BR112015021067B1 - electrolytic cell and method of electrochemical oxidation of manganese ions (ii) to manganese ions (iii) - Google Patents

electrolytic cell and method of electrochemical oxidation of manganese ions (ii) to manganese ions (iii) Download PDF

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Abstract

GERAÇÃO ELETROLÍTICA DE ÍONS MANGANÊS (III) EM ÁCIDO SULFÚRICO FORTE. São descritos uma célula eletrolítica e um método de oxidação eletroquímica de íons manganês (II) para íons manganês (III) na célula eletrolítica. A célula eletrolítica compreende (1) uma solução de eletrólito de íons manganês (II) em uma solução de pelo menos um ácido; (2) um catodo imerso na solução de eletrólito, e (3) um anodo imerso na solução de eletrólito e separado do catodo. São descritos diversos materiais de anodo, incluindo o carbono vítreo, o carbono vítreo reticulado, as fibras de carbono entrelaçadas, o chumbo e a liga de chumbo. Assim que o eletrólito for oxidado para formar um complexo metaestável de íons manganês (III), um plástico galvanizável pode ser contatado com o complexo metaestável, para causticar o plástico galvanizável. Além disso, uma etapa de pré-tratamento pode também ser efetuada sobre o plástico galvanizável, antes de contatar o plástico galvanizável com o complexo metaestável, para condicionar a superfície do plástico.ELECTROLYTIC GENERATION OF MANGANESE IONS (III) IN STRONG SULFURIC ACID. An electrolytic cell and a method of electrochemical oxidation of manganese(II) ions to manganese(III) ions in the electrolytic cell are described. The electrolytic cell comprises (1) an electrolyte solution of manganese(II) ions in a solution of at least one acid; (2) a cathode immersed in the electrolyte solution, and (3) an anode immersed in the electrolyte solution and separated from the cathode. Various anode materials are described, including glassy carbon, crosslinked glassy carbon, crosslinked carbon fibers, lead and lead alloy. Once the electrolyte has been oxidized to form a metastable manganese(III) ion complex, a galvanizable plastic can be contacted with the metastable complex to causticize the galvanizable plastic. Furthermore, a pre-treatment step can also be carried out on the galvanizable plastic, before contacting the galvanizable plastic with the metastable complex, to condition the plastic's surface.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOSCROSS REFERENCE TO RELATED ORDERS

[001]Este pedido é uma continuação em parte do pedido No. de Série 13/677.798, depositado em 15 de novembro de 2012, agora pendente, que é uma continuação em parte do pedido No. de Série 13/356.004, depositado em 23 de janeiro de 2012, agora pendente, cuja matéria de cada um é, pelo presente, incorporada por referência em sua totalidade.[001]This application is a continuation in part of application Serial No. 13/677,798, filed November 15, 2012, now pending, which is a continuation in part of application Serial No. 13/356,004, filed 23 of January 2012, now pending, the subject matter of which is hereby incorporated by reference in its entirety.

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF THE INVENTION

[002]A presente invenção refere-se, em geral, a um processo aperfeiçoado para causticar plásticos galvanizáveis, tais como o ABS e o ABS/PC.[002] The present invention relates, in general, to an improved process for etching galvanizable plastics, such as ABS and ABS/PC.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

[003]Conhece-se bem na técnica galvanizar os substratos não condutores (i.e., os plásticos) com metal, para uma variedade de propósitos. As moldagens de plásticos são relativamente baratas de produzir e o plástico galvanizado com metal é usado para muitas aplicações. Por exemplo, os plásticos galvanizados com metais são usados para a decoração e para a fabricação de dispositivos eletrônicos. Um exemplo de um uso decorativo inclui as peças de automóveis, tais como o acabamento. Os exemplos de usos eletrônicos incluem os circuitos impressos, onde o metal galvanizado em um padrão seletivo compreende os condutores do circuito impresso, e os plásticos galvanizados com metais usados para a blindagem contra a EMI. As resinas ABS são os plásticos mais comumente galvanizados para propósitos decorativos, enquanto as resinas fenólicas e epóxi são os plásticos mais comu- mente galvanizados para a fabricação de circuitos impressos.[003] It is well known in the art to galvanize non-conductive substrates (i.e., plastics) with metal, for a variety of purposes. Plastic moldings are relatively inexpensive to produce and metal-galvanized plastic is used for many applications. For example, plastics galvanized with metals are used for decoration and for manufacturing electronic devices. An example of a decorative use includes auto parts, such as the finish. Examples of electronic uses include printed circuits, where metal galvanized in a selective pattern comprises the conductors of the printed circuit, and plastics galvanized with metals used for shielding against EMI. ABS resins are the most commonly galvanized plastics for decorative purposes, while phenolic and epoxy resins are the most commonly galvanized plastics for the manufacture of printed circuit boards.

[004]A galvanização sobre superfícies plásticas é usada na produção de uma variedade de artigos de consumidor. As moldagens de plásticos são relativamente baratas de produzir e o plástico galvanizado é usado para muitas aplicações, incluindo o acabamento de automóveis. Existem muitos estágios envolvidos na galvanização do plástico. O primeiro estágio envolve causticar o plástico para proporcionar adesão mecânica dos revestimentos metálicos subsequentes e para proporcionar uma superfície adequada para a adsorção do catalisador de paládio, o qual é tipicamente aplicado para catalisar a deposição da camada metálica inicial de um processo de galvanização com níquel ou cobre autocatalítico. Após isso, os depósitos de cobre, níquel e/ou cromo podem ser aplicados.[004] Galvanizing over plastic surfaces is used in the production of a variety of consumer items. Plastic moldings are relatively inexpensive to produce and galvanized plastic is used for many applications, including automotive finishing. There are many stages involved in plating plastic. The first stage involves causticizing the plastic to provide mechanical adhesion of subsequent metallic coatings and to provide a suitable surface for adsorption of the palladium catalyst, which is typically applied to catalyze the deposition of the initial metallic layer from a nickel or nickel plating process autocatalytic copper. After that, copper, nickel and/or chromium deposits can be applied.

[005]A causticação inicial dos componentes do plástico é uma parte essencial do processo global. Entretanto, somente certos tipos de componentes de plástico são adequados para a galvanização. Os tipos mais comuns de plástico para a galvanização são acrilonitrila/butadieno/estireno (ABS) ou uma mistura de ABS com policarbonato (ABS/PC). O ABS consiste em duas fases. A primeira fase é uma fase relativamente dura que consiste em um copolímero de acrilonitrila/estireno e a segunda fase é uma fase mais mole de polibutadieno.[005] The initial causticizing of plastic components is an essential part of the overall process. However, only certain types of plastic components are suitable for galvanizing. The most common types of plastic for plating are acrylonitrile/butadiene/styrene (ABS) or a mixture of ABS and polycarbonate (ABS/PC). ABS consists of two phases. The first phase is a relatively hard phase consisting of an acrylonitrile/styrene copolymer and the second phase is a softer polybutadiene phase.

[006]Atualmente, este material é causticado quase exclusivamente usando uma mistura de ácidos crômico e sulfúrico, que é altamente efetiva como um cáustico para ABS e ABS/PC. A fase de polibutadieno do plástico contém ligações duplas na cadeia principal polimérica, que são oxidadas pelo ácido crômico, desse modo causando a decomposição e a dissolução completas da fase de polibutadieno exposta na superfície do plástico, o que dá uma causticação efetiva na superfície do plástico.[006]Currently, this material is almost exclusively causticized using a mixture of chromic and sulfuric acids, which is highly effective as a caustic for ABS and ABS/PC. The polybutadiene phase of the plastic contains double bonds in the polymer backbone, which are oxidized by chromic acid, thereby causing the complete decomposition and dissolution of the polybutadiene phase exposed on the plastic surface, which gives an effective causticization of the plastic surface. .

[007]Um problema com a etapa de causticação com ácido crômico tradicional é que o ácido crômico é um carcinógeno reconhecido e é regulado cada vez mais, requerendo que, sempre que possível, o uso de ácido crômico seja substituído por alternativas mais seguras. O uso de um cáustico de ácido crômico também tem inconvenientes bem conhecidos e sérios, incluindo a toxicidade dos compostos de cromo, o que torna difícil a sua eliminação, os resíduos de ácido crômico permane- cendo sobre a superfície do polímero que inibem a deposição sem corrente, e a dificuldade de enxaguar os resíduos de ácido crômico da superfície do polímero após o tratamento. Adicionalmente, as soluções de ácido cromo sulfúrico hexavalentes quentes são naturalmente perigosas para os trabalhadores. As queimaduras e o sangramento respiratório superior são comuns nos trabalhadores rotineiramente envolvidos com estas soluções de causticar de cromo. Desse modo, é muito desejável que sejam desenvolvidas alternativas mais seguras às soluções de causticação de cromo ácidas.[007] A problem with the traditional chromic acid causticization step is that chromic acid is a recognized carcinogen and is increasingly regulated, requiring that, whenever possible, the use of chromic acid be replaced by safer alternatives. The use of a chromic acid caustic also has well-known and serious drawbacks, including the toxicity of chromium compounds, which makes it difficult to eliminate, chromic acid residues remaining on the polymer surface that inhibit deposition without current, and the difficulty of rinsing chromic acid residues from the polymer surface after treatment. Additionally, hot hexavalent chromium sulfuric acid solutions are naturally hazardous to workers. Burns and upper respiratory bleeding are common in workers routinely involved with these chromium etching solutions. Thus, it is highly desirable that safer alternatives to acidic chromium causticizing solutions be developed.

[008]As tentativas iniciais de substituir o uso de ácido crômico para causticar os plásticos tipicamente concentraram-se no uso de íons permanganato como uma alternativa ao ácido crômico. O uso de permanganato em combinação com ácido é descrito na Patente U.S. No. 4.610.895 para Tubergen e col., que é incorporada neste documento por referência em sua totalidade. Posteriormente, o uso de permanga- nato em combinação com um estágio de ativação de paládio iônico foi sugerido na Pub. de Pat. U.S. No. 2005/0199587 para Bengston, que é, neste documento, incorporada por referência em sua totalidade. O uso de soluções de permanganato ácidas em combinação com íons per-halo (p.ex., perclorato ou periodato) foi descrito na Pub. de Pat. U.S. No. 2009/0092757 para Satou, que é incorporada neste documen-to por referência em sua totalidade. Finalmente, o uso de íons permanganato na ausência de cátions de metais alcalinos e metis alcalino-terrosos foi descrito na Pub. Internacional No. WO 2009/023628 para Enthone, que é incorporada neste documento por referência em sua totalidade.[008] Initial attempts to replace the use of chromic acid to causticize plastics typically focused on the use of permanganate ions as an alternative to chromic acid. The use of permanganate in combination with acid is described in U.S. Patent No. 4,610,895 to Tubergen et al., which is incorporated herein by reference in its entirety. Later, the use of permanganate in combination with an ionic palladium activation stage was suggested in Pat. No. 2005/0199587 to Bengston, which is hereby incorporated by reference in its entirety. The use of acidic permanganate solutions in combination with perhalo ions (eg, perchlorate or periodate) has been described in the Pub. U.S. No. 2009/0092757 to Satou, which is incorporated herein by reference in its entirety. Finally, the use of permanganate ions in the absence of alkali metal and alkaline earth methyl cations has been described in International Pub. No. WO 2009/023628 to Enthone, which is incorporated herein by reference in its entirety.

[009]As soluções de permanganato são também descritas na Pat. U.S. No. 3.625.758 para Stahl e col, que é incorporada neste documento por referência em sua totalidade. Stahl sugere a adequabilidade de um banho de cromo e ácido sulfú- rico ou de uma solução de permanganato para preparar a superfície. Além disso, a Pat. U.S. No. 4.948.630 para Courduvelis e col., que é incorporada neste documento por referência em sua totalidade, descreve uma solução de permanganato alcalino quente que também contém um material, tal como o hipoclorito de sódio, que tem um potencial de oxidação maior do que o potencial de oxidação da solução de per- manganato. A Pat. U.S. No. 5.648.125 para Cane, que é incorporada neste documento por referência em sua totalidade, descreve o uso de uma solução de perman- ganato alcalino compreendendo permanganato de potássio e hidróxido de sódio, onde a solução de permanganato é mantida em uma temperatura elevada, i.e., entre cerca de 73,9°C (165°F) e 93,3°C (200°F).[009] Permanganate solutions are also described in U.S. Pat. No. 3,625,758 to Stahl et al, which is incorporated herein by reference in its entirety. Stahl suggests the suitability of a bath of chromium and sulfuric acid or a permanganate solution to prepare the surface. In addition, Pat. US No. 4,948,630 to Courduvelis et al., which is incorporated herein by reference in its entirety, describes a hot alkaline permanganate solution that also contains a material, such as sodium hypochlorite, that has a greater oxidation potential. than the oxidation potential of the permannate solution. Pat. US No. 5,648,125 to Cane, which is incorporated herein by reference in its entirety, describes the use of an alkaline permanganate solution comprising potassium permanganate and sodium hydroxide, where the permanganate solution is maintained at a temperature high, ie, between about 73.9°C (165°F) and 93.3°C (200°F).

