Redução do impacto ambiental na cromagem de peças em plástico

Abstract

O processo mais utilizado pela indústria para a metalização de peças em plástico, a eletrodeposição, compreende duas etapas dominantes: a deposição de metal sem aplicação de corrente elétrica, eletroless plating, de modo a conferir condutividade elétrica à superfície do plástico, e a deposição de metal com aplicação de corrente elétrica, plating. Devido à necessidade de converter a superfície de plástico isolante em condutora elétrica, a primeira etapa é composta por várias fases que incluem o uso de materiais químicos com efeito negativo tanto para a saúde pública como para o ambiente. Este estudo pretende avaliar a possibilidade de eliminação da primeira fase do processo (eletroless plating), através da utilização de materiais poliméricos condutores elétricos, nomeadamente materiais compósitos incorporados com cargas condutoras, que conferem às peças a condutividade elétrica necessária. Na primeira etapa do projeto, foi selecionada e validada, do ponto de vista de metalização, uma matéria-prima comercial, o ABS ESD C600. Na fase seguinte, realizou-se um estudo de avaliação das condições de moldação, nomeadamente das taxas de corte, uma vez que o fluxo presente na moldação por injeção pode conduzir à aglomeração de cargas na matriz do polímero, inibindo e/ou dificultando o processo de metalização. Foram produzidas peças por moldação por compressão, caraterizadas por reduzidas taxas de corte, e moldadas por injeção peças com 60 mm de comprimento e com variação de espessura, alterando deste modo as taxas de corte presentes. De forma a auxiliar na análise dos resultados obtidos simulou-se o enchimento das mesmas peças através do recurso a um software de modelação numérica. Os resultados da cromagem mostraram que é possível metalizar peças que tenham capacidade de condução elétrica (materiais ESD) sem necessidade de completar todo o processo de cromagem, sendo imersas numa primeira fase no ataque químico, seguindo para a fase eletrolítica posteriormente. Os resultados mostraram ainda que para a metalização de peças nestas condições, as taxas de corte da peça têm de ser inferiores a 7800 𝑠 −1 , traduzindo-se em peças com espessuras superiores 2.5 mm. Relativamente aos dois casos de estudo avaliados, concluiu-se que na generalidade dos casos não existiu metalização na zona central das peças, devido à compactação insuficiente relacionada com a grande viscosidade do material. Em termos de custos, a aplicação deste processo será sempre vantajosa uma vez que, apesar de o custo da matéria-prima condutora apresentar um valor aproximadamente quatro vezes superior ao ABS, existem muitos fatores que serão eliminados com a utilização deste processo.

The process most used by the industry for the metallization of plastic parts, electrodeposition, comprises two dominant stages: metal deposition without the application of electric current, electroless plating, in order to confer electrical conductivity to the plastic surface, and metal deposition with the application of electric current, plating. Due to the need to convert the insulating plastic surface into an electrically conductive one, the first stage is composed by several steps that include the use of chemical materials with negative effects on both public health and the environment. This study aims to evaluate the possibility of eliminating the first stage of the process (electroless plating), through the use of electrically conductive polymeric materials, namely composite materials incorporated with conductive fillers, which give the parts the necessary electrical conductivity. In the first stage of the project, a commercial raw material, ABS ESD C600, was selected and validated from the metallization point of view. In the next stage, a study was conducted to evaluate the molding conditions, namely the shear rates, since the flow present in injection molding can lead to the agglomeration of conductive fillers in the polymer matrix, inhibiting and/or hindering the metallization process. Parts were produced by compression molding, characterized by low shear rates, and injection molded parts with 60 mm length and thickness variation, thus changing the present shear rates. In order to assist in the analysis of the results obtained, the filling of the same parts was simulated using a numerical modeling software. The results of the chrome plating showed that it is possible to metallize parts that have electrical conduction capacity (ESD materials) without the need to complete the entire chrome plating process, by first immersing them in the chemical attack, followed by the electrolytic phase later. The results also showed that for the metallization of parts under these conditions, the shear rates of the part have to be lower than 7800 𝑠 −1 , resulting in parts with thicknesses greater than 2.5 mm. In relation to the two case studies evaluated, it was concluded that in most cases there was no metallization in the central zone of the pieces, due to insufficient compaction related to the high viscosity of the material. In terms of costs, the application of this process will always be advantageous since, although the cost of the conductive raw material is approximately four times higher than ABS, there are many factors that will be eliminated with the use of this process.