Processo di produzione del rivestimento in plastica

I capitoli precedenti hanno illustrato le similitudini operative tra la verniciatura per immersione e lo stampaggio per immersione. Questo capitolo si addentrerà ora nelle procedure dettagliate coinvolte in entrambi i processi di produzione del rivestimento delle materie plastiche.

Processo di pretrattamento del rivestimento in plastica

La fase di pretrattamento svolge un ruolo cruciale nel garantire la corretta applicazione del rivestimento in plastica sul substrato metallico. Queste fasi sono vitali per entrambi i processi. Il processo di pretrattamento per il rivestimento a immersione è più intricato rispetto allo stampaggio a immersione, in quanto comporta il rivestimento permanente del polimero sul metallo utilizzato come stampo. Le fasi coinvolte sono descritte di seguito:

Passaggio 1: eliminare le impurità superficiali

Le impurità possono compromettere l'adesione del polimero allo stampo o al pezzo. Creano aree vulnerabili in cui il danno può iniziare e propagarsi.

Sgrassaggio:

Olio e grasso presenti sulla superficie del substrato metallico agiscono come impurità, che riducono la resistenza all'acqua e ostacolano la normale adesione e deposizione del rivestimento plastico. L'eliminazione del grasso può essere effettuata mediante processi di lavaggio alcalino, decapaggio o sgrassaggio a caldo.

Spogliarello:

Per le parti precedentemente verniciate, rimuovere accuratamente il vecchio strato prima di applicare il nuovo strato.

Passaggio 2: modificare le proprietà del substrato

Oltre alla pulizia della superficie, è possibile conferire proprietà aggiuntive per ottenere le proprietà desiderate. Queste caratteristiche possono essere utili nel processo di immersione stesso o nell'utilizzo finale del prodotto.

Fosfatazione:

La fosfatazione, nota anche come conversione del fosfato, è il processo di applicazione di un sottile strato di fosfato sul substrato prima del rivestimento in plastica. Questo strato di fosfatazione migliora la resistenza alla corrosione in caso di inevitabili danni al rivestimento plastico. Gli strati di fosfatazione comunemente utilizzati per il rivestimento ad immersione includono fosfato di zinco, fosfato di ferro e fosfato triestere.

Pallinatura:

Il processo di pallinatura prevede l'impatto della superficie con particelle sferiche, ottenendo una superficie rifinita a freddo. Ciò induce uno stress residuo di compressione sulla superficie della matrice per migliorarne la resistenza e alleviare qualsiasi stress residuo esistente. La presenza di tensioni residue può potenzialmente portare alla formazione di microfessurazioni durante le lavorazioni successive.

Sabbiatura:

La sabbiatura induce micropori sulla superficie del supporto, alterandola e aumentandone l'area superficiale per una migliore adesione di primer, rivestimenti di fondo e rivestimenti plastici. I tipi comuni di processi di sabbiatura includono sabbia, sabbia metallica, sabbiatura con perle di vetro, sabbiatura con perle di plastica, tra gli altri.

Defragilimento:

Il deembrittlement è un processo di trattamento termico mirato a eliminare l'idrogeno che permea la matrice metallica, poiché la presenza di idrogeno aumenta la suscettibilità alla frattura fragile sotto stress. L'introduzione di idrogeno diffuso avviene durante le fasi di pretrattamento precedenti, come il decapaggio e le applicazioni di fosfato.

Passaggio 3: migliorare la qualità del rivestimento in plastica

Applicare quanto segue sulla superficie del substrato per migliorare la qualità del rivestimento

Esempio:

Il primer funge da strato preparatorio per aumentare l'adesione tra il supporto ed il rivestimento plastico. Fornisce inoltre una protezione aggiuntiva al substrato rivestito.

Rivestimento di base:

I rivestimenti di base sono rivestimenti aggiuntivi che forniscono proprietà speciali alle parti finite, come la resistenza ai raggi UV e ai graffi. Il rivestimento di base generalmente non viene utilizzato da solo e solitamente svolge la sua funzione se combinato con il rivestimento plastico principale.

