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Dokumentenidentifikation DE60032053T2 12.04.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001048749
Titel Verfahren zur Herstellung von einem metallbeschichteten Kunststoffteil
Anmelder Neomax Co., Ltd., Osaka, Osaka, JP
Erfinder Yoshimura, Kohshi, Amagasaki-shi, Hyogo, JP;
Nishiuchi, Takeshi, Ibaraki-shi, Osaka, JP;
Kikui, Fumiaki, Minamikawachi-gun, Osaka, JP;
Tsujimoto, Shuji, Ibaraki-shi, Osaka, JP
Vertreter Mitscherlich & Partner, Patent- und Rechtsanwälte, 80331 München
DE-Aktenzeichen 60032053
Vertragsstaaten DE, FI, FR, GB, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 26.04.2000
EP-Aktenzeichen 001088699
EP-Offenlegungsdatum 02.11.2000
EP date of grant 29.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse C23C 24/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung einer Metallschicht auf der Oberfläche eines Kunststoffprodukts, die für die Aufbringung eines Metallüberzugs vorteilhaft ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, mit dem sich auf der Oberfläche eines Kunststoffprodukts eine Metallschicht aus feinem Metallpulver, das dadurch erzeugt wird, dass ein Metallpulver erzeugendes Material in einem Behandlungsgefäß in Fließberührung mit der Oberfläche des Kunststoffprodukts gebracht wird, bilden lässt.

Um einem Kunststoffprodukt verschiedene Eigenschaften, wie z. B. ein ansprechendes Aussehen, Wetterfestigkeit, elektrische Oberflächenleitfähigkeit, Undurchlässigkeit für elektromagnetische Wellen und Widerstandsfähigkeit gegen Bakterien, zu verleihen, wird üblicherweise auf der Oberfläche des Kunststoffprodukts ein Metallüberzug gebildet. Beispiele für herkömmliche Verfahren zur Bildung eines Metallüberzugs umfassen Metallisierung im Vakuum, wie z. B. Aufdampfen und Sputtern, stromlose Metallisierung, stromlose Metallisierung/galvanische Metallisierung mit einem stromlosen und einem galvanischen Metallisierungsschritt u. Ä. Diese Verfahren werden in vielen Bereichen in der Praxis eingesetzt, da sich aufgrund dessen, dass das Kunststoffprodukt keinen Strom leitet, die galvanische Metallisierung nicht direkt auf das Kunststoffprodukt anwenden lässt.

Die Metallisierung im Vakuum bringt jedoch die Nachteile mit sich, dass ein mit diesem Verfahren gebildeter Metallüberzug ein schlechteres Haftvermögen und eine geringe Haltbarkeit aufweist, dass es schwierig ist, dieses Verfahren auf kompliziert geformte Produkte anzuwenden, dass die Vakuumbehandlung viel Zeit braucht, da verschiedene, von der Kunststoffart abhängende Gase entstehen können, und dass die Herstellungskosten höher sind.

Die stromlose Metallisierung bringt folgende Nachteile mit sich. Gewöhnlich muss zuvor die Oberfläche des Kunststoffprodukts einer Ätzbehandlung unterzogen werden, oder einer eine katalytische Wirkung herbeiführenden Behandlung, wie z. B. einer Sensibilisierungs-/Aktivierungsbehandlung. Aus diesem Grund sind die Schritte kompliziert, wird für die Behandlung eine lange Zeit benötigt und weist der erzeugte Überzug eine geringe Dicke auf.

Beim Verfahren stromlose Metallisierung/galvanische Metallisierung weist der Metallüberzug im Vergleich zu einem durch die Metallisierung im Vakuum gebildeten Metallüberzug ein relativ gutes Haftvermögen und eine bedeutend längere Haltbarkeit auf. Dieses Verfahren stromlose Metallisierung/galvanische Metallisierung bringt jedoch die Nachteile mit sich, dass die Schritte kompliziert sind und die Behandlung viel Zeit erfordert.

Es wurde auch ein Verfahren zur Bildung eines Metallüberzugs vorgeschlagen, das einen Schritt, in dem ein mit einem Metallpulver versetzter Kunststoff auf der Oberfläche eines Kunststoffprodukts aufgebracht wird, um dieser elektrische Leitfähigkeit zu verleihen, sowie einen Galvanisierungsschritt umfasst. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass es im Allgemeinen schwierig ist, eine Kunststoffschicht auf der Oberfläche eines Kunststoffprodukts gleichmäßig aufzubringen, und es aufgrund der Ungleichmäßigkeit der Kunststoffschicht unmöglich ist, einen Metallüberzug zu bilden, der sich durch eine exakte Dicke und eine glatte Oberfläche auszeichnet.

In GB 833 037 A ist die Erzeugung von Metallüberzügen durch Beschichten der Oberfläche eines nichtmetallischen Artikels mit einer kontinuierlichen Metallschicht beschrieben. Gemäß diesem Verfahren wird dieser Artikel in einer Masse aus Partikeln des Beschichtungsmetalls eingebettet und Stößen der einzelnen Partikel des Beschichtungsmetalls ausgesetzt, die ursprünglich in schmiedbarem Zustand und im Wesentlichen in Kugel- oder einer anderen nicht laminaren Form vorliegen, damit sie sich verformen und auf der Oberfläche des Artikels flachdrücken lassen. Daher wird jeder der Partikel plastisch verformt und passt sich dem mikroskopischen Profil des Artikels an, wobei mehrere aufeinanderfolgende, zusammengefügte und aneinanderhaftende Schichten der flachgedrückten Partikel gebildet werden, die somit auf der Artikeloberfläche insgesamt als kontinuierlicher Belag aufgebracht werden.

