WO2008015167A1 - Dispersion for applying a metal layer - Google Patents

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WO2008015167A1
WO2008015167A1 PCT/EP2007/057753 EP2007057753W WO2008015167A1 WO 2008015167 A1 WO2008015167 A1 WO 2008015167A1 EP 2007057753 W EP2007057753 W EP 2007057753W WO 2008015167 A1 WO2008015167 A1 WO 2008015167A1
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component
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metal
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Rene Lochtman
Jürgen Kaczun
Norbert Schneider
Jürgen PFISTER
Norbert Wagner
Christoffer Kieburg
Ketan Joshi
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Basf Se
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Definitions

  • the present invention relates to a dispersion for applying a metal layer, to processes for the production thereof and to processes for producing a metal layer on a substrate by means of the dispersion.
  • the invention further relates to such coated substrate surfaces and their use.
  • plastics are metallized by performing a series of process steps in succession.
  • a surface activation step is initially carried out by strong acids or bases.
  • substances that are of critical health such as chromic acid, are often used.
  • a coating of the plastic surface takes place by solutions with suitable transition-metal complexes. These allow a metallization of the activated plastic surface.
  • conductive coatings on non-electrically conductive surfaces can also be obtained by conductive inks or conductive pastes, which are applied to the plastic and yet have to have good adhesion to the material.
  • DE-A 1 615 786 describes processes for the production of electrically conductive layers on electrically non-conductive surfaces with the aid of a lacquer layer which contains finely divided iron.
  • the paint should also contain an organic solvent and certain amounts of binder.
  • DE-A 1 521 152 therefore proposes applying a conductive ink to the electrically nonconducting surface which contains a binder and finely divided iron and then applying a layer of silver or of copper to the conductive ink without current. Thereafter, another layer can be applied electrolessly or galvanically.
  • a high content of iron is advantageous for achieving sufficient electrical conductivities, which, however, likewise results in problems with the dispersibility of the relatively heavy metal particles in the conductive ink.
  • DE 102 59 498 A1 discloses electrically conductive thermoplastics containing both a particulate carbon compound such as carbon black or graphite, as well as carbon nanofibrils.
  • the plastic mixtures described therein have, in addition to the electrical conductivity, good flowability, good surface quality and high toughness. They are particularly suitable for electrostatic painting.
  • the disadvantage of such polymer mixtures is often very slow or not possible metal deposition in the galvanic metallization.
  • flowability of conductive black and / or carbon nanotube based dispersions is not sufficient for many coating applications.
  • Another disadvantage of the already known methods is the slow electroless and / or galvanic metallization.
  • the number of particles exposed on the surface which are available as growth nuclei for electroless and / or galvanic metallization, is low. This is u.a.
  • Object of the present invention is to provide optimized systems for homogeneous and continuous metallic coating of electrically non-conductive substrates, in particular using Leitlacken- or dispersions, compared to known systems an improved property combination of low weight, good adhesion, dispersibility, flowability and high have electrical conductivity, as well as faster metallization. Furthermore, the object of the invention to provide an alternative method by which electrically conductive, structured or full surface surfaces can be produced on a support, in which these surfaces are homogeneous and continuously electrically conductive.
  • component B b 0.1 to 30 wt .-% based on the total weight of components A, B, C and D carbon nanotubes as component B; c from 0.1 to 70% by weight, based on the total weight of components A, B, C and D, of electrically conductive particles having an average particle diameter of from 0.01 to 100 ⁇ m as component C;
  • the dispersions of the invention are essential for the provision of optimized systems for the metallic coating of electrically non-conductive substrates, in particular using Leitlacken- or dispersions, compared to known systems an improved property combination of low weight, good adhesion, dispersibility, flowability and high electrical conductivity have.
  • the dispersion according to the invention for applying a metal layer to an electrically non-conductive substrate comprises, based on the total weight of the components A, B, C and D, which gives a total of 100% by weight,
  • a 0.1 to 99.8 wt .-% preferably 2 to 87.5 wt .-%, particularly preferably 4 to
  • component A 80 wt .-% of component A, b 0.1 to 30 wt .-%, preferably 0.5 to 20 wt .-%, particularly preferably 1 to 15 wt .-% of component B, c 0.1 to 70 Wt .-%, preferably 2 to 65 wt .-%, particularly preferably 4 to 55
  • Wt .-% of component C and d 0 to 99.7 wt .-%, preferably 10 to 95.5 wt .-%, particularly preferably 15 bis
  • the dispersion according to the invention may contain at least one of the components
  • e is from 0.1 to 20% by weight, preferably from 0.5 to 10% by weight, particularly preferably from 1 to 6% by weight, based on the total weight of components A - D of a dispersant component E; such as f 0.1 to 40 wt .-%, preferably 0.5 to 30 wt .-%, particularly preferably 1 to 10 wt .-%, based on the total weight of the components A - D contain at least one further additive F.
  • a dispersant component E such as f 0.1 to 40 wt .-%, preferably 0.5 to 30 wt .-%, particularly preferably 1 to 10 wt .-%, based on the total weight of the components A - D contain at least one further additive F.
  • the organic binder component A is a binder or binder mixture.
  • Possible binders are binders with pigment affinity anchor group, natural and synthetic polymers and their derivatives, natural resins and synthetic resins and their derivatives, natural rubber, synthetic rubber, proteins, cellulose derivatives, drying and non-drying oils and the like. These can - but need not - be chemically or physically curing, for example air-hardening, radiation-curing or temperature-curing.
  • the binder component A is a polymer or polymer mixture.
  • Preferred polymers as component A are ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene); ASA (acrylonitrile-styrene-acrylate); acrylated acrylates; alkyd resins; Alkylvinylacetate; Alkylenvi- nylacetat copolymers, in particular methylene vinyl acetate, ethylene vinyl acetate, butylene vinyl acetate; Alkylenvinylchlorid copolymers; amino resins; Aldehyde and ketone resins; Cellulose and cellulose derivatives, in particular alkylcellulose, cellulose esters, such as acetates, propionates, butyrates, cellulose ethers, carboxyalkylcelluloses, cellulose nitrate; epoxy acrylates; epoxy resins; modified epoxy resins, for example bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins, cycloaliphatic epoxy resins; ali
  • Preferred polymers as component A are acrylates, acrylate resins, cellulose derivatives, methacrylates, methacrylate resins, melamine and amino resins, polyalkylenes, polyimides, epoxy resins, modified epoxy resins, for example bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins , cycloaliphatic epoxy resins; aliphatic epoxy resins, glycidyl ethers, vinyl ethers, and phenolic resins, polyurethanes, polyesters, polyvinyl acetals, polyvinyl acetates, polystyrenes, polystyrene copolymers, polystyrene acrylates, styrene-butadiene block copolymers, alkylene vinyl acetates and vinyl chloride copolymers, polyamides and their copolymers.
  • thermal or radiation-curing resins for example modified epoxy resins, such as bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins, cycloaliphatic epoxy resins; aliphatic epoxy resins, glycidyl ethers, cyanate esters, vinyl ethers, phenolic resins, polyimides, melamine resins and amino resins, polyurethanes, polyesters and cellulose derivatives.
  • modified epoxy resins such as bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins, cycloaliphatic epoxy resins; aliphatic epoxy resins, glycidyl ethers, cyanate esters, vinyl ethers, phenolic resins, polyimides, melamine resins and amino resins, polyurethanes, polyesters and cellulose derivatives.
  • the dispersions according to the invention contain carbon nanotubes.
  • Carbon nanotubes and their preparation are known in the art and described in the literature, for example in US 2005/0186378 A1.
  • the synthesis of carbon nanotubes can be carried out, for example, in a reactor containing a carbon-containing gas and a metal catalyst (see, for example, US Pat. No. 5,643,502).
  • Carbon nanotubes become commercial marketed, for example, by Bayer MaterialScience AG, the company Hyperion Catalysis or the company Applied Sciences Inc.
  • Preferred carbon nanotubes typically have a mono- or multi-walled tubular structure.
  • Single-walled carbon nanotubes (“SWCNs”) are formed from a single graphitic carbon layer, multi-walled carbon nanotubes (“MWCNs”) of multiple such graphitic carbon layers.
  • the graphite layers are arranged in a concentric manner about the cylinder axis.
  • Carbon nanotubes generally have a length to diameter ratio of at least 5, preferably at least 100, more preferably at least 1000.
  • the diameter of the nanotubes is typically in the range of 0.002 to 0.5 .mu.m, preferably in the range of 0.005 to 0.08 microns, more preferably in the range of 0.006 to 0.05 microns.
  • the length of the carbon nanotubes is typically 0.5 to 1000 ⁇ m, preferably 0.8 to 100 ⁇ m, particularly preferably 1 to 10 ⁇ m.
  • the carbon nanotubes have a hollow, cylindrical core around which the graphite layers are formally wound. This cavity typically has a diameter of 0.001 to 0.1 ⁇ m, preferably a diameter of 0.008 to 0.015 ⁇ m.
  • the wall of the tube around the cavity consists, for example, of 8 graphite layers.
  • the carbon nanotubes can be present as aggregates of up to 1000 ⁇ m in diameter, preferably up to 500 ⁇ m in diameter, of several nanotubes. The aggregates may take the form of bird nests, combed yarn or open mesh structures.
  • the addition of the carbon nanotubes to the dispersion according to the invention can be carried out by first incorporating the carbon nanotubes into the binder component A; If component A is a polymer or a polymer mixture, this incorporation can take place during or after the polymerization of the monomers to form the binder component A. If the addition of the nanotubes takes place after the polymerization, it is preferably carried out by adding to the polymer melt in an extruder or in a kneader. The compounding process in the kneader or extruder allows aggregates of carbon nanotubes to be largely or even completely comminuted and the carbon nanotubes to be dispersed in the polymer matrix.
  • the carbon nanotubes can be metered in as highly concentrated masterbatches in polymers which are preferably selected from the group of polymers used as component A.
  • concentration of the carbon nanotubes in the masterbatches is usually in the range from 5 to 50, preferably 8 to 30, particularly preferably in the range from rich from 12 to 25 wt .-%.
  • the preparation of masterbatches is described, for example, in US Pat. No. 5,643,502. Through the use of masterbatches, in particular the comminution of the aggregates can be improved.
  • the carbon nanotubes may have shorter length distributions than originally used due to the incorporation into the dispersion, or by the previous incorporation in component A, shorter length distributions.
  • component C are all electrically conductive particles with any geometry of any electrically conductive material, mixtures of different electrically conductive materials or mixtures of electrically conductive and non-conductive materials suitable having an average particle diameter of 0.001 to 100 .mu.m, preferably from 0.005 to 50 microns, more preferably from 0.01 to 10 microns (determined by laser diffraction measurement on a device Microtrac X100).
  • electrically conductive particles are understood as meaning particles whose electrical resistance is less than 10 9 ohms.
  • Suitable electrically conductive materials are, for example, carbon (carbon black, graphite), electrically conductive metal complexes, conductive organic compounds or conductive polymers, for example polythiophenes or polypyrroles, or metals, preferably zinc, nickel, copper, tin, cobalt, manganese, iron, Magnesium, lead, chromium, bismuth, silver, gold, aluminum, titanium, palladium, platinum, tantalum and alloys thereof, or metal mixtures containing at least one of these metals.
  • suitable alloys are CuZn, CuSn, CuNi, SnPb, SnBi, SnCo, NiPb, ZnFe, ZnNi, ZnCo and ZnMn.
  • Particularly preferred are aluminum, iron, copper, nickel, silver, tin, zinc, and mixtures thereof.
  • Particularly preferred is iron powder and copper powder.
  • the metal may also have a non-metallic content in addition to the metallic portion.
  • the surface of the metal may at least partially be provided with a coating ("coating").
  • Suitable coatings may be inorganic (for example SiO 2, phosphates) or organic in nature.
  • the metal may also be coated with another metal or metal oxide.
  • the metal may be in partially oxidized form.
  • the metal powder particles can in principle have any desired shape, for example, needle-shaped, plate-shaped or spherical metal particles can be used, preferably spherical and plate-shaped.
  • Such metal powders are common commercial goods or can be easily prepared by known methods, such as by electrolytic deposition or chemical reduction from solutions of the metal salts or by reduction of an oxidic powder, for example by means of hydrogen, by spraying or atomizing a molten metal, in particular in cooling media, for example gases or water.
  • gases or water for example gases or water.
  • metal powders of the preferred grain size can also be made by grinding coarser metal powders. For this purpose, for example, a ball mill is suitable.
  • metal powders with spherical particles in particular carbonyl iron powder, are used.
  • the preparation of carbonyl iron powders by thermal decomposition of iron pentacarbonyl is known and is described, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Volume A14, page 599.
  • the decomposition of the iron pentacarbonyl can be carried out, for example, at elevated temperatures in a heatable decomposer comprising a tube made of a heat-resistant material such as quartz glass or V2A steel in a preferably vertical position, that of a heating device, for example consisting of heating bands, heating wires or a surrounded by a heating medium flows through heating jacket.
  • the average particle diameters of the carbonyl iron powder which separates out can be controlled within a wide range by the process parameters and reaction behavior during the decomposition and are generally from 0.01 to 100 ⁇ m, preferably from 0.1 to 50 ⁇ m, particularly preferably from 0.5 to 10 ⁇ m.
  • component C If two different metals are to form component C, this can be done by mixing two metals. It is particularly preferred if the two metals are selected from the group consisting of aluminum, iron, copper, silver, zinc and tin.
