DE2350820A1

DE2350820A1 - Vorbehandlungsverfahren zum ueberziehen von kunststoffen mit einer duennen metallschicht

Info

Publication number: DE2350820A1
Application number: DE19732350820
Authority: DE
Inventors: Ronald M Stene
Original assignee: Buckbee Mears Co
Current assignee: Buckbee Mears Co
Priority date: 1972-10-17
Filing date: 1973-10-10
Publication date: 1974-04-18
Also published as: US3809626A; JPS4974270A; CA1028978A

Description

Patentanwalt Dipl.-Ing. L. Walter, 6 Frankfurt/M., Postfach 4432

Vorbehandlungsverfahren zum Überziehen von Kunststoffen mit einer dünnen Metallschicht

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum überziehen von Plasten mit einer dünnen Metallschicht, und insbesondere die Vorbehandlung einer Fläche von einer aus Plasten bestehenden Schreibmaschinenkugel für die Aufnahme eines Metallüberzuges.

Heutzutage werden bei Schreibaeschinen des öfteren Hohlkugeln verwendet, auf denen alle für das Schreiben benötigten Buchstaben und Zahlen angebracht sind· Zur Erzielung der richtigen dynamischen Wirkung wird.die Kugel aus einem leichten Werkstoff hergestellt, z.B. aus einem Plastwerkstoff, der deshalb bevorzugt wird, da er zusätzlich sue leichten Qewieht auch noch eine geringe Trägheit besitzt, wodurch ein für schnelles Schreiben erforderliches schnelles Ansprechen gegeben ist. Jedoch weisen Kunststoffe nicht die erforderliche Härte und Dauerhaftigkeit auf, &i© dem ständigen Gebrauch gewachsen ist. Deshalb wird ein Metallüberzug auf die Innen-

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INSPECTED

und Aueaenflächen der Kunatetoffkugel aufgetragen, ua ihr die erforderliche Härte und Haltbarkeit zu verleihen.

Es gibt eine Vielzahl von Plastwerkstoffen, die für die Schreibkugel verwendet werden können, z.B. Helaainformaldehyd, Phenolforaaldehyd und Ureaforraaldehyd. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt wird das letztgenannte Harnstoff-Fonnaldehyd-Harz wegen ■einer groeaen Festigkeit, Schlag-Kerbzähigkeit sowie aufgrund der Tatsache bevorzugt, dass zwischen den Harnstoff-Foraaldehyd und de« auf die Oberfläche des Schreibkopfes aufgetragenen Nickeliiberzug eine verhältnismäesig enge Beziehung in der USraeauedehnungszahl besteht.

Eins der bekannten Verfahren zur Vorbehandlung der Kugeloberfläche für die Aufnahae eines Metallüberzuges wird der US-PS 3, kjk, 866 beschrieben. Hier wird eine aus Ameisensäure und Salzsäure bestehende Lösung zu· Präparieren der Oberfläche der Kugel verwendet, so dass diese dann mit eines galvanischen Überzug versehen werden kann. Ein weiteres Verfahren zur Vorbehandlung der Kugeloberfläche für den Metallüberzug ist das Sandstrahlverfahren.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Kugeloberfläche derart vorzubehandeln, dass der aufgetragene Metallüberzug fest auf ihr haften bleibt. Demzufolge ist ein Gegenstand der Erfindung, einen Metallüberzug von gleichförmiger Dicke mit äueseret guter Haftung an der Kugeloberfläche zu schaffen. Darüber hinaus sieht die Erfindung die Verwendung einer besonderen Anode zur gleichförmigen galvanischen Behandlung der Innen- und Aussenflächen der hohlen Schreibkugel vor.

Die Erfindung schlägt also ein neues Verfahren zur Vorbehandlung der'aus Plastwerkstoff bestehenden Hohlkugel, auf der ein gal-

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vanischer überzug aufgetragen wird, sowie eine neue Anodenanordnung vor, so dass das Innere und das Ä'ussere der hohlen Schreibkugel gleichzeitig galvanisch behandelt werden können.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen zum Teil in Schnitt dargestellten Aufriss einer in einem galvanischen Bad behandelten S ehreibkugel.

Bei der Vorbehandlung von Plastwerkstoffen für galvanische Oberflächenbehandlung ist es erforderlich, die Oberfläche in aehreren Stufen hierfür vorzubereiten. Einige dieser Verfahrensstufen sind dem Fachmann bereits seit einiger Zeit bekannt. Grundlegend machen die bekannten Verfahren die Verwendung eines löse- oder Benetzungsmittels erforderlich, durch das der Plast hydrophil gemacht wird, worauf dann ein chromschwefelsaures Konditionierungs- oder Ätzbad folgt_β Nach dem Ätzen oder Konditionieren wird der Plast durch Verwendung einar stabili·= sierten Stannochloridlösung sensibilisiert. Hiernach folgt die Kernbildung der sensibilisierten Oberfläche, indem diese einer PalladiumchloridlÖ3ung ausgesetzt wird. Durch diese Stufe ist die Grundlage zum Auftragen des stromlosen Nickels auf der Oberfläche gegeben. Schliesslich wird die Oberfläche in einem Hickelsulfamatbad galvanisch behandelt.

