DE3150985A1 - Verfahren zur aktivierung von substratoberflaechen fuer die stromlose metallisierung - Google Patents
Verfahren zur aktivierung von substratoberflaechen fuer die stromlose metallisierungInfo
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
- C23C18/18—Pretreatment of the material to be coated
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- C23C18/28—Sensitising or activating
Description
BAYER AKTIENGESELLSCHAFT 5090 Leverkusen, Bayerwerk
Zentralbereich £112,81
Patente, Marken und Lizenzen Jo/by-c
Verfahren zur Aktivierung von Substratoberflächen für
die stromlose Metallisierung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktivierung von
Substratoberflächen zum Zweck der chemischen Metallic
sierung.
Es ist bekannt, daß polymere Werkstoffe vor dem chemischen und dem nachfolgenden galvanischen Metallisieren vorbehandelt
werden müssen, R. Weiner, Kunststoff-Galvanisierung, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau/Württ. (1973). Dies sind
im wesentlichen das Ätzen der Polymeroberfläche z.B. mit Chromschwefelsäure, das einfache und mehrfache Spülen
roit Wasser, das Entgiften mit verdünnter Natriumbisulfitlösung,
das weitere Spülen mit Wasser und die Behandlung der Substratoberfläche mit einem geeigneten Aktivierungsbad, beispielsweise einer Palladiumsalzlösung oder einem
Palladiumsol.
Bei der Ätzung wird die Polymeroberfläche so verändert,
daß es zur Bildung von Kavernen und Vakuolen kommt. Dies ist nur bei bestimmten Polymeren möglich z.B. bei 2-Phasen-Mehrkomponenten-Pfropf-
oder Copolymerisaten, wie ABS-Polymerisaten, schlagfestem Polystyrol oder 2-Phasen-Homopolymerisaten,
wie teilkristallinem Polypropylen.
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Λ-
Weiterhin ist das Arbeiten mit Chromschwefelsäure oder anderen Oxidantien mit einer Verschlechterung der
physikalischen Eigenschaften, z.B. der Kerbschlagfestigkeit
oder des elektrischen Oberflächenwiderstandes des polymeren Basismaterials, verbunden.
Darüber hinaus führt das in das Aktivierungs- und Metallisierungsbad eingeschleppte sechswertige Chrom
zu einer Vergiftung der Bäder.
Die gleichen Nachteile stellen sich bei Verfahren ein, bei denen die Polymeroberflächen mittels eines starken
gasförmigen Oxidationsmittels, z.B. heißem SO3-Dampf,
chemisch verändert werden.
Damit das an der Substratoberfläche fixierte ionogene
Palladium eine katalytische Reduktion des Metallions im chemischen Metallisierungsbad ermöglicht, muß es
zum Metall reduziert werden. Die Reduktion des ionogenen Palladiums erfolgt "entweder in einem sauren Zinn
(II)-chloridbad oder durch Einbringen von Zinn (II)-chlorid in eine stark salzsaure Palladium (II)-chlorid-Lösung.
Da nach der Reduktion des ionogenen Palladiums die Substratoberfläche
gewaschen werden muß, ist anzunehmen, daß dabei ein Gel aus Zinnhydroxid entsteht, was zur
zusätzlichen Fixierung des Palladiums beiträgt.
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Bei dem nachfolgenden Arbeitsvorgang muß das überschüssige Schutzkolloid von der Substratoberfläche entfernt werden,
damit eine Reduktion der Metallionen, z.B. von Kupfer,
Nickel, Gold und Cobalt im Metallisierungsbad durch katalytische Einwirkung von aktiven Palladiumzentren an der Substratoberfläche möglich ist.
Nickel, Gold und Cobalt im Metallisierungsbad durch katalytische Einwirkung von aktiven Palladiumzentren an der Substratoberfläche möglich ist.
Die bekannten Verfahren zur stromlosen Metallisierung von Werkstoffen bestehen somit aus verhältnismäßig vielen Verfahrensstufen
und haben zudem den Nachteil, daß sie auf
Substrate beschränkt sind, die wegen ihrer physikalischen Beschaffenheit oder des chemischen Aufbaues eine chemische oder physikalische Aufrauhung ermöglichen.
Substrate beschränkt sind, die wegen ihrer physikalischen Beschaffenheit oder des chemischen Aufbaues eine chemische oder physikalische Aufrauhung ermöglichen.
Es ist weiterhin aus der AT-PS 286 058 bekannt, Photolacken, Beschichtungen und polymeren Werkstoffen Verbindungen von
Elementen der 1. und 8. Nebengruppe des Periodensystems
der Elemente einzuverleiben.
der Elemente einzuverleiben.
Dabei hat sich jedoch gezeigt, daß unter den dort genannten Bedingungen keine metallorganischen Verbindungen
entstehen und daß bei der Behandlung mit dem
Metallisierungsbad eine Metallabscheidung nicht erreicht wird.
Metallisierungsbad eine Metallabscheidung nicht erreicht wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Bereitstellung einer neuen, schonenden und verfahrenstechnisch einfachen
Methode zur Aktivierung von Substratoberflächen zum Zwekke der stromlosen Metallisierung, mit der auch schwer zu
metallisierende Oberfläche mit einem gut haftenden Metallüberzug versehen werden können.
metallisierende Oberfläche mit einem gut haftenden Metallüberzug versehen werden können.
