Способ изготовления металлизированных изделий

Способ изготовления металлизированных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОР(.КОМУ (;ВИДЕТГЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик он636107 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (51) М. Кл.

В 32 В 15/08 (22) Заявлено 24.1074 (21) 2070183/23-05 (23) Приоритет — (82) 25.10.73 ()! )WP С 23Ь/174378()З) 1ДР (43) Опубликовано 05.1278. бюллетень № 45 (45) Дата опубликования описания 10.12.78

Государственный комитет

Совета Министров СССР о делам изобретений и открытий (53) УДК

678.898 {088.8) 72 Авторы

Иностранцы (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫХ

ИЗДЕЛИЯ

Изобретение относится к способу изготовления металлизированных изделий в виде листов, пленок, лент, профилей из термопластичных полимерных материалов, таких как полиэтилентерефталат, полиметакрилат, полиуретан, полиамид, полиолефин, поликарбонат, или как термостойкие полимерные материалы, например полихиноксалин.

Известны полимерные материалы, по- 10 лучаемые напылением в вакууме или путем нанесения покрытия при реакции восстановления из раствора солей металлов, причем необходимы многоступенчатые процессы для нанесения метал-)б лического покровного слоя, которые придают полимерным материалам новые качества, такие как высокая поверхностная проводимость, светонепроницаемость, отражение тепловой радиации, поверхностная твердость и внешний вид металла.

Эксплуатационные свойства этих соединений из полимеров и металлов зависят как от свойств отдельных компонентов композиции, так и от прочности .сцепления металлического покровного слоя с полимерным;материалом. Для улучшения адгезионной прочности поверхности полимерного материала придают шероховатость известными физическими способами, например путем обработки пескоструйными аппаратами, или поверхность подготавливают таким образом, что становится возможным достаточное механическое сцепление металла с полимерным материалом, аналогично так называемому кнопочному механизму, описание которого дано для АБС-полимеров.

Для достижения этих полых пространств химическим путем компоненты полимерного материала выделяют растворением с его поверхности путем воздействия органических растворителей, например ацетона, или кислот, например серной, соляной, трихлоруксусной кислоты, хромовой смеси (бихромат калия или натрия и серная кислота) и/или щелочных реагентов, например водного или спиртового раствора едкого натра, щелочного раствора гидразингидрата.

Другой метод описывает обработку полимерного материала комплексом солей металлов в растворенном виде в присутствии растворителя, который полимер растворяет, размягчает или придает ему набухаемость.

После процесса травления следует сенсибилнзация полимерного материала, 636107 преимущественно хлоридом олова, затем активация путем воздействия растворов солей благородных металлов, например хлорида палладия или нитрата серебра в ионогенной или коллоидной форме.

Подготовленные таким образом материалы могут быть методом гальванизации снабжены соответствующими слоями и в случае необходимости подвергнуты дальнейшему нанесению покрытия.

Недостаток, всех названных методов травления заключается в том, что в процессе удаления с поверхности полимерного материала методом растворения отдельных компонентов настолько понижаются его механические свойства, 10

К этим слоям связующих либо добавляют тонко измельченные порошкообразные металлы, как алюминий, медь или серебро, до их нанесения, либо после нанесения связующего распыляют их на еще влаж40 ную поверхность, или коллоидальные металлы, например палладий, выделяют-путем восстановления из растворов его солей. Эти осажденные металлы позволяют проводить последующую металлизацию

45 полимерного материала как гальваничес ким путем, так и без подвода тока.При использовании связующего слоя на полиуретановой основе, который аналогично другим названным выше слоям связующих 0 после сушки при 90 С представляет со-. а бой компактную прозрачную пленку, металлизацию проводят например, с помощью алюминия или серебра, преимущественно напылением под, вакуумом;

Снабженные, таким образам, метал65 лическим покрытием полимерные материалы, характеризуемые большой величиной отношения поверхности к объему, например ленты и пленки,. весьма чувствительны к воздействию давления и ОО вследствие недостаточного адгезионного сцепления металлического верхнего слоя с полимерным материалом обладают склонностью к расслаиванию и образова нию трещин. 65 в частности, при большом соотношении поверхности и объеме, как например. в пленках или лентах, что применение этих методов для технических целей является спорным. Кроме того, прочность сцепления металлического верх- 20 него слоя с полимерным материаломносителем составляет лишь около

100 гс/6,5 мм.

