Cos'è l'incisione chimica?
(1) Principi e caratteristiche dell'incisione chimica
L'incisione chimica è un metodo di processo che espone le parti che richiedono la lavorazione a un mezzo chimico, dove avviene una reazione chimica, causando la corrosione e la dissoluzione del materiale della parte, ottenendo così la forma e le dimensioni richieste. Durante l'incisione chimica, le parti della superficie del pezzo che non devono essere lavorate devono essere prima ricoperte con un rivestimento resistente alla corrosione-. Quindi, il pezzo viene immerso nella soluzione di incisione oppure la soluzione di incisione viene applicata alla superficie del pezzo, rimuovendo il margine dalle aree esposte per raggiungere l'obiettivo di lavorazione.
L'incisione chimica può elaborare materiali sia metallici che non-metallici (come vetro, ardesia, ecc.), non è influenzata dalla durezza del materiale da elaborare e non provoca cambiamenti fisici. Dopo la lavorazione la superficie è esente da bave, non si deforma e non presenta incrudimenti. Qualsiasi superficie in cui la soluzione di incisione può penetrare può essere lavorata, rendendola adatta a superfici difficili da lavorare meccanicamente. Non sono necessarie pinze durante la lavorazione. Poiché la soluzione di attacco e il vapore inquinano l'ambiente e sono dannosi per le apparecchiature e la salute umana, durante la lavorazione devono essere adottate misure protettive adeguate.
L'incisione chimica viene utilizzata principalmente nella produzione di stampi per elaborare motivi, disegni e testi sulla superficie delle cavità degli stampi in plastica; la foto-incisione è quella più utilizzata.
La foto-incisione prevede la fotografia dell'immagine richiesta su un negativo fotografico, quindi l'immagine sul negativo viene duplicata sulla superficie di lavoro della cavità dello stampo rivestita con un'emulsione fotosensibile (emulsione) attraverso una reazione fotochimica. Lo strato di pellicola esposta diventa insolubile in acqua e la sua resistenza alla corrosione risulta migliorata. Lo strato di pellicola non esposta è-solubile in acqua; dopo il lavaggio con acqua per rimuovere lo strato di pellicola non esposta, parte del metallo risulta esposto. Attraverso l'immersione nella soluzione mordenzante si ottengono i modelli e i disegni richiesti.
(2) Processo di incisione chimica
Il processo di foto-incisione è il seguente:
Original Drawing -> Photography -> Reverse Mounting of Negative -> Hardening of Film -> De-coating -> Etching ->Rifilatura.
① Disegno e fotografia originaliLa grafica e il testo richiesti vengono disegnati sulla carta secondo una certa proporzione, che costituisce il disegno originale. Quindi, utilizzando attrezzature fotografiche specializzate, il disegno originale viene fotografato per ridurlo alla dimensione richiesta sul negativo fotografico. Un esempio della pellicola realizzata per l'incisione del testo sulla cavità di una scatola di sapone è mostrato nella Figura 6-3.
② Emulsione fotosensibileEsistono molte formule per emulsioni fotosensibili, l'emulsione fotosensibile di alcol polivinilico (PVA) è quella più comunemente utilizzata. Il principio di funzionamento dell’emulsione fotosensibile è il seguente:
L'alcol polivinilico e il dicromato di ammonio non subiscono una reazione chimica tra loro. L'alcol polivinilico è caratterizzato dall'essere facilmente solubile in acqua, incolore, trasparente e possedere proprietà adesive. Dopo che l'acqua è evaporata, forma una pellicola sottile, ma può essere rimossa risciacquando o strofinando con acqua. Il dicromato di ammonio è un materiale fotosensibile che, dopo l'esposizione alla luce, la sensibilizzazione e lo sviluppo, diventa difficile da sciogliere in acqua. Si combina con la miscela di alcol polivinilico per formare una pellicola sottile che aderisce in modo relativamente saldo alla superficie dello stampo. Le parti non esposte, che sono ancora prevalentemente alcol polivinilico, possono essere rimosse risciacquando con acqua e pulendo con cotone assorbente. Il film di emulsione fotosensibile aderito alla superficie dello stampo, dopo la polimerizzazione, possiede un certo livello di resistenza alla corrosione, proteggendo il metallo dalla corrosione.
③ Pulizia della superficie incisaLa superficie dello stampo deve essere pulita prima di applicare l'emulsione. Per gli stampi di piccole dimensioni, l'olio può essere rimosso riscaldandoli in una soluzione di NaOH al 10%, seguito da risciacquo con acqua pulita.
Per gli stampi più grandi, vengono prima bolliti in una soluzione di NaOH al 10% e risciacquati, quindi risciacquati nuovamente con acqua bollente. Dopo la pulizia, lo stampo deve essere cotto in un forno elettrico a circa 50 gradi prima di applicare l'emulsione; in caso contrario l'emulsione fotosensibile potrebbe staccarsi facilmente. La cavità dello stampo pulita è mostrata nella Figura 6-4.
