תהליכים קדמיים-לטיפול פני השטח של מוצרי פלסטיק
מבוא: תהליך הייצור של מוצרי פלסטיק כולל בעיקר ארבעה שלבים מרכזיים: יצירת עובש, טיפול פני השטח, הדפסה והרכבה. טיפול פני השטח הוא חלק הכרחי בתהליך. כדי לשפר את ההדבקה של ציפויים ולספק שכבת בסיס מוליכה לציפוי, תהליכי טיפול מקדים חיוניים.
טיפול לפני-משטח של מוצרי פלסטיק
כולל בעיקר טיפול ציפוי וטיפול ציפוי. בדרך כלל, לפלסטיק יש גבישיות גבוהה, קוטביות נמוכה או ללא, ואנרגיה משטח נמוכה, מה שעלול להשפיע על הידבקות הציפויים. מכיוון שפלסטיק הם מבודדים לא-מוליכים, לא ניתן ליישם תהליכי ציפוי סטנדרטיים ישירות על המשטחים שלהם. לכן, נדרש טיפול מקדים הכרחי לפני טיפול פני השטח כדי לשפר את ההדבקה של הציפויים ולספק שכבת בסיס מוליכה עם חוזק מליטה טוב לציפוי.
טרום-טיפול לציפוי
טיפול מקדים- כולל הסרת שומנים של משטח הפלסטיק כדי להסיר כתמי שמן וחומרי שחרור, כמו גם הפעלת משטח הפלסטיק כדי לשפר את הידבקות הציפוי.
הסרת שומנים
הסרת שומנים של מוצרי פלסטיק דומה לזו של מוצרי מתכת. ניתן לבצע באמצעות ממיסים אורגניים או תמיסות מימיות אלקליות המכילות חומרים פעילי שטח. הסרת שומנים ממס אורגנית מתאימה להסרת שעווה, שומנים ומזהמים אורגניים אחרים ממשטחי פלסטיק. הממסים המשמשים אינם אמורים להתמוסס, להתנפח או לסדוק את הפלסטיק, להיות בעלי נקודות רתיחה נמוכות, להיות נדיפים, לא-רעילים ולא-דליקים.
תמיסות מימיות אלקליות מתאימות להסרת שומנים- של פלסטיק עמיד בפני אלקלי. תמיסות אלה מכילות סודה קאוסטית, מלחים אלקליים וחומרי שטח שונים. חומרי השטח הנפוצים ביותר בשימוש הם סדרת OP, כגון alkylphenol ethoxylates, שאינם יוצרים קצף או משאירים שאריות על משטח הפלסטיק.
הפעלת פני השטח
ההפעלה נועדה לשפר את תכונות פני השטח של פלסטיק על ידי יצירת קבוצות קוטביות או חיספוס פני השטח כדי לשפר את הרטבה וספיחה של ציפויים. שיטות הפעלת פני השטח כוללות חמצון כימי, חמצון להבה, תחריט אדי ממס וחמצון פריקת קורונה. בין אלה, חמצון כימי הוא הנפוץ ביותר. ניסוח טיפוסי לטיפול בחומצה כרומית הוא אשלגן דיכרומט 4.5%, מים 8.0% וחומצה גופרתית מרוכזת (מעל 96%) 87.5%.
חלק ממוצרי פלסטיק, כגון פוליסטירן ופלסטיק ABS, ניתנים לציפוי ישירות ללא טיפול חמצון כימי. עם זאת, עבור ציפויים באיכות גבוהה יותר-, ייתכן שעדיין ייושם חמצון כימי. לדוגמה, לאחר הסרת שומנים, ניתן לחרוט פלסטיק ABS בתמיסת חומצה כרומית מדוללת. ניסוח טיפוסי הוא חומצה כרומית 420 גרם/ליטר וחומצה גופרתית (משקל סגולי 1.83) 200 מ"ל/ליטר. התהליך הטיפוסי כולל טבילה ב-65-70 מעלות למשך 5-10 דקות, ולאחר מכן שטיפה וייבוש. היתרון של טיפול בחומצה כרומית הוא הכיסוי האחיד שלה, אפילו במוצרים מורכבים בצורת-צורה. החסרונות כוללים מפגעים תפעוליים וחששות לזיהום סביבתי.
טרום-טיפול בציפוי
מטרת הטיפול המקדים לציפוי היא לשפר את ההידבקות של שכבת הציפוי למשטח הפלסטיק וליצור שכבת בסיס מתכת מוליכה. תהליך-הקדם כולל בעיקר חיספוס מכני, הסרת שומנים כימית, חיספוס כימי, רגישות, הפעלה, הפחתה וציפוי ללא חשמל. שלושת השלבים הראשונים שואפים לשפר את הידבקות הציפוי, בעוד ארבעת האחרונים מיועדים ליצירת שכבת בסיס מתכת מוליכה.
חיספוס מכני וחספוס כימי
חיספוס מכני וחספוס כימי הן שיטות לחספוס משטח הפלסטיק בצורה מכנית או כימית, תוך הגדלת שטח המגע בין שכבת הציפוי למצע. בדרך כלל, חוזק ההדבקה המושג על ידי חיספוס מכני הוא רק כ-10% מזה המושג על ידי חיספוס כימי.
הסרת שומנים כימית
שיטות הסרת השומנים של משטחי פלסטיק לפני הציפוי זהות לאלו של טיפול מקדים בציפוי.-
רגישות
רגישות כוללת ספיחה של חומרים הניתנים לחמצון בקלות, כגון סטאנו כלוריד או טיטניום טריכלוריד, על פני משטח הפלסטיק, בעל יכולת ספיחה מסוימת. במהלך ההפעלה, החומרים הנספגים הללו מתחמצנים, בעוד שהמפעיל מצטמצם ליצירת גרעינים קטליטיים על פני השטח. רגישות מניחה את הבסיס לציפוי נטול חשמל לאחר מכן של שכבת המתכת.
הַפעָלָה
הפעלה כרוכה בטיפול במשטח הרגיש בתמיסה המכילה תרכובות מתכת פעילות קטליטית. בעיקרו של דבר, המוצר שנספג בחומר מפחית טובל בתמיסה מימית המכילה מלחי מתכות אצילות כמחמצנים. יוני המתכת האצילים מופחתים ב-Sn²⁺, והמשקעים המתכת האצילים מופחתים כחלקיקים קולואידים על פני השטח, המפגינים פעילות קטליטית חזקה. כאשר משטח כזה שקוע בתמיסת ציפוי ללא חשמל, חלקיקים אלו משמשים כמרכזים קטליטיים, ומאיצים את תגובת הציפוי ללא חשמל.
טיפול בהפחתה
לאחר הפעלה ושטיפה יסודית במים, המוצר טובל בתמיסה של חומר ההפחתה המשמש בציפוי ללא חשמל כדי להסיר כל שאריות של מפעיל. שלב זה נקרא טיפול הפחתה. עבור ציפוי נחושת ללא חשמל משתמשים בתמיסת פורמלדהיד, בעוד שבציפוי ניקל ללא חשמל משתמשים בתמיסת נתרן היפופוספיט.
ציפוי ללא אלקטרו
מטרת הציפוי ללא חשמל היא ליצור סרט מתכת מוליך על משטח הפלסטיק, יצירת התנאים לציפוי שכבות מתכת אלקטרוניקה. לכן, ציפוי ללא חשמל הוא שלב קריטי בציפוי מוצרי פלסטיק.