  • component C may also include a first metal and a second metal in which the second metal is in the form of an alloy (with the first metal or one or more other metals), or component C contains two different alloys. Also for these two cases, the metal components are different from each other, so that their metal particle shape can be selected independently or different independently.
  • the metal particle shape of the metals has an influence on the properties of the dispersion according to the invention after a coating.
  • shape numerous variants known to the person skilled in the art are possible.
  • Shape of the metal particle may, for example, acicular, cylindrical, plate-shaped or be spherical. These particle shapes represent idealized shapes, wherein the actual shape, for example due to production, may vary more or less strongly therefrom. For example, drop-shaped particles in the context of the present invention are a real deviation of the idealized spherical shape.
  • Metals with different particle shapes are commercially available.
  • the metal components differ in their metal particle shape, it is preferred if the first is spherical and the second plate-shaped or needle-shaped.
  • the metals aluminum, iron, copper, silver, zinc and tin are also preferred.
  • the dispersion of the invention contains a solvent component D.
  • a solvent component D This consists of a solvent or a solvent mixture.
  • Suitable solvents are, for example, aliphatic and aromatic hydrocarbons (for example n-octane, cyclohexane, toluene, xylene), alcohols (for example methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, amyl alcohol), polyhydric alcohols, such as glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, alkyl esters (for example methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, isopropyl acetate, 3-methylbutanol), alkoxy alcohols (for example methoxypropanol, methoxybutanol, ethoxypropanol), alkylbenzenes (cf.
  • aliphatic and aromatic hydrocarbons for example n-octane,
  • Preferred solvents are alcohols (for example ethanol, 1-propanol, 2-propanol, butanol), alkoxyalcohols (for example methoxypropanol, ethoxypropanol, butylglycol, butyldiglycol), butyrolactone, diglycol dialkyl ethers, diglycol monoalkyl ethers, dipropylene glycol dialkyl ethers, dipropylene glycol monoalkyl ethers, esters (for example ethyl acetate , Butyl acetate, butyl glycol acetate, butyl diglycol acetate, diglycol alkyl ether acetates, dipropylene glycol alkyl ether acetates, DBE), ethers (for example tetrahydrofuran), polyhydric alcohols such as glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, ketones (for example ace
  • alkoxy alcohols for example ethoxypropanol, butylglycol, butyldiglycol
  • polyhydric alcohols such as glycerol, esters (for example butyldiglycol acetate, butylglycol acetate, dipropylene glycol methyl ether acetates), water, cyclohexanone, butyrolactone, N- Methyl-pyrrolidone, DBE and mixtures thereof as a solvent particularly preferred.
  • the dispersion according to the invention may further comprise a dispersant component E. This consists of one or more dispersants.
  • dispersants known to the person skilled in the art for use in dispersions and described in the prior art are suitable.
  • Preferred dispersants are surfactants or surfactant mixtures, for example anionic, cationic, amphoteric or nonionic surfactants.
  • polycarboxylic acids examples are polycarboxylic acids, polyamines, salts of long-chain polyamines and polycarboxylic acids, amine / amide functional polyesters and polyacrylates, soya lecithins, polyphosphates, modified caseins.
  • the polymeric dispersants may be present as block copolymers, comb polymers or random copolymers
  • Cationic and anionic surfactants are described, for example, in "Encyclopedia of Polymer Science and Technology", J. Wiley & Sons (1966), Vol. 5, pp. 816-818, and in “Emulsion Polymerization and Emulsion Polymers", editors P. Lovell and M. El-Asser, published by Wiley & Sons (1997), pages 224-226.
  • anionic surfactants are alkali metal salts of organic carboxylic acids having chain lengths of 8 to 30 carbon atoms, preferably 12 to 18 carbon atoms. These are commonly referred to as soaps. They are usually used as sodium, potassium or ammonium salts.
  • alkyl sulfates and alkyl or alkylaryl sulfonates having 8 to 30 carbon atoms, preferably 12 to 18 carbon atoms can be used as anionic surfactants.
  • Particularly suitable compounds are alkali dodecyl sulphates, e.g. Sodium dodecyl sulfate or potassium dodecyl sulfate, and alkali salts of C12-C16 paraffin sulfonic acids.
  • sodium dodecylbenzenesulfonate and sodium dioctylsulfone succinate are suitable.
  • Suitable cationic surfactants are salts of amines or diamines, quaternary ammonium salts, e.g. Hexadecyltrimethylammoniumbromid and salts of long-chain substituted cyclic amines, such as pyridine, morpholine, piperidine.
  • quaternary ammonium salts e.g. Hexadecyltrimethylammoniumbromid of trialkylamines used.
  • the alkyl radicals preferably have 1 to 20 carbon atoms therein.
  • nonionic surfactants can be used in component E.
  • Nonionic surfactants are described, for example, in CD Römpp Chemie Lexikon - Version 1.0, Stuttgart / New York: Georg Thieme Verlag 1995, keyword "nonionic surfactants”.
  • Suitable nonionic surfactants include for example polyethylene oxide or polypropylene oxide-based substances such as Pluronic ® and Tetronic ® from BASF Aktiengesellschaft.
  • Polyalkylene glycols suitable as nonionic surfactants generally have a number average molecular weight M n in the range from 1000 to 15000 g / mol, preferably 2000 to 13000 g / mol, particularly preferably 4000 to 11000 g / mol.
  • Preferred nonionic surfactants are polyethylene glycols.
  • the polyalkylene glycols are known per se or can be prepared by processes known per se, for example by anionic polymerization with alkali metal hydroxides, such as sodium or potassium hydroxide or alkali metal, such as sodium, sodium or potassium or potassium isopropoxide, as catalysts and with the addition of at least one starter molecule, the 2 to 8, preferably 2 to 6, bonded reactive hydrogen atoms, or by cationic polymerization with Lewis acids, such as monpentachlorid, borofluoride etherate or bleaching earth, are prepared as catalysts from one or more alkylene oxides having 2 to 4 carbon atoms in the alkylene radical.
  • alkali metal hydroxides such as sodium or potassium hydroxide or alkali metal, such as sodium, sodium or potassium or potassium isopropoxide
  • Lewis acids such as monpentachlorid, borofluoride etherate or bleaching earth
  • Suitable alkylene oxides are, for example, tetrahydrofuran, 1, 2 or 2,3-butylene oxide, styrene oxide and preferably ethylene oxide and / or 1, 2-propylene oxide.
  • the alkylene oxides can be used individually, alternately in succession or as mixtures.
  • Suitable starter molecules are, for example: water, organic dicarboxylic acids, such as succinic acid, adipic acid, phthalic acid or terephthalic acid, aliphatic or aromatic, optionally N-mono-, N, N- or N, N'-dialkyl-substituted diamines having 1 to 4 carbon atoms in the alkyl radical, such as optionally mono- and dialkyl-substituted ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, 1, 3-propylenediamine, 1, 3 or 1, 4-butylenediamine, 1, 2, 1, 3, 1, 4, 1, 5 or 1, 6-hexamethylenediamine.
  • organic dicarboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, phthalic acid or terephthalic acid, aliphatic or aromatic, optionally N-mono-, N, N- or N, N'-dialkyl-substituted diamines having 1 to 4 carbon atoms in the alkyl
  • alkanolamines e.g. Ethanolamine, N-methyl and N-ethylethanolamine
  • dialkanolamines e.g. Diethanolamine, N-methyl and N-ethyldiethanolamine
  • trialkanolamines e.g. Triethanolamine, and ammonia.
  • polyhydric, in particular dihydric, trihydric or polyhydric alcohols such as ethanediol, propanediol 1, 2 and 1, 3, diethylene glycol, dipropylene glycol, butanediol 1, 4, hexanediol 1, 6, glycerol, Trimethylolpropane, pentaerythritol, and sucrose, sorbitol and sorbitol.
  • esterified polyalkylene glycols for example the mono-, di-, tri- or polyesters of the polyalkylene glycols mentioned, which are obtained by reaction of the terminal OH groups of said polyalkylene glycols with organic acids, preferably adipic acid or terephthalic acid can be produced in a known manner.
  • Nonionic surfactants are substances produced by alkoxylation of compounds with active hydrogen atoms, for example addition products of alkylene oxide onto fatty alcohols, oxo alcohols or alkylphenols.
  • ethylene oxide or 1,2-propylene oxide can be used for the alkoxylation.
  • nonionic surfactants are alkoxylated or non-alkoxylated sugar esters or sugar ethers.
  • Sugar ethers are alkyl glycosides obtained by reaction of fatty alcohols with sugars.
  • Sugar esters are obtained by reacting sugars with fatty acids.
  • the sugars, fatty alcohols and fatty acids necessary for the production of the substances mentioned are known to the person skilled in the art. Suitable sugars are described for example in Beyer / Walter, textbook of organic chemistry, S. Hirzel Verlag Stuttgart, 19th edition, 1981, pages 392 to 425.
  • Possible sugars are D-sorbitol and sorbitans obtained by dehydration of D-sorbitol.
  • Suitable fatty acids are saturated or mono- or polyunsaturated unbranched or branched carboxylic acids having 6 to 26, preferably 8 to 22, particularly preferably 10 to 20 C atoms, as described, for example, in CD Römpp Chemie Lexikon, Version 1.0, Stuttgart / New York : Georg Thieme Verlag 1995, keyword "fatty acids" are called.
  • Conceivable are fatty acids such as lauric acid, palmitic acid, stearic acid and oleic acid.
  • Suitable fatty alcohols have the same carbon skeleton as the compounds described as suitable fatty acids.
  • sugar ethers, sugar esters and the processes for their preparation are known in the art.
  • Preferred sugar ethers are prepared by known processes by reacting the said sugars with the stated fatty alcohols.
  • Preferred sugar esters are prepared by known processes by reacting the said sugars with said fatty acids.
  • Suitable sugar esters are mono-, di- and triesters of sorbitans with fatty acids, in particular sorbitan monolaurate, sorbitan diethylate, sorbitan trilaurate, sorbitan monooleate, sorbitan dioleate, sorbitan trioleate, sorbitan monopalmitate, sorbitan dipalmitate, sorbitan tripalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan distearate, sorbitan tristearate and sorbitan sesquioleate, of a mixture of sorbitan mono- and diesters of oleic acid.
  • alkoxylated sugar ethers and sugar esters which are obtained by alkoxylation of said sugar ethers and sugar esters.
  • Preferred alkoxylating agents are ethylene oxide and 1,2-propylene oxide.
  • the degree of alkoxylation is generally between 1 and 20, preferably 2 and 10, more preferably 2 and 6.
  • polysorbates which are obtained by ethoxylation of the sorbitan esters described above, for example described in CD Römpp Chemie Lexikon - Version 1.0, Stuttgart / New York: Georg Thieme Verlag 1995, keyword "Polysorbate”.
  • Suitable polysorbates are polyethoxysorbitan, stearate, - palmitate, tristearate, oleate, trioleate, especially polyethoxysorbitan which Tween ® 60 from ICI America Inc., for example, as available (for example, described in CD Rompp Chemie Lexikon - Version 1.0, Stuttgart / New York: Georg Thieme Verlag 1995, keyword "Tween ®").
  • the dispersion of the invention may contain at least one further additive F, which is different from the components A, B, C, D and E.
  • This can consist of one or more additives.
  • component F may contain soluble, fibrous or particulate additives or mixtures thereof. These are preferably commercially available products.
  • fillers or reinforcing materials such as glass powder, glass cloth, glass fleece, mineral fibers, whiskers, alumina fibers, mica, quartz powder or WoIlastonit can be used.
  • silicic acid, silicates, such as aerosols or phyllosilicates, dyes, fatty acids, amides, plasticizers, wetting agents, drying agents, complexing agents, calcium carbonate, barium sulfate, titanium dioxide, waxes, Woelastonit, pigments or aramid fibers can be used.
  • thixotropic agents for example silica, silicates, such as aerosils or benthonites or organic thixotropic agents and thickeners, such as polyacrylic acid, polyurethanes, hydrogenated castor oil, dyes, fatty acids, fatty acid amides, plasticizers, wetting agents, defoamers, lubricants, Dry substances, crosslinkers, photoinitiators, complexing agents, waxes, pigments
  • thixotropic agents for example silica, silicates, such as aerosils or benthonites or organic thixotropic agents and thickeners, such as polyacrylic acid, polyurethanes, hydrogenated castor oil, dyes, fatty acids, fatty acid amides, plasticizers, wetting agents, defoamers, lubricants, Dry substances, crosslinkers, photoinitiators, complexing agents, waxes, pigments
  • dispersions of the invention as component F for example, processing aids and stabilizers such as UV stabilizers, lubricants, corrosion inhibitors and flame retardants.
  • Another object of the present invention is a process for preparing the dispersion of the invention comprising the steps
  • the dispersion preparation can be carried out by intensive mixing and dispersing with aggregates known in the art. This involves mixing the components in an intensely dispersing aggregate, such as kneaders, ball mills, bead mills, dissolvers, three-roll mills or rotor-stator mixers
  • a further subject of the present invention is a method for producing a metal layer on at least part of the surface of a non-electrically conductive substrate, comprising the steps:
  • step a When applying the dispersion and adjusting the viscosity in step a), it is preferred if the dispersion is stirred and tempered.
  • an activation step can be inserted between steps b) and c). This consists of the at least partial exposure of the electrically conductive particles by at least partial chemical and / or mechanical disruption of the dried and / or cured dispersion layer.
  • the oxide layer of the electrically conductive particles can be at least partially removed.
  • the removal of the oxide layer can take place, for example, chemically and / or mechanically.
