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Verfahren zur Herstellung von mit Metall oder Halbmetall überzogenen Kunststoff-Folien,-Bändern,-Profilen od. dgl. Formkörpern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit Metall oder Halbmetall überzogenen Kunststoff-Folien,-Bändern,-Profilen od. dgl. Formkörpern, wobei der Kunststoff mit Zusätzen aus Metall oder Halbmetall vorzugsweise des Überzuges versetzt wird, danach Teilchen der Zusätze an der Oberfläche des Kunststoffgegenstandes freigelegt werden, worauf der so vorbereitete Gegenstand mit dem gewünschten Überzug versehen wird.
Beim Überziehen von Kunststoffgebilden verschiedenster Form, wie Folien, Bändern, Profilen oder sonstwie geformten Körpern beliebiger Gestalt mit Metallen oder Halbmetallen war eine dauernde, haltbare Verbindung zwischen dem Kunststoff des Körpers und der Metall-oder Halbmetallschicht schwer erreichbar.
Zum galvanischen Metallisieren von Kunststoffartikeln wurde bereits der Vorschlag gemacht, eine elektrisch leitende und somit galvanisierbare Phenolharz-Pressmasse durch inniges Vermischen von fein zerkleinerten Bestandteilen aus Phenolharz und einem Metall herzustellen. Die Pressteile wurden dann vor der Galvanisierung einem chemischen Verfahren mit Natriumhydroxydlösung oder einem mechanischen Verfahren mit einem Sandstrahlgebläse unterzogen, durch welche Verfahren die Presshaut entfernt wurde und damit metallische Füllstoffteilchen freigelegt wurden. Diese Art der Freilegung von Metallteilchen an der Oberfläche des Kunststoffkörpers war jedoch unzureichend, so dass die aufzutragende Metallschicht nicht die zu erwartende Haftfestigkeit erreichen konnte.
Um diesem Mangel zu begegnen, wird ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, bei welchem erfindungsgemäss die Freilegung der in den Kunststoff eingebetteten Teilchen durch Zerschneiden des Kunststoffgegenstandes erfolgt.
Dieses Verfahren bietet den besonderen Vorteil, dass bei Verwendung weicher Metallkörner, beispielsweise Kupfer, diese beim Zerschneiden des Kunststoffkörpers verschmiert werden und dadurch eine grosse Haftunterlage für das darauf abzuscheidende Metall liefern. Aber auch harte Körner bieten aufgeschnitten eine grössere Fläche an als nur auf einem Teil der Oberfläche freigelegte Körner.
Das erfindungsgemässe Verfahren geht somit in der Weise vor sich, dass dem Kunststoff ein Pulver vorzugsweise jenes Metalls oder Halbmetalls, aus dem der Überzug bestehen soll, beigemischt, dass aus diesem Gemisch eine Bahn oder ein sonstiger Formkörper erzeugt, diese Bahn oder dieser Formkörper zumindest einmal vorzugsweise parallel zur Längserstreckung, geteilt, so dass Bahnen, Bänder oder sonstige Formkörper entstehen, die an zumindest einer Seite angeschnittene Körner des Metall-oder Halbmetallpulvers zeigen, und auf zumindest eine der angeschnittene Körner zeigenden Seiten ein Überzug aus Metall oder Halbmetall aufgebracht wird.
Die sichtbaren Flächen der freiliegenden bzw. angeschnittenen Körner können vor dem Aufbringen des Überzuges aufgerauht und/oder gereinigt werden ; dieses Aufrauhen und/oder Reinigen kann durch eine elektrolytische Behandlung erfolgen.
Das Aufbringen des überzuges kann durch Plattieren, insbesondere Elektroplattieren, aber auch durch Aufdampfen erfolgen.
Im folgenden soll das Wesen der Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele genauer erläutert werden.
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Strangpresse eingebracht wird oder aber auch gleichzeitig damit ein bestimmter Prozentsatz eines
Metallpulvers beigegeben. Im allgemeinen wird Pulver des gleichen Metalls, aus welchem später der Überzug gebildet werden soll, beigegeben werden. Es ist aber aus verschiedenen Gründen möglich, auch ein Pulver eines andern Metalls oder ein Gemisch aus Pulvern oder Körnern verschiedener Metalle beizumengen.
