DE4113525A1 - Verfahren zur grossflaechigen metallisierung und verwendung der damit hergestellten bauelemente - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur groß­ flächigen Metallisierung von Bauelementen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie auf die Ver­ wendung der damit hergestellten Bauelemente.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet dort Anwendung, wo Bauelemente aus organischen oder anorganischen Werkstof­ fen soweit wie möglich mit einem metallischen Überzug versehen werden sollen.

Aus der DE-OS 38 40 200 ist ein Verfahren zur Metalli­ sierung eines Vlieses bekannt, das aus Fasern gefertigt ist. Die Fasern selbst sind aus Kunststoff hergestellt. Zur Metallisierung des Vlieses wird Palladiumacetat in einer Chloroformlösung gelöst. Anschließend wird das Vlies in die Lösung getaucht. Es schließt sich eine Be­ strahlung mit UV-Licht an, dessen Wellenlänge zwischen 100 und 350 nm liegt. Die UV-Strahlung wird mit einem Hochleistungsstrahler erzeugt, der in der EP-OS 02 54 111 beschrieben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem faserförmige, porige oder mit kom­ plexen geometrischen Strukturen versehene Bauelemente mit einer Metallisierung versehen werden können, sowie die Verwendung dieser Bauelemente anzugeben.

Der erste Teil der Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Verwendungen der Bauelemente sind in Patentanspruch 5 offenbart.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Metallisie­ rung von Bauelementen aus organischen oder anorganischen Werkstoffen, auch wenn sie eine sehr geringe Temperatur­ beständigkeit aufweisen. Erfindungsgemäß werden Lösungen aus metallorganischen Verbindungen hergestellt, in wel­ che die zu metallisierenden Bauelemente getaucht werden. Vorzugsweise werden metallorganische Verbindungen ver­ wendet, deren metallischer Anteil aus Palladium, Nickel oder Kupfer besteht. Zur Ausbildung solcher Lösungen sind besonders Palladiumacetat, Palladiumacetylacetonat, Palladiumchlorid, Nickelacetat und Kupferformiat geeig­ net. Diese metallorganischen Verbindungen werden vor­ zugsweise in Alkohol, Äther oder Wasser gelöst. Die hier aufgezeigten metallorganischen Verbindungen haben die Eigenschaft, daß sie die zu metallisierenden Flächen ausgezeichnet benetzen und auch in kleinste Öffnungen eindringen, so daß auch die Innenflächen von Poren hier­ durch metallisiert werden können. Nach der Beschichtung der Bauelemente mit der Lösung werden die Bauelemente mit einer UV-Strahlung bestrahlt, die eine Wellenlänge zwischen 100 und 350 nm aufweisen. Durch die UV-Strah­ lung wird die in der Lösung enthaltene metallorganische Verbindung zersetzt, und auf allen benetzten Flächen ein metallischer Überzug gebildet. Da Paladium sehr gut als Katalysator geeignet ist, ferner die Eigenschaft auf­ weist, Wasserstoff zu speichern, zudem für Wasserstoff durchlässig ist, können metallisierte Bauelemente, die aus Kunststoffnetzen, Vliesen, Fasern, Hohlfasern, Wa­ benstrukturen und schwammartigen oder porösen Körpern bestehen, und mit Paladium metallisiert sind, als Kata­ lysatoren und Wasserstoffspeicher eingesetzt werden. Ferner besteht die Möglichkeit, diese Bauelemente zur Reinigung von Wasserstoff oder zur Reinigung von Wasser selbst einzusetzen. Weitere erfindungswesentliche Merk­ male sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Die einzige zur Beschreibung gehörende Figur zeigt ein Ausschnitt aus einem Vlies 1, das durch Fasern 2 gebil­ det wird. Die Fasern 2 bestehen aus Kunststoff. Es kön­ nen hierfür auch Fasern aus Kunststoff verwendet werden, die eine sehr geringe Temperaturbeständigkeit aufweisen. Das Vlies 1 wird in eine Lösung getaucht, die durch Lö­ sen von pulverförmigem Palladium(II)Acetat in Chloroform gebildet wird. Anschließend wird das Vlies 1 zwischen zwei UV-Quellen 3 angeordnet. Diese werden bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel durch zwei UV-Hochlei­ stungsstrahler gebildet, die in definiertem Abstand von­ einander angeordnet sind. Der Aufbau eines solchen Hoch­ leistungsstrahlers 3, der auch als Excimerstrahler be­ zeichnet wird, ist in der EP-OS 02 54 111 offenbart. Jeder der beiden Hochleistungsstrahler 3 besteht aus einem durch eine einseitig gekühlte Metallelektrode (hier nicht dargestellt) und ein Dielektrikum oder zwei Dielektrika (hier ebenfalls nicht dargestellt) begrenz­ ten und mit einem Edelgas oder Gasgemisch gefüllten Ent­ ladungsraum (hier nicht dargestellt). Das Dielektrikum und die auf der dem Entladungsraum abgewandten Oberflä­ che des Dielektrikums liegenden zweite Elektrode (hier nicht dargestellt) sind für die durch stille elektrische Entladung erzeugte Strahlung transparent. Durch diese Konstruktion und durch eine geeignete Wahl der Gasfül­ lung wird ein großflächiger UV-Hochleistungsstrahler mit hohem Wirkungsgrad geschaffen. Mit Hilfe einer Gasfül­ lung aus Helium bzw. Argon kann eine UV-Strahlung mit einem Wellenlängenbereich zwischen 60 und 100 nm bzw. 107 und 165 nm erzeugt werden. Mit einer Gasfüllung aus Xenon kann eine UV-Strahlung mit einer Wellenlänge zwi­ schen 160 und 190 nm erzeugt werden, wobei das Maximum hierbei bei 172 nm liegt. Mit einer Gasfüllung aus einen Argon/Fluorid-Gemisch bzw. einem Krypton/Fluorid-Gemisch kann UV-Strahlung im Bereich von 180 bis 200 nm bzw. 240 bis 255 nm erzeugt werden. Mit einem Gasgemisch aus Xe­ non und Chlor läßt sich mit dem Hochleistungsstrahler 3 eine UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 300 bis 320 nm erzeugen. Wird nun die auf die Fasern aufgetragene Lösung 4 mit UV-Strahlung bestrahlt, so wird die metall­ organische Verbindung insbesondere das Palladiumacetat zersetzt und gleichzeitig eine metallische Schicht auf den Fasern 2 ausgebildet. Aus Absorptionsmessungen ist bekannt, das Palladiumacetat im gesamten UV-Bereich, d. h. für Wellenlängen zwischen 100 bis 350 nm absor­ biert. Die beiden Hochleistungsstrahler 3 können deshalb mit einer der oben genannten Gasfüllungen versehen wer­ den, die zur Erzeugung einer der UV-Strahlungen in dem oben genannten Wellenbereich geeignet ist. Durch die sehr guten benetzenden Eigenschaften der Palladiumace­ tatlösung werden alle Fasern 2 ausreichend mit der Lö­ sung überzogen. Selbst hohle Fasern werden in ihrem In­ nenbereich in ausreichender Weise von der Lösung überzo­ gen, so daß bei der anschließenden Bestrahlung eine vollständige Metallisierung auch der Innenbereiche der Fasern 2 bewirkt wird. Nach der Fertigstellung des me­ tallischen Oberzugs besteht die Möglichkeit, das Vlies noch zur metallischen Verstärkung in einem naßchemischen Metallisierungsbad anzuordnen, um beispielsweise eine Kupferschicht aufzutragen.

