Johdanto: Muovituotteiden valmistusprosessi käsittää pääasiassa neljä avainprosessia: muotinmuodostus, pintakäsittely, painatus ja kokoonpano. Pintakäsittely on välttämätön osa, ja esikäsittelyprosessit ovat välttämättömiä pinnoitteiden tarttuvuuden parantamiseksi ja hyvän sähköä johtavan aluskerroksen aikaansaamiseksi pinnoitukseen. Tässä artikkelissa kuvataan lyhyesti muovituotteiden pinnan esikäsittelyprosessit.
Muovituotteiden pintakäsittelyyn kuuluu pääasiassa pinnoitus- ja pinnoituskäsittelyjä. Yleensä muovilla on korkea kiteisyys, alhainen tai ei ollenkaan napaisuutta ja pieni pintaenergia, mikä vaikuttaa pinnoitteiden tarttumiseen.
Koska muovit ovat ei--johtavia eristeitä, pinnoitusta ei voida suoraan levittää niiden pinnoille käyttämällä tavallisia galvanointimenetelmiä. Siksi ennen pintakäsittelyä on suoritettava tarvittavat esikäsittelyt pinnoitteen tarttuvuuden parantamiseksi ja sähköä johtavan aluskerroksen aikaansaamiseksi, jolla on hyvä kiinnitys.
Esikäsittely sisältää muovipinnan rasvanpoiston eli öljyn ja homeen irrotusaineiden poispuhdistuksen sekä pintaaktivointikäsittelyn, jonka tarkoituksena on parantaa pinnoitteen tarttuvuutta.
01 Rasvanpoisto
Muovituotteiden rasvanpoisto. Kuten metallituotteiden rasvanpoistossa, muovituotteista voidaan poistaa rasva käyttämällä orgaanisia liuottimia tai pinta-aktiivisia aineita sisältäviä alkalisia vesiliuoksia. Orgaaninen liuotinrasvanpoisto soveltuu parafiinivahan, mehiläisvahan, rasvan ja muun orgaanisen lian puhdistamiseen muovipinnoilta. Käytetty orgaaninen liuotin ei saa liuottaa, turvota tai murtaa muovia; sen kiehumispisteen tulee olla alhainen, haihtuvaa, myrkytöntä ja -syttymätöntä.
Emäksiset vesiliuokset soveltuvat emäksisten{0}}muovien rasvanpoistoon. Tämä liuos sisältää natriumhydroksidia, emäksisiä suoloja ja erilaisia pinta-aktiivisia aineita. Yleisimmin käytetty pinta-aktiivinen aine on OP-sarja eli alkyylifenolipolyoksietyleenieetteri, joka ei vaahtoa eikä jätä jäämiä muovipinnalle.
02 Pintaaktivointi Tämän aktivoinnin tavoitteena on parantaa muovien pintaominaisuuksia eli muodostaa polaarisia ryhmiä tai karhentaa muovipintaa, jolloin pinnoitteet ovat helpompia kostua ja adsorboitua osan pintaan. Pintaaktivointikäsittelyyn on monia menetelmiä, kuten kemiallinen hapetus, liekkihapetus, liuotinhöyrysyövytys ja koronapurkaushapetus. Yleisimmin käytetty menetelmä on kemiallinen kidehapetuskäsittely, jossa käytetään yleisesti kromihappoliuosta. Tyypillinen formulaatio on 4,5 % kaliumdikromaattia, 8,0 % vettä ja 87,5 % väkevää rikkihappoa (96 % tai enemmän).
Jotkut muovituotteet, kuten polystyreeni ja ABS-muovit, voidaan pinnoittaa suoraan ilman kemiallista hapetuskäsittelyä. Laadukkaiden-pinnoitteiden saamiseksi käytetään joskus kemiallista hapetuskäsittelyä. Esimerkiksi ABS-muovin rasvanpoiston jälkeen voidaan etsata laimennetulla kromihappoliuoksella. Tyypillinen koostumus on 420 g/l kromihappoa ja 200 ml/l rikkihappoa (ominaispaino 1,83). Tyypillinen käsittelyprosessi on 65-70 astetta 5-10 minuuttia, jonka jälkeen huuhdellaan vedellä ja kuivataan. Kromihappoetsauksen etuna on, että sillä voidaan käsitellä erimuotoisia muovituotteita tasaisesti. Sen haittoja ovat, että toiminta on vaarallista ja siinä on saasteongelmia.