GB 806 677 A beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung von Schutzüberzügen, bei dem der zu beschichtende und über den Schmelzpunkt der Beschichtungssubstanz erwärmte Artikel kurz in die pulverisierte Beschichtungssubstanz, die durch Schwingungen in Bewegung versetzt wird, getaucht wird. Durch diese Wärmebehandlung wird auf dem Artikel eine Schmelzschicht gebildet.

Daher hat die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, ein Verfahren zur Bildung einer Metallschicht auf der Oberfläche eines Kunststoffprodukts zu schaffen, die vorteilhaft ist, um auf der Oberfläche des Kunststoffprodukts auf einfache Weise einen Metallüberzug aufzubringen, der sich durch eine exakte Dicke, eine glatte Oberfläche und ein gutes Haftvermögen auszeichnet.

Die Erfinder dieses Verfahrens haben verschiedene Studien durchgeführt, um die oben genannten Probleme zu lösen, und dabei festgestellt, dass, wenn ein feines Metallpulver erzeugendes Material in einem Behandlungsgefäß in Fließberührung mit der Oberfläche eines Kunststoffprodukts gebracht wird, aus dem Metallpulver erzeugenden Material ein feines Metallpulver entsteht, das auf der Oberfläche des Kunststoffprodukts eine feste Metallschicht mit hoher Dichte bildet. Es wurde weiterhin festgestellt, dass die so gebildete Metallschicht elektrisch leitfähig ist und somit auf der Oberfläche des Kunststoffprodukts auf einfache Weise ein Metallüberzug gebildet werden kann, indem in einem nachfolgenden Schritt eine galvanische Oberflächenbehandlung durchgeführt wird, und dass die Metallschicht selbst als Verzierung o. Ä. dienen kann.

Die vorliegende Erfindung wurde auf Grundlage solchen Wissens gemacht. Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bildung einer Metallschicht auf der Oberfläche eines Kunststoffprodukts geschaffen, dessen Oberfläche im Wesentlichen aus einem Kunststoff gebildet ist, mit den Schritten

  • – Einfüllen eines Kunststoffprodukts und eines feines Metallpulver erzeugenden Materials, das nadel- oder stiftförmig ist und dessen Einzelstücke zwischen 0,3 mm und 10 mm groß sind, in ein Behandlungsgefäß und
  • – in Fließberührung-Bringen des ein feines Metallpulver erzeugenden Materials mit der Oberfläche des Kunststoffprodukts im Behandlungsgefäß, wodurch aus dem ein feines Metallpulver erzeugenden Material ein feines Metallpulver mit einer Partikelgröße zwischen 0,001 &mgr;m und 5 &mgr;m erzeugt und auf der Oberfläche des Kunststoffprodukts eine Metallschicht aus diesem Metallpulver gebildet wird.

Gemäß einem zusätzlich zu dem ersten Merkmal zweiten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung wird das feines Metallpulver erzeugende Material dadurch mit der Oberfläche des Kunststoffprodukts in Fließberührung gebracht, dass das Kunststoffprodukt und das feines Metallpulver erzeugende Material in Schwingung versetzt und/oder heftig bewegt werden.

Gemäß einem zusätzlich zu dem ersten Merkmal dritten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Behandlungsgefäß um eine Behandlungskammer einer Trommel-Beschichtungsmaschine.

Gemäß einem zusätzlich zu dem ersten Merkmal vierten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung wird die Bearbeitung trocken ausgeführt.

Gemäß einem zusätzlich zu dem ersten Merkmal fünften Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem feines Metallpulver erzeugenden Material um ein Material zur Erzeugung eines feinen Pulvers aus mindestens einem Metall, das aus der Cu, Sn, Zn, Pb, Cd, In, Au, Ag, Fe, Ni, Co, Cr und Al umfassenden Gruppe ausgewählt wird.

Gemäß einem zusätzlich zu dem ersten Merkmal sechsten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung wird die Oberfläche des Kunststoffs zuvor aufgeraut.

Gemäß einem siebten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bildung eines Metallüberzugs auf der Oberfläche eines Kunststoffprodukts geschaffen, mit den Schritten der Bildung einer Metallschicht auf der Oberfläche eines Kunststoffprodukts nach einem der Merkmale 1 bis 6 und der Bildung eines Metallüberzugs auf dieser Metallschicht.

Gemäß einem zusätzlich zu dem siebten Merkmal achten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung wird der Metallüberzug durch galvanische oder stromlose Oberflächenbehandlung gebildet.

Mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein Kunststoffprodukt geschaffen, das auf seiner Oberfläche eine Metallschicht aus feinem Metallpulver aufweist.

Mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein Kunststoffprodukt geschaffen, das auf seiner Oberfläche eine Metallschicht aus feinem Metallpulver und auf dieser Metallschicht einen Metallüberzug aufweist.