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- 4r -
.G-
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man zur Aktivierung metallorganische Verbindungen von Elementen der 1. und
Nebengruppe des Periodensystems der Elemente verwendet, deren organischer Teil oligomere, präpolymere oder polymere
Verbindungen sind.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum Aktivie-'
ren von Substratoberflächen zum Zwecke der stromlosen Metallisierung, wobei die zu metallisierende Oberfläche,
vorzugsweise ohne vorheriges Ätzen, mit einer in einem Lösungsmittel, insbesondere einem organischen Lösungsmittel
homogen verteilten organometallischen Verbindung von Elementen der 1. und 8. Nebengruppe des Periodensystems
der Elemente benetzt, das Lösungsmittel entfernt und die an der zu metallisierenden Oberfläche haftende
organo-metallische Verbindung reduziert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der organische Teil der metallorganischen Verbindung eine oligomere, präpolymere oder polymere
Verbindung ist.
Die Begriffe oligomer, präpolymer und polymer sind dem Fachmann bekannt. Geeignet sind alle Verbindungen, seien
es natürliche oder synthetische Verbindungen, seien es Polymerisate, Polykondensate oder Polyadditionsverbindungen,
wobei auch Mischungen oder Mischtypen in Frage kommen, sofern sie in der Lage sind, mit den genannten Metallen
metallorganische Verbindungen einzugehen. Dabei kann die Bindungsart eine Kovalenz, ein "TV-Komplex oder ein
Chelatkomplex sein.
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Das Metall kann an das Oligomer, Präpolymer oder Polymer oder an das entsprechende Monomer, woran sich die entsprechende
Polymerreaktion anschließen würde, gebunden werden. Es ist auch möglich Polymerreaktion und Metallbindung
in einem Arbeitsgang durchzuführen.
Es ist vorteilhaft, wenn die oligomeren, präpolymeren oder polymeren Verbindungen zusätzlich zu den Gruppen,
die das Metall an das Polymer binden, weitere funktionel Ie Gruppen aufweisen, die zur Bindung der metallorganisehen
Verbindung an das zu aktivierende Substrat oder . zur weiteren Polymerreaktion befähigt sind.
Zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten metallorganischen
Verbindungen setzt man bekannte niedermolekulare metallorganische Verbindungen unter Ligandenaustausch
mit den Oligomeren, Präpolymeren oder Polymeren um oder man setzt bekannte metallorganische Verbindungen
unter Ligandenäustausch mit niedermolekularen Verbindungen, die zur Polymerherstellung geeignet sind, um und
führt dann die Polymerreaktion durch.
Die organometallische Verbindung kann in dem organischen
Lösungsmittel beispielsweise gelöst oder dispergiert sein, es kann sich auch um eine Anreibung der organometallischen
Verbindungen mit dem Lösungsmittel handeln.
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Wenn die organometallische Verbindung Liganden enthältr
die eine chemische Fixierung auf der Substratoberfläche ermöglichen, kann eine Aktivierung auch aus wäßriger
Phase möglich sein.
Ohne den Umfang der Erfindung einzuschränken, empfiehlt sich jedoch, bei der Durchführung des Verfahrens im tech
nischen Maßstab folgende Bedingungen einzuhalten:
1. Die verwendeten metallorganischen Verbindungen soll
ten an der Luft und gegenüber Feuchtigkeit stabil sein. Sie sollten in organischen Lösungsmitteln gut
löslich, in Wasser aber schwach löslich sein. Sie sollten außerdem mit gebräuchlichen Reduktionsmitteln
zu einer bei der stromlosen Metallisierung katalytisch wirksamen Verbindung reduzierbar sein.
2. Die Lösungen der metallorganischen Verbindungen in organischen Lösungsmitteln sollten an der Luft und
gegenüber Feuchtigkeit stabil sein.
3. Das organische Lösungsmittel sollte leicht entfernbar sein.
4. Bei der Reduktion der organometallischen Verbindung
dürfen keine Liganden frei werden, die die Metallisierungsbäder
vergiften.
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5. Die reduzierten aktiven Keime sollten in wäßriger Lösung fest an der Oberfläche haften, um eine Zersetzung
der Bäder durch eingeschleppte Metalle zu verhindern.
Das erfindungsgemäß neue Verfahren wird im allgemeinen
folgendermaßen durchgeführt:
Eine metallorganische Verbindung von Elementen der 1. und
8= Nebengruppe des Periodensystems, insbesondere von Cu,
A9/ Au, Pd und Pt wird in einem organischen Lösungsmittel
gelöst. Selbstverständlich können auch Mischungen von Verbindungen eingesetzt werden. Die Konzentration an
metallorganischer Verbindung soll zwischen 0,01 g und TO g pro Liter betragen, kann aber in besonderen Fällen
auch darunter oder darüber liegen.
Als organische Lösungsmittel sind besonders polare, protische
und aprotische Lösungsmittel wie Methylenchlorid, Chloroform, 1,1,1-Trichlorethan, Trichlorethylen, Perchlore
thy len, Aceton, Methylethylketon, Butanol, Ethylenglykol und Tetrahydrofuran geeignet.
