מבוא: תהליך הייצור של מוצרי פלסטיק כולל בעיקר ארבעה תהליכים מרכזיים: יצירת עובש, טיפול פני השטח, הדפסה והרכבה. טיפול פני השטח הוא חלק הכרחי, ותהליכי טיפול מקדים חיוניים כדי לשפר את ההדבקה של ציפויים ולספק שכבת תחתית מוליכה טובה לציפוי. מאמר זה מתאר בקצרה את תהליכי טיפול לפני השטח עבור מוצרי פלסטיק.
טיפול מקדים משטח של מוצרי פלסטיק כולל בעיקר טיפולי ציפוי וציפוי. בדרך כלל, לפלסטיק יש גבישיות גבוהה, קוטביות נמוכה או ללא, ואנרגיה משטח נמוכה, המשפיעה על הידבקות הציפויים.
מכיוון שפלסטיק הם מבודדים לא-מוליכים, לא ניתן ליישם ציפוי ישירות על המשטחים שלהם באמצעות תהליכי ציפוי סטנדרטיים. לכן, יש לבצע טיפולים מוקדמים הכרחיים לפני טיפול פני השטח כדי לשפר את הדבקת הציפוי ולספק שכבת תחתית מוליכה עם הדבקה טובה.
טיפול מקדים כולל הסרת שומנים של משטח הפלסטיק, כלומר ניקוי שמן וחומרי שחרור עובש, וטיפול בהפעלת פני השטח, שמטרתו לשפר את הדבקת הציפוי.
01 הסרת שומנים
הסרת שומנים של מוצרי פלסטיק. בדומה למוצרי מתכת הסרת שומנים, ניתן להסיר שומנים במוצרי פלסטיק באמצעות ממיסים אורגניים או תמיסות מימיות אלקליות המכילות חומרים פעילי שטח. הסרת שומנים ממס אורגני מתאימה לניקוי שעוות פרפין, שעוות דבורים, גריז ולכלוך אורגני אחר ממשטחי פלסטיק. הממס האורגני המשמש לא אמור להמיס, להתנפח או לסדוק את הפלסטיק; עליו להיות בעל נקודת רתיחה נמוכה, להיות נדיף, לא-רעיל ולא-דליק.
תמיסות מימיות אלקליות מתאימות להסרת שומנים של-פלסטיק עמיד בפני אלקלי. תמיסה זו מכילה סודה קאוסטית, מלחים אלקליים וחומרי שטח שונים. חומר השטח הנפוץ ביותר בשימוש הוא סדרת OP, כלומר, alkylphenol polyoxyethylene ether, שאינו יוצר קצף ואינו משאיר שאריות על משטח הפלסטיק.
02 הפעלת משטח הפעלה זו נועדה לשפר את תכונות פני השטח של פלסטיק, כלומר ליצור קבוצות קוטביות או לחספוס את פני הפלסטיק, מה שהופך את הציפויים לקלים יותר להרטיב ולספוג על פני החלק. ישנן שיטות רבות לטיפול בהפעלת פני השטח, כגון חמצון כימי, חמצון להבה, תחריט אדי ממס וחמצון פריקת קורונה. השיטה הנפוצה ביותר היא טיפול חמצון גביש כימי, אשר משתמש בדרך כלל בתמיסת חומצה כרומית. ניסוח טיפוסי הוא 4.5% אשלגן דיכרומט, 8.0% מים ו-87.5% חומצה גופרתית מרוכזת (96% ומעלה).