Mit dem Verfahren zur Bildung einer Metallschicht gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf der Oberfläche des Kunststoffprodukts eine Metallschicht aus feinem Metallpulver, die fest ist und eine hohe Dichte aufweist, gebildet werden. Die Metallschicht hat die Funktion einer elektrisch leitfähigen Schicht, so dass sich auf ihr durch galvanische Oberflächenbehandlung auf einfache Weise ein Metallüberzug bilden lässt, der sich durch eine exakte Dicke, eine glatte Oberfläche und ein gutes Haftvermögen auszeichnet. Außerdem kann die Metallschicht selbst als Verzierung o. Ä. dienen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bildung einer Metallschicht auf einem Kunststoffprodukt, wie es in Anspruch 1 dargelegt ist, wird aus dem feines Metallpulver erzeugenden Material ein feines Metallpulver erzeugt und auf der Oberfläche des Kunststoffprodukts eine Metallschicht aus diesem Metallpulver gebildet. Daher bestehen für die Form des Kunststoffprodukts keine Einschränkungen, solange das feines Metallpulver erzeugende Material an der Oberfläche des Kunststoffprodukts entlangfließen kann.

Die vorliegende Erfindung zielt auf das Verfahren zur Bildung einer Metallschicht auf der Oberfläche des Kunststoffprodukts. Daher soll der bei der vorliegenden Erfindung verwendete Begriff "Kunststoffprodukt" außer Produkten, die vollständig aus einem Kunststoff gebildet sind, auch gegossene Produkte, bei denen nur die Oberfläche aus Kunststoff gebildet ist, gegossene Produkte, die im Innern einen anderen Bestandteil aufweisen, deren Oberfläche aber im Wesentlichen aus einem Kunststoff gebildet ist (wie z. B. ein Verbundmagnet, dessen Inneres aus einem magnetischen Pulver und einem Kunststoff und dessen Oberfläche im Wesentlichen aus einem Kunststoff gebildet ist), u. Ä. umfassen.

Beispiele für Kunststoffe zur Bildung des Kunststoffprodukts sind Epoxidharz, Polyvinylchloridharz, Acrylharz, Silikongummi, Fluorharz wie z. B. Teflon, ABS-Harz (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymer-Harz), Polyolefinharz wie z. B. Polyethylen und Polypropylen, Phenolharz, Polycarbonat, Polyesterharz wie z. B. Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat, Polyimidharz, FK (faserverstärkter Kunststoff), Polyamidharz wie z. B. Nylon, thermoplastisches Elastomer wie z. B. ein Polyesterelastomer u. Ä.

Beispiele für Materialien zur Erzeugung des feinen Metallpulvers sind Materialien zur Erzeugung eines feinen Pulvers aus mindestens einem Metall, das aus der Cu, Sn, Zn, Pb, Cd, In, Au, Ag, Fe, Ni, Co, Cr und Al umfassenden Gruppe ausgewählt wird. Bei dem feines Metallpulver erzeugenden Material kann es sich auch um ein Material aus einer Legierung, die eines oder mehrere der obigen Metalle enthält, handeln. Es können mehrere feines Metallpulver erzeugenden Materialien in Kombination verwendet werden, so dass eine Metallschicht aus erwünschtem feinen Legierungspulver, das aus solchen feines Metallpulver erzeugenden Materialien gewonnen wird, auf dem Kunststoffprodukt gebildet wird (Beispielsweise kann eine Metallschicht aus feinem Pb-Sn-Legierungspulver auf der Oberfläche des Kunststoffprodukts gebildet werden, indem eine Kombination aus einem feines Pb-Pulver erzeugenden Material und einem feines Sn-Pulver erzeugenden Material verwendet wird. Das eine solche Metallschicht aufweisende Kunststoffprodukt kann als elektrisches Kontaktelement in integrierten Schaltungen verwendet werden.). Das feines Metallpulver erzeugende Material kann auch Verunreinigungen, wie sie in der industriellen Produktion unvermeidlich sind, enthalten.

Das feines Metallpulver erzeugende Material kann Metallstücke aus nur einem erwünschten Metall, Verbundmetallstücke, bei denen das erwünschte Metall auf einem Kernmaterial aus einem anderen Metall aufgebracht ist, u. Ä. umfassen. Die Stücke sind nadelförmig (drahtförmig) oder stiftförmig. Durch Verwendung von Metallstücken mit spitzen Enden, wie z. B. nadelförmigen und stiftförmigen Metallstücken, wird das feine Metallpulver effizienter erzeugt. Diese erwünschte Form kann durch Anwendung eines bekannten Drahtschneideverfahrens auf einfache Weise herbeigeführt werden.

Unter dem Gesichtspunkt der effizienten Erzeugung eines feinen Metallpulvers sollte die Größe (der größere Durchmesser) der Stücke des feines Metallpulver erzeugenden Materials zwischen 0,3 mm und 10 mm, vorzugsweise zwischen 0,3 mm und 5 mm, am besten aber zwischen 0,5 mm und 3 mm, betragen. Es kann ein feines Metallpulver erzeugendes Material, das Stücke mit gleicher Form und Größe umfasst, oder in Form einer Mischung ein feines Metallpulver erzeugendes Material, das Stücke mit unterschiedlicher Form und Größe umfasst, verwendet werden.

