CH385486A - Verfahren zur Herstellung einer haftfesten Verbindung zwischen Werkstücken aus halogenierten Polyäthylenen und anderen Werkstoffen - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung einer haftfesten Verbindung zwischen Werkstücken aus halogenierten Polyäthylenen und anderen Werkstoffen
Halogenierte Polyäthylene, das sind Kunststoffe, die durch Polymerisation von Halogenäthylenen entstehen, sind für viele Zwecke hervorragend geeignete Werkstoffe. Sie weisen häufig ausgezeichnete chemische und elektrische Eigenschaften auf. Viele von ihnen haben gute mechanische Festigkeitseigenschaften, sind formbeständig und besitzen einen ausserordentlich geringen Reibungskoeffizienten. Sie sind chemisch widerstandsfähig, witterungsbeständig, feuchtigkeitsabweisend und zugleich gute Wärmeisolatoren. Manche sind auch gute elektrische Isolatoren mit hoher Durchschlagsfestigkeit und geringen   dieelektrischen    Verlusten.



   Alle diese angeführten und zahlreiche weitere wünschenswerte Eigenschaften sichern diesen Werkstoffen mannigfaltige Anwendungsmöglichkeiten im Maschinen- und Apparatebau, in der elektrischen Industrie und in der chemischen Industrie. Die genannten Kunststoffe haben für die ihnen eigenen Anwendungsgebiete - sozusagen - nur einen Fehler: Sie lassen sich mit anderen Werkstoffen nicht stoffschlüssig verbinden, also nicht verschweissen oder verkleben. Man war bei ihrer Benutzung vielmehr auf form- und kraftschlüssige Verbindungen, also auf Verschrauben, Vernieten und dergleichen angewiesen.



  Die Eigenschaft der Nichtklebefähigkeit dieser Werkstoffe einerseits und die Eigenschaft, dass sie einen äusserst geringen Reibungskoeffizienten besitzen anderseits, hängen ursächlich zusammen.  Klebefähigkeit  oder allgemeiner die Fähigkeit, mit anderen Werkstoffen Adhäsionsverbindungen einzugehen, erhält man erst durch eine geeignete Behandlung ihrer Oberfläche, wodurch diese chemisch verändert wird.



  Es ist bekannt, dass die halogenierten Polyäthylene von Schmelzen der Alkalimetalle angegriffen werden können, und es sind in letzter Zeit auch sogenannte klebefähige Folien, die derart behandelt worden waren, auf den Markt gekommen. Doch ist eine Behandlung mit schmelzflüssigen   Alkalimetallen-oft    wird Natrium dafür   verwendet - verfahrenstechnisch    umständlich und erfordert eine sehr genaue Kontrolle der Betriebsbedingungen, damit wirklich nur eine sehr dünne Oberflächenschicht chemisch angegriffen wird. Zu tief gehende Einwirkung könnte zur Folge haben, dass die mit so behandelten Werkstückoberflächen hergestellten Klebeverbindungen zwar in der eigentlichen Klebefläche halten, dass aber bei Beanspruchung Risse im Werkstoff selbst in der Nähe der Klebefläche auftreten.

   Die durch den chemischen Angriff veränderte Oberflächenschicht soll nicht zu dick sein, wenn haftfeste Verbindungen entstehen sollen. Die Behandlung mit Alkalimetallen hat für manche andere Zwecke ausserdem noch den weiteren Nachteil, dass sie zu einer nicht vernach  lässigbaren    elektrischen Oberflächenleitfähigkeit führt.



  Dies bringt in vielen Anwendungsfällen Nachteile, vor allem, wenn durch eine solche Behandlung die dielektrischen Eigenschaften der Oberflächenschicht beeinträchtigt werden.



   Die Erfindung hat nun ein Verfahren zum Gegenstand, welches erlaubt, die genannten Schwierigkeiten und Nachteile der Behandlung mit Alkalimetallen völlig zu umgehen. Es werden Erzeugnisse gewonnen, die ausserdem noch eine Reihe von neuen Vorteilen aufweisen. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung einer haftfesten Verbindung zwischen Werkstücken aus halogenierten Polyäthylenen und anderen Werkstoffen ist dadurch gekennzeichnet, dass die zu verbindenden Oberflächen des Werkstückes aus halogeniertem Polyäthylen vor Her  stellung der Verbindung mit einer dünnen Schicht eines Metalloxydes mittels Kathodenzerstäubung überzogen werden. So behandelte Oberflächen können dann mit bekannten Mitteln mit anderen Werkstoffen stoffschlüssig verbunden werden.

   Die bisherigen Versuche haben erwiesen, dass eine ganze Reihe von bekannten Klebstoffen geeignet ist, eine erfindungsgemäss behandelte Fläche eines Werkstückes aus den genannten Kunststoffen mit Metallen, anderen Kunststoffen, Papier oder dergleichen fest zu verbinden, wobei als Haftschicht ein Oxyd benützt werden kann, welches hochwertige dielektrische Eigenschaften aufweist.