  • Suitable substances with which the dried and / or cured dispersion layer can be treated in order to chemically remove an oxide layer from the electrically conductive particles are, for example, acids, such as te or dilute sulfuric acid or concentrated or dilute hydrochloric acid, citric acid, phosphoric acid, sulfamic acid, formic acid, acetic acid.
  • the at least partial removal of the oxide layer as well as the at least partial release of the electrically conductive particles on the surface can also take place in the same work step.
  • Suitable carriers are, for example, reinforced or unreinforced polymers.
  • Suitable polymers are epoxy resins, or modified epoxy resins, for example bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins, aramid-reinforced or glass-fiber-reinforced or paper-reinforced epoxy resins (for example FR4), glass fiber reinforced plastics, liquid crystal Polymers (LCP), polyphenylene sulfides (PPS), polyoxymethylenes (POM), polyaryletherketones (PAEK), polyetheretherketones (PEEK), polyamides (PA), polycarbonates (PC), polybutylene terephthalates (PBT), polyethylene terephthalates (PET), polyimides (PI ), Polyimide resins, cyanoester, bismaleimide-triazine resins,
  • LCP liquid crystal Polymers
  • PPS polyphenylene sulfides
  • POM polyoxym
  • suitable substrates composites, foam-like polymers, Styropor® ®, styrodur ®, polyurethanes (PU), ceramic surfaces, textiles, cardboard, KAR ton, paper, polymer-coated paper, wood, mineral materials, silicon, glass, plant tissue and animal tissue , or resin-impregnated fabrics pressed into sheets or rolls.
  • suitable substrates composites, foam-like polymers, Styropor® ®, styrodur ®, polyurethanes (PU), ceramic surfaces, textiles, cardboard, KAR ton, paper, polymer-coated paper, wood, mineral materials, silicon, glass, plant tissue and animal tissue , or resin-impregnated fabrics pressed into sheets or rolls.
  • a "non-electrically conductive substrate” is preferably understood to mean that the surface resistance of the substrate is more than 10 9 ohm / cm.
  • the dispersion can be applied by methods known to the person skilled in the art.
  • the application to the substrate surface can take place on one or more sides and extend to one, two or three dimensions.
  • the substrate can have any desired geometry adapted to the intended use.
  • the application of the dispersion can be carried out by the customary and generally known coating methods (casting, brushing, knife coating, printing (gravure printing, screen printing, flexographic printing, pad printing, inkjet, offset, Lasersonic® process as described in DE10051850, etc.)
  • the layer thickness varies preferably between 0.01 and 100 ⁇ m, more preferably between 0.1 and 50 ⁇ m, in particular preferably between 1 and 25 ⁇ m
  • the layers can be both full-surface and structured be applied.
  • the drying or curing of the structured or fully applied dispersion is carried out by conventional methods.
  • the dispersion can be cured chemically, for example by polymerization, polyaddition or polycondensation of the binder, for example by UV radiation, electron radiation, microwave radiation, IR radiation or temperature, or by purely physical means by evaporation of the solvent be dried.
  • a combination of drying by physical and chemical means is possible.
  • the layer obtained after application of the dispersion and drying and / or curing enables a subsequent electroless and / or galvanic deposition of a metal on the at least partially dried and / or cured dispersion layer.
  • the dispersion according to the invention can be structured or applied in a planar manner in step a). It is preferable if the steps of applying [step a)], drying and / or curing [step b)] and depositing another metal [step c)] are carried out in a continuous mode. This is possible by simply carrying out steps a), b) and c). However, it goes without saying that a batchwise or semi-continuous process is possible.
  • the currentless and / or galvanic deposition of a metal carried out in step c) can be carried out according to the method known to the person skilled in the art and described in the literature. It is possible for one or more metal layers to be applied without current and / or galvanically, ie by applying external voltage and current flow. In principle, all metals are nobler than component C. the dispersion, for the electroless deposition in question. In principle, all metals are suitable for the electrodeposition. Preferably, copper, chromium, silver, gold and / or nickel layers are electrodeposited. The thickness of the one or more deposited layers in step c) is in the usual range known to the person skilled in the art and is not essential to the invention.
  • a surface activation can be carried out by processes known to the person skilled in the art.
  • a surface activation can be used to improve the adhesion or to accelerate the metal deposition by the surface is roughened targeted, or exposed to carbon nanotubes and, for example, metal particles on the surface. Exposing the nanotubes and metal particles also has the advantage that a lesser amount is needed in the polymer matrix to achieve metallization.
  • Surface activation can be accomplished, for example, by mechanical abrasion, in particular by brushing, grinding, abrasive polishing or jet blasting, sandblasting or supercritical carbon dioxide (dry ice) blasting, physically, for example by heating, laser, UV light, corona or plasma discharge and / or chemical abrasion, in particular by etching and / or oxidation.
  • mechanical abrasion in particular by brushing, grinding, abrasive polishing or jet blasting, sandblasting or supercritical carbon dioxide (dry ice) blasting, physically, for example by heating, laser, UV light, corona or plasma discharge and / or chemical abrasion, in particular by etching and / or oxidation.
  • a suitable abrasive is, for example, pumice.
  • the water jet preferably contains small solid particles, for example pumice flour (AI 2 O 3) having an average particle size distribution of 40 to 120 ⁇ m, preferably 60 to 80 ⁇ m, and quartz flour ( SiO 2) with a particle size> 3 ⁇ m.
  • a suitable chemical or chemical mixture for the polymer.
  • either the polymer can be at least partially dissolved and washed down by a solvent on the surface, for example, or at least partially destroyed by means of suitable reagents, the chemical structure of the matrix material, whereby the carbon nanotubes are exposed. Reagents that cause the matrix material to swell are also used for the release. suitable for the carbon nanotubes. The swelling creates cavities in which the metal ions to be deposited can penetrate from the electrolyte solution, whereby a larger number of carbon nanotubes can be metallized. Due to the higher number of exposed carbon nanotubes, the process speed during metallization is higher.
  • the matrix material is an epoxy resin, a modified epoxy resin, an epoxy novolac, a polyacrylic acid ester, ABS, a styrene-butadiene copolymer or a polyether
  • the carbon nanotubes and, for example, the metal particles are exposed with an oxidizing agent.
  • the oxidizing agent breaks up bonds in the matrix material, which allows the binder to be peeled off and thereby expose the particles.
  • Suitable oxidizing agents are, for example, manganates, for example potassium permanganate, potassium manganeseate, sodium permanganate, sodium manganate, hydrogen peroxide, oxygen, oxygen in the presence of catalysts, for example manganese, molybdenum, bismuth, tungsten and cobalt salts, ozone, Vanadium pentoxide, selenium dioxide, ammonium polysulfide solution, sulfur in the presence of ammonia or amines, manganese dioxide, potassium ferrite, dichromate / sulfuric acid, chromic acid in sulfuric acid or in acetic acid or in acetic anhydride, nitric acid, hydroiodic acid, hydrobromic acid, pyridinium dichromate, chromic acid-pyridine Complex, chromic anhydride,
  • Chromium (VI) oxide periodic acid, lead tetraacetate, quinone, methylquinone, anthraquinone, bromine, chlorine, fluorine, iron (III) salt solutions, disulphate solutions, sodium percarbonate, salts of oxohalogenic acids, for example chlorates or bromates or iodates, salts of halogenated acids, such as sodium periodate or sodium perchlorate, sodium perborate, dichromates such as sodium dichromate, salts of persulfuric acid such as potassium peroxodisulfate, potassium peroxomonosulfate, pyridinium chlorochromate, salts of hypohalogenic acids, for example sodium hypochlorite, dimethyl sulfoxide in the presence of electrophilic reagents, tert-butyl hydroperoxide , 3-chlorobenzobenzoic acid, 2,2-dimethylpropanal, des-Martin periodinane, oxalyl chloride, ure
  • manganates for example potassium permanganate, potassium manganate,
  • sodium permanganate Sodium manganate, hydrogen peroxide, N-methyl-morpholine N-oxide, percarbonates, for example sodium or potassium percarbonate, perborates, for
  • Persulfates for example sodium or potassium persulphates, sodium, potassium and ammonium peroxodis and monosulphates, sodium hypochlorite, urea-hydrogen peroxide adducts, salts of oxohalogenic acids, such as, for example, chlorates or
  • potassium permanganate potassium manganate, sodium permanganate, sodium manganate, hydrogen peroxide and its adducts
  • perborates percarbonates, persulfates, peroxodisulfates, sodium hypochlorite and perchlorates.
  • acidic or alkaline chemicals and / or chemical mixtures are, for example, concentrated or dilute acids, such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid or nitric acid. Also organic acids, such as formic acid or acetic acid, may be suitable depending on the matrix material.
  • Suitable alkaline chemicals and / or chemical mixtures are, for example, bases, such as sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution, ammonium hydroxide or carbonates, for example sodium carbonate or potassium carbonate.
  • bases such as sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution, ammonium hydroxide or carbonates, for example sodium carbonate or potassium carbonate.
  • the temperature may be increased during the process.
  • Solvents can also be used to expose the carbon nanotubes and, for example, the metal particles in the matrix material.
  • the solvent must be matched to the matrix material as the matrix material must dissolve in the solvent or swell through the solvent. If a solvent is used in which the matrix material dissolves, the base layer is only brought into contact with the solvent for a short time, so that the upper layer of the matrix material is dissolved and thereby becomes detached.
  • all abovementioned solvents can be used.
  • Preferred solvents are xylene, toluene, halogenated hydrocarbons, acetone, methyl ethyl ketone (MEK), methyl isobutyl ketone (MIBK), diethylene glycol monobutyl ether.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • MIBK methyl isobutyl ketone
  • diethylene glycol monobutyl ether diethylene glycol monobutyl ether.
  • the temperature during the dissolution process can be increased.
  • Another object of the present invention is a substrate surface with at least partially having electrically conductive metal layer, which is obtainable by the above-described method according to the invention for producing a metal layer.
  • a substrate surface may be used to conduct electricity or heat, shield electromagnetic radiation, and magnetize.
  • Another object of the present invention is the use of a dispersion according to the invention for applying a metal layer.
  • the substrate surface according to the invention and the method according to the invention can be used in particular for various applications listed below.
  • the substrate surface according to the invention and / or the method according to the invention is suitable, for example, for producing printed conductors on printed circuit boards.
  • Such printed circuit boards are, for example, those with multilayer inner and outer layers, microvias, chip-on-board, flexible and rigid printed circuit boards, and are incorporated, for example, in products such as computers, telephones, televisions, automotive electrical components, keyboards, Radios, video, CD, CD-ROM and DVD players, game consoles, measuring and control devices, sensors, electrical kitchen appliances, electric toys, etc.
  • electrically conductive structures can be coated on flexible circuit carriers.
  • flexible circuit carriers are, for example, plastic films made of the materials mentioned above for the carrier, on which electrically conductive structures are printed.
  • the method according to the invention is suitable for the production of RFI D antennas, transponder antennas or other antenna structures, chip card modules, flat cables, seat heaters, foil conductors, conductor tracks in solar cells or in LCD or plasma picture screens, capacitors, foil capacitors, resistors, convectors, e dielectric fuses or for the production of electroplated products in any desired form, for example single- or double-sided metal-clad polymer supports with defined layer thickness, 3D-Molded Interconnect Devices or also for the production of decorative or functional surfaces on products, for example for shielding of electromagnetic radiation, for heat conduction or as packaging.
  • the production of a metallic inner coating for the realization of waveguides for high-frequency signals with a mechanically supporting structure is made electrically non-conductive material possible.
  • the substrate surface may be part of film capacitors.
  • the scope of the inventive method for producing a metal layer using the dispersion of the invention and the substrate surface according to the invention enables a cost-effective production of metallized, even non-conductive substrates, in particular for use as switches and sensors, absorbers for electromagnetic radiation or gas barriers or decorative parts, in particular decorative parts for motor vehicle, sanitary, toy, household and office sectors and packaging as well as foils. Also in the field of security printing for bills, credit cards, identity papers, etc., the invention may find application. Textiles can be electrically and magnetically functionalized by means of the method according to the invention (antennas, transmitters, RFID and transponder antennas, sensors, heating elements, antistatic (also for plastics), shielding, etc.).
  • housings such as computer housings, housing for screens, mobile phone, audio, video, DVD, camera, housing for electronic components, military and non-military shielding devices, shower and washbasin faucets, showerheads, shower rods and holders, metallized door handles and door knobs, toilet paper roll holders, bath tub handles, metallised trim strips on furniture and mirrors, shower enclosure frames, packaging materials.
  • housings such as computer housings, housing for screens, mobile phone, audio, video, DVD, camera, housing for electronic components, military and non-military shielding devices, shower and washbasin faucets, showerheads, shower rods and holders, metallized door handles and door knobs, toilet paper roll holders, bath tub handles, metallised trim strips on furniture and mirrors, shower enclosure frames, packaging materials.
  • metallized plastic surfaces in the automotive sector such as trim strips, exterior mirrors, radiator grills, front-end metallization, wind deflectors, body exterior and interior parts, door sill, tread plate replacement, wheel covers.
  • non-conductive material can be produced, which were previously made partially or entirely of metals. Examples include downpipes, gutters, doors and window frames.
  • contact points or contact pads or wirings on an integrated electrical component. Furthermore, the production of thin metal foils or one or two-sided laminated polymer supports, metallized plastic surfaces, such as trim strips or exterior mirrors, is possible.
  • the dispersion according to the invention and / or the method can also be used for the metallization of holes, vias, blind holes, etc., for example in printed circuit boards, RFID antennas or transponder antennas, flat cables, foil conductors with the aim of a through contact of the top and bottom. This also applies if other substrates are used.