[010]Conforme é prontamente visto, muitas soluções de causticação têm sido sugeridas como uma substituição para o ácido crômico nos processos para a preparação de substratos não condutores para a metalização. Entretanto, nenhum destes processos provou ser satisfatório por diversas razões econômicas, de desempenho e/ou ambientais e, desse modo, nenhum desses processos atingiu sucesso comercial ou foi aceito pela indústria como uma substituição adequada para a causticação com ácido crômico. Além disso, a estabilidade destas soluções de caus- ticar baseadas em permanganato pode também ser insatisfatória, resultando na formação de sedimento de dióxido de manganês.[010]As is readily seen, many causticizing solutions have been suggested as a replacement for chromic acid in processes for preparing non-conductive substrates for metallization. However, none of these processes have proven satisfactory for a variety of economic, performance and/or environmental reasons, and thus none of these processes have achieved commercial success or been accepted by the industry as a suitable replacement for chromic acid causticization. Furthermore, the stability of these permanganate-based causticizing solutions may also be unsatisfactory, resulting in the formation of manganese dioxide sludge.

[011]A tendência para as soluções à base de permanganato de formarem sedimento e sofrerem autodecomposção tem sido investigada pelos inventores aqui. Sob condições fortemente ácidas, os íons permanganato podem reagir com os íons hidrogênio para produzir íons manganês (II) e água, de acordo com a seguinte reação:

Figure img0001
[011] The tendency for permanganate-based solutions to form sediment and undergo self-decomposition has been investigated by the inventors here. Under strongly acidic conditions, permanganate ions can react with hydrogen ions to produce manganese (II) ions and water, according to the following reaction:
Figure img0001

[012]Os íons manganês (II) formados por esta reação podem então sofrer mais reação com os íons permanganato, formando um sedimento de dióxido de manganês, de acordo com a seguinte reação:

Figure img0002
[012] The manganese (II) ions formed by this reaction can then undergo further reaction with the permanganate ions, forming a sediment of manganese dioxide, according to the following reaction:
Figure img0002

[013]Desse modo, as formulações baseadas em soluções de permanganato fortemente ácidas são intrinsicamente instáveis, independente de se o íon perman- ganato for adicionado por sais de metais alcalinos de permanganato ou for eletro- quimicamente gerado in situ. Em comparação com os cáusticos de ácido crômico atualmente usados, a fraca estabilidade química do permanganato ácido o torna efetivamente sem valor para aplicação comercial em grande escala. Os cáusticos de permanganato alcalino são mais estáveis, e são amplamente usados na indústria de circuito impresso para causticar circuitos impressos à base de epóxi, porém o per- manganato alcalino não é um cáustico efetivo para os plásticos, tais como o ABS ou o ABS/PC. Assim, o manganês (VII) é improvável de ganhar aceitação comercial ampla como um cáustico para estes materiais.[013] Thus, formulations based on strongly acidic permanganate solutions are intrinsically unstable, regardless of whether the permanganate ion is added by alkali metal salts of permanganate or is electrochemically generated in situ. Compared to currently used chromic acid caustics, the poor chemical stability of acid permanganate makes it effectively worthless for large scale commercial application. Alkaline permanganate caustics are more stable, and are widely used in the printed circuit industry to causticize epoxy-based printed circuit boards, but alkaline permanganate is not an effective caustic for plastics such as ABS or ABS/ PRAÇA. Thus, manganese (VII) is unlikely to gain widespread commercial acceptance as a caustic for these materials.

[014]As tentativas de causticar o ABS sem o uso de ácido crômico têm incluído o uso de prata (II) ou cobalto (III) eletroquimicamente gerado. Certos metais podem ser oxidados anodicamente para estados de oxidação que são altamente oxidantes. Por exemplo, o cobalto pode ser oxidado de cobalto (II) para cobalto (III) e a prata pode ser oxidada de prata (I) para prata (II).[014]Attempts to causticize ABS without the use of chromic acid have included the use of electrochemically generated silver(II) or cobalt(III). Certain metals can be anodically oxidized to oxidation states that are highly oxidizing. For example, cobalt can be oxidized from cobalt(II) to cobalt(III) and silver can be oxidized from silver(I) to silver(II).

[015]Entretanto, não há atualmente nenhum cáustico comercialmente bem sucedido, adequado, para plásticos à base de permanganato (na forma ácida ou alcalina), ou manganês em qualquer outro estado de oxidação ou por utilização de outros ácidos ou oxidantes.[015] However, there is currently no commercially successful caustic suitable for plastics based on permanganate (in acidic or alkaline form), or manganese in any other oxidation state or by use of other acids or oxidants.

[016]Desse modo, permanece uma necessidade na técnica por um cáustico aperfeiçoado, para preparar substratos plásticos, para galvanização subsequente, que não contenha ácido crômico e que seja comercialmente aceitável.[016]Therefore, there remains a need in the art for an improved caustic, to prepare plastic substrates, for subsequent plating, that does not contain chromic acid and that is commercially acceptable.

RESUMO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

[017]É um objetivo da invenção proporcionar um cáustico para substratos plásticos que não contenha ácido crômico.[017] It is an object of the invention to provide a caustic for plastic substrates that does not contain chromic acid.

[018]É outro objetivo da presente invenção proporcionar um cáustico para substratos plásticos que seja comercialmente aceitável.[018] It is another objective of the present invention to provide a caustic for plastic substrates that is commercially acceptable.

[019]É outro objetivo da presente invenção proporcionar um cáustico para substratos plásticos que seja baseado em íons manganês.[019] It is another objective of the present invention to provide a caustic for plastic substrates that is based on manganese ions.

[020]É ainda outro objetivo da presente invenção proporcionar um eletrodo que seja adequado para uso em um eletrólito oxidante de ácido forte, porém que não seja degradado pelo eletrólito.[020] It is yet another objective of the present invention to provide an electrode that is suitable for use in a strong acid oxidizing electrolyte, but that is not degraded by the electrolyte.

[021]É ainda outro objetivo da presente invenção proporcionar um eletrodo adequado para a geração de íons manganês (III) em ácido sulfúrico forte, que seja comercialmente aceitável.[021] It is yet another objective of the present invention to provide an electrode suitable for the generation of manganese (III) ions in strong sulfuric acid, which is commercially acceptable.

[022]É ainda outro objetivo da presente invenção proporcionar uma etapa de pré-tratamento aperfeiçoada, para condicionar o substrato plástico antes da causti- cação.[022] It is yet another objective of the present invention to provide an improved pre-treatment step, to condition the plastic substrate before causticizing.

[023]Em uma modalidade, a presente invenção refere-se, em geral, a uma célula eletrolítica compreendendo: uma solução de eletrólito compreendendo íons manganês (III) em uma solução de ácido sulfúrico e um ácido adicional selecionado a partir do grupo que consiste em ácido metano sulfônico, ácido metano dissulfônico e suas combinações; um catodo em contato com a solução de eletrólito; e um anodo em contato com a solução de eletrólito.[023] In one embodiment, the present invention relates, in general, to an electrolytic cell comprising: an electrolyte solution comprising manganese (III) ions in a solution of sulfuric acid and an additional acid selected from the group consisting of in methane sulfonic acid, methane disulfonic acid and combinations thereof; a cathode in contact with the electrolyte solution; and an anode in contact with the electrolyte solution.

[024]Em outra modalidade, a presente invenção refere-se, em geral, a uma célula eletrolítica compreendendo: uma solução de eletrólito compreendendo íons manganês (III) em uma solução de pelo menos um ácido; um catodo em contato com a solução de eletrólito; e um anodo em contato com a solução de eletrólito, onde o anodo compreende um material selecionado a partir do grupo que consiste em carbono vítreo, carbono vítreo reticulado, fibras de carbono entrelaçadas, chumbo, liga de chumbo e com- binações de um ou mais dos precedentes.[024] In another embodiment, the present invention relates, in general, to an electrolytic cell comprising: an electrolyte solution comprising manganese (III) ions in a solution of at least one acid; a cathode in contact with the electrolyte solution; and an anode in contact with the electrolyte solution, where the anode comprises a material selected from the group consisting of vitreous carbon, reticulated vitreous carbon, entangled carbon fibers, lead, lead alloy, and combinations of one or more of the preceding ones.

[025]Em outra modalidade, a presente invenção refere-se, em geral, a um método de preparar uma solução capaz de causticar um substrato plástico, o método compreendendo as etapas de: proporcionar um eletrólito compreendendo uma solução de íons manganês (II) em uma solução de pelo menos um ácido em uma célula eletrolítica, onde a célula eletrolítica compreende um anodo e um catodo; e aplicar uma corrente ao anodo e ao catodo da célula eletrolítica; e oxidar o eletrólito para formar íons manganês (III), onde os íons manganês (III) formam um complexo metaestável.[025] In another embodiment, the present invention relates, in general, to a method of preparing a solution capable of etching a plastic substrate, the method comprising the steps of: providing an electrolyte comprising a solution of manganese (II) ions in a solution of at least one acid in an electrolytic cell, where the electrolytic cell comprises an anode and a cathode; and applying a current to the anode and cathode of the electrolytic cell; and oxidize the electrolyte to form manganese(III) ions, where manganese(III) ions form a metastable complex.

[026]Em outra modalidade, a presente invenção refere-se, em geral, aos eletrodos que são adequados para a oxidação eletroquímica dos íons manganês (II) para íons manganês (III) em uma solução de ácido forte.[026] In another embodiment, the present invention relates, in general, to electrodes that are suitable for the electrochemical oxidation of manganese (II) ions to manganese (III) ions in a strong acid solution.

[027]Em outra modalidade, a presente invenção refere-se, em geral, a um método de oxidação eletroquímica de íons manganês (II) para íons manganês (III), compreendendo as etapas de: proporcionar um eletrólito compreendendo uma solução de íons manganês (II) em uma solução de pelo menos um ácido, onde o pelo menos um ácido compreendendo o ácido sulfúrico e um ácido adicional selecionado a partir do grupo que consiste em ácido metano sulfônico, ácido metano dissulfônico e suas combinações, em uma célula eletrolítica, onde a célula eletrolítica compreende um anodo e um ca- todo; aplicar uma corrente entre o anodo e o catodo; e oxidar o eletrólito para formar íons manganês (III), onde os íons manganês (III) formam um complexo metaestável.[027] In another embodiment, the present invention relates, in general, to a method of electrochemical oxidation of manganese (II) ions to manganese (III) ions, comprising the steps of: providing an electrolyte comprising a solution of manganese ions (II) in a solution of at least one acid, where the at least one acid comprising sulfuric acid and an additional acid selected from the group consisting of methane sulfonic acid, methane disulfonic acid and combinations thereof, in an electrolytic cell, where the electrolytic cell comprises an anode and a cathode; apply a current between the anode and the cathode; and oxidize the electrolyte to form manganese(III) ions, where manganese(III) ions form a metastable complex.

[028]Ainda em outra modalidade, a presente invenção refere-se, em geral, a um método de causticar uma peça plástica, o método compreendendo contatar a peça plástica com uma solução compreendendo íons manganês (III) e pelo menos um ácido.[028] Still in another embodiment, the present invention relates, in general, to a method of etching a plastic part, the method comprising contacting the plastic part with a solution comprising manganese (III) ions and at least one acid.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDASDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED MODALITIES

[029]Os inventores da presente invenção descobriram que o manganês trivalente pode prontamente ser produzido por eletrólise, em baixa densidade de corrente de íons manganês divalentes, em uma solução de ácido forte, preferivelmente uma solução de ácido sulfúrico forte, mais preferivelmente uma solução de ácido sulfúrico pelo menos 8M. Mais particularmente, os inventores da presente invenção descobriram que uma solução de íons manganês trivalentes em uma solução fortemente ácida é capaz de causticar o ABS.[029] The inventors of the present invention have found that trivalent manganese can readily be produced by electrolysis, at low current density of divalent manganese ions, in a strong acid solution, preferably a strong sulfuric acid solution, more preferably a solution of sulfuric acid at least 8M. More particularly, the inventors of the present invention have found that a solution of trivalent manganese ions in a strongly acidic solution is capable of causticizing ABS.

[030]O manganês trivalente é instável e é altamente oxidante (potencial redox padrão de 1,51 versus eletrodo de hidrogênio normal). Em solução, ele desproporciona muito rapidamente para dióxido de manganês e manganês divalente, por meio da seguinte reação:

Figure img0003
[030]Trivalent manganese is unstable and is highly oxidizing (standard redox potential 1.51 versus normal hydrogen electrode). In solution, it disproportionate very quickly to manganese dioxide and divalent manganese, through the following reaction:
Figure img0003

[031]Entretanto, em uma solução de ácido sulfúrico forte, o íon manganês trivalente torna-se metaestável e forma um complexo de sulfato de cor vermelho- cereja purpúrea/vermelha. Os inventores descobriram que este complexo de sulfato é um meio adequado para a causticação do ABS e tem muitas vantagens sobre os cáusticos sem cromo da técnica anterior.[031]However, in a strong sulfuric acid solution, the trivalent manganese ion becomes metastable and forms a red-cherry purple/red colored sulfate complex. The inventors have found that this sulfate complex is a suitable medium for causticizing ABS and has many advantages over prior art chromium-free caustics.