Selbstverständlich können auch Gemische obiger Lösungsmittel und Verschnitte mit anderen Lösungsmitteln, wie
Benzin, Ligroin, Toluol, usw. verwendet werden. Mit diesen Lösungen werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
die Oberflächen der zu metallisierenden Substrate benetzt, wobei die Einwirkungsdauer vorzugsweise
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. JO-
1 Sekunde bis 10 Minuten beträgt. Besonders geeignet sind dazu Verfahren wie das Eintauchen des Substrats
in die Lösungen oder das Besprühen von Substratoberflächen mit den Aktivierungslösungen. Selbstverständlich
ist es bei dem neuen Verfahren auch möglich, die Aktivierungslösungen durch Stempeln oder durch Druckverfahren
aufzubringen. ■
Als Substrate für das erfindungsgemäße Verfahren eignen
sich z.B. Stähle, Titan, Glas, Quarz, Keramik, Kohlenstoff, Papier, Polyethylen, Polypropylen, ABS-Kunststoffe,
Epoxydharze, Polyester und textile Flächengebilde, Fäden und Fasern aus Polyamid, Polyester, Polyolefinen, Polyacrylnitril,
Polyviny!halogeniden, Baumwolle und Wolle,
sowie deren Mischungen oder aus Mischpolymerisaten der genannten Monomeren.
Nach der Benetzung wird das organische Lösungsmittel entfernt. Dabei werden niedrig siedene Lösungsmittel
bevorzugt durch Verdampfen, z.B. im Vakuum entfernt. Bei höher siedenden Lösungsmitteln sind andere Verfahren,
wie Extraktion mit einem Lösungsmittel, in dem die organometallischen Verbindungen unlöslich
sind, angebracht.
Die so vorbehandelten Oberflächen müssen anschließend durch Reduktion aktiviert werden. Dazu können bevorzugt
die in der Galvanotechnik üblichen Reduktionsmittel, wie Hydrazinhydrat, Formaldehyd, Hypophosphit oder
Borane verwendet werden. Natürlich sind auch andere
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•Μ-
Reduktionsmittel möglich. Bevorzugt wird die Reduktion in wässriger Lösung durchgeführt. Es sind aber auch
andere Lösungsmittel wie Alkohole, Ether, Kohlenwasserstoffe einsetzbar. Selbstverständlich können auch Suspensionen
oder Aufschlämmungen der Reduktionsmittel verwendet werden.
Die so aktivierten Oberflächen können direkt zur stromlosen
Metallisierung eingesetzt werden. Es kann aber auch erforderlich sein, die Oberflächen durch Spülen
von den Reduktionsmittelresten zu reinigen.
Eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht darin, daß die Reduktion im Metallisierungsbad gleich mit dem Reduktionsmittel
der stromlosen Metallisierung durchgeführt wird. Diese Ausführung stellt eine bisher nicht mögliche Vereinfachung
der stromlosen Metallisierung dar. Diese ganz einfache Ausführungsform besteht nur noch aus den drei
Arbeitsgängen: Eintauchen des Substrates in die Lösung der metallorganischen Verbindung, Verdampfen des Lösungsmittels
und Eintauchen der so aktivierten Oberflächen in" das Metallisierungsbad (Reduktion und Metallisierung).
Diese Ausführungsform ist ganz besonders für aminboranhaltige
Nickelbäder oder formalinhaltige Kupferbäder geeignet.
Als in dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbare Metallisierungsbäder
kommen bevorzugt Bäder mit Nickelsalzen, Cobaltsalzen, Kupfersalzen, Gold- und Silbersalzen oder
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'/οι'
deren Gemische untereinander oder mit Eisensalzen in Betracht.
Derartige Metallisierungsbäder sind in der Technik der stromlosen Metallisierung bekannt.
Ein besonderer Vorteil der oligomeren, präpolymeren und polymeren metallorganischen Verbindungen besteht darin,
daß aus ihnen direkt aktivierte Formkörper hergestellt werden können, wobei man sich üblicher Technologien bedient.
Diese Formkörper können dann der Reduktion und Metallisierung unterzogen werden.
Bevorzugtes Metall ist Palladium.
Bevorzugte organische Bestandteile der oligomeren, präpolymeren und polymeren metallorganischen Verbindungen
sind Polybutadien, Polyvinylacetat Styrol-Butadien-Copolymerisate,
Polyacrylnitril, ABS-Block- bzw. -Pfropfcopolymeris„ate,
Alkydharze, dienhaltige Präpolymerisate auf der Basis Polyamid, Polyester oder Polycarbonat sowie
deren Mischungen, deren Molekulargewichte in weiten Grenzen schwanken können.
Die auf Substrate aufgebrachten oligomeren, präpolymeren und polymeren metallorganischen Verbindungen können
selbstverständlich weiteren Reaktionen, beispielsweise Vernetzen oder Pfropfen unterzogen werden.
Das gleiche gilt für Formkörper, die aus den metallisierten
Verbindungen selbst hergestellt worden sind.
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- y -
-to-
Die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten metallisierter Gegenstände, die vor der Metallisierung nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren aktiviert wurden, sind dem auf Seite 1 genannten Buch von R. Weiner, Kunststoff-Galvanisierung
beschrieben. Weitere Anwendungsmöglichkeiten ergeben
sich aus den nachfolgenden Beispielen.