По другим способам для улучшения ацгезионной прочности сцепления металла с полимерным материалом применяют связующие или клеи, .например сополимеры акриламида (метакриламида) и поливинилбутират, или винилиденхлорида и акрилнитрила, или полиэфир из этиленгликоля, терефталевой и изофта- 30 левой кислот, или полиуретан из форполимера уоегана на основе полиэфира и полиизационата, которые наносят на материал-основу в виде дисперсий или растворов погружением или распылением.З6

Множество известных способов улучшения адгезионной прочности сцепления металла;: полимерным материалом свидетельствует о большом значении, которое придают специалисты этой стадии процесса в связи с производством металлизированных полимерных материалов.

Наиболее близким из .известных к предлагаемому способ изготовления металлизированных изделий в форме, например, пленок, заключающийся в нанесении на основной слой слоя пластмассы, например, эпоксидной или фенольной смолы, в которую введено 1040 вес.Ъ тонкодисперсного вещества, например мела, в образовании пористой структуры в нем путем обработки с последующей металлизацией $1) .

Недостатком известного способа является низкая адгезия металлического слоя к полимеру.

Цель изобретения — увеличение адгезии металлического слоя к полимеру и увеличение прочности конструкции иэделия в целом.

Поставленная цель достигается выполнением полимерного адгезионного слоя между полимерным материалом и металлическим верхним слоем в виде пористого слоя путем покрытия подвергающегося металлизации иэделия раство" ром или дисперсией полимера, способного к коагуляции при температуре

23-30 С и относительной влажности возо духа от 40 до 95Ъ с последующим промыванием получЕнного слоя водой и высушиванием.при температуре 50-70 С.

В качестве полимеров, пригодных для образования пористого адгезионного слоя, могут служит, например, полиуретановые полимеры, в частности на основе полиэфира с молекулярным весом 2200, дифенилметандиизоцианат и диаминодифенилметан в качестве удлинителей цепи, а также линейные низкомолекулярные полиэфиры на основе полиэтилентерефталата преимущественно со средним молекулярным весом от 20000 до 50000, или поливинилформаль (моле,кулярный вес 100000).

В случае нанесения покрытия с,нескольких сторон проведение процесса по изобретению преимущественно осуществляют таким образом, что полимерный материал пропускают методом погружения через 5-20%-ный раствор полимерного материала, служащего для нанесения покрытия, в диметилформамиде или в смеси из диметилформамида и ацетона или через 5-20%-ную дисперсию полимерного материала для нанесения покрытия в смеси из галогенированных углеводородов, например дихлорэтана, и диметилформамида, а в случае одностороннего нанесения покрытия — покрывают преимущественно указанным выше полимерным материалом для нанесения покры35 тия в растворенном клк ди Ilppl HpoBBH ном виде.

Далее полимерный материал с нанесенным покрытием поступает в так называемый сушильный канал для Образования гористого адгезионного слоя.

В этот канал подают воздух с относительной влажностью более 40%, прекму- 8 щественно более 65t прк нормальном давлении и температуре около 30 С.

Созданная влажность приводит к коа"уляции полимерного материала покрытия на полимерном материале и вызывает

Одновременно образование пористых гелевых структур, которые фиксируются в ходе дальнейшего процесса насыщения водой при температуре менее

50 C с целью полного удаления раствоо рителя. Затем материал сушат при температуре более 50 С. Получают полимерный материал с покрытием из пористого адгезионного слоя, имеющий молочно-мутноватый внешний вид.