Unter den Gesichtspunkten der effizienten Erzeugung eines feinen Metallpulvers und der effizienten Bildung einer Metallschicht aus dem aus dem feines Metallpulver erzeugenden Material erzeugten feinen Metallpulver sollte es sich bei dem Verfahren, mit dem das feines Metallpulver erzeugende Material mit der Oberfläche des Kunststoffprodukts in Fließberührung gebracht wird, um ein Verfahren handeln, das das In-Schwingung-Versetzen und/oder heftige Bewegen des Kunststoffprodukts und des feines Metallpulver erzeugenden Materials umfasst. Ein solches Verfahren kann z. B. unter Nutzung einer Behandlungskammer einer Trommel-Beschichtungsmaschine oder eines Kugelmühlengeräts angewandt werden. Bei der Trommel-Beschichtungsmaschine kann es sich um einen bekannten Typ, wie z. B. den Rotationstyp, den Schwingungstyp, den Zentrifugaltyp u. Ä., handeln. Im Fall des Rotationstyps sollte die Drehzahl zwischen 20 min–1 und 50 min–1 liegen. Im Fall des Schwingungstyps ist eine Schwingungsfrequenz zwischen 50 Hz und 100 Hz und eine Schwingungsamplitude zwischen 0,3 mm und 10 mm erwünscht. Im Fall des Zentrifugaltyps sollte die Drehzahl zwischen 70 min–1 und 200 min–1 liegen.

Die Gesamtmenge des in das Behandlungsgefäß geschütteten Kunststoffprodukts und feines Metallpulver erzeugenden Materials sollte zwischen 20% und 90% des Innenvolumens des Behandlungsgefäßes betragen. Wenn die Gesamtmenge weniger als 20% des Innenvolumens des Behandlungsgefäßes beträgt, ist der Durchsatz zu klein, was in der praktischen Anwendung nicht bevorzugt wird. Wenn dagegen die Gesamtmenge 90% des Innenvolumens des Behandlungsgefäßes überschreitet, besteht die Gefahr, dass die Bildung der Metallschicht auf der Oberfläche des Kunststoffprodukts nicht effizient erfolgt. Das Verhältnis des Kunststoffprodukts zum feines Metallpulver erzeugenden Material, die in das Behandlungsgefäß geschüttet werden, sollte 3 zu 1 oder weniger in Bezug auf das Volumen (des Kunststoffprodukts und des feines Metallpulver erzeugenden Materials) betragen. Wenn das Volumenverhältnis größer als 3 zu 1 ist, kann die Bildung der Metallschicht viel Zeit in Anspruch nehmen, was in der praktischen Anwendung nicht erwünscht ist.

Die Behandlungsdauer hängt vom Durchsatz ab, liegt aber im Allgemeinen zwischen einer und zehn Stunden.

Die Fließberührung des feines Metallpulver erzeugenden Materials mit der Oberfläche des Kunststoffprodukts sollte trocken erfolgen, wenn das feines Metallpulver erzeugende Material durch Oxidation korrodiert werden kann.

Die Partikelgröße (der größere Partikeldurchmesser) des feinen Metallpulvers, das durch Fließberührung des feines Metallpulver erzeugenden Materials mit der Oberfläche des Kunststoffprodukts erzeugt wird, liegt zwischen 0,001 &mgr;m und 5 &mgr;m, wobei die Partikel des feinen Metallpulvers unterschiedlich geformt sind. Die Partikel des erzeugten Metallpulvers kollidieren mit dem Inhalt des Behandlungsgefäßes (also mit den Stücken des feines Metallpulver erzeugenden Materials sowie mit der Oberfläche des Kunststoffprodukts), wodurch sich die Spitzen der Partikel in die Oberfläche des Kunststoffprodukts bohren und der aus der Oberfläche des Kunststoffprodukts herausragende Teil der Partikel verformt (z. B. flachgedrückt) wird und somit die Oberfläche bedeckt. Dies dient als Start zur Bildung der Metallschicht, und danach tragen die feinen Metallpartikel, die auf die in die Oberfläche des Kunststoffprodukts gedrückten Metallpartikel aufgeschichtet werden, Partikel, die durch Verformung der aufgeschichteten Partikel entstehen, Klumpen aus feinen Metallpartikeln, Massen, die durch Verformung der Klumpen (z. B. schuppenförmige Massen, die durch Flachdrücken der Klumpen entstehen) entstehen, Plättchen aus solchen Klumpen u. Ä. zur Bildung der Metallschicht bei, wobei all diese die Metallschicht bilden. Daher sollte erkannt werden, dass mit dem bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Ausdruck "Metallschicht aus feinem Metallpulver" eine Metallschicht gemeint ist, die durch eine formende Quelle, die von dem aus dem feines Metallpulver erzeugenden Material erzeugten feinem Metallpulver herrührt, gebildet wird.

Um zu erleichtern, dass das feine Metallpulver in der Anfangsphase der Bildung der Metallschicht in die Oberfläche des Kunststoffprodukts gedrückt wird, kann die Oberfläche des Kunststoffprodukts unter Verwendung eines Schmirgelmittels zuvor aufgeraut werden.

Die auf die obige Weise aus dem feinen Metallpulver gebildete Metallschicht ist elektrisch leitfähig, so dass sie galvanisch behandelt werden kann, wodurch sich auf der Oberfläche des Kunststoffprodukts ein Metallüberzug, der sich durch eine exakte Dicke und eine glatte Oberfläche auszeichnet, bilden lässt. Außerdem hat die Metallschicht eine Verankerungswirkung, da sie zuerst aus dem feinen Metallpulver gebildet wird, das in die Oberfläche des Kunststoffprodukts gedrückt wird. Daher weist der auf der Metallschicht gebildete Metallüberzug ein gutes Haftvermögen auf. Ferner besteht der Vorteil, dass die Metallschicht stromlos behandelt werden kann, ohne eine Ätzbehandlung oder eine eine katalytische Wirkung herbeiführende Behandlung vorzunehmen.