[032]Desse modo, em uma modalidade, a presente invenção refere-se, em geral, a um método de preparar uma solução capaz de causticar um substrato plástico, o método compreendendo as etapas de: proporcionar um eletrólito compreendendo uma solução de íons manganês (II) em uma solução de pelo menos um ácido em uma célula eletrolítica, onde a célula eletrolítica compreende um anodo e um catodo; e aplicar uma corrente ao anodo e ao catodo da célula eletrolítica; e oxidar o eletrólito para formar íons manganês (III), onde os íons manganês (111) formam um complexo metaestável.[032] Thus, in one embodiment, the present invention relates, in general, to a method of preparing a solution capable of etching a plastic substrate, the method comprising the steps of: providing an electrolyte comprising a solution of manganese ions (II) in a solution of at least one acid in an electrolytic cell, where the electrolytic cell comprises an anode and a cathode; and applying a current to the anode and cathode of the electrolytic cell; and oxidize the electrolyte to form manganese(III) ions, where manganese(111) ions form a metastable complex.

[033]Em uma modalidade preferida, o substrato plástico compreende o ABS ou o ABS/PC.[033] In a preferred embodiment, the plastic substrate comprises ABS or ABS/PC.

[034]Embora seja contemplado que tanto o ácido fosfórico quanto o ácido seriam adequados para as composições da presente invenção, em uma modalidade preferida, o ácido é o ácido sulfúrico. Nas temperaturas ambientes, a meia-vida dos íons manganês (III) em ácido sulfúrico 7M é da ordem de 2 anos. Por comparação, a meia-vida de concentrações similares de íons manganês (III) em ácido fosfórico 7M era em torno de 12 dias. Sugere-se que a estabilidade muito maior dos íons manganês (III) em ácido sulfúrico seja devida à formação de complexos de mangano- sulfato e à maior concentração de íons hidrogênio disponíveis na solução de ácido sulfúrico. Um problema adicional com o uso de ácido fosfórico é a solubilidade limitada do fosfato de manganês (III). Desse modo, embora outros ácidos inorgânicos, tais como o ácido fosfórico, possam ser utilizáveis nas composições da presente in-venção, prefere-se em geral usar o ácido sulfúrico.[034] While it is contemplated that both phosphoric acid and acid would be suitable for the compositions of the present invention, in a preferred embodiment, the acid is sulfuric acid. At ambient temperatures, the half-life of manganese(III) ions in 7M sulfuric acid is on the order of 2 years. By comparison, the half-life of similar concentrations of manganese(III) ions in 7M phosphoric acid was around 12 days. It is suggested that the much greater stability of manganese(III) ions in sulfuric acid is due to the formation of manganese-sulfate complexes and the higher concentration of hydrogen ions available in the sulfuric acid solution. An additional problem with the use of phosphoric acid is the limited solubility of manganese(III) phosphate. Thus, although other inorganic acids, such as phosphoric acid, can be used in the compositions of the present invention, it is generally preferred to use sulfuric acid.

[035]A estabilidade incrível dos íons manganês (III) em ácido sulfúrico forte proporciona as seguintes vantagens no uso: 1) Porque os íons Mn(III) são formados em uma densidade de corrente baixa, as exigências de potência pra o processo são tipicamente muito baixas. 2) Porque o anodo opera em uma densidade de corrente muito baixa, pode ser usado um pequeno catodo em ligação com a área do anodo para impedir a redução catódica dos íons Mn(III). Isto evita a necessidade por uma célula dividida e torna mais simples a engenharia de uma célula de regeneração de cáustico. 3) Porque o processo não produz íons permanganato, não há nenhuma possibilidade de produzir heptóxido de manganês na solução (isto é um perigo de segurança considerável, visto que ele é violentamente explosivo). 4) Por causa da alta estabilidade dos íons Mn(III) em ácido sulfúrico forte, o cáustico pode ser vendido pronto para uso. Na produção, o cáustico requer somente uma pequena célula de regeneração ao lado do tanque, para manter o teor de Mn(III) do cáustico e impedir o acúmulo de íons Mn(II). 5) Porque os outros processos de causticar são baseados em permangana- to, o resultado da reação do permanganato com os íons Mn(II) causa a rápida "formação de sedimento" com o dióxido de manganês e uma duração muito curta do cáustico. Isto não seria um problema com o cáustico à base de Mn(III) (embora possa haver algum desproporcionamento ao longo do tempo). 6) A produção eletrolítica de Mn(III) de acordo com a presente invenção não produz nenhum gás tóxico. Embora algum hidrogênio possa ser produzido no cato- do, devido às exigências de baixa corrente, este seria menos do que o produzido por muitos processos de galvanização.[035] The incredible stability of manganese(III) ions in strong sulfuric acid provides the following advantages in use: 1) Because Mn(III) ions are formed at a low current density, the power requirements for the process are typically very low. 2) Because the anode operates at a very low current density, a small cathode in connection with the anode area can be used to prevent cathodic reduction of Mn(III) ions. This avoids the need for a split cell and makes engineering a caustic regeneration cell simpler. 3) Because the process does not produce permanganate ions, there is no possibility of producing manganese heptoxide in the solution (this is a considerable safety hazard as it is violently explosive). 4) Because of the high stability of Mn(III) ions in strong sulfuric acid, the caustic can be sold ready to use. In production, the caustic only requires a small regeneration cell next to the tank to maintain the Mn(III) content of the caustic and prevent the accumulation of Mn(II) ions. 5) Because the other causticizing processes are based on permanganate, the result of the reaction of the permanganate with the Mn(II) ions causes rapid "sediment formation" with manganese dioxide and a very short duration of the caustic. This would not be a problem with Mn(III)-based caustic (although there may be some disproportionate over time). 6) The electrolytic production of Mn(III) according to the present invention does not produce any toxic gas. Although some hydrogen can be produced at the cathode, due to low current requirements, this would be less than that produced by many galvanizing processes.

[036]Conforme descrito neste documento, em uma modalidade preferida, o ácido é o ácido sulfúrico. A concentração de ácido sulfúrico é preferivelmente pelo menos 8 molar, mais preferivelmente entre cerca de 9 e cerca de 15 molar. A concentração de ácido sulfúrico é importante no processo. Abaixo de uma concentração de cerca de 9 molar, a taxa de causticar torna-se lenta e acima de cerca de 14 molar, a solubilidade dos íons manganês na solução torna-se baixa. Adicionalmente, as concentrações muito altas de ácido sulfúrico tendem a absorver a umidade do ar e são perigosas de controlar. Desse modo, em uma modalidade mais preferida, a concentração de ácido sulfúrico é entre cerca de 12 e 13 molar, que está diluído o suficiente para permitir a adição segura de água ao cáustico e forte o suficiente para otimizar a taxa de causticar do plástico. Nesta concentração de ácido sulfúrico, até aproximadamente 0,08M de sulfato de manganês pode ser dissolvido na temperatura de operação preferida do cáustico. Para a causticação ótima, a concentração de íons manganês em solução seria tão alta quanto for viável de atingir.[036] As described in this document, in a preferred embodiment, the acid is sulfuric acid. The concentration of sulfuric acid is preferably at least 8 molar, more preferably between about 9 and about 15 molar. The concentration of sulfuric acid is important in the process. Below a concentration of about 9 molar the causticizing rate becomes slow and above about 14 molar the solubility of manganese ions in the solution becomes low. Additionally, very high concentrations of sulfuric acid tend to absorb moisture from the air and are dangerous to control. Thus, in a more preferred embodiment, the sulfuric acid concentration is between about 12 and 13 molar, which is diluted enough to allow safe addition of water to the caustic and strong enough to optimize the plastic's caustic rate. At this concentration of sulfuric acid, up to approximately 0.08M of manganese sulfate can be dissolved at the preferred operating temperature of the caustic. For optimal causticization, the concentration of manganese ions in solution would be as high as is feasible to achieve.

[037]Os íons manganês (II) são preferivelmente selecionados a partir do grupo que consiste em sulfato de manganês, carbonato de manganês e hidróxido de manganês, embora outras fontes similares de íons manganês (II), conhecidas na técnica, também fossem utilizáveis na prática da invenção. A concentração de íons manganês (II) pode estar na faixa de entre cerca de 0,005 molar até a saturação. Em uma modalidade, o eletrólito também compreende dióxido de manganês coloidal. Este pode ser formado até certo grau como um resultado natural do desproporcio- namento do manganês (III) em solução, ou pode ser adicionado deliberadamente.[037] Manganese(II) ions are preferably selected from the group consisting of manganese sulfate, manganese carbonate and manganese hydroxide, although other similar sources of manganese(II) ions, known in the art, would also be usable in the practice of the invention. The concentration of manganese(II) ions can range from about 0.005 molar to saturation. In one embodiment, the electrolyte also comprises colloidal manganese dioxide. This can be formed to some degree as a natural result of the disproportionation of manganese(III) in solution, or it can be added deliberately.

[038]Os íons manganês (III) podem ser convenientemente gerados por meios eletroquímicos pela oxidação dos íons manganês (II). Além disso, é geralmente preferível que o eletrólito não contenha qualquer íon permanganato.[038]Manganese(III) ions can be conveniently generated by electrochemical means by the oxidation of manganese(II) ions. Furthermore, it is generally preferable that the electrolyte does not contain any permanganate ions.

[039]Conforme descrito neste documento, para obter rápidas taxas de caus- ticar sobre o plástico ABS, é necessário usar uma alta concentração de ácido. A presença de íons sulfato ou bissulfato é necessária para formar um complexo com os íons manganês e uma concentração molar de ácido sulfúrico de pelo menos 8M é necessária para obter boa estabilidade do cáustico. Para a boa causticação do plástico, descobriu-se que uma concentração de ácido sulfúrico de pelo menos cerca de 12M é necessária para a rápida causticação. Isto tem o efeito de reduzir a solubilidade dos íons manganês no banho e a solubilidade máxima dos íons manganês no banho, na temperatura de operação, é cerca de 0,08M. Porque a taxa de causticar depende da concentração de íons manganês (III) em solução e a porcentagem de conversão máxima para manter a estabilidade é cerca de 50%, seria desejável aumentar a quantidade de manganês que pode ser dissolvido no banho.[039]As described in this document, to obtain fast caustic rates on ABS plastic, it is necessary to use a high concentration of acid. The presence of sulfate or bisulfate ions is required to form a complex with the manganese ions and a molar concentration of sulfuric acid of at least 8M is required to obtain good caustic stability. For good plastic causticization, it has been found that a sulfuric acid concentration of at least about 12M is required for rapid causticization. This has the effect of reducing the solubility of the manganese ions in the bath and the maximum solubility of the manganese ions in the bath at the operating temperature is about 0.08M. Because the causticizing rate depends on the concentration of manganese(III) ions in solution and the maximum conversion percentage to maintain stability is about 50%, it would be desirable to increase the amount of manganese that can be dissolved in the bath.

[040]Os inventores descobriram que é possível aumentar a quantidade manganês que pode ser dissolvido no banho, substituindo uma parte do ácido sulfúrico por outro ácido no qual os íons manganês possam ser mais solúveis.[040]The inventors discovered that it is possible to increase the amount of manganese that can be dissolved in the bath, replacing a part of the sulfuric acid with another acid in which the manganese ions can be more soluble.

[041]A escolha dos ácidos que podem ser adequados é limitada. Por exem- plo, o ácido clorídrico produziria cloro nos anodos e o ácido nítrico produziria óxidos nítricos no catodo. Esperar-se-ia que os ácidos perclórico e periódico gerassem íons permanganato que se decomporiam em dióxido de manganês. Os ácidos orgânicos seriam em geral rapidamente oxidados pelos íons manganês (III). Desse modo, os ácidos que teriam tanto a estabilidade necessária à oxidação quanto a capacidade de aumentar a solubilidade dos íons manganês no banho são o ácido metano sulfô- nico e o ácido metano dissulfônico. Visto que solubilidade do manganês (II) é muito melhor no ácido metano sulfônico (e no ácido sulfúrico) do que é no ácido metano dissulfônico, as primeiras escolhas produzem um melhor desempenho. Desse modo, o ácido metano sulfônico é o ácido adicional preferido e o ácido sulfúrico é o ácido principal preferido.[041]The choice of acids that may be suitable is limited. For example, hydrochloric acid would produce chlorine at the anodes and nitric acid would produce nitric oxides at the cathode. Perchloric and periodic acids would be expected to generate permanganate ions which would decompose to manganese dioxide. Organic acids would generally be rapidly oxidized by manganese(III) ions. Thus, the acids that would have both the necessary stability to oxidation and the ability to increase the solubility of manganese ions in the bath are methanesulfonic acid and methane disulfonic acid. Since manganese(II) solubility is much better in methane sulfonic acid (and sulfuric acid) than it is in methane disulfonic acid, first choices yield better performance. Thus, methane sulfonic acid is the preferred additional acid and sulfuric acid is the preferred primary acid.

