Wprowadzenie: 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. W artykule krótko opisano procesy wstępnej obróbki powierzchni wyrobów z tworzyw sztucznych.
Wstępna obróbka powierzchni wyrobów z tworzyw sztucznych obejmuje głównie obróbkę powlekania i galwanizacji. 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.
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 powierzchniowa Ta aktywacja ma na celu poprawę właściwości powierzchniowych tworzyw sztucznych, to znaczy wytworzenie 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 stosuje 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 może równomiernie obrabiać produkty z tworzyw sztucznych o różnych kształtach. Jego wadą jest to, że operacja jest niebezpieczna i występują problemy z zanieczyszczeniem.
Celem obróbki wstępnej przed powlekaniem jest poprawa przyczepności powłoki do powierzchni tworzywa sztucznego i utworzenie na powierzchni tworzywa sztucznego przewodzącej metalicznej warstwy podkładowej. Proces obróbki wstępnej obejmuje głównie: szorstkowanie mechaniczne, odtłuszczanie chemiczne, szorstkowanie chemiczne, obróbkę uczulającą, obróbkę aktywacyjną, obróbkę redukcyjną i powlekanie bezprądowe. Pierwsze trzy kroki mają na celu poprawę przyczepności powłoki, natomiast cztery ostatnie mają na celu utworzenie przewodzącej metalicznej warstwy podkładowej.
01 Szorstkowanie mechaniczne i chemiczne
Mechaniczne i chemiczne zabiegi szorstkowania wykorzystują odpowiednio metody mechaniczne i chemiczne do szorstkowania powierzchni tworzywa sztucznego, zwiększając w ten sposób powierzchnię styku powłoki z podłożem. Powszechnie uważa się, że siła wiązania osiągnięta w wyniku szorstkowania mechanicznego wynosi tylko około 10% siły wiązania uzyskanej w wyniku szorstkowania chemicznego.
02 Odtłuszczanie chemiczne
Metoda odtłuszczania powierzchni z tworzyw sztucznych przed lakierowaniem jest taka sama jak w przypadku obróbki wstępnej przed lakierowaniem.
03 Uczulenie
Uczulanie polega na adsorbowaniu łatwo utlenionych substancji, takich jak dwuchlorek cyny i trójchlorek tytanu, na powierzchni tworzywa sztucznego, która ma określoną zdolność adsorpcji. Te zaadsorbowane, łatwo utleniające się substancje ulegają utlenieniu podczas aktywacji, natomiast aktywator redukuje się do zarodków katalitycznych, pozostając na powierzchni produktu. Uczulanie stanowi podstawę do późniejszego bezprądowego powlekania metali.
04 Aktywacja
Aktywacja polega na potraktowaniu uczulonej powierzchni roztworem katalitycznie aktywnych związków metali. Zasadniczo produkt zawierający zaadsorbowany środek redukujący zanurza się w wodnym roztworze utleniacza zawierającego sól metalu szlachetnego. Jony metali szlachetnych, pełniąc rolę utleniaczy, są redukowane przez S²⁺n, a zredukowane cząstki metali szlachetnych osadzają się na powierzchni produktu w postaci cząstek koloidalnych o silnej aktywności katalitycznej. Po zanurzeniu tej powierzchni w roztworze do galwanizacji bezprądowej cząstki te stają się centrami katalitycznymi, przyspieszając reakcję galwanizacji bezprądowej.
05 Zabieg redukujący
Przed powlekaniem bezprądowym aktywowane i wypłukane produkty zanurza się w roztworze środka redukującego o określonym stężeniu stosowanym w powlekaniu bezprądowym w celu usunięcia wszelkich pozostałości aktywatora. Nazywa się to leczeniem redukcyjnym. W przypadku bezprądowego powlekania miedzi do redukcji stosuje się roztwór formaldehydu; do bezprądowego powlekania niklem stosuje się roztwór podfosforynu sodu.. 06 Powlekanie chemiczne Celem powlekania chemicznego jest wytworzenie przewodzącej warstwy metalu na powierzchni produktów z tworzyw sztucznych, tworząc warunki do galwanizacji warstw metalu na produktach z tworzyw sztucznych. Dlatego powlekanie chemiczne jest kluczowym krokiem w galwanizacji tworzyw sztucznych.
