DE2058476A1

DE2058476A1 - Verfahren zum partiellen Metallisieren von Kunststoffoberflaechen

Info

Publication number: DE2058476A1
Application number: DE19702058476
Authority: DE
Inventors: Schlegel Hans Dipl-Chem Dr; Franz Tonnier
Original assignee: WMF Group GmbH
Current assignee: WMF Group GmbH
Priority date: 1970-11-27
Filing date: 1970-11-27
Publication date: 1972-08-10

Description

Verfahren zum partiellen Metallisieren von Kunststoffoberflächen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum partiellen Metallisieren von Kunststoffoberflächen durch Abdecken der mit einer Metallschicht zu überziehenden Teile der Kunststoffoberflächen mit einer im Laufe des Verfahrens wieder zu entfernenden Schutzschicht, Beizen, Aktivieren und chemisches und galvanisches Metallisiemn.
JSs sind bereits seit einiger Zeit Kunststoffe bekannt, deren Oberflächen sich durch chemische und galvanische Metallabscheidung, meist nach einer entsprechenden Vorbehandlung durch Beizen und Aktivieren, mit einer dünnen, fest haftenden Metallschicht überziehen lassen, wobei insbesondere die sogenannten ABS-Pfropfpolymerisate, d.h. Kunststoffe, die aus einem steifen und harten Styrol-Acrylnitril-Gerüst bestehen, in das äußerst fein verteilte Kautschukpartikcl eingelagert sind, bzw. das durch Bropfpolyerisation mit Butadienkautschuk gefüllt ist, lassen sich überraschend gut metallisieren und haben daher dem Kunststoff neue und interessante Anwendungsgebiete eröffnet. Da die auf AB<-Kunststoffen abgeschiedenen Metallschichten in der Regel eine Schichtdicke von 20 bis 50 Fm und eine ausgezeichnete Haftfestigkeit besitzen, stellen metallisierte ABS-Propfpolrnerisatkörper einen echten Verbundwerkstoff mit völlig neuen Eigenschaften dar.
Im gleichen Maße wie galvanisch metallisierte ABS-Kunststoffkörper immer verbreiterte Anwendung fanden, wurde auch der Wunsch nach einem Verfahren immer stärker, mit dessen Hilfe nicht nur vollständig mit einer Metallschicht überzogene, sondern auch partiell metallisierte ABS-Kunststoffgegenstände hergestellt werden können, wobei hinzukam, daß im Laufe der Zeit auch gefärbte galvanisch metallisierbare ABS-Kunststoffe entwickelt werden konnten.
Obwohl somit ein dringender Bedarf an Verfahren zum partiellen Metallisieren von KunststoffoberY'läcbn bestand, konnten sich bisher bekannte Verfahren der eingangs bezeichneten Art, bei denen die beim Metallisieren auszusparenden Teile der Kunststoffoberflächen vor dem Abbeizen mit Hilfe von Abziehlacken oder -folien abgedeckt wurden, in der Praxis nicht durchsetzen, da diese Verfahren in der Handhabung unsicher und in der Anwendung zu teuer sind. Beim Abdecken bestimmter Oberflächenbezirke mit Abdecklackschichten oder Klebefolien werden diese, da sie den folgenden Behandlungsstufen unterworfen werden, selbstverständlich ebenfalls angebeizt, aktiviert und dann chemisch verkupfert oder vernickelt@und müssen dann vor dem galvanischen Verstärken der chemisch abgeschiedenen Netallschicht in mühevoller Handarbeit entfernt werden, wobei außerdem häufig Besch'adigungen der übrigen Werkstückoberilächen nicht zu vermeiden sind.
Auch ein weiteres bekanntes Verfahren, bei dem versucht wird, die aus der Metallschicht auszusparenden Kunststoffflächen dadurch von der Netallisierung freizuhalten, daß man sie mit Kerben umschließt, die bei der galvanischen Abscheidung der Metalle nicht überbrückt werden können sollen, hat sich in der Praxis nicht bewährt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß auch die Verwendung von Elektrolyten mit schlechter Mikrostreufähigkeit keine Gewähr dafür bietet, daß nicht hier und dort stromleitende Brücken entstehen, was dann zu einer Durchmetallisierung der ganzen Werkstückoberfläche führt.
Der erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, das die Nachteile der bekannten Verfahren zum partiellen Metallisieren von Kunststoffoberflächen überwindet und es insbesondere gestattet, mit geringem Kostenaufwand und ohne nennenswerten Anfall von Ausschußstücken Kunststoffgegenstände mit partiell metallisierten Oberflächen in einer auch für die industrielle Großserienfertigung geeigneten Weise herzustellen, die zuverlässig scharfe Grenzlinien zwischen den mit Metall beschichteten Oberflächenteilen und den nicht beschichteten Oberflächenteilen aufweisen.
Diese Aufgabe wird erindungsgemä dadurch gelöst, daß die abzudeckenden Teile der Kunststoffoberfläche vor dem Beizen mit einer Schicht aus einem säurefesten Lack überzogen werden, die nach dem Aktivieren und vor der chemischen Metallabscheidung mit einem dnLack leicht lösenden Lösungsmittel entfernt wird, in dem der Kunststoff, aus dem die zu metallisierende Kunststoffoberfläche besteht, unlöslich ist.
Das Verfahren der Erfindung beruht nuf der überraschenken Erkenntnis, daß bestimmte Lösungsmittel die ABS-Pfropfpolymerisate nicht angreifen, die Edelmetallbekciinung nicht stören und, was noch überraschendcr ist, die Haftfestigkeit den anschliebend chemisch abCeschiedenen Kupfers oder Nickels nicht vermindern.
Uberraschend ist diese, diese Grundlage des Verfahrens der Erfindung bildende Erkenntnis vor allem deswegen, da man bisher der Ansicht war, daß die gebeizten ABS-Kunststoffoberflächen nach dem Aktivieren mit Palladium und Zinn bzw. Silber sofort und noch in nassem Zustand durch chemische Abscheidung mit einer Kupfer- oder Nickelleitschicht versehen werden müßten.