  • the metallized objects produced according to the invention - insofar as they comprise magnetizable metals - are used in areas of magnetizable functional parts such as magnetic boards, magnetic games, magnetic surfaces in, for example, refrigerator doors.
  • magnetizable functional parts such as magnetic boards, magnetic games, magnetic surfaces in, for example, refrigerator doors.
  • they find application in areas where a good thermal conductivity is advantageous, for example in films for seat heaters, underfloor heating and insulation materials.
  • Preferred uses of the substrate surface metallized according to the invention are those in which the substrate produced in this way is used as a printed circuit board, RFI D antenna, transponder antenna, seat heating, flat cable, contactless chip cards, thin metal foils or polymer backing coated on one or two sides, foil conductors, conductor tracks in solar cells or in LCD or plasma screens or as a decorative application such as for packaging materials.
  • novel dispersions and processes are essential for the provision of optimized systems for the metallic coating of electrically non-conductive substrates, in particular using Leitlacken- or dispersions, compared to known systems an improved combination of properties of low weight, good adhesion, dispersibility, flowability and high have electrical conductivity.
  • dispersion according to the invention and the method it is also possible to produce homogeneous and continuous metal layers on electrically non-conductive materials.
  • the substrate can be further processed according to all steps known to those skilled in the art. For example, existing electrolyte residues can be removed from the substrate by rinsing and / or the substrate can be dried.

Abstract

The invention relates to a dispersion for applying a metal layer on to an electrically non-conducting substrate, comprising a) 0.1 to 99.8 wt. %, based on the total weight of components A, B, C and D, of an organic binder A; b) 0.1 to 30 wt. %, based on the total weight of components A, B, C and D, of carbon nanotubes as component B; c) 0.1 to 70 wt. %, based on the total weight of components A, B, C and D, of electrically conducting particles with an average particle diameter of 0.01 to 100 μm as C; d) 0 to 99.7 wt. %, based on the total weight of components A, B, C and D, of a solvent component D, a method for production of said dispersion, use of said dispersion, a method for production of a metal layer on the surface of an electrically non-conducting substrate and substrate surfaces and use thereof.

Description

Dispersion zum Aufbringen einer Metallschicht Dispersion for applying a metal layer
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dispersion zum Aufbringen einer Metallschicht, Verfahren zu deren Herstellung sowie Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht auf einem Substrat mit Hilfe der Dispersion. Die Erfindung betrifft weiterhin derart beschichtete Substratoberflächen sowie deren Verwendung.The present invention relates to a dispersion for applying a metal layer, to processes for the production thereof and to processes for producing a metal layer on a substrate by means of the dispersion. The invention further relates to such coated substrate surfaces and their use.
Zur Herstellung von elektrisch leitenden metallischen Schichten auf Substraten, die den elektrischen Strom nicht leiten, sind verschiedene Techniken bekannt. So können elektrisch nicht leitende Substrate, wie beispielsweise Kunststoffe, mit Metallen im Hochvakuum bedampft werden, wobei solche Verfahren aufwendig und kostspielig sind.For producing electrically conductive metallic layers on substrates which do not conduct the electric current, various techniques are known. Thus, electrically non-conductive substrates, such as plastics, can be vapor-deposited with metals in a high vacuum, such processes being complicated and expensive.
Üblicherweise werden Kunststoffe metallisiert, indem eine Reihe von Prozessschritten hintereinander durchgeführt wird. Hierbei erfolgt zunächst ein Oberflächenaktivierungsschritt durch starke Säuren oder Basen. Dabei kommen häufig gesundheitlich bedenkliche Substanzen wie beispielsweise Chromschwefelsäure zum Einsatz. Anschließend findet eine Beschichtung der Kunststoffoberfläche durch Lösungen mit geeigneten Ü- bergangsmetallkomplexen statt. Diese erlauben dabei eine Metallisierung der aktivierten Kunststoffoberfläche.Usually, plastics are metallized by performing a series of process steps in succession. In this case, a surface activation step is initially carried out by strong acids or bases. In this case, substances that are of critical health, such as chromic acid, are often used. Subsequently, a coating of the plastic surface takes place by solutions with suitable transition-metal complexes. These allow a metallization of the activated plastic surface.
Leitfähige Beschichtungen auf nicht elektrisch leitfähigen Oberflächen können aber auch durch Leitlacke oder Leitpasten erhalten werden, die auf den Kunststoff aufgetragen werden und dabei jedoch eine gute Haftung auf dem Material aufweisen müssen.However, conductive coatings on non-electrically conductive surfaces can also be obtained by conductive inks or conductive pastes, which are applied to the plastic and yet have to have good adhesion to the material.
DE-A 1 615 786 beschreibt beispielsweise Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden Schichten auf elektrisch nicht leitenden Oberflächen mit Hilfe einer Lack- schicht, die fein verteiltes Eisen enthält. Der Lack soll außerdem ein organisches Lösemittel sowie bestimmte Anteile an Bindemittel enthalten.For example, DE-A 1 615 786 describes processes for the production of electrically conductive layers on electrically non-conductive surfaces with the aid of a lacquer layer which contains finely divided iron. The paint should also contain an organic solvent and certain amounts of binder.
Es ist jedoch bekannt, dass solche Leitlacke nur relativ geringe Leitwerte aufweisen, da die dispergierten metallischen Teilchen durch das Bindemittel keine zusammenhän- gende Leitschicht bilden. So erreichen die Leitwerte dieser Schichten nicht diejenigen von Metallfolien vergleichbarer Dicke. Eine Erhöhung des Anteils an Metallpigment innerhalb der Schicht würde zwar auch eine Erhöhung der Leitwerte zur Folge haben, jedoch treten hierbei häufig Probleme auf, beispielsweise eine zu geringe Haftfestigkeit der leitenden Schicht auf der Kunststoffoberfläche oder eine schlechte Dispergierbar- keit der relativ schweren Metallteilchen in dem Lack.However, it is known that such conductive inks have only relatively low conductivities, since the dispersed metallic particles do not form a coherent conductive layer due to the binder. Thus, the conductivities of these layers do not reach those of metal foils of comparable thickness. Although an increase in the proportion of metal pigment within the layer would also result in an increase in conductance, problems often arise here, for example too low an adhesion strength the conductive layer on the plastic surface or poor dispersibility of the relatively heavy metal particles in the paint.
DE-A 1 521 152 schlägt daher vor, einen Leitlack auf die elektrisch nicht leitende Ober- fläche aufzubringen, der ein Bindemittel sowie fein verteiltes Eisen enthält und anschließend auf den Leitlack eine Schicht von Silber oder von Kupfer stromlos aufzubringen. Danach kann eine weitere Schicht stromlos oder galvanisch aufgebracht werden. Auch hier ist zur Erzielung ausreichender elektrischer Leitfähigkeiten ein hoher Gehalt an Eisen vorteilhaft, wodurch aber gleichermaßen Probleme bei der Dispergier- barkeit der relativ schweren Metallteilchen in dem Leitlack resultieren.DE-A 1 521 152 therefore proposes applying a conductive ink to the electrically nonconducting surface which contains a binder and finely divided iron and then applying a layer of silver or of copper to the conductive ink without current. Thereafter, another layer can be applied electrolessly or galvanically. Here, too, a high content of iron is advantageous for achieving sufficient electrical conductivities, which, however, likewise results in problems with the dispersibility of the relatively heavy metal particles in the conductive ink.
Eine weitere Methode zur Aufbringung einer leitfähigen Schicht auf elektrisch nicht leitenden Oberflächen, sind Beschichtungen auf Basis von leitfähigen organischen Polymeren. So beschreibt DE 198 41 804 die Herstellung von leitfähigen Strukturen aus Polyalkylendioxythiophen auf einem Träger mittels Inkjetdruck. Der Nachteil des Verfahrens ist jedoch die oft nicht ausreichende Haftung des leitfähigen Polymers auf vielen Trägermaterialien, sowie die zu geringe elektrische Leitfähigkeit über längere Distanzen. Ein weiterer Nachteil ist die geringe chemische Beständigkeit der resultierenden Schichten, die eine galvanische Metallabscheidung nicht zulassen.Another method of applying a conductive layer to electrically non-conductive surfaces are coatings based on conductive organic polymers. Thus, DE 198 41 804 describes the preparation of conductive structures of polyalkylenedioxythiophene on a support by means of inkjet printing. The disadvantage of the method, however, is the often insufficient adhesion of the conductive polymer on many substrates, as well as the low electrical conductivity over longer distances. Another disadvantage is the low chemical resistance of the resulting layers, which do not allow galvanic metal deposition.
Eine ebenfalls bekannte Methode zur Bereitstellung von Kunststoffen, die eine elektrische Leitfähigkeit besitzen (was für eine galvanische Metallabscheidung eine notwendige Voraussetzung ist), ist die Einarbeitung von Kohlenstoff-Nanoröhren -oftmals auch bezeichnet als "Carbon Nanotubes" oder "Kohlenstoffnanofibrillen"- in Kunststoff. Die- se elektrisch leitfähigen Kohlenstoff-Nanoröhren haben außerdem die Vorteile, ein z.B. gegenüber Metallpulvern geringes Gewicht zu haben und Kunststoffen üblicherweise eine erhöhte Zähigkeit verleihen (s. z.B. US 2006/0025515 A1). Nachteilig bei der Herstellung von kohlenstoff-nanoröhren-haltigen Kunststoffen, bei denen der komplette Kunststoff mit diesen Partikeln gefüllt ist, sind die vergleichsweise hohen Kosten, die meist schlechte Einarbeitbarkeit der Kohlenstoffnanoröhren sowie die üblicherweise verringerte Fließfähigkeit der Kunststoffmischungen.Another well-known method of providing plastics that have electrical conductivity (which is a necessary prerequisite for electrodeposition) is the incorporation of carbon nanotubes, often referred to as "carbon nanotubes" or "carbon nanofibrils", in plastic. These electrically conductive carbon nanotubes also have the advantages, e.g. to have low weight over metal powders and to usually give plastics increased toughness (see, for example, US 2006/0025515 A1). A disadvantage of the production of carbon-nanotube-containing plastics, in which the complete plastic is filled with these particles, are the comparatively high costs, the usually poor incorporation of the carbon nanotubes and the usually reduced flowability of the plastic mixtures.
Die DE 102 59 498 A1 offenbart elektrisch leitfähige Thermoplaste enthaltend sowohl eine teilchenförmige Kohlenstoffverbindung wie Ruß oder Graphit, als auch Koh- lenstoffnanofibrillen. Die dort beschriebenen Kunststoffmischungen weisen neben der elektrischen Leitfähigkeit eine gute Fließfähigkeit, gute Oberflächenqualität sowie hohe Zähigkeit auf. Sie eignen sich insbesondere zur elektrostatischen Lackierung. Der Nachteil solcher Polymermischungen ist die oft nur sehr langsame oder gar nicht mögliche Metallabscheidung bei der galvanischen Metallisierung. Außerdem ist die Fließfähigkeit von Dispersionen auf Basis von Leitruß und/ oder Kohlenstoffnanoröhren für viele Beschichtungsanwendungen nicht ausreichend. (Weitere Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren sind die schlechte Haftung sowie die fehlende Homogenität und Durchgängigkeit der durch stromlose oder galvanische Metallisierung abgeschiedenen Metallschicht. Dies ist un- ter anderen darauf zurückzuführen, dass die elektrisch leitfähigen Partikel in einem Matrixmaterial eingebettet sind und deswegen nur zu einem geringen Teil frei an der Oberfläche liegen und somit nur ein geringer Teil dieser Partikel für eine stromlose und/oder galvanische Metallisierung zur Verfügung steht. Dies ist vor allem beim Einsatz von sehr kleinen Partikeln (Partikel im Mikro- bis Nanometerbereich) problema- tisch. Die Ausbildung einer homogenen durchgängigen Metallbeschichtung ist dadurch nur sehr schwer oder sogar überhaupt nicht realisierbar, wodurch die Prozesssicherheit nicht gegeben ist. Durch eine vorhandene Oxidschicht auf den elektrisch leitfähigen Partikeln wird dieser Effekt sogar noch verstärkt.DE 102 59 498 A1 discloses electrically conductive thermoplastics containing both a particulate carbon compound such as carbon black or graphite, as well as carbon nanofibrils. The plastic mixtures described therein have, in addition to the electrical conductivity, good flowability, good surface quality and high toughness. They are particularly suitable for electrostatic painting. The disadvantage of such polymer mixtures is often very slow or not possible metal deposition in the galvanic metallization. In addition, flowability of conductive black and / or carbon nanotube based dispersions is not sufficient for many coating applications. (Further disadvantages of the processes known from the prior art are the poor adhesion as well as the lack of homogeneity and continuity of the metal layer deposited by electroless or galvanic metallization.) This is due, inter alia, to the fact that the electrically conductive particles are embedded in a matrix material and Because of this, only a small portion of them are free on the surface and thus only a small portion of these particles are available for electroless and / or galvanic metallization, which is particularly problematic when using very small particles (particles in the micrometer to nanometer range) The formation of a homogenous continuous metal coating is therefore very difficult or even impossible to realize at all, which means that process reliability does not exist, and an existing oxide layer on the electrically conductive particles even enhances this effect.