[042]Com base nisso, a presente invenção também se refere, em geral, a um eletrólito para causticar os plásticos de ABS e ABS/PC, compreendendo o ácido sulfúrico em combinação com o ácido metano sulfônico ou o ácido metano dissulfô- nico, para obter uma melhor solubilidade dos íons manganês no banho, onde o ele- trólito contém pelo menos 8M de ácido sulfúrico e contém cerca de 0M a cerca de 6M de ácido metano sulfônico ou ácido metano dissulfônico, preferivelmente de cerca de 1M a cerca de 6M de ácido metano sulfônico.[042] Based on this, the present invention also refers, in general, to an electrolyte for causticizing ABS and ABS/PC plastics, comprising sulfuric acid in combination with methane sulfonic acid or methane disulfonic acid, to obtain better solubility of manganese ions in the bath, where the electrolyte contains at least 8M sulfuric acid and contains about 0M to about 6M methanesulfonic acid or methane disulfonic acid, preferably from about 1M to about 6M of methane sulfonic acid.

[043]Mais particularmente, a presente invenção refere-se, em geral, a uma célula eletrolítica compreendendo: uma solução de eletrólito compreendendo íons manganês (III) em uma solução de ácido sulfúrico e um ácido adicional selecionado a partir do grupo que consiste em ácido metano sulfônico, ácido metano dissulfônico e suas combinações; um catodo em contato com a solução de eletrólito; e um anodo em contato com a solução de eletrólito.[043] More particularly, the present invention relates, in general, to an electrolytic cell comprising: an electrolyte solution comprising manganese (III) ions in a solution of sulfuric acid and an additional acid selected from the group consisting of methane sulfonic acid, methane disulfonic acid and combinations thereof; a cathode in contact with the electrolyte solution; and an anode in contact with the electrolyte solution.

[044]Além disso, a presente invenção também se refere, em geral, a uma célula eletrolítica compreendendo: uma solução de eletrólito compreendendo íons manganês (III) em uma solução de pelo menos um ácido; um catodo em contato com a solução de eletrólito; e um anodo em contato com a solução de eletrólito, onde o anodo compreende um material selecionado a partir do grupo que consiste em carbono vítreo, carbono vítreo reticulado, fibras de carbono entrelaçadas, chumbo, liga de chumbo e combinações de um ou mais dos precedentes.[044] In addition, the present invention also relates, in general, to an electrolytic cell comprising: an electrolyte solution comprising manganese (III) ions in a solution of at least one acid; a cathode in contact with the electrolyte solution; and an anode in contact with the electrolyte solution, where the anode comprises a material selected from the group consisting of glassy carbon, crosslinked glassy carbon, entangled carbon fibers, lead, lead alloy, and combinations of one or more of the foregoing .

[045]Além disso, a presente invenção também se refere, em geral, a um método de oxidação eletroquímica de íons manganês (II) para íons manganês (III), compreendendo as etapas de: proporcionar um eletrólito compreendendo uma solução de íons manganês (II) em pelo menos um ácido em uma célula eletrolítica, onde a célula eletrolítica compreende um anodo e um catodo; aplicar uma corrente entre o anodo e o catodo; e oxidar o eletrólito para formar íons manganês (III), onde os íons manganês (III) formam um complexo metaestável.[045] In addition, the present invention also relates, in general, to a method of electrochemical oxidation of manganese (II) ions to manganese (III) ions, comprising the steps of: providing an electrolyte comprising a solution of manganese ions ( II) in at least one acid in an electrolytic cell, where the electrolytic cell comprises an anode and a cathode; apply a current between the anode and the cathode; and oxidize the electrolyte to form manganese(III) ions, where manganese(III) ions form a metastable complex.

[046]Assim que o eletrólito tiver sido oxidado para formar um complexo me- taestável, o plástico galvanizável pode ser imerso no complexo metaestável, por um período de tempo para causticar a superfície do plástico galvanizável. Em uma modalidade, o plástico galvanizável é imerso no complexo metaestável em uma temperatura de entre 30 e 80°C. A taxa de causticar aumenta com a temperatura e é lenta abaixo de 50°C[046]Once the electrolyte has been oxidized to form a metastable complex, the galvanizable plastic can be immersed in the metastable complex for a period of time to causticize the surface of the galvanizable plastic. In one embodiment, the galvanizable plastic is immersed in the metastable complex at a temperature of between 30 and 80°C. The caustic rate increases with temperature and is slow below 50°C

[047]O limite superior da temperatura é determinado pela natureza do plástico que está sendo causticado. O ABS começa a se deformar acima de 70°C, desse modo, em uma modalidade preferida, a temperatura do eletrólito é mantida entre cerca de 50 e cerca de 70°C, especialmente quando causticando materiais de ABS. O período de tempo da imersão do plástico no eletrólito é preferivelmente entre cer- ca de 10 a cerca de 30 minutos.[047]The upper temperature limit is determined by the nature of the plastic being etched. ABS starts to deform above 70°C, so, in a preferred embodiment, the electrolyte temperature is maintained between about 50 and about 70°C, especially when causticizing ABS materials. The time period for immersing the plastic in the electrolyte is preferably between about 10 to about 30 minutes.

[048]Os artigos causticados neste modo podem ser subsequentemente galvanizados, usando pré-tratamento convencional para plásticos galvanizados, ou a superfície causticada do plástico pode ser usada para aumentar a adesão de tinta, vernizes ou outros revestimentos de superfície.[048] Articles etched in this mode can be subsequently galvanized, using conventional pretreatment for galvanized plastics, or the etched surface of the plastic can be used to enhance the adhesion of paint, varnishes or other surface coatings.

[049]A concentração de íons manganês (II) usados no cáustico desta invenção pode ser determinada por meio de voltametria cíclica. A oxidação é controlada na difusão, de modo que uma agitação eficiente da solução de causticar é necessária durante o processo de oxidação eletrolítica.[049]The concentration of manganese (II) ions used in the caustic of this invention can be determined by means of cyclic voltammetry. Oxidation is diffusion controlled, so efficient stirring of the caustic solution is required during the electrolytic oxidation process.

[050]O anodo e o catodo utilizáveis na célula eletrolítica descrita neste documento podem compreender diversos materiais. O catodo pode compreender um material selecionado a partir do grupo que consiste em platina, titânio platinado, nió- bio, titânio revestido com óxido de irídio, e chumbo. Em uma modalidade preferida, o catodo compreende a platina ou o titânio platinado. Em outra modalidade preferida, o catodo compreende o chumbo. O anodo pode também compreender o titânio platinado, a platina, o óxido de irídio/tântalo, o nióbio, o diamante dopado com boro, ou qualquer outro material adequado.[050]The anode and cathode usable in the electrolytic cell described in this document can comprise several materials. The cathode may comprise a material selected from the group consisting of platinum, platinum titanium, niobium, iridium oxide coated titanium, and lead. In a preferred embodiment, the cathode comprises platinum or platinum titanium. In another preferred embodiment, the cathode comprises lead. The anode may also comprise platinum titanium, platinum, iridium/tantalum oxide, niobium, boron doped diamond, or any other suitable material.

[051]Os inventores descobriram que, embora a combinação de íons manganês (III) e ácido sulfúrico forte (i.e., 8-15 molar) possa causticar o plástico ABS, o cáustico é também muito agressivo em relação aos eletrodos necessários para produzir os íons manganês (III). Em particular, os anodos tendo um substrato de titânio podem ser rapidamente degradados pelo cáustico.[051] The inventors have found that while the combination of manganese(III) ions and strong sulfuric acid (ie, 8-15 molar) can causticize ABS plastic, caustic is also very aggressive towards the electrodes needed to produce the ions manganese (III). In particular, anodes having a titanium substrate can be rapidly degraded by the caustic.

[052]Portanto, em uma tentativa de determinar um material de eletrodo mais adequado, foram examinados diversos outros materiais de eletrodo, incluindo o chumbo e a grafita. Determinou-se que o carbono vítreo e o carbono vítreo reticulado eram mais fortes e eram capazes de produzir íons manganês (III), quando fosse aplicada uma corrente elétrica, preferivelmente de entre 0,1 e 0,4 A/dm2 (com base na área de superfície nominal). Além disso, porque o carbono vítreo e o carbono vítreo reticulado podem não ser econômicos para uso como o eletrodo em aplicações comerciais, o anodo pode também ser fabricado a partir de fibra de carbono entrelaçada.[052] Therefore, in an attempt to determine a more suitable electrode material, several other electrode materials were examined, including lead and graphite. It was determined that the glassy carbon and the crosslinked glassy carbon were stronger and capable of producing manganese(III) ions when an electric current, preferably between 0.1 and 0.4 A/dm2 was applied (based on the nominal surface area). Furthermore, because vitreous carbon and crosslinked vitreous carbon may not be economical to use as the electrode in commercial applications, the anode can also be manufactured from woven carbon fiber.

[053]A fibra de carbono é fabricada a partir de fibras de poliacrilonitrila (PAN). Estas fibras passam por um processo de oxidação em temperaturas crescentes, seguido por uma etapa de carbonização em uma temperatura muito maior, em uma atmosfera inerte. As fibras de carbono são então entrelaçadas até uma folha, a qual é tipicamente usada em combinação com diversos sistemas de resinas para produzir componentes de alta resistência. As folhas de fibras de carbono também têm boa condutividade elétrica e as fibras tipicamente têm uma estrutura turbostráti- ca (i.e., camada desordenada). Sem se desejar está ligado por teoria, acredita-se que seja esta estrutura que torna as fibras de carbono efetivas como um eletrodo. Os átomos de carbono hibridizados SP2 na rede dão boa condutividade elétrica, enquanto os átomos de carbono hibridizados SP3 ligam as camadas grafíticas conjuntamente, fixando-as no local e, desse modo, proporcionando boa resistência química.[053]Carbon fiber is manufactured from polyacrylonitrile (PAN) fibers. These fibers undergo an oxidation process at increasing temperatures, followed by a carbonization step at a much higher temperature, in an inert atmosphere. The carbon fibers are then woven into a sheet, which is typically used in combination with various resin systems to produce high strength components. Carbon fiber sheets also have good electrical conductivity and the fibers typically have a turbostratic structure (i.e., disordered layer). Without wishing to be bound by theory, it is believed that it is this structure that makes carbon fibers effective as an electrode. The SP2 hybridized carbon atoms in the lattice give good electrical conductivity, while the SP3 hybridized carbon atoms bind the graphite layers together, fixing them in place and thus providing good chemical resistance.

[054]Um material preferido para uso nos eletrodos da invenção compreende uma fibra de carbono entrelaçada contendo pelo menos 95% de carbono e não impregnada com qualquer resina. Para facilitar o controle e o processo de entrelaçamento, as fibras de carbono são tipicamente tratadas com uma resina epóxi e esta pode compreender até 2% do peso da fibra. Nesta porcentagem baixa, quando usado como um eletrodo, o tratamento de epóxi é rapidamente removido pelo alto teor de ácido sulfúrico do cáustico. Isto pode causar uma ligeira descoloração inicial do cáustico, porém não afeta o desempenho. Após este estágio inicial de "inserção", o anodo parece estar resistente ao eletrólito e é efetivo na oxidação dos íons manganês (II) para manganês (III).[054] A preferred material for use in the electrodes of the invention comprises a woven carbon fiber containing at least 95% carbon and not impregnated with any resin. To facilitate the control and the interweaving process, carbon fibers are typically treated with an epoxy resin and this can comprise up to 2% of the fiber weight. At this low percentage, when used as an electrode, the epoxy treatment is quickly removed by the high sulfuric acid content of the caustic. This can cause a slight initial discoloration of the caustic, but it does not affect performance. After this initial "insertion" stage, the anode appears to be resistant to the electrolyte and is effective in oxidizing manganese(II) ions to manganese(III).

[055]Os anodos podem ser construídos montando-se o material de fibra de carbono entrelaçada em uma estrutura adequada, com as condições feitas para o contato elétrico. É também possível usar a fibra de carbono como um catodo na geração de íons manganês (III), porém é mais conveniente usar o chumbo, particularmente visto que o catodo é muito menor do que o anodo, se for usada uma célula não dividida.[055] Anodes can be constructed by mounting the woven carbon fiber material in a suitable structure, with conditions made for electrical contact. It is also possible to use carbon fiber as a cathode in the generation of manganese(III) ions, but it is more convenient to use lead, particularly since the cathode is much smaller than the anode if an undivided cell is used.

[056]A densidade de correte que pode ser aplicada na célula eletrolítica está limitada, em parte, pela sobrevoltagem do oxigênio sobre o material de anodo escolhido. Como um exemplo, no caso de anodos de titânio platinado, acima de uma densidade de corrente de aproximadamente 0,4 A/dm2, o potencial do anodo é suficientemente alto para liberar oxigênio. Neste ponto, a eficiência de conversão dos íons manganês (III) em íons manganês (II) cai e, desse modo, qualquer aumento adicional na densidade de corrente é desperdiçado. Além disso, operar os anodos na sobrevoltagem mais elevada, requerida para produzir a densidade de corrente mais elevada, tende a produzir dióxido de manganês na superfície do anodo, ao invés de íons manganês (III).[056]The current density that can be applied to the electrolytic cell is limited, in part, by the overvoltage of oxygen over the chosen anode material. As an example, in the case of platinum titanium anodes, above a current density of approximately 0.4 A/dm2, the anode potential is high enough to release oxygen. At this point, the efficiency of converting manganese(III) ions to manganese(II) ions drops and thus any further increase in current density is wasted. Furthermore, operating the anodes at the highest overvoltage required to produce the highest current density tends to produce manganese dioxide on the surface of the anode, rather than manganese (III) ions.