Die Tatsache, daß die Aktivität der bekeimten ABS-Pfropfpolymerisatoberflächen durch die erfindungsgemäße Behandlung mit Lösungsmitteln und durch die anschließende Trocknung nicht leidet, ja daß diese Aktivität sogar nicht nur erhalten bleibt, sondern die Geschwindigkeit, mit der sich die aktivierten Stellen, d.h. also diejenigen Bereiche der Oberfläche, die nicht mit Lack abgedeckt waren, mit einer chemisch abgeschiedenen Kupfer- oder Nickelschicht überziehen,durch die erfindungsgemäße Losungsmittelbehandlung anscheindend eher noch gesteigert wird, wiederspricht also allen früheren Erfahrungen und Ansichten der Fachwelt.
Da die auszusparenden Bereiche beim Verfahren der Erfindung während des Beizens und Aktivierens mit einem säurefesten Lack abgedeckt sind, werden sie nicht bekeimt, nehmen deshalb na cii der Entfernung des Lackes bei der reduktiven Metallabscheidung kein Kupfer odnr Nickel an und bleiben daher auch bei der anschließenden galvanischen Verstärkung selbstverständlich blank.
Das Verfahren der Erfindung bietet darüber hinaus den weiteren Vorteil, daß die frei bleibenden Kunststoffoberflächenteilo während des Beizens durch die Lackabdckkung geschützt sind und daher auch beim Fertigteil ihre einwandfreie Spritzhaut behalten.
Die Trenn- bzw. Grenzlinien zwischen den ausgesparten und den metallisierten Bereichen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren partiell metallisierter Kunststoffoberflächen sind außerordentlich scharf. Auch hierin unterscheidet sich dc Verfahren der Erfindung in vorteilhafter Weise von den bekantn Verfahren, bei denen versucht wird, die Aussparung durch Abdecken mit Abziehlack oder -folien zu erreichen.Beim Abziehen der Abdecklackschichten oder -folien werden nämlich häufig die Grenzlinien verletzt, was zu unscharfen bzw. ausgefransten Bildern führt.
Die Abdecklackschichten können beim Verfahren der Erfindung auf die von der Metallschicht freizuhaltenden Oberflächenstellen zweckmäßig über Schablonen gespritzt oder mittels Siebdruck oder anderen Druckverfahren oder aber mit Hilfe der Schiebebildtechnik aufgebracht werden.
Das Verfahren der Erfindung eignet sich in besonders vorteilhafter Weise zum Metallisieren der Oberflächen von polare Gruppen, insbesondere Stickstoffhaltige Gruppen sowie gegebenenfalls ganz oder teilweise verseifte Nitrilgruppen enthaltenden Homo- oder Mischpolymeren, insbesondere Pfropfpolymeren.
Als Lacke kommen für das Verfahren der Erfindung insbesondere Lacke auf der Basis von in Halogenkohlenwasserstoffen leicht löslichen Kunst- oder Naturharzen, wie Acetylzellulose, in Betracht.
Als Losungsmittel zum Entfernen der Lacke werden erfindungsgemäß bevorzugt Halogenkohlenwasserstofflösungsmittel, insbesondere perhalogenierte lialogenkohlenwasserstefflösnngsmit £-el, verwendet, wobei, insbesondere bei der Verwendung der als Lack besonders bevorzugten Siebdruckätzreserven, Perchloräthylen besonders bevorzugt ist.
Als Lack haben sich beim Verfahren der Erfindung in Perchloräthylen leicht lösliche Siebdruckätzreserven besonders bewährt, da ABS-Pfropfpolymerisate in dem zum Entfernen dieser Lacke hervorragend geeigneten rerchloröthylen praktisch vollkommen unlöslich sind.
Das Beispiel erläutert eine bevorzugte Ausfiihrungsform der Erfindung.
Beispiel Es wird ein Tablett aus versilbertem ABS-Pfropfpolymerisat mit farbigem ausgespar-tem Dekor hergestellt, indem man 1. durch Spritzgießen aus farbigem ABS-J?fropfpolymerisat ein Tablett der gewünschten Form herstellt, 2. durch Siebdrucken eine perchloräthylenlösliche Atzreserve im Muster des gewünschten ausgesparten farbigen Dekors aufträgt, 3. den auf diese Weise aufgetragenen Lack 30 Min bei 700 C einbrennt, 4. das Tablett in einer herkömmlichen, zum Aufrauhenvon ABS-Polymerisatoberflächen gebräuchlichen Chromschwefelsäure-ABS-Beize beizt, 5. das gebeizte Tablett spült, 6. das Tablett nach dem Abspülen der Beize mit Zinnchloridlösung aktiviert, 7. erneut spült, 8. dann mit ammoniakalischer Silberlösung aktiviert, 9. wiederum spült, 10. in Warmluft trocknet, 11. zur entfernung der Lackschicht bei Raumtemperatur 3 bis 5 Min in einem Perchloräthylenbad behandelt, 12. 10 Sek lang bei Raumtemperatur mit Perchloräthylen nachreinigt, 13. mit Warmluft trocknet, 14 in an sich bekannter Weise auf den aktivierten Teilen der Oberfläche eine Kupfer- oder Nickelleitschicht rcduktiv abscheidet, 15. wiederum spült, 16. in 5%iger Schwefelsäure dekspiert, 17. erneut spült, 18. dann in einem einebnenden Glanzkupferelektrolyten auf eine Schichtstärke von etwa 20 um verkupfert und schließlich 19. galvanisch versilbert.
Die Herstellung versilberter Hohlwaren, wie Schalen, Tabletts oder Leuchter etc. aus farbigem ABS-Kunststoffen mit aus der Silberschicht ausgesparten farbigen Ornamenten ist nur ein Beispiel für die Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens der Erfindung. Als weitere Beispiele sind die Herstellung von Knöpfen für die Textilindustrie oder von Zusatzteilen für Radio- oder Fernsehgeräte oder Zubehör für die Automobilindustrie zu nennen.
Da die Haftfestigkeit der Netallauflage auf ABS-Pfropfpolymerisatoberflächen bei der Anwendung des erfindungsgemäBal Verfahrens nicht vermindert wird, können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch praktisch verwendbare feine Rasterbeschichtungen aufgetragen werden, bei denen die Metallauflage nur noch aus schmalen Stegen besteht.
- Patentansprüche -