Ein weiterer Nachteil der bereits bekannten Verfahren ist die langsame stromlose und/oder galvanische Metallisierung. Durch die Einbettung der elektrisch leitfähigen Partikel im Matrixmaterial ist die Anzahl der an der Oberfläche freiliegenden Partikel, die als Wachstumskeime für die stromlose und/oder galvanische Metallisierung zur Verfügung stehen, gering. Dies liegt u.a. auch daran, dass bei der Applikation von zum Beispiel Druckdispersionen, die schweren Metallpartikel in das Matrixmaterial einsinken und somit nur wenige Metallpartikel an der Oberfläche verbleiben.Another disadvantage of the already known methods is the slow electroless and / or galvanic metallization. By embedding the electrically conductive particles in the matrix material, the number of particles exposed on the surface, which are available as growth nuclei for electroless and / or galvanic metallization, is low. This is u.a. This is also due to the fact that when applying, for example, pressure dispersions, the heavy metal particles sink into the matrix material and thus only a few metal particles remain on the surface.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung optimierter Systeme zur homogenen und durchgängigen metallischen Beschichtung von elektrisch nicht leitenden Substraten, insbesondere unter Einsatz von Leitlacken- oder -dispersionen, die gegenüber bekannten Systemen eine verbesserte Eigenschaftskombination aus geringem Gewicht, guter Haftung, Dispergierbarkeit, Fließfähigkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit, sowie schneller Metallisierbarkeit besitzen. Weiterhin ist die Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Verfahren bereitzustellen, durch welches elektrisch leitfähige, strukturierte oder vollflächige Oberflächen auf einem Träger hergestellt werden können, bei denen diese Oberflächen homogen und durchgehend elektrisch leitfähig sind.Object of the present invention is to provide optimized systems for homogeneous and continuous metallic coating of electrically non-conductive substrates, in particular using Leitlacken- or dispersions, compared to known systems an improved property combination of low weight, good adhesion, dispersibility, flowability and high have electrical conductivity, as well as faster metallization. Furthermore, the object of the invention to provide an alternative method by which electrically conductive, structured or full surface surfaces can be produced on a support, in which these surfaces are homogeneous and continuously electrically conductive.
Demgemäß wurde eine Dispersion zum Aufbringen einer Metallschicht auf einem elekt- risch nicht leitfähigen Substrat gefunden, enthaltendAccordingly, a dispersion for depositing a metal layer on an electrically non-conductive substrate was found containing
a 0,1 bis 99,8 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A, B, C und D einer organischen Bindemittelkomponente A;a 0.1 to 99.8 wt .-% based on the total weight of components A, B, C and D of an organic binder component A;
b 0,1 bis 30 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A, B, C und D Kohlenstoff-Nanoröhren als Komponente B; c 0,1 bis 70 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A, B, C und D elektrisch leitfähige Partikel mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,01 bis 100 μm als Komponente C;b 0.1 to 30 wt .-% based on the total weight of components A, B, C and D carbon nanotubes as component B; c from 0.1 to 70% by weight, based on the total weight of components A, B, C and D, of electrically conductive particles having an average particle diameter of from 0.01 to 100 μm as component C;
d 0 bis 99,7 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A, B, C und D einer Lösemittelkomponente D.d 0 to 99.7 wt .-% based on the total weight of components A, B, C and D of a solvent component D.
Weiterhin wurden Verfahren zur Herstellung dieser Dispersion, die Verwendung dieser Dispersion, Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht auf der Oberfläche eines nicht elektrisch leitfähigen Substrats und Substratoberflächen sowie deren Verwendung gefunden.Furthermore, processes for producing this dispersion, the use of this dispersion, processes for producing a metal layer on the surface of a non-electrically conductive substrate and substrate surfaces and their use have been found.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen sind wesentlich für die Bereitstellung optimierter Systeme zur metallischen Beschichtung von elektrisch nicht leitenden Substraten, insbesondere unter Einsatz von Leitlacken- oder -dispersionen, die gegenüber bekannten Systemen eine verbesserte Eigenschaftskombination aus geringem Gewicht, guter Haftung, Dispergierbarkeit, Fließfähigkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit besitzen.The dispersions of the invention are essential for the provision of optimized systems for the metallic coating of electrically non-conductive substrates, in particular using Leitlacken- or dispersions, compared to known systems an improved property combination of low weight, good adhesion, dispersibility, flowability and high electrical conductivity have.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen sowie die weiteren erfindungsgemäßen Gegenstände, Verfahren und Verwendungen werden im folgenden beschrieben.The dispersions according to the invention and the further articles, processes and uses according to the invention are described below.
Die erfindungsgemäße Dispersion zum Aufbringen einer Metallschicht auf einem elektrisch nicht leitfähigen Substrat umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kompo- nenten A, B, C und D, welches insgesamt 100 Gew.-% ergibt,The dispersion according to the invention for applying a metal layer to an electrically non-conductive substrate comprises, based on the total weight of the components A, B, C and D, which gives a total of 100% by weight,
a 0,1 bis 99,8 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 87,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 4 bisa 0.1 to 99.8 wt .-%, preferably 2 to 87.5 wt .-%, particularly preferably 4 to
80 Gew.-% der Komponente A, b 0,1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 15 Gew.-% der Komponente B, c 0,1 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 65 Gew.-%, besonders bevorzugt 4 bis 5580 wt .-% of component A, b 0.1 to 30 wt .-%, preferably 0.5 to 20 wt .-%, particularly preferably 1 to 15 wt .-% of component B, c 0.1 to 70 Wt .-%, preferably 2 to 65 wt .-%, particularly preferably 4 to 55
Gew.-% der Komponente C, und d 0 bis 99,7 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 95,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 bisWt .-% of component C, and d 0 to 99.7 wt .-%, preferably 10 to 95.5 wt .-%, particularly preferably 15 bis
91 Gew.-% der Komponente D.91% by weight of component D.
Die erfindungsgemäße Dispersion kann außer den genannten Komponenten A bis D mindestens eine der KomponentenApart from the abovementioned components A to D, the dispersion according to the invention may contain at least one of the components
e 0,1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 6 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A - D einer Dispergiermittelkomponente E; sowie f 0,1 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A - D zumindest ein weiteres Additiv F enthalten.e is from 0.1 to 20% by weight, preferably from 0.5 to 10% by weight, particularly preferably from 1 to 6% by weight, based on the total weight of components A - D of a dispersant component E; such as f 0.1 to 40 wt .-%, preferably 0.5 to 30 wt .-%, particularly preferably 1 to 10 wt .-%, based on the total weight of the components A - D contain at least one further additive F.
Die einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Dispersion werden im folgenden beschrieben:The individual components of the dispersion according to the invention are described below:
Komponente AComponent A
Bei der organischen Bindemittelkomponente A handelt es sich um ein Bindemittel oder Bindemittelgemisch. Mögliche Bindemittel sind Bindemittel mit pigmentaffiner Ankergruppe, natürliche und synthetische Polymere und deren Derivate, Naturharze sowie synthetische Harze und deren Derivate, Naturkautschuk, synthetischer Kautschuk, Proteine, Cellulosederivate, trocknende und nicht trocknende Öle und dergleichen. Diese können - müssen jedoch nicht - chemisch oder physikalisch härtend, beispielsweise luftaushärtend, strahlungshärtend oder temperaturhärtend, sein.The organic binder component A is a binder or binder mixture. Possible binders are binders with pigment affinity anchor group, natural and synthetic polymers and their derivatives, natural resins and synthetic resins and their derivatives, natural rubber, synthetic rubber, proteins, cellulose derivatives, drying and non-drying oils and the like. These can - but need not - be chemically or physically curing, for example air-hardening, radiation-curing or temperature-curing.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Bindemittelkomponente A um ein Polymer oder Polymergemisch.Preferably, the binder component A is a polymer or polymer mixture.
Bevorzugte Polymere als Komponente A sind ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol); ASA (Acrylnitril-Styrol-Acrylat); acrylierte Acrylate; Alkydharze; Alkylvinylacetate; Alkylenvi- nylacetat-Copolymere, insbesondere Methylenvinylacetat, Ethylenvinylacetat, Butylen- vinylacetat; Alkylenvinylchlorid-Copolymere; Aminoharze; Aldehyd- und Ketonharze; Cellulose und Cellulosederivate, insbesondere Alkylcellulose, Celluloseester, wie -Ace- tate, -Propionate, -Butyrate, Celluloseether, Carboxyalkylcellulosen, Cellulosenitrat; Epoxyacrylate; Epoxidharze; modifizierte Epoxidharze, zum Beispiel bifunktionelle oder polyfunktionelle Bisphenol A oder Bisphenol F-Harze, Epoxy-Novolak-Harze, bromierte Epoxidharze, cycloaliphatische Epoxidharze; aliphatische Epoxidharze, Glycidether, Vinylether, Ethylenacrylsäurecopolymere; Kohlenwasserstoffharze; MABS (transparentes ABS mit Acrylat-Einheiten enthaltend); Melaminharze, Maleinsäureanhydridcopo- lymerisate; Methacrylate, gegebenenfalls aminfunktionalisiert; Naturkautschuk; synthe- tischer Kautschuk; Chlorkautschuk; Naturharze; Kollophoniumharze; Schellack; Phenolharze; Polyester; Polyesterharze wie Phenylesterharze; Polysulfone; Polyethersul- fone; Polyamide; Polyimide; Polyaniline; Polypyrrole; Polybutylenterephthalat (PBT); Polycarbonat (zum Beispiel Makrolon® der Bayer MaterialScience AG); Polyesteracry- late; Polyetheracrylate; Polyethylen; Polyethylenthiophene; Polyethylennaphthalate; Polyethylenterephthalat (PET); Polyethylenterephthalat-Glykol (PETG); Polypropylen; Polymethylmethacrylat (PMMA); Polyphenylenoxid (PPO); Polystyrole (PS), PoIy- tertrafluorethylen (PTFE); Polytetrahydrofuran; Polyether (zum Beispiel Polyethylengly- kol, Polypropylenglykol), Polyvinylverbindungen, insbesondere Polyvinylchlorid (PVC), PVC-Copolymere, PVdC, Polyvinylacetat sowie deren Copolymere, gegebenenfalls teilhydrolysierter Polyvinylalkohol, Polyvinylacetale, Polyvinylacetate, Polyvinylpyrroli- don, Polyvinylether, Polyvinylacrylate und -methacrylate in Lösung und als Dispersion sowie deren Copolymere, Polyacrylsäureester und Polystyrolcopolymere; Polystyrol (schlagfest oder nicht schlagfest modifiziert; Polyurethane, unvernetzte beziehungsweise mit Isocyanaten versetzt; Polyurethanacrylate; Styro-Acryl-Copolymere; Styrol- Butadien-Blockcopolymere (zum Beispiel Styroflex® oder Styrolux® der BASF Aktien- gesellschaft, K-Resin™ der CPC); Proteine wie zum Beispiel Casein; SIS; SPS- Blockcopolymere; Triazin-Harz, Bismaleimid-Triazin-Harz (BT), Cyanatester-Harz (CE), Allylierter Polyphenylenether (APPE). Weiterhin können Mischungen zweier oder mehrerer Polymere die organische Bindemittelkomponente A) bilden.Preferred polymers as component A are ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene); ASA (acrylonitrile-styrene-acrylate); acrylated acrylates; alkyd resins; Alkylvinylacetate; Alkylenvi- nylacetat copolymers, in particular methylene vinyl acetate, ethylene vinyl acetate, butylene vinyl acetate; Alkylenvinylchlorid copolymers; amino resins; Aldehyde and ketone resins; Cellulose and cellulose derivatives, in particular alkylcellulose, cellulose esters, such as acetates, propionates, butyrates, cellulose ethers, carboxyalkylcelluloses, cellulose nitrate; epoxy acrylates; epoxy resins; modified epoxy resins, for example bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins, cycloaliphatic epoxy resins; aliphatic epoxy resins, glycidyl ethers, vinyl ethers, ethylene-acrylic acid copolymers; Hydrocarbon resins; MABS (containing transparent ABS with acrylate units); Melamine resins, maleic anhydride copolymers; Methacrylates, optionally amine-functionalized; Natural rubber; synthetic rubber; Chlorinated rubber; Natural resins; rosins; Shellac; Phenol resins; Polyester; Polyester resins such as phenylester resins; polysulfones; Polyether sulphones; polyamides; polyimides; polyanilines; polypyrroles; Polybutylene terephthalate (PBT); Polycarbonate (for example Makrolon ® from Bayer MaterialScience AG); Polyester acrylate; polyether; polyethylene; Polyethylenthiophene; polyethylene naphthalates; Polyethylene terephthalate (PET); Polyethylene terephthalate glycol (PETG); polypropylene; Polymethyl methacrylate (PMMA); Polyphenylene oxide (PPO); Polystyrenes (PS), poly Tertrafluoroethylene (PTFE); polytetrahydrofuran; Polyethers (for example polyethylene glycol, polypropylene glycol), polyvinyl compounds, in particular polyvinyl chloride (PVC), PVC copolymers, PVdC, polyvinyl acetate and copolymers thereof, optionally partially hydrolyzed polyvinyl alcohol, polyvinyl acetals, polyvinyl acetates, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl ethers, polyvinyl acrylates and methacrylates in solution and as a dispersion and its copolymers, polyacrylic acid esters and polystyrene copolymers; Polystyrene (impact resistant or impact-resistant modified; polyurethanes, uncrosslinked or treated with isocyanates; polyurethane acrylates; Styrofoam-acrylic copolymers; styrene-butadiene block copolymers (for example, Styroflex ® or Styrolux ® of BASF Aktiengesellschaft, K-Resin ™ CPC) Proteins such as casein, SIS, SPS block copolymers, triazine resin, bismaleimide-triazine resin (BT), cyanate ester resin (CE), allylated polyphenylene ether (APPE) Furthermore, blends of two or more polymers can form the organic binder component A ) form.