[057]Descobriu-se surpreendentemente que os anodos de chumbo podem ser efetivamente usados na célula eletrolítica descrita neste documento. O chumbo torna-se passivo em ácido sulfúrico forte devido à formação de uma camada de sulfato de chumbo sobre a superfície, que tem solubilidade muito limitada em ácido sul- fúrico. Isto torna o anodo passivo até ser atingida uma sobrevoltagem muito alta (mais do que 2V versus um eletrodo de hidrogênio padrão). Em potenciais acima deste nível, produz-se uma mistura de oxigênio e dióxido de chumbo. Embora se esperasse que tal potencial de operação alto favorecesse a produção de oxigênio e a formação de íons permanganato em vez de íons manganês (III), os experimentos usando um anodo de chumbo produziram somente íons manganês (III) e nenhum permanganato. Isto pode ser verificado por diluição do cáustico com água - os íons manganês (III) desproporcionam, produzindo dióxido de manganês marrom e íons manganês (II). A filtração da solução produz uma solução virtualmente incolor, característica dos íons manganês (II), em vez da cor purpúrea dos íons permanganato.[057] It has surprisingly been found that lead anodes can be effectively used in the electrolytic cell described in this document. Lead becomes passive in strong sulfuric acid due to the formation of a layer of lead sulfate on the surface, which has very limited solubility in sulfuric acid. This makes the anode passive until a very high overvoltage is reached (more than 2V versus a standard hydrogen electrode). At potentials above this level, a mixture of oxygen and lead dioxide is produced. Although such high operating potential was expected to favor oxygen production and the formation of permanganate ions over manganese(III) ions, experiments using a lead anode produced only manganese(III) ions and no permanganate. This can be verified by diluting the caustic with water - the manganese(III) ions disproportionate, producing brown manganese dioxide and manganese(II) ions. Filtering the solution produces a virtually colorless solution, characteristic of manganese(II) ions, rather than the purple color of permanganate ions.

[058]Os inventores da presente invenção descobriram que o monitoramento da taxa de oxidação é necessário quando forem usados os anodos de chumbo, por causa da eficiência muito alta destes anodos para a oxidação dos íons manganês (II). Desse modo, se a taxa de oxidação não for monitorada e controlada, uma proporção muito alta dos íons manganês (II) é oxidada, deixando uma concentração muito baixa de manganês (II). Na ausência de íons manganês (II), o anodo começa a oxidar os íons manganês (III) até manganês (IV), que rapidamente forma dióxido de manganês insolúvel.[058] The inventors of the present invention found that monitoring the oxidation rate is necessary when lead anodes are used, because of the very high efficiency of these anodes for the oxidation of manganese (II) ions. Thus, if the oxidation rate is not monitored and controlled, a very high proportion of manganese(II) ions are oxidized, leaving a very low concentration of manganese(II). In the absence of manganese(II) ions, the anode begins to oxidize manganese(III) ions to manganese(IV), which quickly forms insoluble manganese dioxide.

[059]Com base nisso, é importante que não mais do que 50%, e preferivelmente não mais do que 25%, da concentração original de íons manganês (II) sejam oxidados para íons manganês (III), para manter a estabilidade do eletrólito. No caso dos anodos de chumbo, isto envolve monitorar o acúmulo de íons manganês (III) por titulação da solução de causticar ou usar um eletrodo redox e interromper a eletrólise quando o teor de manganês (III) atingir o nível desejado. Em uma concentração de ácido sulfúrico de 12,5M, é necessário ter uma concentração de mais do que 0,01M de íons manganês (III) para a causticação efetiva e a estabilidade máxima, e não mais do que 0,04M, com base em um teor de manganês total de 0,08M.[059] On this basis, it is important that no more than 50%, and preferably no more than 25%, of the original concentration of manganese (II) ions are oxidized to manganese (III) ions, to maintain the stability of the electrolyte . In the case of lead anodes, this involves monitoring the accumulation of manganese(III) ions by titration of the caustic solution or using a redox electrode and stopping the electrolysis when the manganese(III) content reaches the desired level. At a sulfuric acid concentration of 12.5M, it is necessary to have a concentration of more than 0.01M manganese(III) ions for effective causticization and maximum stability, and no more than 0.04M, based on a total manganese content of 0.08M.

[060]Os anodos podem compreender chumbo ou uma liga de chumbo adequada, e o tipo de liga escolhida pode afetar a eficiência de conversão. O chumbo puro ou o chumbo contendo uma pequena porcentagem de estanho é particularmente efetivo e produz eficiências de conversão de aproximadamente 70%. Também se descobriu que com um grau razoável de agitação, podem ser aplicadas densidades de corrente surpreendentemente altas e ainda manter esta taxa de conversão.[060]Anodes can comprise lead or a suitable lead alloy, and the type of alloy chosen can affect the conversion efficiency. Pure lead or lead containing a small percentage of tin is particularly effective and produces conversion efficiencies of approximately 70%. It has also been found that with a reasonable degree of agitation, surprisingly high current densities can be applied and still maintain this conversion rate.

[061]Com a eletrólise prolongada usando um anodo de chumbo, observou- se que, no fim, se formou um filme de dióxido de manganês. Assim que uma quantidade significativa de dióxido de manganês tiver nucleado sobre a superfície do eletrodo, ele tende a tornar-se mais espesso bem rapidamente. Entretanto, o dióxido de manganês é prontamente reduzido eletroquimicamente de volta para íons manganês (II). Desse modo, o acúmulo de dióxido de manganês pode ser diminuído ou eliminado pelo processo de inverter a corrente da célula periodicamente. O período de tempo entre as inversões das correntes não é crítico, desde seja aplicada uma carga coulômbica suficiente durante a fase de inversão, para reduzir a quantidade de dióxido de manganês que se depositou sobre a superfície de volta para íons manganês (II).[061]With prolonged electrolysis using a lead anode, it was observed that, in the end, a manganese dioxide film was formed. Once a significant amount of manganese dioxide has nucleated on the electrode surface, it tends to thicken very quickly. However, manganese dioxide is readily electrochemically reduced back to manganese(II) ions. In this way, manganese dioxide buildup can be lessened or eliminated by the process of reversing the cell current periodically. The time period between current inversions is not critical, provided sufficient coulombic charge is applied during the inversion phase to reduce the amount of manganese dioxide that has deposited on the surface back to manganese(II) ions.

[062]Com base nisso, quando se utiliza eletrodos de chumbo e liga de chumbo para o propósito de gerar íons manganês (III) em soluções de ácido sulfúri- co, para o propósito de causticar o ABS ou o ABS/PC, o processo de eletrólise é preferivelmente interrompido quando os íons manganês (III) tiverem atingido uma concentração de trabalho adequada, que pode ser entre 0,01 e 0,04M, com base no teor de manganês total de 0,08M, de modo tal que uma quantidade efetiva de íons manganês (II) permaneça em solução, de modo tal que o banho seja estável e não precipite quantidades excessivas de dióxido de manganês. Os materiais de eletrodo preferidos incluem, por exemplo, chumbo puro, chumbo antimônio contendo cerca de 4% de antimônio, anodos de chumbo estanho contendo até 5% de estanho e anodos de chumbo/estanho/cálcio. Outras ligas de chumbo adequadas podem também ser usadas na prática da invenção. Além disso, o uso de corrente invertida periodicamente impede o acúmulo de filmes de dióxido de manganês sobre o anodo. Isto é útil para manter a eficiência de conversão dos anodos e reduzir ou eliminar a necessidade de remover e limpar os anodos do tanque de causticar ou célula de regeneração.[062] Based on this, when using lead and lead alloy electrodes for the purpose of generating manganese (III) ions in sulfuric acid solutions, for the purpose of causticizing ABS or ABS/PC, the process of electrolysis is preferably stopped when the manganese(III) ions have reached a suitable working concentration, which can be between 0.01 and 0.04M, based on the total manganese content of 0.08M, such that an amount The effective amount of manganese(II) ions remains in solution so that the bath is stable and does not precipitate excessive amounts of manganese dioxide. Preferred electrode materials include, for example, pure lead, antimony lead containing about 4% antimony, tin lead anodes containing up to 5% tin, and lead/tin/calcium anodes. Other suitable lead alloys can also be used in the practice of the invention. In addition, the use of reverse current periodically prevents manganese dioxide films from accumulating on the anode. This is useful for maintaining anode conversion efficiency and reducing or eliminating the need to remove and clean anodes from the caustic tank or regeneration cell.

[063]Além disso, para a geração eficiente de íons manganês (III), é, em ge- ral, necessário usar uma área do anodo que seja grande em comparação com a área do catodo. De preferência, a razão de áreas de anodo para catodo é pelo menos cerca de 10:1. Por este meio, o catodo pode ser imerso diretamente no eletrólito e não é necessário ter uma célula dividida. Embora o processo funcionasse com um arranjo de célula dividida, isto introduziria complexidade e custo desnecessários.[063] In addition, for the efficient generation of manganese (III) ions, it is, in general, necessary to use an area of the anode that is large compared to the area of the cathode. Preferably, the anode to cathode area ratio is at least about 10:1. By this means, the cathode can be immersed directly into the electrolyte and it is not necessary to have a split cell. Although the process would work with a split-cell arrangement, this would introduce unnecessary complexity and cost.

[064]A invenção será agora ilustrada com referência aos seguintes exemplos não limitativos:[064] The invention will now be illustrated with reference to the following non-limiting examples:

EXEMPLO COMPARATIVO 1:COMPARATIVE EXAMPLE 1:

[065]Uma solução de 0,08 molar de sulfato de manganês (II) em 12,5 molar de ácido sulfúrico (500 ml) foi aquecida para 70°C e um pedaço de ABS grau galva- nizável foi imerso na solução. Mesmo após uma hora imerso nesta solução, não havia nenhuma causticação perceptível do painel de teste e, com o enxágue, a superfície não estava "molhada" e não suportaria um filme contínuo de água.[065] A solution of 0.08 molar manganese(II) sulphate in 12.5 molar sulfuric acid (500 ml) was heated to 70°C and a piece of galvanizable grade ABS was immersed in the solution. Even after an hour immersed in this solution, there was no noticeable causticization of the test panel and, with rinsing, the surface was not "wet" and would not withstand a continuous film of water.

EXEMPLO 1:EXAMPLE 1:

[066]A solução do Exemplo Comparativo 1 foi eletrolisada por imersão de um anodo de titânio platinado de uma área de 1 dm2 e um catodo de titânio platinado de área de superfície de 0,01 dm2 na solução e aplicação de uma corrente de 200 mA por 5 horas.[066] The solution of Comparative Example 1 was electrolyzed by immersing a platinum titanium anode of an area of 1 dm2 and a platinum titanium cathode of a surface area of 0.01 dm2 in the solution and applying a current of 200 mA for 5 hours.

[067]Durante este período de eletrólise, a solução foi observada alterar na cor de quase incolor para uma cor purpúrea/vermelha muito intensa. Confirmou-se que nenhum íon permanganato estava presente.[067]During this period of electrolysis, the solution was observed to change in color from almost colorless to a very intense purple/red color. It was confirmed that no permanganate ions were present.

[068]Esta solução foi então aquecida para 70°C e um pedaço de ABS grau galvanizável foi imerso na solução. Após 10 minutos de imersão, o pedaço de teste estava totalmente molhado e suportaria um filme contínuo de água, após o enxágue. Após 20 minutos de imersão, a amostra foi enxaguada em água, secada e examinada usando um microscópio eletrônico de varredura (SEM). Este exame revelou que o pedaço de teste estava substancialmente causticado e que muitos buracos de caus- ticação estavam visíveis.[068]This solution was then heated to 70°C and a piece of galvanizable grade ABS was immersed in the solution. After 10 minutes of immersion, the test piece was completely wet and would support a continuous film of water, after rinsing. After 20 minutes of immersion, the sample was rinsed in water, dried and examined using a scanning electron microscope (SEM). This examination revealed that the test piece was substantially etched and that many etched holes were visible.

EXEMPLO 2:EXAMPLE 2:

[069]Uma solução contendo 12,5 M de ácido sulfúrico e 0,08 M de sulfato de manganês (II) foi eletrolisada usando um anodo de titânio platinado, em uma densidade de corrente de 0,2 A/dm2. Um catodo de titânio platinado, tendo uma área de menos do que 1% da área do anodo, foi usado para impedir a redução catódica dos íons Mn(III) produzidos no anodo. A eletrólise foi efetuada por um período suficiente para os coulombs suficientes serem passados, para oxidar todos os íons manganês (II) para manganês (III). A solução resultante era de uma cor vermelho-cereja purpú- rea/vermelha. Não havia nenhum íon permanganato gerado durante esta etapa. Isto foi também confirmado por espectroscopia visível - os íons Mn(III) produziram um espectro de absorção completamente diferente daquele de uma solução de perman- ganato.[069] A solution containing 12.5 M sulfuric acid and 0.08 M manganese (II) sulfate was electrolyzed using a platinum titanium anode at a current density of 0.2 A/dm2. A platinum titanium cathode, having an area of less than 1% of the anode area, was used to prevent cathodic reduction of the Mn(III) ions produced at the anode. Electrolysis was carried out for a period sufficient for enough coulombs to be passed through to oxidize all manganese(II) ions to manganese(III). The resulting solution was a purple/red cherry red color. There were no permanganate ions generated during this step. This was also confirmed by visible spectroscopy - the Mn(III) ions produced an absorption spectrum completely different from that of a permanganate solution.

