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Metallisierte Polycarbonatfasern
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Die Metallisierung von Formteilen aus thermoplastischen Polycarbonaten
ist im Prinzip noch ungelöst. Wie im Handbuch der Kunstoff-Galvanisierung, Eugen
G. Leuze Verlag, Saulgau, beschrieben, ist ohne mechanische Aufrauhung mit Schleifmitteln
keine nennenswerte Haftung der Metallschicht auf der Oberfläche von Polycarbonat-Spritzgußteilen
oder anderen Formteilen vorhanden.
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Selbst die Ätzung mit Chromschwefelsäure oder anderen Agentien, auch
organischer Art, haben keinen Effekt gebracht.
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Überraschenderweise ist es jedoch möglich, Spinnfasern oder Filamentgarne
aus Polycarbonaten ohne irgendeine chemische, physikalische oder mechanische Vorbehandlung
zu metallisieren, wenn man das Material, seien es Stapelfasern oder textile Flächengebilde,
in eine saure, Zinn-£I-Ionen im Überschuß enthaltende kolloidale Palladiumlösung
gibt, das so aktivierte Material mit einer Säure oder Lauge behandelt und anschließend
in einer alkalischen Metallsalzlösung stromlos mit Metall überzieht.
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Die vorliegende Erfindung betrifft daher mit einem Metallüberzug versehene
Fäden, Fasern oder textile Gebilde aus Polycarbonaten, wobei der Metallüberzug eine
Dicke von 0,05 bis 1/sm hat.
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Vorzugsweise besteht dieser Metallüberzug aus Nickel, Kupfer, Silber
oder Gold bzw. aus Mischungen dieser Metalle.
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Die Metallisierung gestaltet sich im einzelnen wie folgt: Gemäß DE-AS
1 197 720 wird mit Zinn-II-Salzen eine Aktivierungslösung von kolloidalem Palladium
hergestellt. Der pH-Wert der Lösung soll immer > 1 sein, und es soll ein Überschuß
an Zin-II-Ionen vorliegen.
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Das zu aktivierende Gut wird vorzugsweise bei Raumtemperatur bei einer
Verweilzeit von einigen Sekunden bis wenigen Minuten, beispielsweise 10 Sekunden
bis 3 Minuten, in diesem Aktivierungsbad ohne vorherige Vorbehandlung eingetaucht.
Die Behandlung kann auch mehrere Minuten betragen, ohne daß sich eine Beeinträchtigung
der Metallinierung festelllen läßt. Selbstverständlich kann das Gut vor dem Eintragen
in die Aktivierungslösung gewaschen werden. Das so aktivierte Gut wird danach dem
Aktivierungsbad entnommen und vorzugsweise bei Raumtemperatur mit Wasser gespült.
Gegebenenfalls wird der Spülvorgang in mehreren Stufen durchgeführt.
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Anschließend wird das so behandelte Gut für etwa 30 Sekunden bis etwa
2 Minuten in einem sauren oder alkalischen Medium behandelt. Im Falle der Behandlung
in
einem sauren Medium hat sich die Behandlung in einer 5 zeigen
Schwefelsäure oder ca. 20 %igen Salzsäure als ausreichend gezeigt. Vorzugsweise
wird das Gut jedoch in einem alkalischen Medium behandelt. Hierbei zeigten eine
etwa 5 %ige Natronlauge oder eine 10 Gew.-%ige Sodalösung bei vorzugsweise Raumtemperatur
die besten Ergebnisse.
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Anschließend wird das Gut in Wasser bei vorzugsweise Raumtemperatur
kurzzeitig gespült, beispielsweise bis zu 30 Sekunden, um überschüssiges Behandlungsmedium
zu entfernen.
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Nach diesem Spülen gibt man das Gut bei etwa 160C bis etwa 300C in
ein alkalisches Metallsalzbad, in dem der Niederschlaq des Metalles auf dem Gut
stattfindet.
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Solche Metallsalzbäder sind vorzugsweise Bäder von Nickelsalzen, Cobaltsalzen
oder deren Gemische, Kupfersalzen, Goldsalzen oder anderen Salzen, aus denen sich
Metalle aus alkalischen Bädern niederschlagen lassen.
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Ganz besonders bevorzugt werden erfindungsgemäß ammoniakalische Nickelbäder
oder natronalkalische Kupferbäder verwendet. Selbstverständlich können auch Mischungen
aus Ammoniak und Natronlauge zur Aufrechterhaltung des alkalischen Milieus verwendet
werden.
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Solche Metallisierungsbäder sind in der Technik der stromlosen Metallabscheidung
bekannt.
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Als besonders vorteilhaft haben sich Bäder folgender Zusammensetzungen
erweisen:
Ein Nickelbad aus 0,2 Mol/l Nickel-II-Chlorid, 0,9 Mol/l
Ammoniumhydroxid (25 Gew.-%ige Lösung), 0,2 Mol/l Natriumhypophosphit und soviel
freiem Ammoniak, daß der pH-Wert bei 200C 8,9 bis 9,6 beträgt oder ein Kupferbad
aus 30 g/l Kupfer-II-Sulfat, 100 g/l Seignette-Salz und 50 ml/l 37 Gew.-%ige Formaldehydlösung.
Dieses Kupferbad wird mit Natriumhydroxid auf einen pH-Wert von 11 bis 12 eingestellt.
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Die Verweilzeit des zu metallisierenden Gutes im beschriebenen Metallisierungsbad
hängt von der gewünschten Metallschichtdicke auf der Oberfläche des Gutes ab. Verzugsweise
wird die Verweilzeit zwischen 1 und 5 Minuten gewählt.