Без применения кислотных и/или щелочных травильных растворов снабженный полимерным адгезионным слоем полимерный материал может быть подвергнут глеталлизации химическим или физическим путем в соответствии с известным методом. Возможно последующее электролитическое усиление металлического верхнего слоя, например медного,дополнительным слоем меди или другого металла. При добавке в ванны блеско- 30 образующих веществ получают блестящие поверхности.

Прочность сцепления полученных в соответствии с изобретением поромерных адгезионных слоев на полимерном материале, например на основе полиэтилентерефталата, составляет слой толщиной 0,5 мм от 300 до 400 гс; получают также показатели приблизительно 500 гс/6,-5 мм. 40

Адгезионная прочность нанесенного медного слоя толщиной 110 мм составляет от 300 до 400 гс/6,5 мм.

Прочность сцепления измеряют с помощью принятого для этих испытаний метода путем отдирания наложенной под давлением клеющей пленки. 45

Прочность сцепления металлического верхнего слоя с полимерным материалом по предлагаемому способу значительно превышает показатели, которые получают при использовании известных методов50

Это объясняется в основном тем, что металл покрытия практически может удерживаться механически в микропорах поромерного адгезионного слоя приблизительно аналогично кнопочному меха нкзму в АБС-гслкмерах к таким образом приобретает дополнительную сцепляемость с полимерным слоем материала, кроме физико-химических усилий сцеп.ления.

Это означает, что при отделении металлического верхнего слоя от полимерного материала, наряду с преодолен кем межмолек уля рных у<.-. ил кй, металл должен быть Ос Р ОбОжде н От E. ГО меха нкв ческого сцепления в поромарном адгеЗКОННОМ СЛОЕ.

Особое техническое значение имеет тот факт, чта в соответствии с методом изобретения можно отказаться от применения разнообразных дорогостоящих методов травления, которые значительно ухудшают качество полимерного материала, в частности, при большом отношении поверхностей к обьему, например в лентах и пленках.

Изменением параметров процесса, например вида и концентрации полимерного раствора для нанесения покрытия, состава смеси растворителей, температуры к влажности воздуха, можно в широких пределах варьировать размер пор поромерного адгезконного слоя, что позволяет испольэовать этот способ для металлкзацик ПОлкмерных матеркалОВ.

Преимущество изобретения заключается к в том, что получение пористого адгезионного слоя может проводиться как при периодическом процессе, так и при непрерывном нанесении покрытия.

Это дает возможность получать, например, бесконечные ленты.

П р к м е р 1. На ленту из полкэтклентерефталата толщиной 36 ммк методом погружение в 10%-ный раствор полиуретана в смеси растворителей, состоящей кз 78 вес.Ъ дкметклформамида к

22 вес.Ъ ацетона,с двух сторон наносят покрытие. Полиуретан получают из полкэфира диэткленглкколя адкпиновой ккслоты с молекулярным весом 2200 и

4,4 -диизоцканатдкфенилметана в диметилфармамкде при образовании форполимера, к которому для удлинения цепи добавляется дкаминодкфенилметан.

После нанесения покрытия ленту пропускают через сушильный канал, в который подают воздух при температуре от 20 до 30 С с относительной возможе костью 85Ъ.Для фиксацкк сокоагулированного полимерного материала покрытия к для усиленного формирования пористых гелевых структур из ленты удаляют весь растворктель при температуре менее 50 С при дальнейшем процессе обработки водой. После последующей сушки при температуре более 50 С получают .полкэтклентерефталатную ленту, не дающую отлила, мутного цвета, покрытую поромерным адгезионным слоем.

Прочность сцепления поромерного слоя с материалом основной составляет среднюю величину между 285 и 350 гс/6,5мм.

Для металлкзации ленты последнюю подвергают сенскбклизацкк раствором хлоркда олова П, активацик в водном солянокислом растворе хлоркца лалладкя к заключительному медненкю без подвода тока. Адгезионная прочность медного слоя составляет приблизительно 350 гс/6,5 мм при толщине слоя меди 110 мм.

636107

Усиленйя медного слоя достигают гальваническим методом, причем добавкой в ленты блескообразующих веществ получают блестящую поверхность.