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Verfahren zum partiellen Metallisieren von Kunststoffoberflächen durch Abdecken der nicht mit einer Metallschicht zu überzichenden Teile der Kunststoffoberflächen mit einer im Laufe des Verfahrens wieder zu entfernenden Schutzschicht, Beizen, Aktivieren und chemisches und galvanisches Netallisieren, dadurch g e k e n n z e i chn e t , daß die abzudeckenden Teile der Kunststoffoberflächen vor dem Beizen mit einer schicht aus einen siurefe sten Lack überzogen werden, die nach dem Aktivieren und der der chemischen Metallabscheidung mit einem den Lack leicht lösenden Lösungsmittel entfernt wird, in dem der Kunststoff,aus dem die zu metallisierende Kunststoffoberfläche besteht, unlöslich ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß aus polare Gruppen, insbesondere stickstoffhaltige Gruppen enthaltenden Homo- oder Mischpolymeren, insbesondere Pfropfpolymeren bestehende Kunststoffoberflächen metallisiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n nz e i c h ii e t , daß aus gegebenenfalls ganz oder teilweise verseifte Nitrilgruppen enthaltenden Homo- oder Mischpolymeren, insbesondere Pfropfpolymeren bestehende Kunststo@foberflächen metallisiert werden.
4. Verfahren noch Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i chn e t , der aus einem Styrol-Acrylnitril-Butadien-Pfropfpolymerisat bestehende Kunststoffoberflächen metallisiert werden.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z c i c h n e t, daß als säurefester Lack ein Lack auf der Basis mindestens eines in Halogenkohlenwasserstoffen leicht löslichen Kunst- oder Naturharzes verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i chn e t , daß als Lack eine in Perchloräthylen leicht lösliche Siebätzdruckreserve verwendet wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Lack auf die abzudesckenden Flächenteile der Kunststoffoberfläche durch Siebdruck, Tampondruck oder als Schiebebild aufgebracht oder über Schablonen aufgespritzt wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß als Lösungsmittel zum Entfernen des Lacks Perchloräthylen verwendet wird.