Päällystystä edeltävän esikäsittelyn tarkoituksena on parantaa pinnoitteen ja muovipinnan välistä tarttuvuutta ja muodostaa muovipinnalle johtava metallinen aluskerros. Esikäsittelyprosessi sisältää pääasiassa: mekaanisen karhentamisen, kemiallisen rasvanpoiston, kemiallisen karhennuskäsittelyn, herkistyskäsittelyn, aktivointikäsittelyn, pelkistyskäsittelyn ja kemiallisen pinnoituksen. Kolme ensimmäistä vaihetta parantavat pinnoitteen tarttuvuutta, kun taas neljä viimeistä vaihetta muodostavat johtavan metallisen aluskerroksen.
01 Mekaaninen ja kemiallinen karhennus
Mekaanisissa ja kemiallisissa karhennuskäsittelyissä käytetään mekaanisia ja kemiallisia menetelmiä muovipinnan karhentamiseen, mikä lisää pinnoitteen ja alustan välistä kosketuspinta-alaa. Yleisesti uskotaan, että mekaanisella karhennuksella saavutettava sidoslujuus on vain noin 10 % kemiallisella karhennuksella saavutettavasta.
02 Kemiallinen rasvanpoisto
Muovipintojen rasvanpoistomenetelmä ennen pinnoitusta on sama kuin esikäsittelyssä ennen pinnoitusta.
03 Herkistyminen
Herkistyminen tarkoittaa helposti hapettuvien aineiden, kuten tinadikloridin ja titaanitrikloridin, adsorboimista muovipinnalle, jolla on tietty adsorptiokyky. Nämä adsorboituvat, helposti hapettuvat aineet hapettuvat aktivoinnin aikana, kun taas aktivaattori pelkistyy katalyyttisiksi ytimiksi, jotka jäävät tuotteen pinnalle. Herkistyminen luo perustan myöhemmälle sähköttömälle metallipinnoitukselle.
04 Aktivointi
Aktivointi käsittää herkistetyn pinnan käsittelemisen katalyyttisesti aktiivisten metalliyhdisteiden liuoksella. Pohjimmiltaan adsorboitua pelkistysainetta sisältävä tuote upotetaan hapettimen vesiliuokseen, joka sisältää jalometallisuolaa. Hapettimina toimivat jalometalli-ionit pelkistyvät S²⁺n:n vaikutuksesta ja pelkistyneet jalometallihiukkaset laskeutuvat tuotteen pinnalle kolloidisina hiukkasina, joilla on voimakas katalyyttinen aktiivisuus. Kun tämä pinta upotetaan kemialliseen pinnoitusliuokseen, näistä hiukkasista tulee katalyyttisiä keskuksia, jotka kiihdyttävät kemiallista pinnoitusreaktiota.
05 Vähennyshoito
Ennen kemiallista pinnoitusta aktivoidut ja huuhdeltu tuotteet upotetaan pelkistysaineliuokseen, jonka pitoisuus on tietty, jota käytetään kemiallisessa pinnoituksessa jäljellä olevan aktivaattorin poistamiseksi. Tätä kutsutaan vähentämishoidoksi. Kuparin kemiallisessa pinnoituksessa pelkistyskäsittelyyn käytetään formaldehydiliuosta; nikkelipinnoitukseen käytetään natriumhypofosfiittiliuosta. 06 Kemiallinen pinnoitus Kemiallisen pinnoituksen tarkoituksena on luoda johtava metallikalvo muovituotteiden pinnalle, mikä luo olosuhteet metallikerrosten galvanoimiseksi muovituotteiden päälle. Siksi kemiallinen pinnoitus on avainvaihe muovien galvanoinnissa.