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Ί 5 O 9 8
Eine Polypropylenfolie (100 χ 80 mm) wird mit Methylenchlorid
entfettet und anschließend 20 Sekunden in eine Lösung von 18g palladiertem Polybutadien mit der mittleren
Molmasse M = 900 und 5,2 Gew.-% Palladium (bezogen auf trockene Polybutadienmasse) in 1 1 Methylenchlorid
getaucht, nach dem Verdampfen des Lösungsmittels bei Raumtemperatur 15 Minuten in einem leicht alkalischen,
wäßrigen Vernickelungsbad, das 3,5 g Dimethylaminboran,
30 g Nickelchlorid und 10 g Citronensäure in 1 1 enthält und mit konzentrierter Ammoniaklösung auf pH 8,2 eingestellt
ist, stromlos vernickelt. Nach etwa 2 Minuten färbt sich die Folienoberfläche dunkel und nach ca. 6 Minuten
wird eine metallisch glänzende Schicht beobachtet. Der elektrische Widerstand der chemisch abgeschiedenen Nickelschicht
ist so gering, daß die nach der chemischen Metallisierung gewaschene Polypropylenfolie in einem galvanischen
Verkupferungsbad als Kathode geschaltet bei 1,0 Ampere
nach 30 Minuten galvanisch mit Kupfer von ca. 4,2 μπι
Stärke beschichtet wird. Das galvanische Verkupferungsbad
wird aus 200 g GuSO4 χ 5 H2O, 30 g H3SO4 (ψ = 1,84
g/cm ) angesetzt und mit destilliertem Wasser auf 1 1 aufgefüllt.
Beispiel 2
Eine Glasplatte (100 χ 80 mm) wird mit Methylenchlorid ent-
Eine Glasplatte (100 χ 80 mm) wird mit Methylenchlorid ent-
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fettet und anschließend 30 Sekunden in eine Lösung von 7,2 g palladiertem Polybutadien mit 7,1 Gew.-% Palladium
(bezogen auf die trockene Polybutadienmasse) in 1 1 Methylenchlorid getaucht, nach dem Verdampfen des Lösungsmittels
bei Raumtemperatur gemäß Beispiel 1 vernickelt. Bereits nach einer Minute ist die Platte mit einer
feinen schwarzen Nickelschicht bedeckt.
Nach ca..15 Minuten hat die Nickelschicht eine Dicke von
0,15 μΐη und kann in gängigen galvanischen Metallisierungsbädern
als Kathode geschaltet und verstärkt werden.
Ein 100 χ 100 mm großes Quadrat eines Polyester/Baumwoll-Gewebes
wird 30 Sekunden gemäß Beispiel 2 in eine Lösung von 7,2 g palladiertem Polybutadien mit der Molmasse
M = 950 und 7,1 Gew.-% Palladium (bezogen auf die trockene Polybutadienmasse) in 1 1 Methylenchlorid getaucht, bei
Raumtemperatur getrocknet und 20 Minuten gemäß Beispiel 1 in einem alkalischen Verwicklungsbad vernickelt. Man erhält
ein metallisiertes Stoffstück mit einer Auflage von 9 g/m Nickel.
10 g lufttrocknendes dienhaltiges Alkydharz (60 %ig in Xylol) mit einem ölgehalt (berechnet als Triglycerid)
von 48 % werden mit 0,75 g Acetonitrilpalladiumdichlorid
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-JA-
in 20 ml Kethylenchlorid bei Raumtemperatur versetzt und
20 Minuten gerührt.
Eine Glasplatte (100 χ 100 mm) wird mit der oben angegebenen Präpolymerlösung besprüht (Treibmittel Frigen),
nach der Trocknung gemäß Beispiel 1 9 Minuten vernickelt.
Auf der Substratoberflache scheidet sich Nickel ab. Diese
Schicht wird im galvanischen Metallisierungsbad gemäß Beispiel 1 auf eine Stärke von 15
<μπι verstärkt.
Eine glasfaserverstärkte Epoxidharzplatte (100 χ 100 mm) wird gemäß Beispiel 12 mit palladierter Präpolymerlösung
besprüht, nach der Trocknung der Schicht gemäß Beispiel 1 in einem alkalischen Vernickelungsbad vernickelt. Nach
9 Minuten wird eine Nickelschicht von 0,1 um Stärke gemessen.
Ein 100 χ 100 mm großes Quadrat eines Gewebes aus Polyethylenterephthalat wird gemäß Beispiel 4 mit palladierter
Präpolymerlösung besprüht (Frigen als Treibmittel) und nach der Trocknung der Schicht gemäß Beispiel 1 vernickelt.
Bereits nach einer Minute ist das Gewebe mit einer feinen Nickelschicht bedeckt. Nach 10 Minuten be-
2 trägt die chemisch abgeschiedene Nickelmenge 10 g/m .
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10 g lufttrocknendes Alkydharz (60 %ig in Xylol) mit einem Ölgehalt (berechnet als Triglycerid) von 26 % werden bei
Raumtemperatur in ca. einer Stunde mit 0,5 g Acetonitrilpalladiumdichlorid
in 20 ml Methylenchlorid versetzt, anschließend bei Raumtemperatur und Wasserstrahlvakuum auf
15 ml eingeengt.