   Ganz besondere Bedeutung hat das erfindungsgemässe Verfahren für die Herstellung von Metallbelägen auf halogenierten Polyäthylenbändern. Zum Beispiel ist Polyfluoräthylen ein Material, das sich für verlustfreie Wickelkondensatoren hervorragend eignet, wenn es gelingt, als Elektroden dünne Metallschichten haftfest und ohne Verschlechterung der dielektrischen Eigenschaften aufzubringen. Dies ist mit der Erfindung möglich. Dabei werden zur Herstellung solcher Kondensatoren zweckmässig die bekannten Verfahren der Vakuumbedampfung angewendet, wobei der Bedampfungsstufe eine Einrichtung zur Kathodenbestäubung des durchlaufenden Bandes mit einer Oxydschicht vorgeschaltet wird.

   Die als Haftschicht dienende Oxydschicht muss durch Kathodenzerstäubung aufgebracht werden; eine Aufbringung der Oxydschicht durch Vakuumaufdampfung führt - das ist eine wichtige Erkenntnis der   Erfindung-über-    raschenderweise nicht zum Ziele. Offenbar ist es nicht die Oxydschicht allein, die den Erfolg bringt, sondern ihre Verbindung mit der elektrischen Gasentladung in Form der Kathodenzerstäubung. Durch die Kombination der zwei Verfahrensschritte, Kathodenzerstäubung und nachfolgende Vakuumbedampfung - beide Verfahrensschritte sind an sich natürlich bekannt - ist es möglich, ein äusserst zweckmässiges Produktionsverfahren erstmals auch für die Bandbedampfung von halogenierten Polyäthylenen zu verwirklichen.



   Eingehende Versuche haben ergeben, dass sich als Haftschichten ganz besonders Schichten eignen, die durch Kathodenzerstäubung von Kupfer in Sauerstoff gewonnen werden. Eine solche Schicht kann nach der üblichen Kathodenzerstäubungstechnik in wenigen Minuten aufgebracht werden. Wird anschliessend eine dünne Metallschicht aufgedampft, hält diese ausgezeichnet und lässt sich z. B. nach dem bekannten    Klebstreifentest     - hiebei wird ein gut haftender Klebstreifen auf die Schicht aufgeklebt und dann ruckartig abgerissen, um festzustellen, ob die Schicht mitgeht - weder beschädigen noch abziehen, während dieser selbe Test auf Schichten angewandt, die anders als nach der Erfindung auf halogenierten Polyäthylenen aufgebracht wurden, regelmässig und mit Leichtigkeit zu einer Ablösung der Schichten führt.

   An Kupferschichten, die mit einer darunterliegenden Kupferoxydschicht auf Polyfluoräthylen gemäss Erfindung aufgebracht sind, kann man z. B. ohne weiteres Kupferdrähte anlöten. Die aufgebrachte Haftschicht aus Kupferoxyd kann extrem dünn sein, so dünn, dass sie sich optisch überhaupt noch nicht bemerkbar macht; trotzdem haften nachfolgend aufgedampfte dickere Schichten, z. B. aus elektrisch gut leitenden Metallen, wie Silber, Gold, Aluminium oder auch Kupfer, sehr fest. Beachtlich ist hierbei, dass man so Beläge herstellen kann, welche völlig flexibel sind; auch mit dickeren Schichten belegte Bänder lassen sich wickeln, ohne dass die Schichten abspringen.



  Diese Eigenschaft, die die bekannten Metallisierungsbeläge auf Kondensatorbändern keineswegs aufweisen, haben ihre Ursache vermutlich in einer ganz besonderen Struktur der nach der Erfindung hergestellten Beläge auf halogenierten Polyäthylenen.



  Der Umstand, dass die   Haftschichten    so dünn gemacht werden können, dass sie optisch überhaupt nicht stören, erlaubt interessante   Anwendungen    des erfindungsgemässen Verfahrens auch zur Herstellung von nichtmetallischen Belägen auf Unterlagen aus halo  gelierten    Polyäthylenen. Der Umstand, dass die Haftschichten so dünn gemacht werden können, dass sie optisch überhaupt nicht stören, erlaubt interessante Anwendungen des erfindungsgemässen Verfahrens auch zur Herstellung von nichtmetallischen Belägen auf Unterlagen aus halogenierten Polyäthylenen.



  Durch die Erfindung ist das Gesamtgebiet der genannten Kunststoffe der üblichen Beschichtungstechnik erschlossen worden.



   Weitere Versuche haben ergeben. dass viele andere Metalloxyde die gleichen Dienste tun. Der Fachmann   wird bei der Auswahl des Oxyds natürlich die (: Ge-    sichtspunkte des Einzelfalles berücksichtigen; manche von diesen Schichten zeichnen sich durch besondere optische Qualitäten aus, manche dagegen durch ihre elektrischen Eigenschaften. Sehr gute Resultate wurden erhalten mit den Oxyden des Indiums, Wismuths, Zinks und mit den Oxyden der Metalle Eisen, Kobalt, Nickel, wobei jedes dieser Metalloxyde wiederum am zweckmässigsten durch Kathodenzerstäubung des reinen Metalls in Sauerstoff erzeugt wird.