Bevorzugte Polymere als Komponente A sind Acrylate, Acrylatharze, Cellulosederivate, Methacrylate, Methacrylatharze, Melamin und Aminoharze, Polyalkylene, Polyimide, Epoxidharze, modifizierte Epoxidharze, zum Beispiel bifunktionelle oder polyfunktionelle Bisphenol A oder Bisphenol F-Harze, Epoxy-Novolak-Harze, bromierte Epoxidharze, cycloaliphatische Epoxidharze; aliphatische Epoxidharze, Glycidether, Vinylether, und Phenolharze, Polyurethane, Polyester, Polyvinylacetale, Polyvinylacetate, Polystyrole, Polystyrol-copolymere, Polystyrolacrylate, Styrol-Butadien-Blockcopolymere, Alkylenvi- nylacetate und Vinylchlorid-Copolymere, Polyamide sowie deren Copolymere.Preferred polymers as component A are acrylates, acrylate resins, cellulose derivatives, methacrylates, methacrylate resins, melamine and amino resins, polyalkylenes, polyimides, epoxy resins, modified epoxy resins, for example bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins , cycloaliphatic epoxy resins; aliphatic epoxy resins, glycidyl ethers, vinyl ethers, and phenolic resins, polyurethanes, polyesters, polyvinyl acetals, polyvinyl acetates, polystyrenes, polystyrene copolymers, polystyrene acrylates, styrene-butadiene block copolymers, alkylene vinyl acetates and vinyl chloride copolymers, polyamides and their copolymers.
Bei der Herstellung von Leiterplatten werden als Komponente A für die Dispersion be- vorzugt thermisch oder Strahlungshärtende Harze, zum Beispiel modifizierte Epoxidharze, wie bifunktionelle oder polyfunktionelle Bisphenol A oder Bisphenol F-Harze, Epoxy-Novolak-Harze, bromierte Epoxidharze, cycloaliphatische Epoxidharze; aliphatische Epoxidharze, Glycidether, Cyanatester, Vinylether, Phenolharze, Polyimide, MeI- aminharze und Aminoharze, Polyurethane, Polyester sowie Cellulosederivate einge- setzt.In the production of printed circuit boards, as component A for the dispersion, preference is given to thermal or radiation-curing resins, for example modified epoxy resins, such as bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins, cycloaliphatic epoxy resins; aliphatic epoxy resins, glycidyl ethers, cyanate esters, vinyl ethers, phenolic resins, polyimides, melamine resins and amino resins, polyurethanes, polyesters and cellulose derivatives.
Komponente BComponent B
Als Komponente B enthalten die erfindungsgemäßen Dispersionen Kohlenstoff- Nanoröhren. Kohlenstoff-Nanoröhren und deren Herstellung sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben, beispielsweise in US 2005/0186378 A1. Die Synthese von Kohlenstoff-Nanoröhren kann beispielsweise in einem Reaktor durchgeführt werden, der ein Kohlenstoff enthaltendes Gas und einen Metallkatalysator enthält (siehe beispielsweise US-A 5643502). Kohlenstoff-Nanoröhren werden kommerziell vertrieben, beispielsweise von Bayer MaterialScience AG, der Fa. Hyperion Catalysis oder der Fa. Applied Sciences Inc.As component B, the dispersions according to the invention contain carbon nanotubes. Carbon nanotubes and their preparation are known in the art and described in the literature, for example in US 2005/0186378 A1. The synthesis of carbon nanotubes can be carried out, for example, in a reactor containing a carbon-containing gas and a metal catalyst (see, for example, US Pat. No. 5,643,502). Carbon nanotubes become commercial marketed, for example, by Bayer MaterialScience AG, the company Hyperion Catalysis or the company Applied Sciences Inc.
Bevorzugte Kohlenstoff-Nanoröhren haben typischerweise eine ein- oder mehrwandige röhrenförmige Struktur. Einwandige Kohlenstoff-Nanoröhren ("SWCN") werden aus einer einzelnen graphitischen Kohlenstoffschicht gebildet, mehrwandige Kohlenstoff- Nanoröhren ("MWCN") aus mehreren solcher graphitischen Kohlenstoffschichten. Die Graphitschichten sind in konzentrischer Art um die Zylinderachse angeordnet. Kohlenstoff-Nanoröhren haben in der Regel einen Längen-zu-Durchmesserverhältnis von we- nigstens 5, vorzugsweise von mindestens 100, besonders bevorzugt von mindestens 1000. Der Durchmesser der Nanoröhren liegt typischerweise im Bereich von 0,002 bis 0,5 μm, vorzugsweise im Bereich von 0,005 bis 0,08 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,006 bis 0,05 μm. Die Länge der Kohlenstoff-Nanoröhren beträgt typischerweise 0,5 bis 1000 μm, vorzugsweise 0,8 bis 100 μm, besonders bevorzugt 1 bis 10 μm. Die Kohlenstoff-Nanoröhren besitzen einen hohlen, zylinderförmigen Kern, um den die Graphitschichten formal gewickelt sind. Dieser Hohlraum hat typischerweise einen Durchmesser von 0,001 bis 0,1 μm, bevorzugt einen Durchmesser von 0,008 bis 0,015 μm. In einer typischen Ausführungsform der Kohlenstoff-Nanoröhren besteht die Wand der Röhre um den Hohlraum beispielsweise aus 8 Graphitlagen. Die Kohlenstoff- Nanoröhren können dabei als Aggregate von bis zu 1000 μm Durchmesser, vorzugsweise bis zu 500 μm Durchmesser aus mehreren Nanoröhren vorliegen. Die Aggregate können die Form von Vogelnestern, von gekämmtem Garn oder von offenen Netzstrukturen besitzen.Preferred carbon nanotubes typically have a mono- or multi-walled tubular structure. Single-walled carbon nanotubes ("SWCNs") are formed from a single graphitic carbon layer, multi-walled carbon nanotubes ("MWCNs") of multiple such graphitic carbon layers. The graphite layers are arranged in a concentric manner about the cylinder axis. Carbon nanotubes generally have a length to diameter ratio of at least 5, preferably at least 100, more preferably at least 1000. The diameter of the nanotubes is typically in the range of 0.002 to 0.5 .mu.m, preferably in the range of 0.005 to 0.08 microns, more preferably in the range of 0.006 to 0.05 microns. The length of the carbon nanotubes is typically 0.5 to 1000 μm, preferably 0.8 to 100 μm, particularly preferably 1 to 10 μm. The carbon nanotubes have a hollow, cylindrical core around which the graphite layers are formally wound. This cavity typically has a diameter of 0.001 to 0.1 μm, preferably a diameter of 0.008 to 0.015 μm. In a typical embodiment of the carbon nanotubes, the wall of the tube around the cavity consists, for example, of 8 graphite layers. The carbon nanotubes can be present as aggregates of up to 1000 μm in diameter, preferably up to 500 μm in diameter, of several nanotubes. The aggregates may take the form of bird nests, combed yarn or open mesh structures.
Die Zugabe der Kohlenstoff-Nanoröhren zur erfindungsgemäßen Dispersion kann in einer Ausführungsform der Erfindung dadurch erfolgen, dass die Kohlenstoff- Nanoröhren zuerst in die Bindemittelkomponente A eingearbeitet werden; falls es sich bei Komponente A um ein Polymer oder ein Polymergemisch handelt, kann diese Einarbeitung während oder nach der Polymerisation der Monomere zur Bindemittelkom- ponente A erfolgen. Erfolgt die Zugabe der Nanoröhren nach der Polymerisation, so erfolgt sie vorzugsweise durch Zugabe zur Polymerschmelze in einem Extruder oder in einem Kneter. Durch den Compoundiervorgang im Kneter oder Extruder können Aggregate von Kohlenstoff-Nanoröhren weitgehend oder sogar vollständig zerkleinert werden und die Kohlenstoff-Nanoröhren in der Polymermatrix dispergiert werden.In one embodiment of the invention, the addition of the carbon nanotubes to the dispersion according to the invention can be carried out by first incorporating the carbon nanotubes into the binder component A; If component A is a polymer or a polymer mixture, this incorporation can take place during or after the polymerization of the monomers to form the binder component A. If the addition of the nanotubes takes place after the polymerization, it is preferably carried out by adding to the polymer melt in an extruder or in a kneader. The compounding process in the kneader or extruder allows aggregates of carbon nanotubes to be largely or even completely comminuted and the carbon nanotubes to be dispersed in the polymer matrix.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorab durchgeführten Einarbeitung der Kohlenstoff-Nanoröhren in die Bindemittelkomponente A können die Kohlenstoff- Nanoröhren als hochkonzentrierte Masterbatche in Polymeren, die bevorzugt aus der Gruppe der als Komponente A eingesetzen Polymere gewählt werden, zudosiert wer- den. Die Konzentration der Kohlenstoff-Nanoröhren in den Masterbatchen liegt üblicherweise im Bereich von 5 bis 50, bevorzugt 8 bis 30, besonders bevorzugt im Be- reich von 12 bis 25 Gew.-%. Die Herstellung von Masterbatchen ist beispielsweise in US-A 5643502 beschrieben. Durch den Einsatz von Masterbatchen kann insbesondere die Zerkleinerung der Aggregate verbessert werden.In a preferred embodiment of the previously performed incorporation of the carbon nanotubes into the binder component A, the carbon nanotubes can be metered in as highly concentrated masterbatches in polymers which are preferably selected from the group of polymers used as component A. The concentration of the carbon nanotubes in the masterbatches is usually in the range from 5 to 50, preferably 8 to 30, particularly preferably in the range from rich from 12 to 25 wt .-%. The preparation of masterbatches is described, for example, in US Pat. No. 5,643,502. Through the use of masterbatches, in particular the comminution of the aggregates can be improved.
Die Kohlenstoff-Nanoröhren können bedingt durch die Einarbeitung in die Dispersion , bzw. durch die vorab erfolgte Einarbeitung in Komponente A, kürzere Längenverteilungen als ursprünglich eingesetzt aufweisen.The carbon nanotubes may have shorter length distributions than originally used due to the incorporation into the dispersion, or by the previous incorporation in component A, shorter length distributions.
Komponente CComponent C
Als Komponente C sind alle elektrisch leitfähigen Partikel mit beliebiger Geometrie aus jedem beliebigen elektrisch leitfähigen Material, aus Mischungen verschiedener elektrisch leitfähiger Materialien oder auch aus Mischungen von elektrisch leitfähigen und nicht leitfähigen Materialien geeignet, die einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,001 bis 100 μm, bevorzugt von 0,005 bis 50 μm, besonders bevorzugt von 0,01 bis 10 μm, aufweisen (bestimmt durch Laserbeugungsmessung an einem Gerät Microtrac X100). Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter "elektrisch leitfähigen Partikeln" solche Partikel verstanden, deren elektrischer Widerstand weniger als 109 Ohm beträgt. Geeignete elektrisch leitfähige Materialien sind zum Beispiel Kohlenstoff (Ruß, Graphit), elektrisch leitfähige Metallkomplexe, leitfähige organische Verbindungen oder leitfähige Polymere, wie zum Beispiel Polythiophene oder Polypyrrole, oder Metalle, vorzugsweise Zink, Nickel, Kupfer, Zinn, Kobalt, Mangan, Eisen, Magnesium, Blei, Chrom, Wismut, Silber, Gold, Aluminium, Titan, Palladium, Platin, Tantal sowie Legierungen hiervon oder Metallgemische, die mindestens eines dieser Metalle enthalten. Geeignete Legierungen sind beispielsweise CuZn, CuSn, CuNi, SnPb, SnBi, SnCo, NiPb, ZnFe, ZnNi, ZnCo und ZnMn. Insbesondere bevorzugt sind Aluminium, Eisen, Kupfer, Nickel, Silber, Zinn, Zink, sowie deren Mischungen. Besonders bevorzugt ist Eisenpulver und Kupferpulver.As component C are all electrically conductive particles with any geometry of any electrically conductive material, mixtures of different electrically conductive materials or mixtures of electrically conductive and non-conductive materials suitable having an average particle diameter of 0.001 to 100 .mu.m, preferably from 0.005 to 50 microns, more preferably from 0.01 to 10 microns (determined by laser diffraction measurement on a device Microtrac X100). In the context of the present invention, "electrically conductive particles" are understood as meaning particles whose electrical resistance is less than 10 9 ohms. Suitable electrically conductive materials are, for example, carbon (carbon black, graphite), electrically conductive metal complexes, conductive organic compounds or conductive polymers, for example polythiophenes or polypyrroles, or metals, preferably zinc, nickel, copper, tin, cobalt, manganese, iron, Magnesium, lead, chromium, bismuth, silver, gold, aluminum, titanium, palladium, platinum, tantalum and alloys thereof, or metal mixtures containing at least one of these metals. Examples of suitable alloys are CuZn, CuSn, CuNi, SnPb, SnBi, SnCo, NiPb, ZnFe, ZnNi, ZnCo and ZnMn. Particularly preferred are aluminum, iron, copper, nickel, silver, tin, zinc, and mixtures thereof. Particularly preferred is iron powder and copper powder.
