DE3925232C1 - Chemically metallising electrically non-conducting porous substrates - esp. needle felts, etc., by activating substrate surface and adding metallising soln. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen Metal­ lisierung von elektrisch nichtleitenden porösen Substra­ ten, insbesondere von Nadelfilzen, Vliesstoffen oder offen­ porigen Schäumen, nach einer vorhergehenden Aktivierung der Faseroberflächen oder der Oberflächen der Porenwan­ dungen mit einer edelmetallhaltigen Lösung, wobei die elektrisch nichtleitenden porösen Substrate eine Porosität von 40% bis 97% besitzen.

Bei der chemischen Metallisierung von porösen Vliesstof­ fen, Nadelfilzen oder offenporigen Schäumen ist es üblich, die Faseroberfläche (bei Vliesstoffen oder Nadelfilzen) oder die Porenwandung (bei offenporigen Schäumen) aus nicht leitendem Kunststoff chemisch in zwei Schritten zu behandeln, nämlich zuerst zu aktivieren und anschließend chemisch zu metallisieren.

Bei der Aktivierung wird üblicherweise eine edelmetall­ haltige chemische Verbindung auf die Oberfläche des Sub­ strates abgeschieden. Die Funktion dieser edelmetallhal­ tigen Verbindung ist es dabei, katalytisch bei der nach­ folgenden chemischen Metallisierung zu wirken. Als edel­ metallhaltige katalytisch wirksame Verbindungen zur Akti­ vierung von Kunststoffoberflächen empfehlen sich in ganz besonderer Weise solche, die auf der Basis von Palladi­ um/Zinnverbindungen hergestellt werden.

Nach der Aktivierung ist die Kunststoffoberfläche hinrei­ chend vorbereitet um nach Entfernen der überschüssigen/ verbrauchten Aktivierungslösung aus den Poren des Vlies­ stoffes, Nadelfilzes oder des offenporigen Schaumes che­ misch metallisiert zu werden. Praktisch geschieht dies dadurch, daß man die Poren mit einer chemischen Metalli­ sierungslösung füllt und dann das zu metallisierende Kunst­ stoffsubstrat so lange in Kontakt mit der Metallisierungs­ lösung beläßt, bis die Metallisierung abgeschlossen ist. Äußerlich kann man das am Nachlassen der die chemische Metallisierung begleitenden Wasserstoffentwicklung wahr­ nehmen oder ganz einfach auch am Verschwinden der Farbe der gelösten Metallionen aus der Lösung.

Grundsätzliche Ausführungen zum Thema der Aktivierung und der chemischen Metallisierung findet sich z. B. in "Kunst­ stoff-Galvanisierung", Hdb. für Theorie und Praxis (Leuze Verlag, Saulgau/Württ.) oder auch in der US-PS 30 11 920.

Dabei kommt der chemischen Vernickelung sowie der chemischen Verkupferung zweifelsohne die überragende technische Bedeutung zu, allerdings sind auch andere chemische Metallabscheidungen möglich.

Die Porosität der zu metallisierenden Kunststoffsubstrate liegt dabei im allgemeinen zwischen 40 und 97%.

Als Kunststoffmaterialien der zu metallisierenden Vliesstoffe, Nadelfilze oder offenporigen Schäume kommen vor allem Polyethylen, Polypropylen, Polyester oder Polyamid in Frage. Die entsprechende technische Vorgehensweise wird z. B. angegeben in den DE-PSen 36 31 055, 36 37 130 oder 37 10 895. In der US-PS 47 20 400 wird auch die Aktivierung und chemische Metallisierung eines mikroporösen Polytetrafluorethylensubstrates beschrieben.

Dabei ist in der Praxis das Volumen der Metallisierungslösung für die aktivierten Substrate immer größer als das freie (soll heißen füllbare) Porenvolumen des Vliesstoffes, Nadelfilzes oder des offenporigen Schaumes.