  Doch sei bemerkt, dass auch Methoden bekannt sind, mit denen auch nichtmetallische Substanzen durch eine Art Kathodenzerstäubung in Form dünner Schichten auf Unterlagen niedergeschlagen werden können. Man stellt dabei eine Fläche des zu zerstäubenden Oxyds einer Hochspannungselektrode gegen über, während eine Hilfskathode in der Nähe des Oxyds angeordnet wird.



   Die anliegenden Figuren zeigen Produkte, die nach dem Verfahren nach der Erfindung erhalten werden können.



   In Fig. 1 bedeutet 1 ein Werkstück, z. B. aus dem unter dem Markennamen  Teflon  bekannten Kunststoff. Dieses Werkstück kann etwa ein Band oder eine Platte sein, auf welche ein Metallbelag zwecks Herstellung eines elektrischen Kondensators aufgebracht werden soll. Zu diesem Zweck wird zuerst durch Kathodenzerstäubung in an sich bekannter Weise  eine dünne Schicht 2 eines der oben genannten Metalloxyde niedergeschlagen. Durch die Schicht 2 erzielt man eine gute Haftfestigkeit für den nachfolgenden Metallbelag 3 aus einem elektrisch gut leitenden Metall, z. B. Kupfer. Der Metallbelag kann durch Vakuumaufdampfen unmittelbar auf der durch das vorherige Aufbringen einer oxydischen Haftschicht vorbereiteten Unterlage aufgedampft werden.

   Dank der oxydischen Haftschicht haftet dieser Metallbelag so fest auf der Unterlage, dass er durch den bekannten Klebestreifentest keinesfalls entfernt werden kann.



  Dabei wird ein Klebestreifen auf den Metallbelag aufgeklebt und durch einen plötzlichen Ruck abgerissen.



  Wenn der Belag mit der Unterlage mangelhaft verbunden ist, wird er beim Abreissen des Klebestreifens ebenfalls von der Unterlage weggerissen. Wenn er dagegen mit der Unterlage fest verbunden ist, ist dies nicht möglich. Es hat sich gezeigt, dass ein Metallbelag, der direkt auf eine    Teflon  -Unterlage    aufgedampft wird, den erwähnten Klebestreifentest im Gegensatz zu den nach dem erfindungsgemässen Verfahren aufgebrachten Metallbelägen nicht besteht.



   Die Fig. 2 zeigt, wie nach der Erfindung ein Werkstück eines Kunststoffes aus der oben definierten Klasse, z. B. eine Platte 4 aus    Teflon ,    mit einem anderen Werkstück 5, z. B. mit einer Metallplatte, verbunden werden kann. Zu diesem Zweck wird die zu verbindende Fläche 6 des Werkstücks aus  Teflon  zuerst wie oben beschrieben behandelt, also durch Kathodenzerstäubung mit einer dünnen Schicht 7 eines Metalloxyds versehen. Erst die so vorbereitete Fläche kann dann einwandfrei unter Benutzung an sich bekannter Verbindungsmittel, z. B. einer Schicht 8 aus einem bekannten Klebstoff, direkt mit der Metallplatte 5 verbunden werden. Würde man dagegen versuchen, die  Teflon -Platte 4 unmittelbar mit der Metallplatte 5 zu verkleben, würde dies, wie bekannt, nicht gelingen.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung einer haftfesten Verbindung zwischen Werkstücken aus halogenierten Polyäthylenen und anderen Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verbindenden Oberflächen des Werkstücks aus halogeniertem Polyäthylen vor Herstellung der Verbindung mit einer dünnen Schicht eines Metalloxyds mittels Kathodenzerstäubung überzogen werden.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein dünner Kupferoxydüberzug durch Kathodenzerstäubung von Kupfer in Sauerstoff aufgebracht wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein dünner Indiumoxydüberzug durch Kathodenzerstäubung von Indium in Sauerstoff angebracht wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein dünner Wismuthoxydüberztig durch Kathodenzerstäubung von Wismuth in Sauerstoff aufgebracht wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein dünner Zinkoxydüberzug durch Kathodenzerstäubung von Zink in Sauerstoff aufgebracht wird.

   5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine dünne Schicht eines Oxyds eines Metalls der Gruppe Eisen, Kobalt, Nickel durch Kathodenzerstäubung des betreffenden Metalls in Sauerstoff aufgebracht wird.

   6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Kathodenzerstäubung aufgebrachte Oxydschicht nachfolgend eine Metallschicht durch Vakuumaufdampfung aufgebracht wird.

   7. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf die durch Kathodenzerstäubung aufgebrachte Oxydschicht nachfolgend eine dielektrische Schicht durch Vakuumaufdampfung aufgebracht wird.

   8. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der zu verbindenden Fläche mit einer Oxydschicht überzogene Werkstück aus halogeniertem Polyäthylen unter Benutzung eines Klebmittels mit einer Fläche eines anderen Werkstoffes verbunden wird.