Glasstäbe mit einem Durchmesser von 8 mm und einer Länge von 250 mm werden durch ein Tauchverfahren mit der oben
angegebenen palladierten Präpolymerlösung beschichtet, im Trockenschrank bei 600C getrocknet und dann gemäß Beispiel
1 vernickelt.
Nach ca. 5 Minuten hat die Nickelschicht eine Dicke von ca. 0,2 μΐη. Die Stäbe werden dem Bad entnommen, mit destilliertem
Wasser gespült und als Kathode gemäß Beispiel 1 in einem galvanischen Verkupferungsbad bei 1,0 Amp. auf
20 μπι verstärkt.
10 g lufttrocknendes Alkydharz gemäß Beispiel 7 werden bei Raumtemperatur in ca. einer Stunde mit 0,6 g Butadienpalladiumdichlorid
in 20 ml Methylenchlorid versetzt.
Ein 250 χ 250 mm großes Quadrat einer Holzplatte wird
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- iß -
.Al- .
mit der Präpolymerlösung besprüht. Die Lackschicht wird
12 Stunden bei Raumtemperatur getrocknet und gemäß Beispiel 1 vernickelt.
Nach ca. 5 Minuten ist der elektrische Widerstand der chemischen Nickelschicht so gering, daß das Holz-Metall-Verbundmaterial
als Kathode in einem galvanischen Vernickelungsbad bei 1/5 Amp. verstärkt werden kann.
10 g des in Beispiel 16 verwendeten Alkydharzes (60 %ig
in Xylol) werden bei 300C mit 0,8 g Benzonitrilpalladiumdichlorid
in 20 ml Toluol versetzt, anschließend bei Raumtemperatur und unter Wasserstrahlvakuum auf 15 ml eingeengt.
Eine glasfaserverstärkte Epoxidharzplatte wird im Siebdruckverfahren mit der oben aufgeführten palladierten
Präpolymerlösung partiell beschichtet, nach der Trocknung bei 600C im Trockenschrank gemäß Beispiel 1 vernickelt.
Nach bereits 2 Minuten wird nur die Lackoberfläche selektiv mit einer feinen Nickelschicht bedeckt. Nach
einer chemischen Metallisierungszeit von ca. 5 Minuten
ist die Platte mit einer glänzenden Nickelauflage an den beschichteten Stellen versehen.
10 g lufttrocknendes Alkydharz (60 %ig in Xylol) mit 38 Gew.-% konjugiert-ungesättigten Fettsäuren, entsprechend
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einem ölgehalt (berechnet als Triglycerid) von 4 2 Ά,
wird bei Raumtemperatur mit 1,0 g Butadienpalladiumdichlorid
in 20 ml Methylenchlorid versetzt und 15 Minuten stehen gelassen.
Glasstäbe mit einem Durchmesser von 8 mm und einer Länge von 250 mm werden gemäß Beispiel 15 durch ein Tauchverfahren
mit der palladierten Präpolymerlösung beschichtet, im Trockenschrank bei 8O0C in 4,5 Stunden getrocknet,
anschließend gemäß Beispiel 1 vernickelt. Nach einer chemischen Metallisierungszeit von ca. 6 Minuten sind
die Stäbe mit einer Nickelschicht bedeckt.
Das in Beispiel 18 aufgeführte palladierte Präpolymerisat
wird auf eine glasfaserverstärkte Epoxidharzplatte (150
χ 50 mm) im Siebdruckverfahren aufgedruckt, die Präpolymermaske
bei 500C 8h im Trockenschrank ausgehärtet
und dann gemäß Beispiel 1 vernickelt.
Nach 6 Minuten hat sich eine ca. 0,2 1m starke Nickelschicht
abgeschieden.
Diese Leiterbahnplatte wird gemäß Beispiel 1 als Kathode
in einem sauren Verkupferungsbad galvanisch auf 5 μΐη verstärkt.
0,25 g Benzonitrilpalladiumdichlorid werden in 60 ml
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Ethanol gelöst. Die Lösung wird bei Raumtemperatur mit 26 ml emulgatorfreiera Polybutadienlatex versetzt.
Der Latex enthält 31,5 Gew.-% Feststoff mit 100 %igem
Gelgehalt und hat einen pH-Wert von 6,6 und einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,285 μΐη. Sein Quellungsindex in
Toluol ist 5,0.
Aus dem palladierten Latex werden Folien (40 χ 80 mm) durch Gießen auf Glasplatten hergestellt. Die Folien
werden bei 500C 8 h im Trockenschrank getempert und dann
gemäß Beispiel 1 vernickelt.
Nach ca. 20 Minuten wird eine Nickelschicht von 0,15 μπι
erhalten.
3eispiel 13
0,7 g Acetonitrilpalladiumdichlorid werden in 60 ml Ethanol gelöst. Die Lösung wird bei Raumtemperatur
nit 26 ml eines Polybutadienlatex gemischt. Der mittlere Teilchendurchmesser des vernetzten Polymerisates beträgt
0,260 ιιτα. Der Feststoffgehalt des Latex'beträgt 31,5
Gew.-% mit 98,7 % Gel. Der Quellungsindex in Toluol ist 8,0. Folien (40 χ 50 mm), die aus dem palladierten
Latex durch Gießen auf Glasplatten hergestellt werden, werden mit Hilfe einer Lichtquelle (JV, = 254 nm) in
einer Stunde vernetzt und dann gemäß Beispiel 1 vernickelt.