H p и м е р 2. Аналогично примеру

1 на полиэтилентерефталатную ленту толщиной Зб ммк наносят двустороннее покрытие из 20%-ного раствора низко- 5 молекулярного полиэфира полиэтилентерефталата (молекулярный вес 50000) в смеси диметилформамид-ацетон (1:1).

Коагуляция протекает с помощью потока воздуха при температуре ЗО С и: )О

65%-ной относительной влажности. После обработки Ленты водой при температуре 250 С для удаления остатков растворителя, а также сушки в потоке воздуха температурой 50 С получают ленту-основу мутного цвета с поромерным покрытием с поверхностью, не дающей отлипа.

Адгезионная прочность поромерного адгезионного слоя на полиэтилентерефталатной ленте составляет более

300 гс/6,5 мм, т. е. при этом показателе происходит отслаивание напрессованной клеющей пленки, без явлений отделения поромерного слоя от материалосновы. Подготовленный таким образом материал без кислотного и/или щелочного протравливания, как указано в примере i, может быть подвергнут омеднению без подвода тока. Адгезионная прочность медного слоя составляет среднюю величину между 310 и

350 гс/6,5 мм. Возможно дальнейшее электролитическое усиление медного слоя медью или другими металлами.

Пример 3. Как указано в при- 35 мере 1, на полиэтилентерефталатную ленту толщиной 36 ммк наносят двустороннее покрытие в 5Ъ-ном растворе поливинилформаля(молекулярный вес 100000) в диметилформамиде. После коагуляции 40 посредством воздуха с относительной влажностью 90%, дальнейшей обработки водой и сушки получают. ленту-основу мутного цвета, не дающую отлипа, с поромерным покрытием. Адгезионная прочность поромерного адгезионного слоя на материале-основе составляет 45 от 395 до 500 rc/6,5 мм, а слоя медного покрытия, аналогично примеру 1 наносимого без подвода тока, — от

320 — до 410 гс/6,5 мм. Возможно дополнительное электрическое усиле- 50 ние медью или другим металлом.

П р и и е Р 4. Готовят полиуретановую дисперсию. К 72, 3 г 30%-ного раствора, состоящего из полиуретана с концевыми ОН-группами (число ОН-35, молекулярный вес 3200) и дихлорэтана, . добавляют 140 г диметилформамида. B этот раствор вносят при перемешивании

7,7 г 75%-ного раствора уретанавого форполимера обычной торговой марки (эквивалентный вес изоцианата 324) на основе толуилендиизоцианата и триметилолпроп@на. Путем добавления 44 г 6

ЗОВ-ного раствора низкомолекулярно -o полиэтилентерефталат-полизфира (число

ОН около 5, молекулярный вес" 50000) в диметилформамиде получают полиуретановую дисперсию.

На ленту из полиэтилентерефталата толщиной Зб ммк наносят двустороннее покрытие методом погружения в 17%-ную дисперсию полиуретана в смеси с дихлорэтаном и диметилформамидом„ полученную указанным выше способом. Для коагуляции ленту пропускают через канал, в который подают поток воздуха с температурой от 23 до ЗООС при относительной влажности 50%. После обработки водой предварительно обработанной таким образом ленты при температуре менее 50 С для удаления всего растворителя и последующей сушки получают полиэтилентерефталатную ленту мутного цвета, покрытую поромерным слоем с поверхностью, не дающей отлипа. Прочность сцепления поромерного слоя с материалом-основой составляет более 400 гс/9 мм.

Для металлизации ленты ее подвергают сенсибилизации раствором хлорида олова (11 ), активации в водном солянокислом растворе хлорида палладия и заключительному меднению без подвода тока. Адгезионная прочность нанесенного химическим путем медного слоя составляет более 250 гс/9 мм. Усиление медного слоя достигается. гальваническим методом, причем добавкой в ленту блескообразующих веществ получают блестящую поверхность.