Dies bedeutet, daß die Volumina der eingesetzten Metallisierungslösungen - bei häufig nur einmaliger Verwendung der Lösung - relativ groß sind. Dies bringt einmal hohe Be­ triebskosten für die verwendeten Metallisierungslösungen mit sich und zum anderen bedeutet dies auch einen hohen finanzi­ ellen Aufwand für die zu entsorgenden Abwässer bzw. eine große Umweltbelastung bei nicht ausreichender Entsorgung der Abwäs­ ser.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zur chemischen Metallisierung von elektrisch nicht­ leitenden porösen Substraten, insbesondere von Nadelfil­ zen, Vliesstoffen oder offenporigen Schwämmen, nach einer vorhergehenden Aktivierung der Faseroberflächen oder der Oberflächen der Porenwandungen mit einer edelmetallhal­ tigen Lösung, zu schaffen, mit einem geringeren techni­ schen Aufwand und einer verminderten Umweltbelastung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Merkmal des Patentanspruches 1 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 4 geben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt also in der Wei­ se, daß man weniger Volumen an chemischer Metallisierungs­ lösung für die Metallisierung von aktivierten offenporigen Schäumen, Vliesstoffen oder Nadelfilzen nimmt, als dem rechnerischen offenen Porenvolumen des Textiles oder des Schaumes entspricht; und zwar um soviel weniger, als sich das Volumen der Metallisierungslösung im Verlauf der che­ mischen Metallisierung durch die entstehende Wasserstoff­ entwicklung vergrößert. Es hat sich nämlich gezeigt, daß sich auch solche freien Poren, die zu Beginn der chemi­ schen Metallisierungsreaktion noch nicht mit Metalli­ sierungslösung gefüllt werden, einwandfrei an der Poren­ wandung bzw. auf der Faseroberfläche metallisieren lassen, wenn diese erst nach dem Anspringen der Metallisierung durch das damit verbundene Ansteigen des Flüssigkeits­ spiegels der Metallisierungslösung - bedingt durch die Wasserstoffentwicklung - mit dieser gefüllt werden. Durch die begleitende Wasserstoffentwicklung wird für eine gute Durchmi­ schung der Lösung gesorgt und damit auch dafür, daß die Poren, die zu Beginn der Metallisierungsreaktion noch nicht mit Lösung gefüllt waren, im Verlauf der Metallisierung ausreichend mit der Metallisierungslösung versorgt werden. Dabei hängt natür­ lich das zu wählende Volumen der Metallisierungslösung auch von Reaktionsparametern wie der Konzentration der gelösten Salze, der Temperatur, der Dichte und Wirksamkeit der zuvor bei der Aktivierung abgeschiedenen Edelmetallteilchen ab. Überschlags­ weise kann man für die Vernickelungen bei Raumtemperatur min­ destens 10% weniger Volumen an Metallisierungslösung wählen, als dem rechnerischen Porenvolumen des offenporigen Schaumes, Vliesstoffes oder Nadelfilzes entspricht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels noch nä­ her erläutert:

Eine Filzbahn aus Polypropylenfasern, die bei einer Dicke von 2 mm eine Porosität von 89% aufwies, wurde nach einer Aktivie­ rung mit einer Pd/Sn-haltigen Lösung in einer vierlagig über­ einander angeordneter Position in eine Metallisierungswanne gelegt. Die Dicke der übereinander angeordneten und zu vernik­ kelnden Filzlagen betrug also etwa 8 mm. Es wurde eine che­ mische Vernickelungslösung in der Weise auf diese Filzlagen aufgebracht, daß die Lösung (36 g Nickelchloridhexahydrat/l, 78 g Natriumhypophoshitmonohydrat/l, 95 g Ammoniumchlorid/l, 36 g Natriumhydroxid/l) vor Anspringen der Metallisierungs­ reaktion eine Füllhöhe von ca. 7 mm hatte. Kurz nach An­ springen der Reaktion stieg der Flüssigkeitsspiegel der Vernickelungslösung so hoch, daß auch die oberste Filzlage mit Lösung durchtränkt war. Nach Abschluß der chemischen Vernickelung war die oberste Nadelfilzlage ebenso gut und gleichmäßig chemisch vernickelt wie die unteren Filzlagen, die von Anfang an in den Poren mit Metallisierungslösung vollständig gefüllt waren.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Verfahrensweise beste­ hen insbesondere darin, daß ein geringeres Volumen an chemi­ scher Metallisierungslösung hergestellt und eingesetzt werden muß. Dies ergibt dann auch eine geringere zu entsor­ gende Abwassermenge bzw. bei einer nicht optimalen Entsor­ gung eine geringere Umweltbelastung. Insgesamt ergibt sich also eine Verminderung der Betriebskosten für das Verfah­ ren der chemischen Metallisierung von vorher aktivierten elektrisch nichtleitenden Kunststoffsubstraten.

Claims (4)

1. Verfahren zur chemischen Metallisierung von elektrisch nichtleitenden porösen Substraten, insbesondere von Nadel­ filzen, Vliesstoffen oder offenporigen Schäumen, nach einer vorhergehenden Aktivierung der Faseroberflächen oder der ober­ flächen der Porenwandungen mit einer edelmetallhaltigen Lösung, wobei die elektrisch nichtleitenden porösen Substrate eine Po­ rosität von 40 bis 97% besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß zur chemischen Metallisierung der aktivierten elektrisch nichtleitenden porösen Substrate ein Volumen der chemischen Metallisierungslösung, das geringer ist als das freie Porenvo­ lumen des porösen Substrates, zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur chemischen Metallisierung ein Volumen der chemischen Metallisierungslösung, das 10 bis 30% geringer ist als das freie Porenvolumen des porösen Substrates, zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Substrate mit der chemischen Metallisierungslösung verkupfert oder vernickelt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch nichtleitende poröse Substrate Polyethylen-, Polyester-, Polyamid- oder Polyacrylnitridfasern oder -schaum eingesetzt werden.