Massgebend für die Auswahl der Metalle ist vor allem, dass beim späteren Aufbringen des Überzuges ein gutes Haften des Überzugmetalls an den freigelegten Flächen der Metallkörner erzielt wird. Als Beispiel hiefür ist etwa das gute Haften von Zinn oder Kadmium an Eisen zu nennen ; so kann etwa Eisenpulver beigemengt werden, wenn Zinn, oder Kadmiumüberzüge erzeugt werden sollen. Der
Prozentsatz an Metallpulver im Kunststoff richtet sich nach der Art des Kunststoffes, nach der Grösse und Form der Körner sowie nach der Art des Metalls, nach der Dicke des später herzustellenden Überzuges sowie nach der Stärke des Körpers, insbesondere des Bandes oder der Folie, auf die der
Metallüberzug aufgebracht werden soll. Dieses Verhältnis kann jeweils durch Versuche leicht ermittelt werden.
Das Gemisch aus Kunststoff und Metallpulver wird entsprechend erwärmt und etwa mit Hilfe einer Schneckenpresse mit Schlitzdüse zu einer Bahn geformt, die eine Dicke hat, welche ein
Mehrfaches der Dicke der mit Metall zu überziehenden Folie hat. Diese verhältnismässig starke Bahn wird mit Hilfe von Bandmessern ihrer Dicke nach einmal oder auch mehrere Male geteilt. Es entstehen damit Folien, die an ihren Oberflächen freigelegte oder auch angeschnittene oder durchgeschnittene
Metallkörner zeigen ; die jeweils äussersten dieser Folien haben natürlich immer nur eine Seite mit freigelegten oder angeschnittenen Körnern, weil die an den freien Oberflächen der ursprünglich hergestellten Bahn liegenden Körner aus leicht einzusehenden Gründen zur Gänze von Kunststoff umschlossen sind und nach aussen hin keine freie metallische Oberfläche zeigen.
Auf jene Seiten der so hergestellten Folien, welche freigelegte oder angeschnittene (durchgeschnittene) Metallkörner zeigen, wird als nächster Schritt ein Metallüberzug aufgebracht. Dieses Aufbringen kann durch Plattieren, u. zw. mechanisch oder elektrolytisch (sogenanntes Elektroplattieren) erfolgen. Werden nur sehr dünne Überzüge gewünscht, so können diese auch durch Aufdampfen hergestellt werden. Das Metall des Überzuges verbindet sich infolge der Art des Aufbringens mit dem freigelegten Metall der einzelnen Körner, so dass der Überzug mit den einzelnen Körnern bleibend verbunden ist. Anderseits haften die meisten der Körner nicht nur infolge ihrer immer vorhandenen Unregelmässigkeiten gut im Kunststoff, sondern auch dadurch, dass sie mit Hinterschneidungen in den Kunststoff eingebettet sind.
Wird in einfachster Weise die Form eines Metallkörnchens als Kugel angenommen, so ist klar, dass von einer grossen Anzahl aller dieser Körnchen beim Zertrennen der dicken Bahn nur eine Kalotte abgeschnitten wird, deren Durchmesser geringer ist als ein Grosskreis der Kugelform, dass also der grössere Teil der Kugelform in Kunststoff verbleibt.
Es kann vorteilhaft sein, vor dem Aufbringen des Überzuges die freiliegenden Flächen der Metallkörnchen durch mechanische oder elektrolytische Behandlung aufzurauhen und/oder zu reinigen.
Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es sich bei Pulver und Überzug um Metalle handelt, die schwer zum gegenseitigen Haften zu bringen sind.
Die so erzeugten Folien können, vorteilhafterweise nach der Aufbringung des Überzuges, zu Bändern geschnitten werden oder in sonstige beliebige Form, etwa Plättchen, Streifen, Scheiben usw., geschnitten, gestanzt oder sonstwie zerteilt werden.
Sollen kleine Plättchen mit bestimmter Umrissform und einem Überzug aus Metall an einer oder an beiden Flachseiten erzeugt werden, so kann aus dem Kunststoff-Metallpulvergemisch ein Profil hergestellt werden, dessen Querschnitt der gewünschten Umrissform der Plättchen gleicht. Dieses Profil wird sodann quer zu seiner Längsachse gegebenenfalls aber auch schräg, wenn auf diese Weise die Umrissform leichter erreicht werden kann, zerschnitten, wodurch wieder das Freilegen oder Anschneiden der Metallkörnchen eintritt. Sodann können die einzelnen Plättchen mit dem Überzug, wie zuvor beschrieben versehen werden.