Zusätzlich wird die erfindungsgemäße Metallschicht aus feinen Metallpulver fest und mit hoher Dichte auf der Oberfläche des Kunststoffprodukts gebildet. Daher können der Metallschicht selbst außer den üblicherweise erwünschten Eigenschaften, wie z. B. Dekorativität, Eigenschaften wie z. B. Korrosionsbeständigkeit, Benetzbarkeit, Lichtabschirmung u. Ä. verliehen werden, indem für das aus dem feines Metallpulver erzeugenden Material erzeugte feine Metallpulver ein geeignetes Material gewählt wird. Zusätzlich können der Metallschicht viele Funktionen oder Eigenschaften verliehen werden, indem die Metallschicht schichtweise gebildet wird. Wenn eine hohe Leistungsfähigkeit erforderlich ist, muss natürlich eine galvanische Oberflächenbehandlung vorgenommen werden, um einen Metallüberzug zu bilden. Unter dem Gesichtspunkt, dem Kunststoffprodukt auf einfache Weise bestimmte Funktionen oder Eigenschaften zu verleihen, ist es jedoch sehr vorteilhaft, dass die Metallschicht selbst solche Funktionen ausüben oder solche Eigenschaften aufweisen kann.

BEISPIELE Beispiel 1

Für die folgende Bearbeitung wurde als Probestück ein Epoxidharzwürfel mit 3 cm Seitenlänge verwendet. Zuerst wurde die Oberfläche des Probestücks aufgeraut, wofür ein Schmirgelmittel mit Korngröße 280 benutzt wurde. Dann wurden zehn der aufgerauten Probestücke (mit einem Schüttvolumen von 0,27 Litern) und ein feines Cu-Pulver erzeugendes Material (mit einem Schüttvolumen von 2 Litern) in Form von kurzen stiftförmigen Stücken (erzeugt durch Schneiden eines Drahts), die einen Durchmesser und eine Länge von 2 mm aufwiesen, in die Behandlungskammer einer Trommel-Beschichtungsmaschine vom Schwingungstyp geschüttet, die ein Volumen von 2,8 Litern aufwies (so dass die Gesamtmenge 81 Volumenprozent des Innenvolumens der Behandlungskammer betrug), wo sie bei einer Schwingungsfrequenz von 60 Hz und einer Schwingungsamplitude von 1,5 mm 4 Stunden lang trocken behandelt wurden.

Das dadurch erzeugte feine Cu-Pulver enthielt Partikel, von denen die kleinsten einen größeren Durchmesser von maximal 0,1 &mgr;m und die größten einen größeren Durchmesser von etwa 5 &mgr;m aufwiesen.

Die Oberfläche der behandelten Probestücke wurde mit einem optischen Mikroskop (mit 100-facher Vergrößerung) betrachtet, wobei sich zeigte, dass auf der gesamten Oberfläche des Probestücks gleichmäßig eine Metallschicht aus dem feinen Cu-Pulver gebildet wurde.

Beispiel 2

Die Probestücke, die in Beispiel 1 erzeugt wurden und auf der gesamten Oberfläche die Metallschicht aus feinem Cu-Pulver aufwiesen, wurden eine Minute lang mit Ultraschall gereinigt und dann bei einer Stromdichte von 2 A/dm2, einer Galvanisierdauer von 60 Minuten, einem pH-Wert von 4,2 und einer Badtemperatur von 55°C auf einem Einhängegestell einer galvanischen Oberflächenbehandlung mit Nickel unterzogen, wofür eine Galvanisierlösung verwendet wurde, die 240 g/l Nickelsulfat, 45 g/l Nickelchlorid, eine angemessene Menge an Nickelkarbonat (mit eingestelltem pH-Wert) und 30 g/l Borsäure enthielt. Dadurch wurde auf der aus dem feinem Cu-Pulver geformten Metallschicht ein 15 &mgr;m dicker galvanischer Überzug gebildet.

Beispiel 3

Für die folgende Bearbeitung wurde als Probestück ein Epoxidharzwürfel mit 3 cm Seitenlänge verwendet. Zehn dieser Probestücke (mit einem Schüttvolumen von 0,27 Litern) und ein feines Al-Pulver erzeugendes Material (mit einem Schüttvolumen von 2 Litern) in Form von kurzen stiftförmigen Stücken (erzeugt durch Schneiden eines Drahts), die einen Durchmesser und eine Länge von 1 mm aufwiesen, wurden in die Behandlungskammer einer Trommel-Beschichtungsmaschine vom Schwingungstyp geschüttet, die ein Volumen von 2,8 Litern aufwies (so dass die Gesamtmenge 81 Volumenprozent des Innenvolumens der Behandlungskammer betrug), wo sie bei einer Schwingungsfrequenz von 60 Hz und einer Schwingungsamplitude von 1,5 mm 4 Stunden lang trocken behandelt wurden.

Das dadurch erzeugte feine Al-Pulver enthielt Partikel, von denen die kleinsten einen größeren Durchmesser von maximal 0,1 &mgr;m und die größten einen größeren Durchmesser von etwa 5 &mgr;m aufwiesen.

Die Oberfläche der behandelten Probestücke wurde mit einem optischen Mikroskop (mit 100-facher Vergrößerung) betrachtet, wobei sich zeigte, dass auf der gesamten Oberfläche des Probestücks gleichmäßig eine Metallschicht aus dem feinen Al-Pulver gebildet wurde.