Zur Herstellung des gewünschten Metallüberauges auf der aus Harnstoff-Fonnaldehyd bestehenden Kugel ist es erforderlich, bestimat Abänderungen in den beschriebenen Verfahren vorzunehmen, so dass ein Metallüberzug entsteht, der zäh auf dem

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Harnstoff-Formaldehyd haften bleibt. Zunächst ist e3 erforderlich, die Kugel, in einer Reinigungslösung zu säubern, die jedoch nicht kritisch ist, denn es können hierfür verschiedene im Handel erhältliche Reinigungslösungen, z.B. Shipley PM 9OO, verwendet werden. Die nächste Verfahrensstufe besteht darin, die Schreibmaschinenkugel in deionisierten Wasser ungefähr eine halbe Minute lang zu spülen. Auf diese allgemein angewandten Behandlungsstufen folgt nun ein Eintauchen der Schreibkugel in eine Lösung aus Phenol, Natriumhydroxid und einem Benetzungsmittel wie Tergitol NP Ik, das ein adduktartiges Äthylenoxid-Benetzungsmittel ist. Die Schreibkugel wird dann bei einer Temperatur von ungefähr 60 C zwei Minuten lang in der Losung gehalten. Hierauf wird dio Kugel auf herkömmliche Weise behandelt, indem sie aus der Lösung ,-jenoramen und in deionisiertem Wasser eine halbe Minute abgespült wird. Dann wird die Kugel in das chromschwefelsaure Bad gegeben und wiederum eine halbe Minute in deionisiertem Wasser gespült.

An diesem Punkt ist eine zusätzliche Verfahrensstufe vorgesehen, die darin besteht, dass die Kugel nochmals ungefähr eine Minute lang in eine Lösung aus Phenol, Sodiumhydroxid und einem Benetzungsmittel bei 70° C gegeben wird. Hiernach wird die Kugel der Lösung entnommen und vor der galvanischen Behandlung für die übrigen herkömmlichen Behandlungsstufen präparxert. Alle Stufen eowie die nachfolgende übliche galvanische Behandlung kann am besten durch den typischen Verfahrensablauf wie folgt dargestellt werden:

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Behandlungsfolge mit einer Schreibnsaschinenkugel aus

	rotem Harnstoff-Formaldehyd	GO⁰G	Dauer
		20⁰C	3 Minuten
1.	Verfahrensstufe Temperatur	60⁰C	1/2 Minute
2.	Shipley PH 900 (Reinigungslösung)	20°C	2 Hinuten
3.	Wasserspülung	70°C	1/2 Minute
	Λ%Ό Phenol 15/ί NaOH + O.J,O Tergitol NP-1^ (Benetzungsmittel)	20°G	5 1/2 Minuten
5-	Wasserspülung	70⁰G	1/2 Hinute
6.	Lösung aus 3ο'ί QrO 5/<> ^-ß^L·	20⁰C	1 Minute
7.	V/ass erspülung	20⁰C	2 Minuten
8.	Lösung aus Λ%ί Phenol - 1>j NaOH + 3a> Benetzungsmittel	20°C	1 1/2 Minuten
9.	Sensibilisator 1*15 H₂O	20⁰G	2 Minuten
10.	Spülung mit deionisiertem V/asser	90°G	1 Minute
11.	Aktivierung	70°G	5 Minuten
12.	Spülung mit deionisiertem Wasser	50°C	1/2 Minute
13.	Stromloses Nickel
Iif.	Wasserspülung
Galvanische Behandlung in Sulfaniat- lösung mit Broaidbad (p.H. 5.0)

Es wurde in diesem Zusammenhang entdeckt, dass die Verwendung der Lösung aus Phenol und Natriumhydroxid zusätzlich mit dem Benetzungsmittel eine Oberfläche ergibt, die zäh mit dem aufgetragenen Metallüberzug verhaftet bleibt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine etwa Λ% Benzophenol und Λ%Ό Natriumhydroxid sowie 0,3Vi eines Benetzungsmittels enthaltende Lösung verwendet. ISin geeignetes Benetzungsmittel wird von der Union Garbide unter der Handelsbezeichnung

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Tergitol ΝΡ-1-ί- hergestellt und ist ein Nonylphenoläthylenoxid-AdJukt. Jedoch können für das erfindun^srernässe Verfahren auch andere _r;eei,;ne!;e Benetzungsmittel verwendet werden.

Die besondere Zusammensetzung der Konditionierungslösung aua Phenol, Natriumhydroxid und einem Benetzungsmittel hat eine weite Variationsbreite im Hinblick auf das bevorzugte 1:1 Verhältnis von Phenol und Natriumhydroxid. Demzufolge können keine genauen Grenzen für die geeigneten und gangbaren Bereiche in der Anwendung der Erfindung gegeben werden. Es kann jedoch die Wirksamkeit und die Aussetzungadauer in der Losung im allgemeinen durch eine Herabsetzung der Aussetzungszeitspanne mit zunehmender Konzentration der Lösungen variiert werden. Gleichermaasen kann auch die Zeitspanne bei Verwendung einer Lösung niedriger Konzentration verlängert werden.