EXEMPLO 3:EXAMPLE 3:

[070]A solução de causticar preparada conforme descrito acima, no Exemplo 2, foi aquecida para 65-70°C sobre um agitador magnético/placa quente e as amostras de teste de ABS foram imersas na solução, por períodos de tempo de 20 e 30 minutos. Algumas destas amostras de teste foram examinadas por SEM e algumas foram processadas em uma galvanização normal, na sequência de pré-tratamento do plástico (redução em M-neutralize, pré-imersão, ativar, acelerar, níquel sem corrente, placa de cobre para 25-30 micra). Estas amostras de teste foram então reco- zidas e submetidas ao teste da resistência ao descascamento, usando uma máquina Instron.[070] The caustic solution prepared as described above in Example 2 was heated to 65-70°C on a magnetic stirrer/hot plate and the ABS test samples were immersed in the solution for periods of time of 20 and 30 minutes. Some of these test samples were examined by SEM and some were processed in a normal plating, following plastic pretreatment (reduction in M-neutralize, pre-dip, activate, accelerate, current-free nickel, copper plate to 25 -30 microns). These test samples were then annealed and subjected to peel strength testing using an Instron machine.

[071]O teste da resistência ao descascamento realizado sobre as amostras de teste, galvanizadas por 30 minutos, demonstrou uma resistência ao descasca- mento variando entre cerca de 1,5 e 4 N/cm.[071] The peel strength test performed on the test samples, galvanized for 30 minutes, demonstrated a peel strength ranging between about 1.5 and 4 N/cm.

[072]Os voltamogramas cíclicos foram obtidos de uma solução contendo 12,5M de ácido sulfúrico e 0,08M de sulfato de manganês, usando um eletrodo de disco de rotação (RDE) de platina, tendo uma área de superfície de 0,196 cm2, em diversas velocidades de rotação. Um potenciostato modelo 263A e um eletrodo de referência de prata/cloreto de prata foram usados em combinação com o RDE.[072] Cyclic voltammograms were obtained from a solution containing 12.5M sulfuric acid and 0.08M manganese sulfate, using a platinum rotating disk (RDE) electrode, having a surface area of 0.196 cm2 in different rotation speeds. A Model 263A potentiostat and a silver/silver chloride reference electrode were used in combination with the RDE.

[073]Em todos os casos, a varredura avançada mostrou um pico em torno de 1,6V vs. Ag/AgCl, seguido por um patamar até cerca de 1,75V, seguido por um aumento na corrente. A varredura inversa produziu um patamar similar (em uma corrente ligeiramente menor e um pico em torno de 1,52V). A dependência destes resultados sobre a taxa de rotação do eletrodo indica que o controle do transporte de massa é um fator principal no mecanismo. O patamar indica a faixa de potenciais acima da qual os íons Mn(III) são formados por oxidação eletroquímica.[073] In all cases, the advanced scan showed a peak around 1.6V vs. Ag/AgCl, followed by a plateau to about 1.75V, followed by an increase in current. The reverse scan produced a similar plateau (at a slightly lower current and peak around 1.52V). The dependence of these results on the electrode rotation rate indicates that mass transport control is a major factor in the mechanism. The threshold indicates the range of potentials above which Mn(III) ions are formed by electrochemical oxidation.

[074]A varredura potenciostática foi efetuada a 1,7V. Observou-se que a corrente inicialmente caiu e então, durante um período de tempo, aumentou. A densidade de corrente neste potencial variou entre 0,15 e 0,4 A/dm2.[074]The potentiostatic scan was performed at 1.7V. It was observed that the current initially dropped and then, over a period of time, increased. The current density at this potential ranged between 0.15 and 0.4 A/dm2.

[075]Após este experimento, uma medição galvanostática foi obtida em uma densidade de corrente constante de 0,3 A/dm2. Inicialmente, a densidade de corrente aplicada foi obtida por um potencial de cerca de 1,5V, porém, à medida que o experimento progredia, após cerca de 2400 segundos, observou-se um aumento no potencial para cerca de 1,75V.[075]After this experiment, a galvanostatic measurement was obtained at a constant current density of 0.3 A/dm2. Initially, the applied current density was obtained by a potential of about 1.5V, however, as the experiment progressed, after about 2400 seconds, an increase in potential to about 1.75V was observed.

[076]Após um período de causticação por mais que 10 minutos, observou-se que a superfície das amostras de teste de ABS estava totalmente molhada e suportaria um filme contínuo de água após o enxágue. Depois de um período de 20 ou 30 minutos, os painéis estavam visivelmente causticados.[076]After a causticizing period of more than 10 minutes, it was observed that the surface of the ABS test samples was completely wet and would support a continuous film of water after rinsing. After a period of 20 or 30 minutes, the panels were visibly etched.

EXEMPLO 4:EXAMPLE 4:

[077]Uma solução foi formulada compreendendo 10,5M de ácido sulfúrico e 2M de ácido metano sulfônico. Em uma temperatura de 68-70°C, foi possível dissolver 0,16M de sulfato manganoso com facilidade, enquanto no caso comparativo de dissolver o sulfato manganoso em uma solução de 12,5M de ácido sulfúrico, foi somente possível dissolver 0,08M. A solução formulada foi eletrolisada para produzir uma concentração de manganês (III) de 0,015M de íons manganês (III), o que deu uma taxa de causticar comparável àquela obtida de uma solução de 12,5M de ácido sulfúrico tendo uma concentração de manganês (III) de 0,015M.[077]A solution was formulated comprising 10.5M sulfuric acid and 2M methane sulfonic acid. At a temperature of 68-70°C, it was possible to dissolve 0.16M of manganous sulphate easily, whereas in the comparative case of dissolving the manganous sulphate in a solution of 12.5M of sulfuric acid, it was only possible to dissolve 0.08M. The formulated solution was electrolyzed to produce a manganese(III) concentration of 0.015M manganese(III) ions, which gave a caustic rate comparable to that obtained from a 12.5M sulfuric acid solution having a manganese concentration ( III) of 0.015M.

[078]A eletrólise foi continuada no banho do Exemplo 4 até que o teor de manganês (III) atingisse 0,04M e outro painel foi causticado. Uma taxa de causticar aumentada foi obtida nesta concentração mais elevada de íons manganês (III) (aproximadamente 25% maior do que aquela obtida em uma concentração de 0,015M).[078] Electrolysis was continued in the bath of Example 4 until the manganese (III) content reached 0.04M and another panel was causticized. An increased causticizing rate was obtained at this higher concentration of manganese(III) ions (approximately 25% greater than that obtained at a concentration of 0.015M).

EXEMPLO COMPARATIVO 2:COMPARATIVE EXAMPLE 2:

[079]Um eletrólito compreendendo grafita e tendo uma área de superfície medida nominal de 1 dm2 foi imerso em 500 mL de uma solução contendo 0,08 M de sulfato de manganês em 12,5 M de ácido sulfúrico, em uma temperatura de 65°C. O catodo nesta célula era um pedado de chumbo tendo uma área de superfície medida nominal de 0,1 dm2. Uma corrente de 0,25 amps foi aplicada à célula, dando uma densidade de corrente do anodo nominal de 0,25 A/dm2 e uma densidade de corrente do catodo nominal de 2,5 A/dm2.[079] An electrolyte comprising graphite and having a nominal measured surface area of 1 dm2 was immersed in 500 mL of a solution containing 0.08 M manganese sulfate in 12.5 M sulfuric acid, at a temperature of 65° Ç. The cathode in this cell was a piece of lead having a nominal measured surface area of 0.1 dm2. A current of 0.25 amps was applied to the cell, giving a nominal anode current density of 0.25 A/dm2 and a nominal cathode current density of 2.5 A/dm2.

[080]Observou-se que o anodo de grafita rapidamente esfarelou-se e degradou-se dentro de menos do que 1 hora de eletrólise. Além disso, não foi observada nenhuma oxidação dos íons manganês (II) para manganês (III).[080]It was observed that the graphite anode quickly crumbled and degraded within less than 1 hour of electrolysis. Furthermore, no oxidation of manganese(II) ions to manganese(III) was observed.

EXEMPLO COMPARATIVO 3:COMPARATIVE EXAMPLE 3:

[081]Um eletrodo compreendendo um revestimento de substrato de titânio com um revestimento de óxido de tântalo/irídio misto (50% de óxido de tântalo, 50% de óxido de irídio), e tendo uma área de superfície medida nominal de 1 dm2, foi imerso em 500 mL de uma solução contendo 0,08 M de sulfato de manganês em 12,5 M de ácido sulfúrico, em uma temperatura de 65°C. O catodo nesta célula era um pedaço de chumbo tendo uma área de superfície medida nominal de 0,1 dm2. Uma corrente de 0,25 amps foi aplicada à célula, dando uma densidade de corrente do anodo nominal de 0,25 A/dm2 e uma densidade de corrente do catodo nominal de 2,5 A/dm2.[081] An electrode comprising a titanium substrate coating with a tantalum oxide/mixed iridium coating (50% tantalum oxide, 50% iridium oxide), and having a nominal measured surface area of 1 dm2, was immersed in 500 ml of a solution containing 0.08 M of manganese sulfate in 12.5 M of sulfuric acid, at a temperature of 65°C. The cathode in this cell was a piece of lead having a nominal measured surface area of 0.1 dm2. A current of 0.25 amps was applied to the cell, giving a nominal anode current density of 0.25 A/dm2 and a nominal cathode current density of 2.5 A/dm2.

[082]Observou-se que o manganês (III) foi rapidamente formado na solução e a solução resultante era capaz de causticar o plástico ABS e produzir boa adesão com a subsequente galvanização do plástico tratado. Entretanto, após um período de duas semanas de operação (eletrolisando a solução por 8 horas/dia), observou- se que o revestimento estava se suspendendo do substrato de titânio e que o substrato de titânio propriamente dito estava se dissolvendo na solução.[082] It was observed that manganese(III) was quickly formed in the solution and the resulting solution was able to causticize the ABS plastic and produce good adhesion with the subsequent galvanizing of the treated plastic. However, after a period of two weeks of operation (electrolyzing the solution for 8 hours/day), it was observed that the coating was suspending from the titanium substrate and that the titanium substrate itself was dissolving into the solution.

EXEMPLO COMPARATIVO 4:COMPARATIVE EXAMPLE 4:

[083]Um eletrodo compreendendo um substrato de titânio revestido com platina e tendo uma área de superfície medida nominal de 1 dm2 foi imerso em 500 mL de uma solução contendo 0,08 M de sulfato de manganês em 12,5 M de ácido sulfú- rico, em uma temperatura de 65°C. O catodo nesta célula era um pedaço de chumbo tendo uma área de superfície medida nominal de 0,1 dm2. Uma corrente de 0,25 amps foi aplicada à célula, dando uma densidade de corrente do anodo nominal de 0,25 A/dm2 e uma densidade de corrente do catodo nominal de 2,5 A/dm2.[083] An electrode comprising a platinum-coated titanium substrate and having a nominal measured surface area of 1 dm2 was immersed in 500 mL of a solution containing 0.08 M manganese sulfate in 12.5 M sulfuric acid. rich, at a temperature of 65°C. The cathode in this cell was a piece of lead having a nominal measured surface area of 0.1 dm2. A current of 0.25 amps was applied to the cell, giving a nominal anode current density of 0.25 A/dm2 and a nominal cathode current density of 2.5 A/dm2.

[084]Observou-se que o manganês (III) foi rapidamente formado na solução e a solução resultante era capaz de causticar o plástico ABS e produzir boa adesão com a subsequente galvanização do plástico tratado. Entretanto, após um período de duas semanas de operação (eletrolisando a solução por 8 horas/dia), observou- se que o revestimento estava se suspendendo do substrato de titânio e que o substrato de titânio propriamente dito estava se dissolvendo na solução.[084] It was observed that manganese(III) was quickly formed in the solution and the resulting solution was able to causticize the ABS plastic and produce good adhesion with the subsequent galvanizing of the treated plastic. However, after a period of two weeks of operation (electrolyzing the solution for 8 hours/day), it was observed that the coating was suspending from the titanium substrate and that the titanium substrate itself was dissolving into the solution.

EXEMPLO 5:EXAMPLE 5:

[085]Um eletrodo compreendendo carbono vítreo e tendo uma área de superfície medida nominal de 0,125 dm2 foi imerso em 100 mL de uma solução con- tendo 0,08 M de sulfato de manganês em 12,5 M de ácido sulfúrico, em uma temperatura de 65°C. O catodo nesta célula era um pedaço de fio de platina tendo uma área de superfície medida nominal de 0,0125 dm2. Uma corrente de 0,031 amps foi aplicada à célula, dando uma densidade de corrente do anodo nominal de 0,25 A/dm2 e uma densidade de corrente do catodo nominal de 2,5 A/dm2.[085] An electrode comprising glassy carbon and having a nominal measured surface area of 0.125 dm2 was immersed in 100 mL of a solution containing 0.08 M manganese sulfate in 12.5 M sulfuric acid, at a temperature of 65°C. The cathode in this cell was a piece of platinum wire having a nominal measured surface area of 0.0125 dm2. A current of 0.031 amps was applied to the cell, giving a nominal anode current density of 0.25 A/dm2 and a nominal cathode current density of 2.5 A/dm2.