Das Metall kann neben dem metallischen Anteil auch einen nicht-metallischen Anteil aufweisen. So kann die Oberfläche des Metalls zumindest teilweise mit einer Beschich- tung ("Coating") versehen sein. Geeignete Coatings können anorganischer (zum Beispiel SiÜ2, Phosphate) oder organischer Natur sein. Selbstverständlich kann das Metall auch mit einem weiteren Metall oder Metalloxid gecoatet sein. Ebenfalls kann das Metall in teilweise oxidierter Form vorliegen.The metal may also have a non-metallic content in addition to the metallic portion. Thus, the surface of the metal may at least partially be provided with a coating ("coating"). Suitable coatings may be inorganic (for example SiO 2, phosphates) or organic in nature. Of course, the metal may also be coated with another metal or metal oxide. Also, the metal may be in partially oxidized form.
Die Metallpulverpartikel können grundsätzlich jede beliebige Form aufweisen, beispielsweise sind nadeiförmige, plattenförmige oder kugelförmige Metallpartikel einsetz- bar, bevorzugt sind kugel- und plattenförmige. Derartige Metallpulver sind gängige Handelswaren oder können mittels bekannter Verfahren leicht hergestellt werden, etwa durch elektrolytische Abscheidung oder chemische Reduktion aus Lösungen der Metallsalze oder durch Reduktion eines oxidischen Pulvers beispielsweise mittels Wasserstoff, durch Versprühen oder Verdüsen einer Metallschmelze, insbesondere in Kühlmedien, beispielsweise Gasen oder Wasser. Im Falle des Eisens sind bevorzugt das Gas- und Wasserverdüsen sowie die Reduktion von Eisenoxiden. Metallpulver der bevorzugten Korngröße können auch durch Vermahlung gröberer Metallpulver hergestellt werden. Hierzu eignet sich zum Beispiel eine Kugelmühle.The metal powder particles can in principle have any desired shape, for example, needle-shaped, plate-shaped or spherical metal particles can be used, preferably spherical and plate-shaped. Such metal powders are common commercial goods or can be easily prepared by known methods, such as by electrolytic deposition or chemical reduction from solutions of the metal salts or by reduction of an oxidic powder, for example by means of hydrogen, by spraying or atomizing a molten metal, in particular in cooling media, for example gases or water. In the case of iron, preference is given to gas and water atomization and the reduction of iron oxides. Metal powders of the preferred grain size can also be made by grinding coarser metal powders. For this purpose, for example, a ball mill is suitable.
In besonders bevorzugter Weise werden Metallpulver mit kugelförmigen Partikeln, ins- besondere Carbonyleisenpulver, verwendet.In a particularly preferred manner, metal powders with spherical particles, in particular carbonyl iron powder, are used.
Die Herstellung von Carbonyleisenpulvern durch thermische Zersetzung von Eisenpen- tacarbonyl ist bekannt und wird beispielsweise in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Volume A14, Seite 599, beschrieben. Die Zersetzung des Ei- senpentacarbonyls kann beispielsweise bei erhöhten Temperaturen in einem beheizbaren Zersetzer erfolgen, der ein Rohr aus einem hitzebeständigen Material wie Quarzglas oder V2A-Stahl in vorzugsweise vertikaler Position umfasst, das von einer Heizeinrichtung, beispielsweise bestehend aus Heizbändern, Heizdrähten oder aus einem von einem Heizmedium durchströmten Heizmantel, umgeben ist.The preparation of carbonyl iron powders by thermal decomposition of iron pentacarbonyl is known and is described, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Volume A14, page 599. The decomposition of the iron pentacarbonyl can be carried out, for example, at elevated temperatures in a heatable decomposer comprising a tube made of a heat-resistant material such as quartz glass or V2A steel in a preferably vertical position, that of a heating device, for example consisting of heating bands, heating wires or a surrounded by a heating medium flows through heating jacket.
Die mittleren Teilchendurchmesser der sich abscheidenden Carbonyleisenpulver können durch die Verfahrensparameter und Reaktionsführung bei der Zersetzung in weiten Bereichen gesteuert werden und liegen in der Regel bei 0,01 bis 100 μm, bevorzugt von 0,1 bis 50 μm, besonders bevorzugt von 0,5 bis 10 μm.The average particle diameters of the carbonyl iron powder which separates out can be controlled within a wide range by the process parameters and reaction behavior during the decomposition and are generally from 0.01 to 100 μm, preferably from 0.1 to 50 μm, particularly preferably from 0.5 to 10 μm.
Sollen zwei unterschiedliche Metalle die Komponente C bilden, so kann dies durch eine Mischung zweier Metalle erfolgen. Insbesondere bevorzugt ist es, wenn die beiden Metalle ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Eisen, Kupfer, Silber, Zink und Zinn.If two different metals are to form component C, this can be done by mixing two metals. It is particularly preferred if the two metals are selected from the group consisting of aluminum, iron, copper, silver, zinc and tin.
Die Komponente C kann jedoch auch ein erstes Metall und ein zweites Metall enthalten, bei dem das zweite Metall in Form einer Legierung (mit dem ersten Metall oder einem oder mehreren anderen Metallen) vorliegt, oder die Komponente C enthält zwei unterschiedlichen Legierungen. Auch für diese beiden Fälle sind jeweils die Metall- komponenten voneinander verschieden, so dass deren Metallteilchenform unabhängig voneinander gleich oder verschieden gewählt werden kann.However, component C may also include a first metal and a second metal in which the second metal is in the form of an alloy (with the first metal or one or more other metals), or component C contains two different alloys. Also for these two cases, the metal components are different from each other, so that their metal particle shape can be selected independently or different independently.
Neben der Auswahl der Metalle hat die Metallteilchenform der Metalle einen Einfluss auf die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Dispersion nach einer Beschichtung. Im Hinblick auf die Form sind zahlreiche dem Fachmann bekannte Varianten möglich. DieIn addition to the choice of metals, the metal particle shape of the metals has an influence on the properties of the dispersion according to the invention after a coating. With regard to the shape, numerous variants known to the person skilled in the art are possible. The
Form des Metallteilchens kann beispielsweise nadeiförmig, zylindrisch, plattenförmig oder kugelförmig sein. Diese Teilchenformen stellen idealisierte Formen dar, wobei die tatsächliche Form, beispielsweise herstellungsbedingt, mehr oder weniger stark hiervon abweichen kann. So sind beispielsweise tropfenförmige Teilchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine reale Abweichung der idealisierten Kugelform.Shape of the metal particle may, for example, acicular, cylindrical, plate-shaped or be spherical. These particle shapes represent idealized shapes, wherein the actual shape, for example due to production, may vary more or less strongly therefrom. For example, drop-shaped particles in the context of the present invention are a real deviation of the idealized spherical shape.
Metalle mit verschiedenen Teilchenformen sind kommerziell erhältlich.Metals with different particle shapes are commercially available.
Sofern sich die Metallkomponenten in ihrer Metallteilchenform unterscheidet, ist bevorzugt, wenn die erste kugelförmig und die zweite plattenförmig oder nadeiförmig ist.If the metal components differ in their metal particle shape, it is preferred if the first is spherical and the second plate-shaped or needle-shaped.
Im Falle unterschiedlicher Teilchenformen sind ebenfalls die Metalle Aluminium, Eisen, Kupfer, Silber, Zink und Zinn bevorzugt.In the case of different particle shapes, the metals aluminum, iron, copper, silver, zinc and tin are also preferred.
Komponente DComponent D
Weiterhin enthält die erfindungsgemäße Dispersion eine Lösemittelkomponente D. Diese besteht aus einem Lösemittel oder einem Lösemittelgemisch.Furthermore, the dispersion of the invention contains a solvent component D. This consists of a solvent or a solvent mixture.
Geeignete Lösemittel sind zum Beispiel aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe (zum Beispiel n-Octan, Cyclohexan, Toluol, XyIoI), Alkohole (zum Beispiel Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, 1-Butanol, 2-Butanol, Amylalkohol), mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Ethylenglykol, Propylenglykol, Neopentylglykol, Alkylester (zum Beispiel Methylacetat, Ethylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Isobutylacetat, I- sopropylacetat, 3-Methylbutanol), Alkoxyalkohole (zum Beispiel Methoxypropanol, Me- thoxybutanol, Ethoxypropanol), Alkylbenzole (zum Beispiel Ethylbenzol, Isopropylben- zol), Butylglykol, Butyldiglykol, Alkylglykolacetate (zum Beispiel Butylglykolacetat, Bu- tyldiglykolacetat), Carbonate (zum Beispiel Ethylencarbonat und Propylencarbonat), Chloroform, Diacetonalkohol, Diglykoldialkylether, Diglykolmonoalkylether, Dipropy- lenglykoldialkylether, Dipropylenglykolmonoalkylether, Diglykolalkyletheracetate, Dipropylenglykolalkyletheracetate, Dioxan, Dipropylenglykol und -ether, Diethylengly- kol und -ether, DBE (dibasic Ester), Ether (zum Beispiel Diethylether, Tetrahydrofu- ran), Ethylenchlorid, Ethylenglykol, Ethylenglykolacetat, Ethylenglykoldimethylester, Kresol, Lactone (zum Beispiel Butyrolacton), Ketone (zum Beispiel Aceton, 2-Butanon, Cyclohexanon, Methylethylketon (MEK), Methylisobutylketon (MIBK), Methyldiglykol, Methylenchlorid, Methylenglykol, Methylglykolacetat, Methylphenol (ortho-, meta-, pa- ra-Kresol), Pyrrolidone (zum Beispiel N-Methyl-2-pyrrolidon), Propylenglykol, Propylencarbonat, Tetrachlorkohlenstoff, Toluol, Trimethylolpropan (TMP), aromatische Koh- lenwasserstoffe und Gemische, aliphatische Kohlenwasserstoffe und Gemische, alko- holische Monoterpene (wie zum Beispiel Terpineol), Wasser sowie Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Lösemittel.Suitable solvents are, for example, aliphatic and aromatic hydrocarbons (for example n-octane, cyclohexane, toluene, xylene), alcohols (for example methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, amyl alcohol), polyhydric alcohols, such as glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, alkyl esters (for example methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, isopropyl acetate, 3-methylbutanol), alkoxy alcohols (for example methoxypropanol, methoxybutanol, ethoxypropanol), alkylbenzenes (cf. Ethylbenzene, isopropylbenzene), butyl glycol, butyl diglycol, alkyl glycol acetates (for example butylglycol acetate, butyldiglycol acetate), carbonates (for example ethylene carbonate and propylene carbonate), chloroform, diacetone alcohol, diglycol dialkyl ethers, diglycol monoalkyl ethers, dipropylene glycol dialkyl ethers, dipropylene glycol monoalkyl ethers, diglycol alkyl ether acetates, dipropylene glycol alkyl ether acetates, Dioxane, dipropylene glycol and ethers , Diethylene glycol and ether, DBE (dibasic ester), ethers (for example diethyl ether, tetrahydrofuran), ethylene chloride, ethylene glycol, ethylene glycol acetate, ethylene glycol dimethyl ester, cresol, lactones (for example butyrolactone), ketones (for example acetone, Butanone, cyclohexanone, methyl ethyl ketone (MEK), methyl isobutyl ketone (MIBK), methyl diglycol, methylene chloride, methylene glycol, methyl glycol acetate, methylphenol (ortho-, meta-, para-cresol), pyrrolidones (for example N-methyl-2-pyrrolidone), Propylene glycol, propylene carbonate, carbon tetrachloride, toluene, trimethylolpropane (TMP), aromatic hydrocarbons and mixtures, aliphatic hydrocarbons and mixtures, alco- Holotic monoterpenes (such as terpineol), water and mixtures of two or more of these solvents.
Bevorzugte Lösemittel sind Alkohole (zum Beispiel Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, Butanol), Alkoxyalhohole (zum Beispiel Methoxypropanol, Ethoxypropanol, Butylglykol, Butyldiglykol), Butyrolacton, Diglykoldialkylether, Diglykolmonoalkylether, Dipropy- lenglykoldialkylether, Dipropylenglykolmonoalkylether, Ester (zum Beispiel Ethylacetat, Butylacetat, Butylglykolacetat, Butyldiglykolacetat, Diglykolalkyletheracetate, Dipropy- lenglykolalkyletheracetate, DBE), Ether (zum Beispiel Tetrahydrofuran), mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Ethylenglykol, Propylenglykol, Neopentylglykol, Ketone (zum Beispiel Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon), Kohlenwasserstoffe (zum Beispiel Cyclohexan, Ethylbenzol, Toluol, XyIoI), N-Methyl-2-pyrrolidon, Wasser sowie Mischungen davon.Preferred solvents are alcohols (for example ethanol, 1-propanol, 2-propanol, butanol), alkoxyalcohols (for example methoxypropanol, ethoxypropanol, butylglycol, butyldiglycol), butyrolactone, diglycol dialkyl ethers, diglycol monoalkyl ethers, dipropylene glycol dialkyl ethers, dipropylene glycol monoalkyl ethers, esters (for example ethyl acetate , Butyl acetate, butyl glycol acetate, butyl diglycol acetate, diglycol alkyl ether acetates, dipropylene glycol alkyl ether acetates, DBE), ethers (for example tetrahydrofuran), polyhydric alcohols such as glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, ketones (for example acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone), hydrocarbons (for Example cyclohexane, ethylbenzene, toluene, xylene), N-methyl-2-pyrrolidone, water and mixtures thereof.