Per il processo di stampaggio per immersione, un agente distaccante viene applicato o fissato sulla superficie dello stampo per facilitare la rimozione della parte stampata. Gel di silice e politetrafluoroetilene permanente (PTFE) sono gli agenti distaccanti più ampiamente utilizzati. Una volta completata la fase di pretrattamento, lo stampo viene essiccato per rimuovere l'umidità. L'umidità residua provoca l'espansione dal calore introdotto nelle fasi successive. Ciò porta alla formazione di vuoti o bolle.

Processo di produzione del rivestimento in plastica

Passaggio 4: preriscaldare lo stampo

Lo stampo viene sottoposto a riscaldamento controllato nel forno ad una temperatura e durata predeterminate, in cui la temperatura di riscaldamento funge da uno dei parametri fondamentali che governano lo spessore del rivestimento dei componenti. La qualità della distribuzione del calore dipende sia dalla progettazione dello stampo che dalla gestione del flusso d'aria all'interno del forno. Garantire un riscaldamento uniforme dello stampo è fondamentale per ottenere uno spessore di rivestimento costante in tutto il materiale.

Passaggio 5: immergere lo stampo

Immergere parzialmente o completamente lo stampo riscaldato nel polimero liquido ( PVC plastisol o PE plastisol). Il polimero aderisce alla superficie dello stampo. La dimensione esterna dello stampo è lo spazio interno della parte. Il tempo di residenza, ovvero il tempo in cui lo stampo è immerso nel polimero liquido, è anche uno dei parametri che determina lo spessore finale del rivestimento della parte. Un tempo di residenza più lungo produce un rivestimento più spesso. Anche la velocità di immersione e di uscita dallo stampo è un parametro chiave da considerare, a seconda delle caratteristiche del polimero liquido utilizzato. Queste velocità sono determinate dal produttore durante la fase di ottimizzazione. Come regola generale, queste velocità devono essere lente per controllare il flusso del polimero liquido e ottenere una superficie liscia. L'uscita dallo stampo troppo rapida dopo il tempo di residenza comporterà irregolarità della superficie. Tuttavia, se lo stampo viene immerso e ritirato troppo lentamente, il rivestimento risultante sarà troppo spesso. Gli impianti più avanzati utilizzano letti fluidizzati di polveri polimeriche fini per sostituire le tradizionali soluzioni di polimeri liquidi. Il concetto è simile al metodo tradizionale. Una volta che la polvere polimerica fine tocca la superficie riscaldata dello stampo, si scioglie e vi aderisce.

Passaggio 6: scaricare il polimero in eccesso

Lasciare che il polimero liquido in eccesso scoli dalla superficie dello stampo. Si possono eseguire più fasi di immersione per ottenere un rivestimento più spesso desiderato, oppure si possono utilizzare rivestimenti specializzati.

Passaggio 7: polimerizzare il rivestimento

Il rivestimento subisce una polimerizzazione in forno, facilitando un processo di indurimento del polimero più completo e la completa evaporazione dell'acqua in eccesso, dei solventi e degli additivi. Questa fase è fondamentale per ottenere le proprietà meccaniche finali del polimero, come rigidità e flessibilità. Nei polimeri termoindurenti, la fase di polimerizzazione porta alla completa reticolazione delle catene polimeriche.

Passaggio 8: raffreddare il rivestimento

Il rivestimento indurito viene raffreddato mediante immersione in un serbatoio di acqua a temperature comprese tra 122 e 1112 °C (50-600 °F) o tramite convezione forzata o naturale dell'aria. La velocità di raffreddamento non è considerata un parametro critico rispetto ad altri metodi di formatura.

Passaggio 9: rilasciare e sformare il prodotto

Il pezzo finito viene estratto dal telaio. Nel caso di un'operazione di stampaggio per immersione, il rivestimento plastico viene staccato manualmente o meccanicamente dallo stampo, separando così il singolo pezzo dal suo lotto. Ciò produce un componente o una parte in plastica finalizzata. La plastica o il rivestimento plastico possono subire ulteriori processi di raffinazione quali intagliatura, punzonatura, stampa e decorazione.

Videoclip sul processo di produzione del rivestimento in plastica

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