П р н м е р 5. На лист толщиной

3 мм из поликарбоната обычной торговой марки наносят покрытие с одной стороны путем промазывания 15Ъ-ным раствором полиуретана в смеси из растворителей, состоящей из диметилформамида и ацетона (3:1) . Полиуретан получают описанным в примере 1 способом. После коагуляции полиуретанового покрытия при температуре от 25 до ЗОС при относительной влажности воздуха

953, обработки водой для удаления рас творителя и сушки получают поликарбонатный лист мутного цвета с поромерным покрытием, с поверхностью, не дающей отлипа. Адгезионная прочность сцепления поромерного слоя на материале-основе составляет более

400 гс/9 мм, т. е. при отдирании напрессованной клеющей пленки при

400 rc, поромерный слой не отделяется,от материала-основы.

Металлизацию листа осуществляют аналогично примеру 1 без подвода тока. Адгезионная прочность медного слоя составляет приблизительно

400 rc/9 мм.

Пример 6. На лист толщиной

3 мм из полиметакрилата обычной торговой марки, как описано в примере

5, наносят одностороннее покрытие, промывают 15%-ным раствором полиуре636107

Формула изобретения

Составитель В. Балгин

Техред Н.Андрейчук

Корректор Е. Папп

Редактор Л. Ушакова

Заказ 6852/12 Тираж 508 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тана. После коагуляции полиуретанового покрытия при температуре 25-30 С при относительной влажности воздуха

95Ъ, обработки водой для удаления растворителя и сушки получают не дающий отлипа полиметакрилатный лист мутного цвета с п< ромерным слоем покрытия. Прочность сцепления поромер- 5 ного слоя на материале-основе составляет более 500 rc/9 мм. т. е. при отдирании напрессованной клеющей пленки при 500 гс поромерный слой не удаляется с материала-основы. 10

Металлизацию листа осуществляют аналогично примеру 1 беэ тока. Адгезионная прочность медного слоя составляет приблйзительно 450 rc/9 мм.

Пример 7. На лист толщиной

3 мм из полиуретана обычной торговой марки, полученный методом литья под давлением, наносят с одной стороны покрытие, аналогично примеру 5, промаэывают 15Ъ-ным раствором полиуретана.

Ф

После коагуляции полиуретанового покрытия при температуре от 25 до 30 С и относительной влажности воздуха 953, обработки водой для удаления растворителя и сушки получают не дающий отлипа, полиуретановый лист мутного цвета 5 с поромерным слоем покрытия. Прочность сцепления поромерного слоя на материале-основе составляет среднюю величину между 450 и 550 rc/9 щ.

Металлизацию листа осуществляют 30 аналогично примеру 1 без подвода тока.

Адгезионная прочность медного слоя со.ставляет около 450 гс/9 мм.

Пример 8. На пленку из полихиноксалина толщиной 100 ммк наносят 35 с одной стороны покрытие аналогично примеру 5, промазывают 153-ным раствором полиуретана. После коагуляции полиуретанового покрытия при температуре от 25 до 30 С и относительной влажности воздуха 95%, обработки водой для удаления растворителя и сушки получают не дающую отлипа пленку мутного цвета из полихиноксалина с поромерным слоем покрытия. Прочность сцепления поромерного слоя на материале-основе составляет более 500 гс/9 мм, т.е. при отдирании напрессованной клеющей пленки при 500 р поромерный слой не удаляется с материала-основы.

Металлизацию листа осуществляют аналогично примеру 1. Адгеэионная прочность медного слоя составляет приблизительно 450 rc/9 мм.

Способ изготовления металлизированных иэделий в форме, например пленок, путем по крайней мере одностороннего последовательного нанесения на термопластичный полимерный материал пористого и металлического слоев, отличающийся тем, что, с целью увеличения адгезии металлического слоя к полимеру и увеличения прочности конструкции изделия в целом, термопластичный материал покрывают раствором или дисперсией полимера, способного к коагуляции при темпераzype 23-30 С и относительной влажности воздуха в интервале от 40 до

95%, промывают водой и высушивают при температуре 50-70 С.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе:

1. Патент Англии 9 1259774,кл.С 7F, 197 2.