Le A 21 332
Nach 4-6 Minuten erhält man eine glänzende, elektrisch leitende Nickelschicht.
0,8 g Isobutylvinyletherpalladiumdichlorid werden in 20 ml Dimethylformamid gelöst. Die Lösung wird bei Raumtemperatur
zu 7,8 g Polybutadienlatex in 17 ml Wasser mit mittlerem Teilchendurchmesser von 0,181 um und einem Gelgehalt
von 100 % im Verlauf von 45 Minuten zugetropft und 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Aus dem palladierten
Latex werden Folien (40 χ 50 χ 10 mm) durch Gießen auf Glasplatten und Trocknen bei 35°C/ 6 Stunden im Trockenschrank
hergestellt. Diese werden mit einer Lampe (/L = 254 nm) 60 Minuten belichtet und anschließend gemäß
Beispiel 1 vernickelt. Nach 45 Sekunden beginnt sich die Folie schwarz zu färben und nimmt im Verlaufe von
12 Minuten eine elektrisch leitende Nickelschicht an.
0,6 g 4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäureanhydridpalladiumdichlorid
werden in 30 ml Methanol gelöst. Die Lösung wird bei 35°C zu einem emulgatorfreien Latex aus 8,82 g
Polybutadien in 24,18 ml H3O mit mittlerem Teilchendurchmesser
von 0,275 μπι und einem Gelgehalt von 90,4
Gew.-% im Verlauf von 30 Minuten zugetropft und 45 Minuten
gerührt.
Le A 21 332
Aus dem Latex werden Formstücke mit 28 mm Durchmesser und 1,8 mm Höhe durch Gießen in ein Becherglas und anschließendes
Tempern bei 400C im Trockenschrank hergestellt. Die Formstücke werden mit einer UV-Lampe (A =
366 nm) 90 Minuten belichtet und anschließend gemäß' Beispiel 1 vernickelt.
Nach 15 Minuten ist eine ca. 0,25 μΐη starke Nickelschicht
abgeschieden.
Der elektrische Widerstand dieser chemischen Nickelschicht ist so gering, daß das metallisierte Metall-Polymer-Verbundmaterial
in einem sauren Verkupferungsbad als Kathode auf 15 um verstärkt wird.
159 g Bisphenol A werden in 159,6 g n-Butanol bei 650C
gelöst. Der Lösung wird wo viel 5 gew.-%ige wäßrige Natriumhydroxidlösung zugetropft, bis pH 9,5 erreicht wird.
Nach Zugabe von 91 g 30 %iger wäßriger Formalinlösung
wird die Lösung innerhalb einer Stunde auf 910C erhitzt
und 5,5 Stunden bei 90-95°C unter Rückfluß gerührt und anschließend mit ca. 50 g 85 %iger o-Phosphorsäure auf
einen pH-Wert von 2-2,5,.eingestellt. Nach einer Stunde wird die wäßrige Phase abgetrennt und die organische
Phase bei 40-50°C/50 Torr azeotrop entwässert. 5 g der Präpolymerlösung werden mit 0,75 g 4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäureanhydridpalladium(II)chlorid
in 7,5 ml Methylenchlorid versetzt.
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30 χ 90 mm große 2 mm starke Glasplatten werden mit der
Präpolyaermischung beschichtet, 30 Minuten bei 400C getrocknet,
anschließend bei 1000C 8 Minuten chemisch
ausgehärtet und dann gemäß Beispiel 1 vernickelt. Nach 3 Minuten wird eine 0,18 μπι Nickelauflage erhalten.
3,4 g Silbernitrat werden bei 100°C mit 130 ml trockenem
Ethanol und bei 400C mit 3,0 g 4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäureanhydrid
in 30 ml trockenem Ethanol versetzt. Man rührt 1 Stunde bei 400C und engt im Vakuum auf 1/8
des Volumens ein. Im Laufe von 20 Minuten werden 50 ml Ethyletfeer zugetropft. Die silberorganische Verbindung
wird abgesaugt, mit 30 ml kaltem Ethanol (-300C) gewaschen
und im Trockenschrank bei 35°C/20 Torr getrocknet. 2,7 g dieser Verbindung werden mit 15 ml gemäß Beispiel
hergestellter Präpolymerlösung gemischt und auf 1,5 mm
starke Epoxidharzplatten (20 χ 30 mm) durch das Tauchverfahren aufgetragen. Nach dem Trocknen wird gemäß
Beispiel 1 vernickelt. Nach 35 Minuten wird eine Nickelschicht von 0,1 μπι Stärke erhalten.
Ein 100 χ 100 mm großes Quadrat einer 3 mm starken wärmebeständigen
Polycarbonatfolie wird mit einer Lösung von 0,6 g 4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäureanhydrid in 20 ml
n-Butanol und 5 g Präpolymerlösung nach Beispiel 15 besprüht, nach dem Verdampfen des Lösungsmittels im
Le A 21 332
Trockenschrank bei 950C 10 Minuten ausgehärtet und anschließend
gemäß Beispiel 1 vernickelt. Nach ca. 5 Minuten hat die Nickelschicht eine Stärke von ca. 0,2 μΐη.