In ähnlicher Weise kann ein Profil oder eine Platte auch durch Schnitte geteilt werden, die quer zur Plattendicke und in der Platten-Längserstreckung geführt sind. Dieses Zerteilen kann sogleich nach dem Austreten des Profils oder der Platte aus der Düse der Strangpresse vorgenommen werden, wobei allerdings darauf zu achten ist, dass der Kunststoff schon hinreichend fest geworden ist (abgekühlt ist), um die einzelnen Metallkörnchen so fest halten zu können, dass diese beim Schneiden aus dem Kunststoff nicht ausbrechen.
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Bisher ist die Herstellung von Überzügen aus Metallen angeführt worden. In gleicher Weise können aber auch Überzüge aus Halbmetallen oder Halbleitern erzeugt werden. Hiebei ist es aber von Vorteil, zum Erzeugen des Überzuges das Verfahren des Aufdampfens anzuwenden. Bei der Herstellung von Überzügen aus Halbleitermaterial können die Körnchen des dem Kunststoff beizugebenden Pulvers sowohl aus Halbleitermaterial als auch aus Metallen oder Gemischen von beiden bestehen.
Die Verwendung der in dieser Weise hergestellten neuen Produkte ist sehr mannigfaltig. So können beispielsweise Schaltbänder für Magnetbandeinrichtungen verschiedenster Art erzeugt werden, so wie auch Schaltfolien für verschiedenste Steuerungen, wenn der Überzug aus Metall nur an bestimmten
Stellen, etwa durch Anwendung von Schablonen, Masken od. dgl. beim überzugaufbringen oder durch vorgeformte überzüge vorgesehen wird und damit auf dem Kunststoffträger nur bestimmte Bereiche mit einem leitenden Überzug versehen werden. Weiters können durch die Verwendung von Metallen mit hohem elektrischen Widerstand zur Bildung des Überzuges Widerstandsbänder, biegsame oder auch steife Streifen, für die Verwendung in der Elektrotechnik und Elektronik erzeugt werden.
Es können hiebei etwa Folien voller Breite mit Widerstandsmetall-Überzug erzeugt werden, die später je nach gewünschtem Ohmwert und nach erforderlicher Belastbarkeit in entsprechend breite und lange Streifen geschnitten werden.
Werden Halbleiter als Überzugsmaterial angewendet, so können durch entsprechende Weiterbehandlung des so auf einen passenden Kunststoffträger aufgebrachten Halbleitermaterials, auch nach Aufbringen weiterer Schichten zur Erzeugung der erforderlichen sogenannten "Übergänge" im Halbleitermaterial, Transistoren, Dioden, Kondensatoren usw. auf dem Kunststoffträger erzeugt werden.
Die Erfindung ist weiters nicht auf die Erzeugung von eine Metall- oder Halbmetallschicht tragenden flächenhaften Gebilden beschränkt. Vielmehr können auch an beliebig geformten Körpern, die aus einem Gemisch von Kunststoff und Metall-oder Halbmetallpulver bestehen, an beliebigen Stellen durch Abschneiden oder sonstiges Abtrennen von Schichten oder Teilen des Formkörpers die Metall-oder Halbmetallkörnchen freigelegt oder angeschnitten werden, so dass ein an diesen anzubringender Metall-oder Halbmetallüberzug fest und dauernd haftet. Diese Trennstellen brauchen nicht von Ebenen begrenzt zu sein, sondern die Schnitte können mit entsprechend geformten Messern oder sonstigen Werkzeugen (etwa Sägen, Schleifscheiben od. dgl. oder sonstigen beliebigen spanabhebenden Werkzeugen) in jeder Form erzeugt werden.
Als Beispiel für derartige Teile können Bestandteile von elektrischen Schaltern, Nieder-oder Hochspannungseinrichtungen wie etwa Zündvorrichtungen an Ottomotoren, genannt werden, wobei Kunststoffteile, die auch mit dem an sich geringen Anteil an Metallpulver hinreichend gute Isolatoren sind, an bestimmten Teilen ihrer Oberfläche leitende überzüge aufweisen sollen. Bei derartigen Teilen
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sollen, Metallpulver oder Halbmetallpulver im Kunststoffteil anzuordnen, so dass in den übrigen Partien des Kunststoffteils insbesondere die isolierenden Eigenschaften des Kunststoffes voll zur Geltung kommen.