[086]Observou-se que o manganês (III) foi rapidamente formado na solução e a solução resultante era capaz de causticar o plástico ABS e produzir boa adesão ao subsequentemente galvanizar o plástico tratado. O eletrodo pareceu não afetado por períodos de eletrólise prolongada.[086] It was observed that manganese(III) was quickly formed in the solution and the resulting solution was able to causticize the ABS plastic and produce good adhesion by subsequently galvanizing the treated plastic. The electrode appeared unaffected by periods of prolonged electrolysis.

EXEMPLO 6:EXAMPLE 6:

[087]Um eletrodo compreendendo um pedaço de fibra de carbono entrelaçada (Panex 35 50K Tow, com tratamento de epóxi a 1,5%, disponível da Zoltek Corporation) foi montado em uma estrutura plástica construída de poli(fluoreto de vinili- deno) (PVDF). O eletrodo, tendo uma área medida nominal de 1 dm2, foi imerso em 500 mL de uma solução contendo 0,08 M de sulfato de manganês em 12,5 M de ácido sulfúrico, em uma temperatura de 65°C. O catodo nesta célula era um pedaço de chumbo tendo uma área de superfície medida nominal de 0,1 dm2. Uma corrente de 0,25 amps foi aplicada à célula, dando uma densidade de corrente do anodo nominal de 0,25 A/dm2 e uma densidade de corrente do catodo nominal de 2,5 A/dm2.[087]An electrode comprising a piece of braided carbon fiber (Panex 35 50K Tow, 1.5% epoxy treated, available from Zoltek Corporation) was mounted on a plastic frame constructed of poly(vinylidene fluoride) (PVDF). The electrode, having a nominal measured area of 1 dm2, was immersed in 500 mL of a solution containing 0.08 M of manganese sulfate in 12.5 M of sulfuric acid, at a temperature of 65°C. The cathode in this cell was a piece of lead having a nominal measured surface area of 0.1 dm2. A current of 0.25 amps was applied to the cell, giving a nominal anode current density of 0.25 A/dm2 and a nominal cathode current density of 2.5 A/dm2.

[088]Observou-se que o manganês (III) foi rapidamente formado na solução e a solução resultante era capaz de causticar o plástico ABS e produzir boa adesão com a subsequente galvanização do plástico tratado. O eletrodo pareceu não afetado por períodos de eletrólise prolongada. A eletrólise foi efetuada durante duas semanas, usando este eletrodo, e não pôde ser detectada nenhuma degradação observável. O baixo custo e a pronta disponibilidade deste material o tornam adequado para muitas aplicações comerciais.[088] It was observed that manganese(III) was quickly formed in the solution and the resulting solution was able to causticize the ABS plastic and produce good adhesion with the subsequent galvanizing of the treated plastic. The electrode appeared unaffected by periods of prolonged electrolysis. Electrolysis was carried out for two weeks using this electrode and no observable degradation could be detected. The low cost and ready availability of this material make it suitable for many commercial applications.

EXEMPLO 7:EXAMPLE 7:

[089]Um anodo consistindo em chumbo, tendo uma área de superfície efetiva (i.e., não contando o lado posterior do eletrodo) de 0,4 dm2, foi imerso em um be- quer contendo 2 litros de uma solução compreendendo 0,08M de sulfato de manganês em 12,5M de ácido sulfúrico, em uma temperatura de 68-70°C. O outro eletrodo na célula consistia em um catodo de chumbo tendo uma área de superfície de aproximadamente 0,04 dm2. A solução foi agitada usando um agitador magnético, para obter agitação moderada sobre a superfície do eletrólito. Uma densidade de corrente de 0,4 A/dm2 foi aplicada ao anodo e a taxa de manganês (III) foi determinada versus o tempo de eletrólise. A quantidade de manganês (III) foi determinada por diluição de uma amostra do banho com ácido fosfórico, para impedir o desproporciona- mento do manganês (III), e titulando com uma solução de sulfato de amônio ferroso, usando difenilamina dissolvida em ácido como um indicador.[089] An anode consisting of lead, having an effective surface area (ie, not counting the back side of the electrode) of 0.4 dm2, was immersed in a beaker containing 2 liters of a solution comprising 0.08M of manganese sulfate in 12.5M sulfuric acid at a temperature of 68-70°C. The other electrode in the cell consisted of a lead cathode having a surface area of approximately 0.04 dm2. The solution was stirred using a magnetic stirrer to obtain moderate stirring on the electrolyte surface. A current density of 0.4 A/dm2 was applied to the anode and the manganese (III) ratio was determined versus the electrolysis time. The amount of manganese (III) was determined by diluting a sample from the bath with phosphoric acid, to prevent disproportionation of the manganese (III), and titrating with a solution of ferrous ammonium sulfate, using diphenylamine dissolved in acid as a indicator.

[090]O experimento foi repetido usando uma densidade de corrente de 0,8 A/dm2 e 1,6 A/dm2. Sob as condições hidrodinâmicas do experimento (i.e., agitação moderada usando um agitador magnético), a oxidação não pareceu ser limitada pelo transporte de massa em uma densidade de corrente de 1,6 A/dm2, visto que a eficiência de conversão foi a mesma que aquela obtida a 0,4 A/dm2 (70%). Um experimento adicional foi conduzido a 3,2 A/dm2 e verificou-se que a eficiência de conversão tinha caído para 42% e a taxa de geração de manganês (III) era somente cerca de 10% maior do que aquela obtida a 1,6 A/dm2. Isto indica que, sob as condições de agitação usadas no experimento, a densidade de corrente limitadora global para a geração de manganês era cerca de 1,6 A/dm2. Isto corresponde a uma taxa de conversão aproximadamente quatro vezes maior do que aquela que pode ser obtida de um anodo de titânio platinado.[090]The experiment was repeated using a current density of 0.8 A/dm2 and 1.6 A/dm2. Under the hydrodynamic conditions of the experiment (ie, moderate agitation using a magnetic stirrer), the oxidation did not appear to be limited by mass transport at a current density of 1.6 A/dm2, since the conversion efficiency was the same as that obtained at 0.4 A/dm2 (70%). An additional experiment was conducted at 3.2 A/dm2 and it was found that the conversion efficiency had dropped to 42% and the manganese(III) generation rate was only about 10% higher than that obtained at 1, 6 A/dm2. This indicates that, under the agitation conditions used in the experiment, the global limiting current density for manganese generation was about 1.6 A/dm2. This corresponds to a conversion rate approximately four times greater than what can be obtained from a platinum titanium anode.

[091]Os resultados destes experimentos demonstram que os íons manganês (III) podem ser gerados por eletrossíntese, usando íons manganês (II) em ácido sul- fúrico, em uma concentração relativamente alta, e operando em baixas densidades de corrente, usando um anodo de platina ou titânio platinado, e que podem ser obtidos mais aperfeiçoamentos ao processo usando diversos outros materiais de anodo, incluindo os anodos de carbono vítreo, fibra de carbono, chumbo e liga de chumbo.[091] The results of these experiments demonstrate that manganese(III) ions can be generated by electrosynthesis, using manganese(II) ions in sulfuric acid, at a relatively high concentration, and operating at low current densities, using an anode platinum or platinum titanium, and that further process improvements can be achieved using a variety of other anode materials, including glassy carbon, carbon fiber, lead, and lead alloy anodes.

[092]Ademais, a taxa de causticar mais lenta do cáustico à base de manganês da invenção, em comparação com a taxa de causticar obtida de um cáustico de ácido crômico, demonstrou uma necessidade de proporcionar uma etapa de pré- tratamento para produzir maiores valores de adesão e possibilitar tempos mais curtos de causticar.[092] Furthermore, the slower caustic rate of the manganese-based caustic of the invention, compared to the caustic rate obtained from a chromic acid caustic, demonstrated a need to provide a pretreatment step to produce higher values adhesion and allow for shorter causticizing times.

[093]O objetivo da etapa de pré-tratamento é condicionar a superfície do plástico a ser causticado, de modo que ele seja causticado de modo mais rápido e uniforme, levando a tempos de causticar mais curtos e a uma melhor adesão.[093] The purpose of the pretreatment step is to condition the surface of the plastic to be etched so that it is etched more quickly and evenly, leading to shorter etched times and better adhesion.

[094]O uso de solventes para condicionar a superfície dos plásticos ABS é conhecido. Entretanto, os regulamentos recentes limitam rigorosamente a viabilidade de usar solventes voláteis sobre uma linha de galvanização, visto que eles são frequentemente inflamáveis e têm problemas de saúde e segurança (muitos são repro- tóxicos e podem causar também dano ao fígado). Desse modo, a escolha dos solventes está limitada.[094]The use of solvents to condition the surface of ABS plastics is known. However, recent regulations severely limit the feasibility of using volatile solvents over a galvanizing line, as they are often flammable and have health and safety concerns (many are reprotoxic and can also cause liver damage). Therefore, the choice of solvents is limited.

[095]O carbonato de propileno é um solvente relativamente seguro, tendo boa solubilidade em água, baixa toxicidade e baixa inflamabilidade (o ponto de fulgor é 135°C) e é ideal a partir de um ponto de vista de saúde e segurança. A gama buti- rolactona também funciona bem, porém é mais tóxica e, em alguns países, é um fármaco controlado devido ao seu uso para prazer.[095]Propylene carbonate is a relatively safe solvent, having good solubility in water, low toxicity and low flammability (the flash point is 135°C) and is ideal from a health and safety standpoint. Gamma butyrolactone also works well, but it is more toxic and, in some countries, it is a controlled drug because of its use for pleasure.

[096]Na presente invenção descobriu-se que podem ser obtidos melhores resultados em combinação com as soluções de causticar à base de manganês, descritas neste documento, quando o uso do carbonato de propileno for combinado com um hidróxi ácido orgânico, tal como o ácido láctico, o ácido glicólico ou o ácido glicô- nico. O uso de carbonato de propileno sozinho ou com um agente molhante dá boa adesão e tempos de causticar reduzidos, porém o aspecto cosmético das misturas de ABS/PC é insatisfatório após a causticação, a ativação e a subsequente galvanização, porque ele está sujeito à formação de buracos. A combinação de carbonato de propileno com estes hidróxi ácidos, no estágio de pré-tratamento, é efetiva no impedimento deste problema.[096] In the present invention it has been found that better results can be obtained in combination with the manganese-based caustic solutions described herein when the use of propylene carbonate is combined with an organic hydroxy acid such as acid lactic acid, glycolic acid or glycolic acid. The use of propylene carbonate alone or with a wetting agent gives good adhesion and reduced caustic times, but the cosmetic appearance of ABS/PC blends is unsatisfactory after causticizing, activation and subsequent galvanizing because it is subject to formation of holes. The combination of propylene carbonate with these hydroxy acids, in the pre-treatment stage, is effective in preventing this problem.

[097]Tipicamente, a concentração de carbonato de propileno é entre cerca de 100 e cerca de 500 mL/L e a concentração do ácido orgânico é entre cerca de 100 e cerca de 500 mL/L. Além disso, a temperatura de operação é tipicamente entre cerca de 20° e 70°C e o tempo de imersão é entre cerca de 2 e cerca de 10 minutos.[097] Typically, the concentration of propylene carbonate is between about 100 and about 500 mL/L and the concentration of organic acid is between about 100 and about 500 mL/L. Furthermore, the operating temperature is typically between about 20° and 70°C and the immersion time is between about 2 and about 10 minutes.

[098]Desse modo, a presente invenção também se refere, em geral, a uma composição de pré-tratamento para o substrato plástico galvanizável, compreendendo a Gama butirolactona ou o carbonato de propileno em combinação com um hi- dróxi ácido orgânico, tal como o ácido láctico, o ácido glicólico ou o ácido glicônico.[098] Thus, the present invention also relates, in general, to a pretreatment composition for the galvanizable plastic substrate, comprising the Gamma butyrolactone or the propylene carbonate in combination with an organic acid hydroxy, such as lactic acid, glycolic acid or glycolic acid.

EXEMPLO COMPARATIVO 5:COMPARATIVE EXAMPLE 5:

[099]Uma amostra de teste composta de uma mistura de ABS/PC consistindo em 45% de policarbonato foi imersa em uma solução contendo 150 mL/L de carbonatos de propileno, para os tempos e a temperatura mostrados na Tabela 1. Após isso, o painel foi enxaguado e causticado em uma solução contendo 12,5M de ácido sulfúrico e 0,08M de manganês, onde 0,015M dos íons manganês tinha sido eletroli- ticamente oxidado para manganês (III). A causticação foi efetuada por 30 minutos, em uma temperatura de 68-70°C. Após este tratamento, o painel foi enxaguado, ativado usando uma galvanização padrão, na sequência de pré-tratamento de plásticos (ativador de paládio MacDermid D37, acelerador MacDermid e níquel sem corrente MacDermid J64, de acordo com as folhas de dados técnicas), e então galvanizado em cobre. O aspecto cosmético dos painéis foi examinado e um teste de adesão quantitativo foi efetuado por remoção do depósito do substrato usando uma máquina de teste de tração Instron. Os valores da adesão obtidos são mostrados na Tabela 1.