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Bei einer Verweilzeit von ca. 5 Minuten ließen sich Schichtdicken
des niedergeschlagenen Metalles von ca. 0,2 e festellen.
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Überraschenderweise können mit dieser Metallisierung, d.h.
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bei Verwendung kolloidaler Palladium-Aktivierungslösungen bei Raumtemperatur,
ohne vorheriges Entfetten, Ätzen, Aufrauhen oder andere Vorbehandllongen, und unter
Verwendung alkalischer Metallisierungsbäder bei Raumtemperatur, am metallisierten
Fasergut 0berflächenwiderstände erhalten werden, die niedriger liegen als die bei
der Verwendung von ionogenen Aktivierungsbädern und sauren Metallisierungsbädern
erzielbaren. Selbstverständlich können auch saure ionogene Metallisierungsverfahren
benutzt werden, wie sie in der Technik seit lanyem bekannt sind.
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Erfindungsgemäß kann daher mr'.allisiertes Textilgut aus Polycarbonat-Fasern
hergeste11t werden, dessen Oberflächenwiderstand, gemessen nach DTN 54 345, bei
50 u r.F. und 23°C max. 1. 10³# bei einer Schichtdicke von 0,11 µm
und
3 . 101£1 bei einer Schichtdicke von 0,17 µm beträgt, während metallisiertes Textilgut,
das aus ionogenen Aktivierungsbädern und sauren Metallisierungsbädern metallisiert
wurde, bei starken Metallschichtdicken nur Oberflächenwiderstände von ca. 106 und
darüber aufweist.
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Beispiel 1 Stapelfasern aus einem Polycarbonat (dtex.1,8; Stapellänge
40 mm) wurden bei Raumtemperatur in ein salzsaures Bad (ph1) einer kolloidalen Palladiumlösung
gemäß DE-AS 1 197 720 eingetaucht. Nach Verweilen unter leichter Warenbewegung zwischen
10 Sekunden und 2 Minuten wurde das Gut entnommen und mit Wasser bei Raumtemperatur
gründlich gespült. Danach gab man es in eine ca. 5 %ige Natronlauge bei Raumtemperatur.
Unter leichter Warenbewegung wurde das Gut zwischen ca. 30 Sekunden und 2 Minuten
behandelt, anschließend entnommen und dann mit Wasser bei Raumtemperatur gespült.
Anschließend trug man das Gut ein in eine Lösung aus 0,2 Mol/l Nickel-II-Chlorid,
0,9 Mol/l Ammoniumhydroxid, 0,2 Mol/l Natriumhypophosphit, in die man so viel Ammoniak
einleitete, daß der pH-Wert bei 20°C 8,9 bis 9,1 betrug.
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Nach ca. 15 Sekunden begann sich die Oberfläche der Spinnfaser dunkel
unter Metallabscheidung zu verfärben. Nach ca. 20 Sekunden begann die Probe an der
Oberfläche des Bades zu schwimmen unter Gasentwicklung. Nach 30 Sekunden war das
Gut mit einer feinen Nickelschicht bedeckt. Nach ca. 5 Minuten hatte die Nickelschicht
eine Dicke von 0,2 /um erreicht. Das Gut wurde dem Bad entnommen und bis zur Neutralreaktion
gründlich mit Wasser von Raumtemperatur gespült und bei Raumtemperatur getrocknet.
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Der Oberflächenwiderstand gemäß DIN 54345 bei 50 % r.F.
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und 230C gemessen in Ohm betrug 7.101 Ohm.
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Beispiel 2 I:in Fasergarngestrick aus Polycarbonat-Spinnfasern wurde
bei Raumtemperatur in ein salzsaures Bad (pH<1) einer kolloidalen Palladiumlösung
gemäß DT-AS 1 197 720 eingetaucht. Nach Verweilen unter leichter Warenbewegung bei
etwa 3 min. wurde das Gut entnommen und mit Wasser bei Raumtemperatur gespült. Danach
gab man es in eine ca. 5 %ige Natronlauge bei Raumtemperatur. Unter leichter Warenbewegung
wurde das Gut zwischen ca. 45 s und 2 min behandelt, anschließend entnommen und
dann mit Wasser ca.
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30 s bei Raumtemperatur gespült. Anschließend trug man das Gut in
eine Lösung aus einem alkalischen Nickelsalz, wie Beispiel 1, ein.
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Nach ca. 20 s begann sich die Oberfläche des Polycarbonat-Easergarngestrickes
dunkel unter Abscheidung von metallischem Nickel zu verfärben. Nach etwa 30 s war
das Gut mit einer Metallschicht überzogen und schwamm unter Wasserstoffgasentwicklung
an der Badoberfläche. Nach ca. 5 min war eine Nickelschicht in einer Dicke von 0,2
/zum abgeschieden. Das vernickelte Gut wurde dem Bad entnommen und bis zur Neutralisierung
gründlich mit Wasser bei Raumtemperatur gespült. Anschließend wurde bei Raumtemperatur
getrocknet.
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Der Oberflächenwiderstand gemäß DIN 54 345 bei 50 % r.F.
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und 230C, gemessen in Ohm, betrug 5 . 101.
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Bei einer Schichtdicke der Nickelschicht von ca. 0,4 /Um wurden folgende
Werte gemessen:
Der Oberflächenwiderstand in Ohm lag bei 2 . 101
Ohm, der Durchgangswiderstand, gemessen nach DIN 54 345 bei so % r.F. und 230C,
betrug 2 . 102 Ohm . cm2.