Die Probe wird dem Bad entnommen, mit destilliertem Wasser sorgfältig gespült, gemäß Beispiel 1 bei 1,2 Amp.
mit einer 7,5 μΐη starken Kupferschicht verstärkt.
40 ml 7,5 gew.-%ige chlorierte Polybutadienlösung in Toluol
werden bei Raumtemperatur mit 5 g gemäß Beispiel 15 her-
-jQ gestellter Präpolymer lösung in 10 ml Methylethylketon versetzt.
Der Lösung wird im Laufe von 20 Minuten 0,5 g 4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäureanhydridpalladiumdichlorid
in 5 ml Methylethylketon zugetropft. Eine sorgfältig gereinigte 1,5 mm starke Polycarbonatfolie (80 χ 30 mm)
wird kurz in die vorbereitete Beschichtungslösung getaucht, zum Aushärten und zum Verdampfen des Lösungsmittels
im Trockenschrank 10 Minuten senkrecht aufgehängt und dann gemäß Beispiel 1 vernickelt. Nach 6 Minuten
erhält man eine 0,150 μπι starke Nickelauflage.
10 g lufttrocknendes Alkydharz (60 %ig in Xylol) mit einem ölgehalt (berechnet als Triglycerid) von 26 %
werden bei Raumtemperatur in 10 Minuten mit 0,5 g 1,4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäureanhydrid
in 10 ml Methylethy!keton versetzt.
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Auf eine 200 χ 200 mm große Polyhydantoinfolie wird eine Schablone zur Herstellung von gedruckten Schaltungen gelegt»
Der Probekörper wird mit der Beschichtungslosung besprüht (Frigen als Treibmittel). Nach dem Verdampfen
des Lösungsmittels wird die Folienoberfläche von der Schablone befreit, die Lackschicht im Trockenschrank
in 5 Stunden bei 500C ausgehärtet und dann gemäß Beispiel
1 vernickelt.
Nach 15 Minuten wird der Probekörper dem Metallisierungs bad entnommen und die partielle Nickelauflage in einem
2 galvanischen Verkupferungsbad auf 5 μπι bei 0,9 Amp./dm
verstärkt.
Beispiel 21
Beispiel 21
32,2 g Lack (15 %ig in Xylol) auf Basis von 1,4-Polyisopren
mit Diazol-Vernetzer werden unter Rühren und Stickstof feinleitung innerhalb einer Stunde bei Raumtemperatur
mit 0,4 g 4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäureanhydridpalladiumdichlorid
in 5 ml Methylenchlorid versetzt.
Eine 25 χ 80 mm große, 1,5 mm starke glasfaserverstärkte Epoxidharzplatte wird mit dem oben aufgeführten
Lack im Tauchverfahren beschichtet, nach dem Verdampfen des Lösungsmittels mit einer Quecksilberlampe 15 Minuten
bestrahlt und gemäß Beispiel 1 vernickelt.
Nach ca. 25 Minuten ist die Nickelauflage so stark, daß
sie in einem galvanischen Verkupferungsbad verstärkt werden kann.
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-IA-
4 g Butadienpalladiumdichlorid werden in 100 ml trockenem Toluol mit 0,25 g Azodiisobuttersäurenitril unter Rühren
bei 600C und !^-Atmosphäre polymerisiert.
Nach 3 Stunden wird die Polymerisation abgebrochen und das Lösungsmittel im Vakuum bei 350C abgezogen. Die
klebrige Polymermasse wird mit 29 g technischem Polystyrol versetzt. Aus der Polymermischung wird in einer
zylindrischen Kammer bei 1000C und 1 bar ein Preßling mit einer Stärke von ca. 2,0 mm und einem Durchmesser
von 12,9 mm geformt. Dieser Formteil wird gemäß Beispiel 1 vernickelt. Nach ca. 6 Minuten hat die Nickelschicht
eine Stärke von ca. 0,15 μπι.
Ein 12,5 χ 16,5 cm großes Teppichbodenstück aus Polyacrylnitril
wird auf der Unterseite mit der in Beispiel 16 angegebenen palladierten Alkydharzlösung besprüht.
Die Lackschicht wird in 3 Stunden bei 600C getrocknet
und dann gemäß Beispiel 1 vernickelt. Nach 10 Minuten weist die Teppichbodenunterseite eine glänzende
Nickelschicht auf.
Ein 12f5 χ 16,5 cm großes Polyamid-Teppichbodenstück wird
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•3.1-
auf der Unterseite gemäß Beispiel 23 mit einer Lösung von 8,5 g palladiertem Polybutadien mit der mittleren Molmasse
Mn = 1100 und 5,8 Gew.-% Palladium (bezogen auf trockene
Polybutadienmasse) in 0,5 1 Methylenchlorid besprüht und anschließend in ein wäßriges alkalisches Verkupferungs
bad, das 10 g CuSO., 15 g Seignette-Salz und 20 ml 30 gew. %ige Formaldehydlösung im Liter enthält und mit 40 gew.-%iger
Natronlauge auf pH 12-13 eingestellt ist, getaucht.