④ Applicazione dell'emulsioneL'emulsione può essere applicata spruzzando sotto una luce rossa in una camera oscura. Le aree dello stampo che richiedono immagini fotosensibili devono essere spruzzate ripetutamente, con l'intervallo tra gli strati che dipende dalla temperatura ambiente-più breve per temperature più elevate e più lungo per temperature più basse. È necessario prestare attenzione per garantire un rivestimento uniforme. La cavità dello stampo dopo l'applicazione dell'emulsione è mostrata nella Figura 6-5.
⑤ Attaccare il negativo fotograficoAppoggiare il negativo fotografico preparato sulla superficie da incidere, livellare la superficie, premere il negativo con un pezzo di vetro, rendendolo perpendicolare alla superficie, e fissare il negativo con nastro adesivo trasparente. Per le aree arrotondate o curve, è possibile utilizzare vaselina bianca per far aderire il negativo. Il design della cavità dello stampo dovrebbe considerare la comodità di attaccare preventivamente la pellicola; se necessario, la cavità può essere realizzata come struttura ad inserto. La cavità dello stampo dopo aver applicato la pellicola è mostrata nella Figura 6-6.
⑥ EsposizioneL'area del pezzo in lavorazione che è stata rivestita e su cui è attaccato il negativo viene esposta a una sorgente di luce ultravioletta (come una lampada al mercurio) per sensibilizzare la pellicola di emulsione fotosensibile sulla superficie del pezzo in lavorazione secondo l'immagine. Durante questo processo, la posizione della sorgente luminosa dovrebbe essere regolata per garantire un'esposizione uniforme dell'area fotosensibile. La durata dell'esposizione è determinata in base all'esperienza pratica.
⑦ Sviluppo e RisciacquoIl pezzo esposto viene immerso in acqua calda a 40-50 gradi per circa 30 secondi, consentendo alla parte non esposta della pellicola di emulsione di dissolversi nell'acqua. Dopo la rimozione, il colorante viola alcalino viene fatto cadere sulla superficie e distribuito uniformemente per lo sviluppo. Una volta che appare un disegno chiaro, viene risciacquato con acqua pulita e le parti non esposte vengono rimosse con cotone assorbente. Infine viene asciugato con aria calda, come mostrato nella Figura 6-7.
⑧ Indurimento e riparazione della pellicolaLa cavità dello stampo sviluppata viene posta in un forno elettrico di essiccazione a temperatura costante da 150 a 200 gradi e cotta per 5 a 20 minuti per migliorare la forza di adesione e la resistenza alla corrosione del film. Se sulla superficie della cavità è rimasta una pellicola di emulsione che non è stata completamente rimossa, è possibile rimuoverla con la punta di un coltello. Le aree mancanti della pellicola devono essere riparate utilizzando inchiostro da stampa.
⑨ Protezione delle aree non-inciseLe aree che non richiedono incisione devono essere protette con una pellicola, come mostrato nella Figura 6-8.
⑩ AcquaforteÈ necessario selezionare soluzioni di incisione diverse per materiali diversi. Per le cavità degli stampi in acciaio, viene comunemente utilizzata la soluzione acquosa di cloruro ferrico e può essere applicata mediante immersione o spruzzatura. Se una quantità adeguata di polvere di solfato di rame viene aggiunta alla soluzione acquosa di cloruro ferrico per formare una pasta e quindi applicata alla superficie della cavità (spessore del rivestimento da 0,2 a 0,4 mm), la penetrazione laterale può essere ridotta. Per evitare sottosquadri (incisione laterale), è possibile aggiungere anche un agente protettivo all'agente mordenzante oppure è possibile spazzolare la polvere di colofonia e incorporarla nelle pareti laterali del modello esposto. La temperatura di incisione è compresa tra 50 e 60 gradi. A seconda della densità e della profondità dei motivi e dei disegni, l'incisione generalmente deve essere eseguita da 1 a 3 volte, con una profondità tipica di 0,3 mm.
⑪ De-rivestimento e finituraLa cavità dello stampo incisa viene pulita con solvente per lacca e alcol industriale. È possibile utilizzare la plastilina per prendere un'impronta del testo per verificare l'effetto dell'incisione, come mostrato nella Figura 6-9. Eventuali aree difettose vengono ritoccate localmente e quindi sottoposte ad incisione secondaria o riparazione meccanica. Una volta completata l'incisione, l'emulsione fotosensibile aderita alla superficie deve essere lavata via con una soluzione di NaOH per bruciare lo strato protettivo, seguita da un risciacquo più volte con acqua. Viene poi asciugato con un ventilatore e rivestito con un velo d'olio, completando così l'intero processo. Il testo sulla sezione della cavità dello stampo finita è mostrato nella Figura 6-10. Un video sulla lavorazione del sito di produzione si trova nella cartella "Case Videos" nel file "Drying Text.mp4" nella libreria di risorse del MOOC "Mold Manufacturing Technology" dell'Università della Cina (numero del corso: 0802SUST006).
