-Processus frontaux pour le traitement de surface des produits en plastique
Introduction : Le processus de fabrication de produits en plastique comporte principalement quatre étapes clés : le formage du moule, le traitement de surface, l'impression et l'assemblage. Le traitement de surface est une partie indispensable du processus. Pour améliorer l'adhérence des revêtements et fournir une couche de base conductrice pour le placage, des processus de pré-traitement sont essentiels.
Prétraitement de surface-des produits en plastique
Comprend principalement le traitement de revêtement et le traitement de placage. Généralement, les plastiques ont une cristallinité élevée, une polarité faible ou inexistante et une faible énergie de surface, ce qui peut affecter l'adhérence des revêtements. Étant donné que les plastiques sont des isolants non-conducteurs, les processus de galvanoplastie standard ne peuvent pas être appliqués directement à leurs surfaces. Par conséquent, un pré-traitement nécessaire est requis avant le traitement de surface pour améliorer l'adhérence des revêtements et fournir une couche de base conductrice avec une bonne force de liaison pour le placage.
Pré-Traitement pour le revêtement
Le pré-traitement consiste à dégraisser la surface en plastique pour éliminer les taches d'huile et les agents de démoulage, ainsi qu'à activer la surface en plastique pour améliorer l'adhérence du revêtement.
Dégraissage
Le dégraissage des produits en plastique est similaire à celui des produits métalliques. Elle peut être réalisée à l'aide de solvants organiques ou de solutions aqueuses alcalines contenant des tensioactifs. Le dégraissage au solvant organique convient pour éliminer les cires, les graisses et autres contaminants organiques des surfaces en plastique. Les solvants utilisés ne doivent pas dissoudre, gonfler ou fissurer le plastique, avoir des points d'ébullition bas, être volatils, non-toxiques et non-inflammables.
Les solutions aqueuses alcalines conviennent au dégraissage des plastiques résistants aux alcalis-. Ces solutions contiennent de la soude caustique, des sels alcalins et divers tensioactifs. Les tensioactifs les plus couramment utilisés sont la série OP, comme les éthoxylates d'alkylphénol, qui ne forment pas de mousse et ne laissent pas de résidus sur la surface du plastique.
Activation des surfaces
L'activation vise à améliorer les propriétés de surface des plastiques en générant des groupes polaires ou en rendant la surface rugueuse pour améliorer le mouillage et l'adsorption des revêtements. Les méthodes d'activation de surface comprennent l'oxydation chimique, l'oxydation à la flamme, la gravure à la vapeur de solvant et l'oxydation par décharge corona. Parmi celles-ci, l’oxydation chimique est la plus utilisée. Une formulation typique pour le traitement à l'acide chromique est le dichromate de potassium à 4,5 %, l'eau à 8,0 % et l'acide sulfurique concentré (au-dessus de 96 %) à 87,5 %.
Certains produits en plastique, tels que le polystyrène et les plastiques ABS, peuvent être recouverts directement sans traitement d'oxydation chimique. Cependant, pour les revêtements de qualité supérieure-, une oxydation chimique peut toujours être appliquée. Par exemple, après dégraissage, les plastiques ABS peuvent être gravés avec une solution diluée d'acide chromique. Une formulation typique est l’acide chromique 420 g/L et l’acide sulfurique (densité 1,83) 200 ml/L. Le processus typique implique une immersion à 65-70 degrés pendant 5 à 10 minutes, suivie d'un rinçage et d'un séchage. L'avantage du traitement à l'acide chromique est sa couverture uniforme, même sur des produits de forme complexe-. Les inconvénients comprennent les risques opérationnels et les problèmes de pollution de l'environnement.
Pré-Traitement pour le placage
Le but du pré-traitement pour le placage est d'améliorer l'adhérence de la couche de placage à la surface en plastique et de former une couche de base métallique conductrice. Le processus de pré-traitement comprend principalement le dépolissage mécanique, le dégraissage chimique, le dépolissage chimique, la sensibilisation, l'activation, la réduction et le placage autocatalytique. Les trois premières étapes visent à améliorer l’adhérence du placage, tandis que les quatre dernières visent à former une couche de base métallique conductrice.
Ebauche mécanique et ébauche chimique
La rugosité mécanique et la rugosité chimique sont des méthodes permettant de rendre mécaniquement ou chimiquement rugueuse la surface du plastique, augmentant ainsi la zone de contact entre la couche de placage et le substrat. Généralement, la force de liaison obtenue par la rugosité mécanique ne représente qu'environ 10 % de celle obtenue par la rugosité chimique.
Dégraissage chimique
Les méthodes de dégraissage des surfaces en plastique avant le placage sont les mêmes que celles utilisées pour le prétraitement du revêtement-.
Sensibilisation
La sensibilisation consiste à adsorber des substances facilement oxydables, comme le chlorure stanneux ou le trichlorure de titane, sur la surface du plastique, qui possède une certaine capacité d'adsorption. Lors de l'activation, ces substances adsorbées sont oxydées, tandis que l'activateur est réduit pour former des noyaux catalytiques à la surface. La sensibilisation constitue la base du dépôt autocatalytique ultérieur de la couche métallique.
Activation
L'activation consiste à traiter la surface sensibilisée avec une solution contenant des composés métalliques catalytiquement actifs. Essentiellement, le produit adsorbé avec un agent réducteur est immergé dans une solution aqueuse contenant des sels de métaux nobles comme oxydants. Les ions de métaux nobles sont réduits par Sn²⁺ et les métaux nobles réduits se déposent sous forme de particules colloïdales à la surface, présentant une forte activité catalytique. Lorsqu'une telle surface est immergée dans une solution de placage autocatalytique, ces particules servent de centres catalytiques, accélérant la réaction de placage autocatalytique.
Traitement de réduction
Après activation et rinçage complet à l'eau, le produit est immergé dans une solution de l'agent réducteur utilisé dans le placage autocatalytique pour éliminer tout activateur résiduel. Cette étape est appelée traitement de réduction. Pour le placage autocatalytique de cuivre, une solution de formaldéhyde est utilisée, tandis que pour le placage autocatalytique de nickel, une solution d'hypophosphite de sodium est utilisée.
Placage autocatalytique
Le but du placage autocatalytique est de former un film métallique conducteur sur la surface du plastique, créant ainsi les conditions nécessaires à la galvanoplastie des couches métalliques. Le placage autocatalytique constitue donc une étape cruciale dans le placage de produits en plastique.