Anstelle des Vlieses 1 können auch Bauelemente aus porö­ sen Werkstoffen mit diesem Verfahren metallisiert wer­ den. Die Palladiumacetatlösung weist die Eigenschaft auf, daß sie auch in die Poren dieser Materialien ein­ dringt, so daß durch die anschließende Bestrahlung mit UV-Licht auch eine Metallisierung der Poreninnenflächen ermöglicht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren be­ schränkt sich jedoch nicht auf Vliese aus Fasern oder poröse Materialien, vielmehr können auch Netze aus Kunststoff, Körper mit wabenförmiger Struktur oder Bau­ elemente mit einer komplexen Geometrie in gleicher Weise metallisiert werden. Erfindungsgemäß können die mit Pal­ ladium metallisierten Bauelemente als Katalysatoren genutzt werden. Durch Verstärkung der Metallisierung mit Platin oder Nickel ist eine Verwendung als Katalysator für Kraftfahrzeugabgase möglich. Bei Verwendung eines Nickelüberzugs können die Bauelemente als Katalysator zur Hydrierung von Fettmolekülen genutzt werden. Palla­ dium hat bekanntlich die Eigenschaft, daß es Wasserstoff speichert. Im Mittel werden pro Palladiumatom drei Was­ serstoffatome gespeichert. Für ein schnelles Be- und Entladen eines solchen Speichers werden große Palladiu­ moberflächen benötigt. Diese können durch die oben be­ schriebenen Bauelemente problemlos bereitgestellt wer­ den. Palladium hat ferner die Eigenschaft, daß es für Wasserstoff durchlässig ist. Poröse mit einer Palladium­ metallisierung versehene Bauelemente können deshalb zur Wasserstoffreinigung eingesetzt werden. Aus Kunststoff gefertigte Netze, die mit einem Palladiumüberzug verse­ hen werden, können bei der Wasserreinigung zum Einsatz kommen, so z. B. zur Reinigung von Abwässern aus der Gal­ vanik. Hierfür wird an die im Abwasser angeordneten Net­ ze eine Spannung angelegt, um die Metallionen aus dem Wasser zu entfernen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Metallisierung von Flächen von Bauelementen durch Tauchen in einer metallorganischen Lösung und anschließenden Bestrahlung mit UV-Licht, da­ durch gekennzeichnet, daß Netze, Vliese, Fasern, Körper mit wabenförmiger, schwammartiger oder poröser Struktur, bzw. Bauelemente (1) mit komplexen geometrischen Struk­ turen, aus organischen oder anorganischen Werkstoffen in eine Lösung getaucht werden, die eine metallorganische Verbindung enthält, welche anschließend durch Bestrah­ lung mit UV-Licht zur Bildung eines metallischen Über­ zugs zersetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der metallische Überzug durch Kupfer, Nickel, Platin, Aluminium, Gold oder Chrom bis zu einer Dicke von 30 µm verstärkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lösung aus Palladiumacetat, Palladium­ acetylacetonat, Palladiumchlorid, Nickelacetat oder Kup­ ferformiat gelöst in Alkohol, Äther oder Wasser gebildet und mit UV-Strahlung zersetzt wird, die eine Wellenlänge zwischen 100 und 350 nm aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die UV-Strahlung mit einem Excimerstrahler erzeugt wird, der in der EP-OS 02 54 111 offenbart und mit einer Gasfüllung aus Helium, Argon, einem Argon/Fluoridgemisch, einem Krypton/Fluorid­ gemisch, Xenon oder einem Gemisch aus Xenon und Chlor versehen ist.

5. Verwendung der mit dem Verfahren nach Anspruch hergestellten Bauelemente als Katalysator, Wasserstoff­ speicher, zur Reinigung von Wasserstoff und zur Reini­ gung von Wasser.