Figure img0004
[099] A test sample composed of an ABS/PC blend consisting of 45% polycarbonate was immersed in a solution containing 150 mL/L of propylene carbonates, for the times and temperature shown in Table 1. Thereafter, the panel was rinsed and causticized in a solution containing 12.5M sulfuric acid and 0.08M manganese, where 0.015M of the manganese ions had been electrolytically oxidized to manganese(III). Caustication was carried out for 30 minutes at a temperature of 68-70°C. After this treatment, the panel was rinsed, activated using a standard galvanizing, following pre-treatment of plastics (palladium activator MacDermid D37, MacDermid accelerator and MacDermid J64 uncurrent nickel, according to the technical data sheets), and then galvanized to copper. The cosmetic appearance of the panels was examined and a quantitative adhesion test was carried out by removing the deposit from the substrate using an Instron tensile testing machine. The adhesion values obtained are shown in Table 1.
Figure img0004

[0100]Os valores da adesão são bem variáveis e observou-se que manchas e buracos eram observados sobre as partes galvanizadas. O revestimento de cobre estava também com buracos.[0100]The adhesion values are quite variable and it was observed that stains and holes were observed on the galvanized parts. The copper cladding was also pitted.

EXEMPLO 8:EXAMPLE 8:

[0101]Os experimentos efetuados no Exemplo Comparativo 5 foram repetidos, porém usando um pré-condicionador compreendendo 150 mL/L de carbonato de propileno e 250 mL/L de solução de ácido láctico a 88%. Estes resultados destes testes são mostrados na Tabela 2.

Figure img0005
[0101] The experiments performed in Comparative Example 5 were repeated, but using a preconditioner comprising 150 mL/L of propylene carbonate and 250 mL/L of 88% lactic acid solution. These results of these tests are shown in Table 2.
Figure img0005

[0102]O uso deste pré-condicionador, que incluiu o ácido láctico, deu aper- feiçoamentos na consistência da adesão. Após a galvanização, observou-se que o aspecto cosmético era excelente, estando livre de manchas e da formação de buracos.[0102] The use of this pre-conditioner, which included lactic acid, gave improvements in the consistency of adhesion. After galvanizing, it was observed that the cosmetic appearance was excellent, being free from stains and the formation of holes.

Claims (11)

1. Célula eletrolítica CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: uma solução de eletrólito compreendendo íons manganês (III) e íons manganês (II) em uma solução compreendendo ácido sulfúrico e um ácido adicional selecionado a partir do grupo que consiste em ácido metano sulfônico, ácido metano dissulfônico e suas combinações; em que a solução compreende pelo menos ácido sulfúrico 8M; um catodo em contato com a solução de eletrólito; e um anodo em contato com a solução de eletrólito.1. Electrolytic cell CHARACTERIZED by the fact that it comprises: an electrolyte solution comprising manganese (III) ions and manganese (II) ions in a solution comprising sulfuric acid and an additional acid selected from the group consisting of methane sulfonic acid, acid disulfonic methane and its combinations; wherein the solution comprises at least 8M sulfuric acid; a cathode in contact with the electrolyte solution; and an anode in contact with the electrolyte solution. 2. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a solução compreende, opcionalmente, o ácido sulfúrico pelo menos 12M, e/ou em que a solução compreende entre 1M e 6M de ácido metano sulfô- nico ou ácido metano dissulfônico, e/ou em que a solução compreende de 9 a 15 molar de ácido sulfúrico e entre 1M e 6M de ácido metano sulfônico.2. Electrolytic cell according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the solution optionally comprises sulfuric acid of at least 12M, and/or in which the solution comprises between 1M and 6M of methane sulphonic acid or acid disulfonic methane, and/or wherein the solution comprises from 9 to 15 molar sulfuric acid and between 1M and 6M methanesulfonic acid. 3. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que uma área do anodo é maior do que uma área do catodo e/ou em que o anodo compreende um material selecionado a partir do grupo que consiste em carbono vítreo, carbono vítreo reticulado, fibras de carbono entrelaçadas, chumbo, liga de chumbo, titânio platinado, platina, óxido de irídio/tântalo, nióbio, diamante dopado com boro e combinações de um ou mais dos precedentes, sendo preferível chumbo ou liga de chumbo; em que o anodo também compreende chumbo ou liga de chumbo, a célula eletrolítica também compreendendo opcionalmente um meio para monitorar a concentração de Mn(II) na solução.3. Electrolytic cell according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that an area of the anode is larger than an area of the cathode and/or that the anode comprises a material selected from the group consisting of vitreous carbon, crosslinked vitreous carbon, crosslinked carbon fibers, lead, lead alloy, platinum titanium, platinum, iridium/tantalum oxide, niobium, boron doped diamond and combinations of one or more of the foregoing, with lead or lead alloy being preferred; wherein the anode also comprises lead or lead alloy, the electrolytic cell optionally also comprising a means for monitoring the concentration of Mn(II) in the solution. 4. Célula eletrolítica, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o catodo compreende um material selecionado a partir do grupo que consiste em platina, titânio platinado, óxido de irídio/tântalo, nióbio e chumbo, sendo preferível o chumbo; em que o catodo compreende chumbo ou em que o ca- todo compreende platina ou titânio platinado.4. Electrolytic cell, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the cathode comprises a material selected from the group consisting of platinum, platinum titanium, iridium/tantalum oxide, niobium and lead, with lead being preferable; wherein the cathode comprises lead or wherein the cathode comprises platinum or platinum titanium. 5. Método de oxidação eletroquímica de íons manganês (II) para íons manganês (III) CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: proporcionar um eletrólito compreendendo uma solução de íons manganês (II) em uma solução de ácido sulfúrico em concentração de pelo menos 8M, e um ácido adicional selecionado a partir do grupo que consiste em ácido metano sulfôni- co, ácido metano dissulfônico e suas combinações em uma célula eletrolítica, onde a célula eletrolítica compreende um anodo e um catodo; aplicar uma corrente entre o anodo e o catodo; e oxidar o eletrólito para formar íons manganês (III), onde os íons manganês (III) formam um complexo metaestável.5. Method of electrochemical oxidation of manganese (II) ions to manganese (III) ions CHARACTERIZED by the fact that it comprises the steps of: providing an electrolyte comprising a solution of manganese (II) ions in a solution of sulfuric acid in fur concentration minus 8M, and an additional acid selected from the group consisting of methane sulphonic acid, methane disulfonic acid and their combinations in an electrolytic cell, where the electrolytic cell comprises an anode and a cathode; apply a current between the anode and the cathode; and oxidize the electrolyte to form manganese(III) ions, where manganese(III) ions form a metastable complex. 6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o eletrólito compreende entre 1M e 6M de ácido metano sulfônico.6. Method according to claim 5, CHARACTERIZED by the fact that the electrolyte comprises between 1M and 6M of methane sulfonic acid. 7. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o anodo compreende chumbo ou liga de chumbo e do método opcionalmente compreender ainda a etapa de monitorar o acúmulo de íons manganês (III) na solução, em que ainda opcionalmente quando o método compreende a etapa de monitorar o acúmulo de íons manganês (III) na solução, opcionalmente, não mais do que 50% da concentração original de íons manganês (II) são oxidados para íons manganês (III), sendo preferível que não mais do que 25% da concentração original de íons manganês (II) sejam oxidados para íons manganês (III); e/ou ainda mais opcionalmente, quando o método compreende a etapa de monitorar o acúmulo de íons de manganês (III) na solução, o acúmulo de íons de manganês (III) é opcionalmente monitorado usando um eletrodo redox, em que a eletrólise é interrompida quando o teor de manganês (III) atinge o nível desejado; e/ou ainda mais opcionalmente, quando o método compreende a etapa de monitorar o acúmulo de íons de manganês (III) na solução, o acúmulo de íons de manganês (III) é opcio- nalmente monitorado por titulação da solução de causticar, em que a eletrólise é interrompida quando o teor de manganês (III) atinge o nível desejado; e/ou adicionalmente opcionalmente, quando o método compreende a etapa de monitorar o acúmulo de íons de manganês (III) na solução, o método compreende ainda monitorar a concentração de íons de manganês (II) na solução.7. Method according to claim 5, CHARACTERIZED by the fact that the anode comprises lead or lead alloy and the method optionally further comprises the step of monitoring the accumulation of manganese (III) ions in the solution, in which further optionally when the method comprises the step of monitoring the accumulation of manganese(III) ions in the solution, optionally, no more than 50% of the original concentration of manganese(II) ions are oxidized to manganese(III) ions, preferably no more than that 25% of the original concentration of manganese(II) ions is oxidized to manganese(III) ions; and/or even more optionally, when the method comprises the step of monitoring the accumulation of manganese(III) ions in the solution, the accumulation of manganese(III) ions is optionally monitored using a redox electrode, in which the electrolysis is stopped when the manganese(III) content reaches the desired level; and/or even more optionally, when the method comprises the step of monitoring the accumulation of manganese (III) ions in the solution, the accumulation of manganese (III) ions is optionally monitored by titration of the caustic solution, in which electrolysis is stopped when the manganese(III) content reaches the desired level; and/or optionally additionally, when the method comprises the step of monitoring the accumulation of manganese(III) ions in the solution, the method further comprises monitoring the concentration of manganese(II) ions in the solution. 8. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a etapa de inverter periodicamente a corrente na célula eletrolítica, de forma que o acúmulo de dióxido de manganês sobre o anodo é impedido.8. Method according to claim 5, CHARACTERIZED by the fact that it comprises the step of periodically reversing the current in the electrolytic cell, so that the accumulation of manganese dioxide on the anode is prevented. 9. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda a etapa de contatar um plástico galvanizável com o complexo metaestável por um período de tempo para causticar o plástico galvanizável, em que opcionalmente o plástico galvanizável compreende acrilonitrila-butadieno- estireno ou acrilonitrila-butadieno-estireno/policarbonato, e/ou em que antes de contatar o plástico galvanizável com o complexo metaestá- vel, o plástico galvanizável é contatado com uma composição de pré-tratamento para condicionar a superfície do plástico galvanizável, a composição de pré-tratamento compreendendo um solvente selecionado a partir do grupo que consiste em carbonato de propileno, gama butirolactona, e suas combinações, sendo preferivelmente o carbonato de propileno como solvente, opcionalmente em que a solução de pré-tratamento compreende adicionalmente um hidróxi ácido orgânico, de preferência, em que o hidróxi ácido orgânico é selecionado a partir do grupo que consiste em ácido láctico, ácido glicólico, ácido glicônico e combinações de um ou mais dos precedentes; adicionalmente opcionalmente em que quando a solução de pré-tratamento compreende um hidróxi ácido orgânico, a composição de pré-tratamento é mantida a uma temperatura entre 20 a 70°C e o plástico galvanizado é contatado com a composição de pré-tratamento por de 2 a 10 minutos.9. Method according to claim 5, CHARACTERIZED in that it further comprises the step of contacting a galvanizable plastic with the metastable complex for a period of time to causticize the galvanizable plastic, wherein optionally the galvanizable plastic comprises acrylonitrile-butadiene - styrene or acrylonitrile-butadiene-styrene/polycarbonate, and/or in which, before contacting the galvanizable plastic with the metastable complex, the galvanizable plastic is contacted with a pre-treatment composition to condition the surface of the galvanizable plastic, the pretreatment composition comprising a solvent selected from the group consisting of propylene carbonate, gamma butyrolactone, and combinations thereof, preferably being propylene carbonate as solvent, optionally wherein the pretreatment solution further comprises an acid hydroxy organic, preferably wherein the hydroxy organic acid is selected from the group containing it consists of lactic acid, glycolic acid, glycolic acid, and combinations of one or more of the foregoing; additionally optionally wherein when the pretreatment solution comprises an organic hydroxy acid, the pretreatment composition is maintained at a temperature between 20 to 70°C and the galvanized plastic is contacted with the pretreatment composition by 2 to 10 minutes. 10. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o catodo compreende um material selecionado a partir do grupo que consiste em platina, titânio platinado, óxido de irídio/tântalo, nióbio e chumbo, opcionalmente em que o catodo compreende chumbo e/ou o catodo compreende titânio platinado ou platina.10. Method according to claim 5, CHARACTERIZED by the fact that the cathode comprises a material selected from the group consisting of platinum, platinum titanium, iridium/tantalum oxide, niobium and lead, optionally wherein the cathode comprises lead and/or the cathode comprises platinum titanium or platinum. 11. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a densidade de corrente do anodo se encontra entre 0,1 e 0,4 A/dm2 e/ou em que a temperatura do eletrólito é mantida entre 30°C e 80°C.11. Method according to claim 5, CHARACTERIZED by the fact that the anode current density is between 0.1 and 0.4 A/dm2 and/or in which the electrolyte temperature is maintained between 30°C and 80°C.
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