Einleitung: Der Herstellungsprozess von Kunststoffprodukten umfasst hauptsächlich vier Schlüsselprozesse: Formgebung, Oberflächenbehandlung, Drucken und Montage. Die Oberflächenbehandlung ist ein unverzichtbarer Bestandteil, und Vorbehandlungsprozesse sind unerlässlich, um die Haftung von Beschichtungen zu verbessern und eine gute leitfähige Unterschicht für die Galvanisierung bereitzustellen. In diesem Artikel werden kurz die Oberflächenvorbehandlungsprozesse für Kunststoffprodukte beschrieben.
Die Oberflächenvorbehandlung von Kunststoffprodukten umfasst hauptsächlich Beschichtungs- und Galvanisierungsbehandlungen. Im Allgemeinen weisen Kunststoffe eine hohe Kristallinität, eine geringe oder keine Polarität und eine niedrige Oberflächenenergie auf, was sich auf die Haftung von Beschichtungen auswirkt.
Da es sich bei Kunststoffen um nicht-leitende Isolatoren handelt, kann die Beschichtung mit Standard-Galvanikverfahren nicht direkt auf ihre Oberflächen aufgebracht werden. Daher sollten vor der Oberflächenbehandlung die notwendigen Vorbehandlungen durchgeführt werden, um die Haftung der Beschichtung zu verbessern und eine leitfähige Unterschicht mit guter Haftung bereitzustellen.
Die Vorbehandlung umfasst das Entfetten der Kunststoffoberfläche, also das Entfernen von Öl und Formtrennmitteln, sowie eine Oberflächenaktivierungsbehandlung, deren Zweck darin besteht, die Haftung der Beschichtung zu verbessern.
01 Entfetten
Entfettung von Kunststoffprodukten. Ähnlich wie bei der Entfettung von Metallprodukten können Kunststoffprodukte mit organischen Lösungsmitteln oder alkalischen wässrigen Lösungen, die Tenside enthalten, entfettet werden. Die Entfettung mit organischen Lösungsmitteln eignet sich zum Entfernen von Paraffinwachs, Bienenwachs, Fett und anderen organischen Verschmutzungen von Kunststoffoberflächen. Das verwendete organische Lösungsmittel sollte den Kunststoff nicht auflösen, aufquellen oder reißen; Es sollte einen niedrigen Siedepunkt haben, flüchtig, nicht-giftig und nicht-brennbar sein.
Zur Entfettung alkalibeständiger Kunststoffe eignen sich alkalische wässrige Lösungen. Diese Lösung enthält Natronlauge, alkalische Salze und verschiedene Tenside. Das am häufigsten verwendete Tensid ist die OP-Reihe, also Alkylphenolpolyoxyethylenether, das keinen Schaum bildet und keine Rückstände auf der Kunststoffoberfläche hinterlässt.
02 Oberflächenaktivierung Diese Aktivierung zielt darauf ab, die Oberflächeneigenschaften von Kunststoffen zu verbessern, d. h. polare Gruppen zu erzeugen oder die Kunststoffoberfläche aufzurauen, wodurch Beschichtungen leichter benetzt und auf der Oberfläche des Teils adsorbiert werden können. Es gibt viele Methoden zur Oberflächenaktivierungsbehandlung, wie z. B. chemische Oxidation, Flammenoxidation, Lösungsmitteldampfätzen und Koronaentladungsoxidation. Die am weitesten verbreitete Methode ist die chemische Kristalloxidationsbehandlung, bei der üblicherweise eine Chromsäurelösung zum Einsatz kommt. Eine typische Formulierung besteht aus 4,5 % Kaliumdichromat, 8,0 % Wasser und 87,5 % konzentrierter Schwefelsäure (96 % oder höher).
Einige Kunststoffprodukte wie Polystyrol und ABS-Kunststoffe können ohne chemische Oxidationsbehandlung direkt beschichtet werden. Um hochwertige Beschichtungen zu erhalten, wird manchmal eine chemische Oxidationsbehandlung eingesetzt. Beispielsweise kann ABS-Kunststoff nach dem Entfetten mit einer verdünnten Chromsäurelösung geätzt werden. Eine typische Formulierung ist 420 g/L Chromsäure und 200 ml/L Schwefelsäure (spezifisches Gewicht 1,83). Ein typischer Behandlungsprozess ist 5–10 Minuten bei 65–70 Grad, gefolgt von Spülen mit Wasser und Trocknen. Der Vorteil des Chromsäureätzens besteht darin, dass Kunststoffprodukte unterschiedlicher Form gleichmäßig behandelt werden können. Die Nachteile bestehen darin, dass der Betrieb gefährlich ist und es Probleme mit der Umweltverschmutzung gibt.