מוצרי פלסטיק מסוימים, כגון פוליסטירן ופלסטיק ABS, ניתנים לציפוי ישיר ללא טיפול חמצון כימי. כדי להשיג ציפויים באיכות גבוהה-, משתמשים לפעמים בטיפול חמצון כימי. לדוגמה, לאחר הסרת שומנים, ניתן לחרוט פלסטיק ABS בתמיסת חומצה כרומית מדוללת. ניסוח טיפוסי הוא 420 גרם/ליטר חומצה כרומית ו-200 מ"ל/ליטר חומצה גופרתית (משקל סגולי 1.83). תהליך טיפול טיפוסי הוא 65 מעלות -70 מעלות למשך 5-10 דקות, ולאחר מכן שטיפה במים וייבוש. היתרון של תחריט חומצה כרומית הוא בכך שהוא יכול לטפל במוצרי פלסטיק בצורות שונות באופן שווה. החסרונות שלו הם שהפעולה מסוכנת ויש בעיות זיהום.
מטרת הטיפול המקדים לפני הציפוי היא לשפר את ההדבקה בין הציפוי למשטח הפלסטיק וליצור שכבת תחתית מתכתית מוליכה על משטח הפלסטיק. תהליך הטיפול המקדים כולל בעיקר: חיספוס מכני, הסרת שומנים כימית, חיספוס כימי, טיפול רגישות, טיפול אקטיבציה, טיפול הפחתה וציפוי ללא חשמל. שלושת השלבים הראשונים הם לשפר את ההדבקה של הציפוי, בעוד שארבעת האחרונים הם ליצור שכבת תחתית מתכתית מוליכה.
01 חיספוס מכני וכימי
טיפולי חיספוס מכני וכימי משתמשים בשיטות מכניות וכימיות, בהתאמה, כדי לחספס את פני הפלסטיק, ובכך להגדיל את שטח המגע בין הציפוי למצע. נהוג להאמין כי חוזק החיבור המושג על ידי חיספוס מכני הוא רק כ-10% מזה המושג על ידי חיספוס כימי.
02 הסרת שומנים כימית
שיטת הסרת השומנים למשטחי פלסטיק לפני ציפוי זהה לזו של טיפול מקדים לפני ציפוי.
03 רגישות
רגישות כרוכה בספיחת חומרים מתחמצנים בקלות, כגון דיכלוריד בדיל וטיטניום טריכלוריד, על פני משטח הפלסטיק, בעל יכולת ספיחה מסוימת. החומרים הנספגים, המחמצנים בקלות, מתחמצנים במהלך ההפעלה, בעוד שהמפעיל מצטמצם לגרעינים קטליטיים, שנותרו על פני המוצר. רגישות מניחה את הבסיס לציפוי מתכת ללא חשמל לאחר מכן.
04 הפעלה
הפעלה כרוכה בטיפול במשטח הרגיש בתמיסה של תרכובות מתכת פעילות קטליטית. בעיקרו של דבר, המוצר המכיל את החומר המצמצם הנספג טובל בתמיסה מימית של חומר מחמצן המכיל מלח מתכת אצילה. יוני המתכת האצילים, הפועלים כמחמצנים, מופחתים ב-S²⁺n, וחלקיקי המתכת האצילים המופחתים מצטמצמים על פני המוצר כחלקיקים קולואידים בעלי פעילות קטליטית חזקה. כאשר משטח זה טובל בתמיסת הציפוי ללא חשמל, חלקיקים אלה הופכים למרכזים קטליטיים, ומאיצים את תגובת הציפוי ללא חשמל.
05 טיפול בהפחתה
לפני ציפוי ללא חשמל, המוצרים המופעלים והשטופים נטבלים בתמיסת חומר מפחית בריכוז מסוים המשמשת בציפוי ללא חשמל כדי להסיר את כל המפעיל שנותר. זה נקרא טיפול הפחתה. עבור ציפוי נחושת נחושת, תמיסת פורמלדהיד משמשת לטיפול בהפחתה; עבור ציפוי ניקל ללא חשמל, נעשה שימוש בתמיסת נתרן היפופוספיט. 06 ציפוי כימי מטרת הציפוי הכימי היא ליצור סרט מתכת מוליך על פני השטח של מוצרי פלסטיק, יצירת תנאים לציפוי שכבות מתכת על גבי מוצרי הפלסטיק. לכן, ציפוי כימי הוא שלב מרכזי בציפוי פלסטיק.