Bereits nach 4 Minuten weist die Teppichbodenunterseite eine Nickelschicht auf.
Die in den Beispielen verwendeten metallorganischen Verbindungen werden wie folgt hergestellt:
4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäureanhydrid-palladium(II)-Chlorid:
4-Cyclohexen-1,2-dicarbonsäureanhydrid wird in der dreifachen
Menge Dimethylformamid gelöst, im Verlaufe von 2 Stunden mit der äquimolaren Menge Acetonitrilpalladiumdichlorid
bei 400C versetzt. Dimethylformamid und Acetonitril
werden bei 45°C/25 mbar abdestilliert. Man erhält mit 90 %iger Ausbeute einen bräunlichen Feststoff
vom Schmelzpunkt 53-540C.
Isobutylvinyletherpalladiumdichlorid wird in analoger
Weise aus dem Acetonitrilpalladiumdichlorid und Isobutylvinylether
erhalten, Schmelzpunkt: 57-600C.
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- 26 -
Acetonitrilpalladiumdichlorid wird 5 gew.-%ig in Methylenchlorid
gelöst, mit oligomereni Polybutadien versetzt, 30
Minuten bei Raumtemperatur gerührt und im Vakuum von Lösungsmittel
und Acetonitril befreit.
Acetonitrilpalladiumdichlorid wird 5 gew.-%ig in Methylenchlorid
gelöst. Butadien wird eingeleitet und das Lösungsmittel und Acetonitril im Vakuum abdestilliert.
Nachstellungen der Beispiele aus AT-PS 286 058.
I. 1g PdCl-j werden in 30 ml Triethyltetramin eingebracht,
die Mischung 1,5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. 2,14 g dieser Mischung werden zu 15,0 g
eines Epoxydharzvorproduktes mit Epoxydwert 170,5 zugesetzt. Eine Epoxydharzplatte wird mit dem Präpolymerisat
beschichtet, bei 800C innerhalb von 2 Stunden ausgehärtet und in einem Vernickelungsbad
gemäß Beispiel 1 behandelt. Im Verlaufe von 3 Stunden scheidet sich kein Nickel auf der Platte ab.
II. 16g Epoxydharzvorprodukt mit Epoxydwert 170,5 werden
mit 2,8 g DMF und 0,06 g tert,-Butylperbenzoat
gemischt und auf 500C erwärmt; dann werden langsam 0,32 g PdCl2 zugesetzt und die Temperatur auf 1300C
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- 2,7 -
. aft.
gesteigert. 15 Minuten wird bei dieser Temperatur gerührt. Weitere 15 g Epoxydharzvorprodukte werden
mit 0,3 g der vorstehend beschriebenen Mischung gemischt, 2,15 g Triethyltetramin werden zugesetzt.
Bei 800C wird innerhalb von 2 h ausgehärtet. Der Probekörper kann im Verlaufe von 3 h in einem Verwicklungsbad
gemäß Beispiel 1 nicht vernickelt werden.
III. 10 g Diallylphthalat, 0,2 g Palladiumdichlorid und 0,2 g tert.-Butylperbenzoat werden gemischt und 3
Minuten auf 185°C erwärmt. Nach dem Erkalten werden 5,2 g der Mischung mit 100 g Phenolharzvorprodukt
(50 gew.-%ig in n-Butanol) gemischt.
Epoxydharzplatten werden mit der Mischung beschichtet, bei 1000C im Verlaufe von einer Stunde ausgehärtet
und in ein chemisches Vernickelungsbad getaucht.
Im Verlaufe von 3 Stunden wird keine Vernickelung beobachtet.
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Claims (8)
1. Verfahren zum Aktivieren von Substratoberflächen
zum Zwecke der stromlosen Metallisierung, wobei die zu metallisierende Oberfläche mit einer in
einem Lösungsmittel homogen verteilten organometallischen Verbindung von Elementen der 1. und 8,
Nebengruppe des Periodensystems der Elemente benetzt, das Lösungsmittel entfernt und die an der
zu metallisierenden Oberfläche haftende organometallische Verbindung reduziert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der organische Teil der metallorganischen Verbindung eine oligomere, präpolymere
oder polymere Verbindung ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die organometallische Verbindung in einem organischen Lösungsmittel homogen verteilt, vorzugsweise
gelöst ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu metallisierende Oberfläche vor der Aktivierung
nicht geätzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oligomeren, präpolymeren und polymeren weitere
funktionelle Gruppen tragen, die zur Bindung der metallorganischen Verbindung an das zu aktiverende
Substrat oder zur weiteren Polymerreaktion befähigt sind.
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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die metallorganischen Verbindungen als Metall Kupfer, Silber, Gold, Platin oder insbesondere
Palladium enthalten.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallorganischen Verbindungen in einem
polaren, protischen oder aprotischen organischen Lösungsmittel in einer Menge zwischen 0,01 und
10 g/1 gelöst sind.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkungsdauer der Aktivierungslösung auf
die zu metallisierende Oberfläche 1 Sekunde bis 10 Minuten beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion zusammen mit der Metallisierung
erfolgt.
Le A 21 332
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1984
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