W procesach szorstkowania mechanicznego i chemicznego stosuje się odpowiednio metody mechaniczne i chemiczne do szorstkowania powierzchni tworzywa sztucznego, zwiększając powierzchnię styku warstwy galwanicznej z podłożem. Powszechnie uważa się, że przyczepność osiągnięta poprzez szorstkowanie mechaniczne stanowi jedynie około 10% przyczepności uzyskanej poprzez szorstkowanie chemiczne.
02 Odtłuszczanie chemiczne
Sposób odtłuszczania powierzchni tworzyw sztucznych przed powlekaniem jest taki sam, jak w przypadku wstępnej obróbki powłok.
03 Uczulenie
Uczulanie polega na adsorbowaniu na powierzchni tworzywa sztucznego substancji łatwo utleniających się, takich jak dwuchlorek cyny i trójchlorek tytanu, z określoną zdolnością adsorpcyjną. Te zaadsorbowane, łatwo utleniające się substancje ulegają utlenieniu podczas aktywacji, natomiast aktywator redukuje się do zarodków katalitycznych, pozostając na powierzchni produktu. Celem sensytyzacji jest położenie podłoża pod późniejsze bezprądowe powlekanie warstwy metalu.
04 Aktywacja
Aktywacja polega na potraktowaniu uczulonej powierzchni roztworem katalitycznie aktywnych związków metali. Zasadniczo produkt zawierający zaadsorbowany środek redukujący zanurza się w wodnym roztworze środka utleniającego zawierającego sól metalu szlachetnego. Jony metali szlachetnych, pełniąc rolę utleniacza, są redukowane przez S²⁺n, a zredukowane cząstki metali szlachetnych osadzają się na powierzchni produktu w postaci cząstek koloidalnych o silnej aktywności katalitycznej. Kiedy tę powierzchnię zanurza się w roztworze do powlekania chemicznego, cząstki te stają się ośrodkami katalitycznymi, przyspieszając reakcję powlekania chemicznego.
05 Zabieg redukujący
Przed powlekaniem chemicznym aktywowany i przepłukany produkt zanurza się w roztworze środka redukującego o określonym stężeniu stosowanym w powlekaniu chemicznym w celu usunięcia wszelkich pozostałości środka aktywującego. Nazywa się to leczeniem redukcyjnym. W przypadku chemicznego powlekania miedzi do redukcji stosuje się roztwór formaldehydu; do chemicznego powlekania niklem stosuje się roztwór podfosforynu sodu.. 06 Powlekanie chemiczne
Celem powlekania chemicznego jest wytworzenie przewodzącej warstwy metalu na powierzchni wyrobów z tworzyw sztucznych, tworząc warunki do galwanizacji warstw metalu na wyrobach z tworzyw sztucznych. Dlatego powlekanie chemiczne jest kluczowym krokiem w galwanizacji tworzyw sztucznych.