Der Zweck der Vorbehandlung vor der Beschichtung besteht darin, die Haftung zwischen der Beschichtung und der Kunststoffoberfläche zu verbessern und eine leitfähige metallische Unterschicht auf der Kunststoffoberfläche zu bilden. Der Vorbehandlungsprozess umfasst hauptsächlich: mechanisches Aufrauen, chemisches Entfetten, chemisches Aufrauen, Sensibilisierungsbehandlung, Aktivierungsbehandlung, Reduktionsbehandlung und stromloses Plattieren. Die ersten drei Schritte dienen der Verbesserung der Haftung der Beschichtung, während die letzten vier Schritte der Bildung einer leitfähigen metallischen Unterschicht dienen.
01 Mechanisches und chemisches Aufrauen
Bei mechanischen und chemischen Aufraubehandlungen wird die Kunststoffoberfläche durch mechanische bzw. chemische Verfahren aufgerauht und so die Kontaktfläche zwischen Beschichtung und Untergrund vergrößert. Es wird allgemein angenommen, dass die durch mechanisches Aufrauen erreichte Bindungsfestigkeit nur etwa 10 % derjenigen beträgt, die durch chemisches Aufrauen erreicht wird.
02 Chemische Entfettung
Die Entfettungsmethode für Kunststoffoberflächen vor der Beschichtung ist die gleiche wie bei der Vorbehandlung vor der Beschichtung.
03 Sensibilisierung
Bei der Sensibilisierung werden leicht oxidierbare Substanzen wie Zinndichlorid und Titantrichlorid an die Kunststoffoberfläche adsorbiert, die über eine gewisse Adsorptionsfähigkeit verfügt. Diese adsorbierten, leicht oxidierbaren Substanzen werden bei der Aktivierung oxidiert, während der Aktivator zu katalytischen Keimen reduziert wird und auf der Produktoberfläche verbleibt. Die Sensibilisierung legt den Grundstein für die anschließende stromlose Metallisierung.
04 Aktivierung
Bei der Aktivierung wird die sensibilisierte Oberfläche mit einer Lösung katalytisch aktiver Metallverbindungen behandelt. Im Wesentlichen wird das Produkt, das das adsorbierte Reduktionsmittel enthält, in eine wässrige Lösung eines Oxidationsmittels eingetaucht, das ein Edelmetallsalz enthält. Die als Oxidationsmittel wirkenden Edelmetallionen werden durch S²⁺n reduziert und die reduzierten Edelmetallpartikel lagern sich als kolloidale Partikel mit starker katalytischer Aktivität auf der Produktoberfläche ab. Wenn diese Oberfläche in die stromlose Beschichtungslösung eingetaucht wird, werden diese Partikel zu katalytischen Zentren und beschleunigen die stromlose Beschichtungsreaktion.
05 Reduktionsbehandlung
Vor dem stromlosen Plattieren werden die aktivierten und gespülten Produkte in eine Reduktionsmittellösung einer bestimmten Konzentration getaucht, die beim stromlosen Plattieren verwendet wird, um den restlichen Aktivator zu entfernen. Dies nennt man Reduktionsbehandlung. Bei der stromlosen Kupferplattierung wird eine Formaldehydlösung zur Reduktionsbehandlung verwendet. Für die stromlose Nickelplattierung wird eine Natriumhypophosphitlösung verwendet.. 06 Chemisches Plattieren Der Zweck des chemischen Plattierens besteht darin, einen leitfähigen Metallfilm auf der Oberfläche von Kunststoffprodukten zu erzeugen und so die Voraussetzungen für das Galvanisieren von Metallschichten auf den Kunststoffprodukten zu schaffen. Daher ist die chemische Beschichtung ein wichtiger Schritt bei der Kunststoffgalvanisierung.