Beispiel 4

Die Probestücke, die in Beispiel 3 erzeugt wurden und auf der gesamten Oberfläche die Metallschicht aus feinem Al-Pulver aufwiesen, wurden eine Minute lang mit Ultraschall gereinigt und dann bei einer Badtemperatur von 20°C eine Minute lang in eine Verzinkungslösung (die 50 g/l Natriumhydroxid, 5 g/l Zinkoxid, 2 g/l Eisen(III)-Chlorid, 50 g/l Rochellesalz und 1 g/l Natriumnitrat enthielt) getaucht, um die Verzinkung durchzuführen. Dann wurden die Probestücke gewaschen und bei einer Stromdichte von 2 A/dm2, einer Galvanisierdauer von 60 Minuten, einem pH-Wert von 4,2 und einer Badtemperatur von 55°C auf einem Einhängegestell einer galvanischen Oberflächenbehandlung mit Nickel unterzogen, wofür eine Galvanisierlösung verwendet wurde, die 240 g/l Nickelsulfat, 45 g/l Nickelchlorid, eine angemessene Menge an Nickelkarbonat (mit eingestelltem pH-Wert) und 30 g/l Borsäure enthielt. Dadurch wurde auf der aus dem feinem Al-Pulver geformten Metallschicht ein 16 &mgr;m dicker galvanischer Überzug gebildet.

Beispiel 5

Die Probestücke, die in Beispiel 1 erzeugt wurden und auf der gesamten Oberfläche die Metallschicht aus feinem Cu-Pulver aufwiesen, wurden eine Minute lang mit Ultraschall gereinigt und dann bei einer Beschichtungsdauer von 30 Minuten und einer Badtemperatur von 60°C einer stromlosen Oberflächenbehandlung mit Kupfer unterzogen, wofür eine stromlose Kupferlösung (THRUCUP ELC-SP, hergestellt von Uemura Industries, Co.) verwendet wurde. Dadurch wurde auf der aus dem feinem Cu-Pulver geformten Metallschicht ein 2 &mgr;m dicker Überzug gebildet.

Beispiel 6

Die Bearbeitung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit Ausnahme dessen, dass die Epoxidharzwürfel mit 3 cm Seitenlänge durch Polyvinylchloridharzwürfel gleicher Größe ersetzt wurden. Dadurch wurde auf der gesamten Oberfläche der Würfel gleichmäßig eine Metallschicht aus feinem Cu-Pulver gebildet.

Beispiel 7

Die Bearbeitung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch die Epoxidharzwürfel mit 3 cm Seitenlänge durch Acrylharzwürfel gleicher Größe ersetzt wurden. Dadurch wurde auf der gesamten Oberfläche der Würfel gleichmäßig eine Metallschicht aus feinem Cu-Pulver gebildet.

Beispiel 8

Die Bearbeitung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch die Epoxidharzwürfel mit 3 cm Seitenlänge durch gleich große Würfel aus Silikongummi ersetzt wurden. Dadurch wurde auf der gesamten Oberfläche der Würfel gleichmäßig eine Metallschicht aus feinem Cu-Pulver gebildet.

Beispiel 9

Die Bearbeitung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch die Epoxidharzwürfel mit 3 cm Seitenlänge durch gleich große Würfel aus Teflon ersetzt wurden. Dadurch wurde auf der gesamten Oberfläche der Würfel gleichmäßig eine Metallschicht aus feinem Cu-Pulver gebildet.

Beispiel 10

Die Bearbeitung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 durchgeführt, mit Ausnahme dessen, dass die Epoxidharzwürfel mit 3 cm Seitenlänge durch Polyvinylchloridharzwürfel gleicher Größe ersetzt wurden. Dadurch wurde auf der gesamten Oberfläche der Würfel gleichmäßig eine Metallschicht aus feinem Al-Pulver gebildet.

Beispiel 11

Die Bearbeitung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 durchgeführt, wobei jedoch die Epoxidharzwürfel mit 3 cm Seitenlänge durch Acrylharzwürfel gleicher Größe ersetzt wurden. Dadurch wurde auf der gesamten Oberfläche der Würfel gleichmäßig eine Metallschicht aus feinem Al-Pulver gebildet.

Beispiel 12

Die Bearbeitung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 durchgeführt, wobei jedoch die Epoxidharzwürfel mit 3 cm Seitenlänge durch gleich große Würfel aus Silikongummi ersetzt wurden. Dadurch wurde auf der gesamten Oberfläche der Würfel gleichmäßig eine Metallschicht aus feinem Al-Pulver gebildet.

Beispiel 13

Die Bearbeitung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 durchgeführt, wobei jedoch die Epoxidharzwürfel mit 3 cm Seitenlänge durch gleich große Würfel aus Teflon© ersetzt wurden. Dadurch wurde auf der gesamten Oberfläche der Würfel gleichmäßig eine Metallschicht aus feinem Al-Pulver gebildet.

Beispiel 14

70 Volumenprozent eines Strontiumferritpulvers mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1,22 &mgr;m und 30 Volumenprozent eines Polyesterelastomers wurden in einem Henschelmischer gemischt, und diese Mischung wurde dann in einem Doppelschneckenextruder geformt, wodurch eine Verbundmagnet erzeugt wurde, der 10 mm mal 10 mm mal 100 mm groß war und auf Oberfläche im Wesentlichen das Polyesterelastomer aufwies. Die Oberfläche des Verbundmagneten wurde unter Verwendung eines Schmirgelmittels mit Korngröße 280 aufgeraut. Anschließend wurden 20 dieser aufgerauten Verbundmagneten (mit einem Schüttvolumen von 0,2 Litern) und ein feines Cu-Pulver erzeugendes Material (mit einem Schüttvolumen von 2 Litern) in Form von kurzen stiftförmigen Stücken (erzeugt durch Schneiden eines Drahts), die einen Durchmesser und eine Länge von 2 mm aufwiesen, in die Behandlungskammer einer Trommel-Beschichtungsmaschine vom Schwingungstyp geschüttet, die ein Volumen von 2,8 Litern aufwies (so dass die Gesamtmenge 79 Volumenprozent des Innenvolumens der Behandlungskammer betrug), wo sie bei einer Schwingungsfrequenz von 60 Hz und einer Schwingungsamplitude von 1,5 mm 4 Stunden lang trocken behandelt wurden.