In der Zeichnung der Fig. 1 stellt das Bezugszeichen 10 ganz allgemein das galvanische Bad dar, das einen Behälter 11 mit der Lösung 12 aufweist. In der Lösung 12 befindet sich die Schreibmaschinenkugel 9, die z.T. in Schnitt dargestellt ist. Innerhalb der Kugel ist die Anode 13 und ausserhalb der Kugel 9 sind die Anoden 1^;ϊ und 15 in angemessener Entfernung um die Aussenf lache der Kugel 9 angeordnet. Es können eine grössere Anzahl von Anoden um die Aussenfläche der Kugel angeordnet werden, um eine gleichförmigere Verteilung des Überzuges auf der Kugelaussenfläche zu erzielen. Bei der Verwendung von nur awei Anoden kann die Kugel periodisch gedreht v/erden, so dass sich eine gleichförmige Verteilung des Überzuges ergibt. Die Anoden 13, 1*f und 15 liegen an einer gemeinsamen Leitung 16, die an eine Stromquelle angeschlossen ist. Die Gchreibmaschinenkugel 9 ist mit der Leitung 17 verbunden, welche zu

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einer anderen Stromquelle führt. Jedoch kann die Anode 13 nach V/unsch über einen getrennten Schalter gelegt werden, so dass die Galvanik für die Innenfläche von der der Äuesenflache der Kugel getrennt ist.

Zur Erzielung der erfindungsgemäesen galvanischen Atiftragung auf der Schreibkugel ist die Anode 13 so angeordnet, dass sie durch eine mittlere Öffnung in der Schreibkugel heraueragt« Kormalerweise sollte die Spitze der Anode 13 bis auf eine Entfernung h zur Oberseite der Kugel hervortreten. Die Anode kann etwas tiefer liegen, jedoch sollte die Entfernung h sin Viertel der Abmessung T der Schreibkugel nicht überschreiten. Mit diesen Abmessungen wurden sowohl im Innern als auch auf der Aussenseite der Kugel ein gleichförmig verteilter Überzug ersielt. Insbesondere wird hierdurch eine Anhäufung an den Kanten der abgestumpften Kugel vermieden, was sich bei der normalen Verwendung des Schreibkopfee störend auswirken könnte. Zur Erzielung einer vorbestimmten Dicke des Überzuges auf der Innen» und Aussenfläche der Kugel wird die Zeitdauer gesteuert, während der die inneren oder Susseren Anoden angeschaltet sind. Ein geeignetes galvanisches Bad ist-eine NiekelsulfamatlösuBg mit einem pH-Wert von annähernd 5,0. Da auch andere Nickelbäder mit Erfolg verwendet werden können, sind die obigen Werte nicht als den Erfindungsgedanken begrenzend anzusehen.

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Claims

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1. Verfahren zur Vorbehandlung eines Polymers für einen Metallüberzug, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensstufen:

a) Säubern der Oberfläche des Polymers,

b) Eintauchen des Polymers in eine aus Phenol, Natriumhydroxid und einem Benetzungsmittel bestehenden Lösung,

c) Herausnahme des Polymers und Spülung der Oberfläche des Polymers,

d) Eintauchen des Polymers in ein Säurebad,

e) Entnahme des Polymers und Spülung der Qberfläche des Polymers und

f) Eintauchen des Polymers in eine Lösung aus Phenol, Natriumhydroxid und einem Benetzungsmittel

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verfahrensstufe b) das Polymer bei einer Temperatur von annähernd 7Ο°ΰ etwa eine Hinute lang eingetaucht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verfahrensstufe f) das Polymer bei annähernd 70 O der Lösung etwa ine Minute lang ausgesetzt wird.

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BAD OBiGiNAL

k. Verfahren nach. Anspruch ~j>, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Verfahrensstufe b) verwendete Lösung aus Phenol und Natriumhydroxid in etwa dem Gewichtsverhältnis 1j1 besteht.

5· Verfahren nach Anspruch ^t-, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Verfahrensstufe b) verwendete Lösung ungefähr 15 Gew./j Phenol, etwa 15 Gew.2> Natriumhydroxid und annähernd 0,3 Gew,5o eines Benetzungsmittels aufweist und der Rest Wasser ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5j dadurch' gekennzeichnet, dass die Lösung der Verfahrensstufe f) mit der in der Verfahrensstufe b) verwendeten Lösung identsich ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Sensitivierung und Aktivierung der Oberfläche des Polymers für die Aufnahme eines Metallüberzuges.

8. Verfahren nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch Auftragen eines galvanischen Nickelüberzuges auf der Oberfläche des Polymers.

$. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch cekciinzeichnet, dass als Polymer eine Schreibmaschinenkugcl aus Harnstoff-Foraaldehyd verwendet wird, die eine Höhe T hat, und dass auf diese Schreibmas chinenkusel ein Metallüberzug durch Anoden aufgetragen, wird, die mindestens in einer Entfernung von Λ/k T unter der Oberseite der Schreibmaschinenkugel angeordneb sind.

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2.10.73
Va/Me.

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