Das dadurch erzeugte feine Cu-Pulver enthielt Partikel, von denen die kleinsten einen größeren Durchmesser von maximal 0,1 &mgr;m und die größten einen größeren Durchmesser von etwa 5 &mgr;m aufwiesen.

Die Oberfläche der Verbundmagneten wurde mit einem optischen Mikroskop (mit 100-facher Vergrößerung) betrachtet, wobei sich zeigte, dass auf der gesamten Oberfläche der Verbundmagneten gleichmäßig eine Metallschicht aus dem feinen Cu-Pulver gebildet wurde.

Beispiel 15

Die Verbundmagneten, die in Beispiel 14 erzeugt wurden und auf der gesamten Oberfläche die Metallschicht aus feinem Cu-Pulver aufwiesen, wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 einer galvanischen Oberflächenbehandlung mit Nickel unterzogen. Dadurch wurde auf der aus dem feinem Cu-Pulver geformten Metallschicht ein 13 &mgr;m dicker galvanischer Überzug gebildet.

Die Metallschicht aus feinem Cu-Pulver, die auf diese Weise auf der gesamten Oberfläche des Verbundmagneten, an dessen Oberfläche sich im Wesentlichen das Polyesterelastomer befindet, gebildet ist, eignet sich als Grundschicht für eine galvanische Oberflächenbehandlung des Verbundmagneten. Durch Bildung eines galvanischen Überzugs auf der Oberfläche der Metallschicht wird die mechanische Festigkeit des Magneten erhöht, was Risse und Brüche des Magneten und somit die Entstehung eines feinen magnetischen Pulvers verhindert.

Beispiel 16

65 Volumenprozent MQP-B (Handelsbezeichnung, Produkt von MQI, Co.), das durch Pulverisierung eines rapide verfestigten dünnen Streifens einer Legierung auf R-Fe-B-Basis hergestellt wird, und 35 Volumenprozent Nylon-12 wurden in einem Henschelmischer gemischt, und diese Mischung wurde dann in einer Spritzgussmaschine geformt, wodurch ein Verbundmagnet erzeugt wurde, der 10 mm mal 10 mm mal 10 mm groß war und auf Oberfläche im Wesentlichen das Nylon-12 aufwies. Die Oberfläche des Verbundmagneten wurde unter Verwendung eines Schmirgelmittels mit Korngröße 280 aufgeraut. Anschließend wurden 100 dieser aufgerauten Verbundmagneten (mit einem Schüttvolumen von 0,1 Litern) und ein feines Cu-Pulver erzeugendes Material (mit einem Schüttvolumen von 2 Litern) in Form von kurzen stiftförmigen Stücken (erzeugt durch Schneiden eines Drahts), die einen Durchmesser und eine Länge von 2 mm aufwiesen, in die Behandlungskammer einer Trommel-Beschichtungsmaschine vom Schwingungstyp geschüttet, die ein Volumen von 2,8 Litern aufwies (so dass die Gesamtmenge 75 Volumenprozent des Innenvolumens der Behandlungskammer betrug), wo sie bei einer Schwingungsfrequenz von 60 Hz und einer Schwingungsamplitude von 1,5 mm 4 Stunden lang trocken behandelt wurden.

Das dadurch erzeugte feine Cu-Pulver enthielt Partikel, von denen die kleinsten einen größeren Durchmesser von maximal 0,1 &mgr;m und die größten einen größeren Durchmesser von etwa 5 &mgr;m aufwiesen.

Die Oberfläche der Verbundmagneten wurde mit einem optischen Mikroskop (mit 100-facher Vergrößerung) betrachtet, wobei sich zeigte, dass auf der gesamten Oberfläche des Verbundmagneten gleichmäßig eine Metallschicht aus dem feinen Cu-Pulver gebildet wurde.

Beispiel 17

Die Verbundmagneten, die in Beispiel 16 erzeugt wurden und auf der gesamten Oberfläche die Metallschicht aus feinem Cu-Pulver aufwiesen, wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 einer galvanischen Oberflächenbehandlung mit Nickel unterzogen. Dadurch wurde auf der aus dem feinem Cu-Pulver geformten Metallschicht ein 14 &mgr;m dicker galvanischer Überzug gebildet.

Die Metallschicht aus feinem Cu-Pulver, die auf diese Weise auf der gesamten Oberfläche des Verbundmagneten, an dessen Oberfläche sich im Wesentlichen das Nylon-12 befindet, gebildet ist, eignet sich als Grundschicht für eine galvanische Oberflächenbehandlung des Verbundmagneten. Durch Bildung eines galvanischen Überzugs auf der Oberfläche der Metallschicht wird die Wetterbeständigkeit und mechanische Festigkeit des Magneten erhöht, was Risse und Brüche des Magneten verhindert.

Beispiel 18

Die Bearbeitung wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch die Epoxidharzwürfel mit 3 cm Seitenlänge durch gleich große Würfel aus FK (faserverstärktem Kunststoff), ersetzt wurden. Dadurch wurde auf der gesamten Oberfläche der Würfel gleichmäßig eine Metallschicht aus feinem Cu-Pulver gebildet.

Beispiel 19

Für die folgende Bearbeitung wurde als Probestück ein Epoxidharzwürfel mit 3 cm Seitenlänge verwendet. Zuerst wurde die Oberfläche des Probestücks aufgeraut, wofür ein Schmirgelmittel mit Korngröße 280 benutzt wurde. Dann wurden zehn der aufgerauten Probestücke (mit einem Schüttvolumen von 0,27 Litern) und ein feines Ni-Pulver erzeugendes Material (mit einem Schüttvolumen von 2 Litern) in Form von kurzen stiftförmigen Stücken (erzeugt durch Schneiden eines Drahts), die einen Durchmesser und eine Länge von 2 mm aufwiesen, in die Behandlungskammer einer Trommel-Beschichtungsmaschine vom Schwingungstyp geschüttet, die ein Volumen von 2,8 Litern aufwies (so dass die Gesamtmenge 81 Volumenprozent des Innenvolumens der Behandlungskammer betrug), wo sie bei einer Schwingungsfrequenz von 60 Hz und einer Schwingungsamplitude von 1,5 mm 4 Stunden lang trocken behandelt wurden.

Das dadurch erzeugte feine Ni-Pulver enthielt Partikel, von denen die kleinsten einen größeren Durchmesser von maximal 0,1 &mgr;m und die größten einen größeren Durchmesser von etwa 5 &mgr;m aufwiesen.

Die Oberfläche der behandelten Probestücke wurde mit einem optischen Mikroskop (mit 100-facher Vergrößerung) betrachtet, wobei sich zeigte, dass auf der gesamten Oberfläche des Probestücks gleichmäßig eine Metallschicht aus dem feinen Ni-Pulver gebildet wurde.

Beispiel 20

Die Probestücke, die in Beispiel 19 erzeugt wurden und auf der gesamten Oberfläche die Metallschicht aus feinem Ni-Pulver aufwiesen, wurden eine Minute lang mit Ultraschall gereinigt und dann bei einer Beschichtungsdauer von 30 Minuten und einer Badtemperatur von 90°C einer stromlosen Oberflächenbehandlung mit Nickel unterzogen, wofür eine stromlose Nickellösung (NIMUDEN SX, hergestellt von Uemura Industries, Co.) verwendet wurde. Dadurch wurde auf der aus dem feinem Ni-Pulver geformten Metallschicht ein 4 &mgr;m dicker Überzug gebildet. Dann wurden diese Probestücke unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 einer galvanischen Oberflächenbehandlung mit Nickel unterzogen, wodurch auf ihnen ein 15 &mgr;m dicker galvanischer Überzug gebildet wurde.


Anspruch[de]
Verfahren zur Bildung einer Metallschicht auf der Oberfläche eines Kunststoffprodukts, dessen Oberfläche im Wesentlichen aus einem Kunststoff gebildet ist, mit den Schritten

– Einfüllen eines Kunststoffprodukts und eines feines Metallpulver erzeugenden Materials, das nadel- oder stiftförmig ist und dessen Einzelstücke zwischen 0,3 mm und 10 mm groß sind, in ein Behandlungsgefäß und

– in Fließberührung Bringen des ein feines Metallpulver erzeugenden Materials mit der Oberfläche des Kunststoffprodukts im Behandlungsgefäß, wodurch aus dem ein feines Metallpulver erzeugenden Material ein feines Metallpulver mit einer Partikelgröße zwischen 0,001 &mgr;m und 5 &mgr;m erzeugt und auf der Oberfläche des Kunststoffprodukts eine Metallschicht aus diesem Metallpulver gebildet wird.
Verfahren zur Bildung einer Metallschicht nach Anspruch 1, bei dem das feines Metallpulver erzeugende Material dadurch mit der Oberfläche des Kunststoffprodukts in Fließberührung gebracht wird, dass das Kunststoffprodukt und das feines Metallpulver erzeugende Material in Schwingung versetzt und/oder heftig bewegt werden. Verfahren zur Bildung einer Metallschicht nach Anspruch 1, bei dem es sich bei dem Behandlungsgefäß um eine Behandlungskammer einer Trommel-Beschichtungsmaschine handelt. Verfahren zur Bildung einer Metallschicht nach Anspruch 1, bei dem die Bearbeitung trocken ausgeführt wird. Verfahren zur Bildung einer Metallschicht nach Anspruch 1, bei dem es sich bei dem feines Metallpulver erzeugenden Material um ein Material zur Erzeugung eines feinen Pulvers aus mindestens einem Metall, das aus der Cu, Sn, Zn, Pb, Cd, In, Au, Ag, Fe, Ni, Co, Cr und Al umfassenden Gruppe ausgewählt wird, handelt. Verfahren zur Bildung einer Metallschicht nach Anspruch 1, bei dem die Oberfläche des Kunststoffs zuvor aufgeraut wird. Verfahren zur Bildung eines Metallüberzugs auf der Oberfläche eines Kunststoffprodukts mit den Schritten der Bildung einer Metallschicht auf der Oberfläche eines Kunststoffprodukts nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und der Bildung eines Metallüberzugs auf dieser Metallschicht. Verfahren zur Bildung eines Metallüberzugs nach Anspruch 7, bei dem dieser Metallüberzug durch galvanische oder stromlose Oberflächenbehandlung gebildet wird.






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