Wenn die Dispersion mit einem InkJet-Verfahren auf den Träger aufgebracht wird, sind Alkoxyalkohole (zum Beispiel Ethoxypropanol, Butylglykol , Butyldiglykol) und mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Ester (zum Beispiel Butyldiglykolacetat, Butylglykolacetat, Dipropylenglykolmethyletheracetate), Wasser, Cyclohexanon, Butyrolacton, N- Methyl-Pyrrolidon, DBE sowie Mischungen davon als Lösungsmittel besonders bevor- zugt.When the dispersion is applied to the support by an inkjet method, alkoxy alcohols (for example ethoxypropanol, butylglycol, butyldiglycol) and polyhydric alcohols, such as glycerol, esters (for example butyldiglycol acetate, butylglycol acetate, dipropylene glycol methyl ether acetates), water, cyclohexanone, butyrolactone, N- Methyl-pyrrolidone, DBE and mixtures thereof as a solvent particularly preferred.
Komponente EComponent E
Die erfindungsgemäße Dispersion kann weiterhin eine Dispergiermittelkomponente E enthalten. Diese besteht aus einem oder mehreren Dispergiermitteln.The dispersion according to the invention may further comprise a dispersant component E. This consists of one or more dispersants.
Grundsätzlich sind alle dem Fachmann für die Anwendung in Dispersionen bekannten und im Stand der Technik beschriebenen Dispergiermittel geeignet. Bevorzugte Dispergiermittel sind Tenside oder Tensidgemische, beispielsweise anionische, kationische, amphotere oder nichtionische Tenside.In principle, all dispersants known to the person skilled in the art for use in dispersions and described in the prior art are suitable. Preferred dispersants are surfactants or surfactant mixtures, for example anionic, cationic, amphoteric or nonionic surfactants.
Weiterhin bevorzugt sind, die dem Fachmann bekannten, kommerziell erhältlichen, oligomeren und polymeren Dispergiermittel, wie in CD Römpp Chemie Lexikon - Version 3.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 2006, Stichwort "Dispergierhilfsmit- tel" beschrieben.Further preferred are the commercially available, oligomeric and polymeric dispersants known to the person skilled in the art, as described in CD Römpp Chemie Lexikon - Version 3.0, Stuttgart / New York: Georg Thieme Verlag 2006, keyword "dispersing aid".
Beispiele sind Polycarbonsäuren, Polyamine, Salze aus langkettigen Polyaminen und Polycarbonsäuren, Amin-/Amid funktionelle Polyester und Polyacrylate, Sojalecithine, Polyphosphate, modifizierte Caseine. Die polymeren Dispergiermittel können dabei als Blockcopolymere, Kammpolymere oder statistische Copolymere vorliegen Kationische und anionische Tenside sind beispielsweise in "Encyclopedia of Polymer Science and Technology", J. Wiley & Sons (1966), Band 5, Seiten 816 bis 818, und in "Emulsion Polymerisation and Emulsion Polymers", Herausgeber P. Lovell und M. El- Asser, Verlag Wiley & Sons (1997), Seiten 224-226, beschrieben.Examples are polycarboxylic acids, polyamines, salts of long-chain polyamines and polycarboxylic acids, amine / amide functional polyesters and polyacrylates, soya lecithins, polyphosphates, modified caseins. The polymeric dispersants may be present as block copolymers, comb polymers or random copolymers Cationic and anionic surfactants are described, for example, in "Encyclopedia of Polymer Science and Technology", J. Wiley & Sons (1966), Vol. 5, pp. 816-818, and in "Emulsion Polymerization and Emulsion Polymers", editors P. Lovell and M. El-Asser, published by Wiley & Sons (1997), pages 224-226.
Beispiele für anionische Tenside sind Alkalisalze von organischen Carbonsäuren mit Kettenlängen von 8 bis 30 C-Atomen, vorzugsweise 12 bis 18 C-Atomen. Diese werden im Allgemeinen als Seifen bezeichnet. In der Regel werden Sie als Natrium-, Kalium- oder Ammoniumsalze eingesetzt. Zudem können Alkylsulfate und Alkyl- oder Al- kylarylsulfonate mit 8 bis 30 C-Atomen, bevorzugt 12 bis 18 C-Atomen als anionische Tenside eingesetzt werden. Besonders geeignete Verbindungen sind Alkalidodecylsul- fate, z.B. Natriumdodecylsulfat oder Kaliumdodecylsulfat, und Alkalisalze von C12-C16- Paraffinsulfonsäuren. Weiterhin sind Natriumdodecylbenzolsulfonat und Natriumdi- octylsulfonsuccinat geeignet.Examples of anionic surfactants are alkali metal salts of organic carboxylic acids having chain lengths of 8 to 30 carbon atoms, preferably 12 to 18 carbon atoms. These are commonly referred to as soaps. They are usually used as sodium, potassium or ammonium salts. In addition, alkyl sulfates and alkyl or alkylaryl sulfonates having 8 to 30 carbon atoms, preferably 12 to 18 carbon atoms, can be used as anionic surfactants. Particularly suitable compounds are alkali dodecyl sulphates, e.g. Sodium dodecyl sulfate or potassium dodecyl sulfate, and alkali salts of C12-C16 paraffin sulfonic acids. Furthermore, sodium dodecylbenzenesulfonate and sodium dioctylsulfone succinate are suitable.
Beispiele geeigneter kationischer Tenside sind Salze von Aminen oder Diaminen, quar- täre Ammoniumsalze, wie z.B. Hexadecyltrimethylammoniumbromid sowie Salze von langkettigen substituierten cyclischen Aminen, wie Pyridin, Morpholin, Piperidin. Insbesondere werden quartäre Ammoniumsalze, wie z.B. Hexadecyltrimethylammo- niumbromid von Trialkylaminen eingesetzt. Die Alkylreste weisen darin vorzugsweise 1 bis 20 C-Atome auf.Examples of suitable cationic surfactants are salts of amines or diamines, quaternary ammonium salts, e.g. Hexadecyltrimethylammoniumbromid and salts of long-chain substituted cyclic amines, such as pyridine, morpholine, piperidine. In particular, quaternary ammonium salts, e.g. Hexadecyltrimethylammoniumbromid of trialkylamines used. The alkyl radicals preferably have 1 to 20 carbon atoms therein.
Insbesondere können erfindungsgemäß nichtionische Tenside in der Komponente E eingesetzt werden. Nichtionische Tenside werden beispielsweise in CD Römpp Che- mie Lexikon - Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995, Stichwort "Nichtionische Tenside" beschrieben.In particular, according to the invention nonionic surfactants can be used in component E. Nonionic surfactants are described, for example, in CD Römpp Chemie Lexikon - Version 1.0, Stuttgart / New York: Georg Thieme Verlag 1995, keyword "nonionic surfactants".
Geeignete nichtionische Tenside sind beispielsweise polyethylenoxid- oder polypropy- lenoxidbasierte Stoffe wie Pluronic® oder Tetronic® der BASF Aktiengesellschaft.Suitable nonionic surfactants include for example polyethylene oxide or polypropylene oxide-based substances such as Pluronic ® and Tetronic ® from BASF Aktiengesellschaft.
Als nichtionische Tenside geeignete Polyalkylenglykole haben im Allgemeinen ein zah- lengemitteltes Molekulargewicht Mn im Bereich von 1000 bis 15000 g/mol, bevorzugt 2000 bis 13000 g/mol, besonders bevorzugt 4000 bis 11000 g/mol. Bevorzugte nichtionische Tenside sind Polyethylenglykole.Polyalkylene glycols suitable as nonionic surfactants generally have a number average molecular weight M n in the range from 1000 to 15000 g / mol, preferably 2000 to 13000 g / mol, particularly preferably 4000 to 11000 g / mol. Preferred nonionic surfactants are polyethylene glycols.
Die Polyalkylenglykole sind an sich bekannt oder können nach an sich bekannten Verfahren, beispielsweise durch anionische Polymerisation mit Alkalihydroxiden, wie Natrium- oder Kaliumhydroxid oder Alkalialkoholaten, wie Natriummethylat, Natrium- oder Kaliumethylat oder Kaliumisopropylat, als Katalysatoren und unter Zusatz mindestens eines Startermoleküls, das 2 bis 8, vorzugsweise 2 bis 6, reaktive Wasserstoffatome gebunden enthält, oder durch kationische Polymerisation mit Lewis-Säuren, wie Anti- monpentachlorid, Borfluorid-Etherat oder Bleicherde, als Katalysatoren aus einem oder mehreren Alkylenoxiden mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest hergestellt werden.The polyalkylene glycols are known per se or can be prepared by processes known per se, for example by anionic polymerization with alkali metal hydroxides, such as sodium or potassium hydroxide or alkali metal, such as sodium, sodium or potassium or potassium isopropoxide, as catalysts and with the addition of at least one starter molecule, the 2 to 8, preferably 2 to 6, bonded reactive hydrogen atoms, or by cationic polymerization with Lewis acids, such as monpentachlorid, borofluoride etherate or bleaching earth, are prepared as catalysts from one or more alkylene oxides having 2 to 4 carbon atoms in the alkylene radical.
Geeignete Alkylenoxide sind beispielsweise Tetrahydrofuran, 1 ,2- bzw. 2,3-Butylen- oxid, Styroloxid und vorzugsweise Ethylenoxid und/oder 1 ,2-Propylenoxid. Die Alkylenoxide können einzeln, alternierend nacheinander oder als Mischungen eingesetzt werden. Als Startermoleküle kommen beispielsweise in Betracht: Wasser, organische Di- carbonsäuren, wie Bernsteinsäure, Adipinsäure, Phthalsäure oder Terephthalsäure, aliphatische oder aromatische, gegebenenfalls N-mono-, N, N- oder N,N'-dialkyl- substituierte Diamine mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, wie gegebenenfalls mono- und dialkylsubstituiertes Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, 1 ,3-Propylendiamin, 1 ,3- bzw. 1 ,4-Butylendiamin, 1 ,2-, 1 ,3-, 1 ,4-, 1 ,5- oder 1 ,6-Hexa- methylendiamin.Suitable alkylene oxides are, for example, tetrahydrofuran, 1, 2 or 2,3-butylene oxide, styrene oxide and preferably ethylene oxide and / or 1, 2-propylene oxide. The alkylene oxides can be used individually, alternately in succession or as mixtures. Suitable starter molecules are, for example: water, organic dicarboxylic acids, such as succinic acid, adipic acid, phthalic acid or terephthalic acid, aliphatic or aromatic, optionally N-mono-, N, N- or N, N'-dialkyl-substituted diamines having 1 to 4 carbon atoms in the alkyl radical, such as optionally mono- and dialkyl-substituted ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, 1, 3-propylenediamine, 1, 3 or 1, 4-butylenediamine, 1, 2, 1, 3, 1, 4, 1, 5 or 1, 6-hexamethylenediamine.
Als Startermoleküle kommen ferner in Betracht: Alkanolamine, z.B. Ethanolamin, N- Methyl- und N-Ethylethanolamin, Dialkanolamine, z.B. Diethanolamin, N-Methyl- und N-Ethyldiethanolamin, und Trialkanolamine, z.B. Triethanolamin, und Ammoniak. Vorzugsweise verwendet werden mehrwertige, insbesondere zwei-, dreiwertige oder hö- herwertige Alkohole, wie Ethandiol, Propandiol-1 ,2 und -1 ,3, Diethylenglykol, Dipropy- lenglykol, Butandiol-1 ,4, Hexandiol-1 ,6, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, und Saccharose, Sorbit und Sorbitol.Further suitable starter molecules are: alkanolamines, e.g. Ethanolamine, N-methyl and N-ethylethanolamine, dialkanolamines, e.g. Diethanolamine, N-methyl and N-ethyldiethanolamine, and trialkanolamines, e.g. Triethanolamine, and ammonia. Preference is given to using polyhydric, in particular dihydric, trihydric or polyhydric alcohols, such as ethanediol, propanediol 1, 2 and 1, 3, diethylene glycol, dipropylene glycol, butanediol 1, 4, hexanediol 1, 6, glycerol, Trimethylolpropane, pentaerythritol, and sucrose, sorbitol and sorbitol.
Für die Komponente E ebenfalls geeignet sind veresterte Polyalkylenglykole, bei- spielsweise die Mono-, Di-, Tri- oder Polyester der genannten Polyalkylenglykole, die durch Reaktion der endständigen OH-Gruppen der genannten Polyalkylenglykole mit organischen Säuren, bevorzugt Adipinsäure oder Terephthalsäure, in an sich bekannter Weise herstellbar sind.Also suitable for component E are esterified polyalkylene glycols, for example the mono-, di-, tri- or polyesters of the polyalkylene glycols mentioned, which are obtained by reaction of the terminal OH groups of said polyalkylene glycols with organic acids, preferably adipic acid or terephthalic acid can be produced in a known manner.
Nichtionische Tenside sind durch Alkoxylierung von Verbindungen mit aktiven Wasserstoffatomen hergestellte Stoffe, beispielsweise Anlagerungsprodukte von Alkylenoxid an Fettalkohole, Oxoalkohole oder Alkylphenole. Es können somit beispielsweise zur Alkoxylierung Ethylenoxid oder 1 ,2-Propylenoxid eingesetzt werden.Nonionic surfactants are substances produced by alkoxylation of compounds with active hydrogen atoms, for example addition products of alkylene oxide onto fatty alcohols, oxo alcohols or alkylphenols. Thus, for example, ethylene oxide or 1,2-propylene oxide can be used for the alkoxylation.
Weitere mögliche nichtionische Tenside sind alkoxylierte oder nicht-alkoxylierte Zuckerester oder Zuckerether.Further possible nonionic surfactants are alkoxylated or non-alkoxylated sugar esters or sugar ethers.
Zuckerether sind durch Umsetzung von Fettalkoholen mit Zuckern gewonnene Al- kylglykoside. Zuckerester werden durch Umsetzung von Zuckern mit Fettsäuren erhal- ten. Die zur Herstellung der genannten Stoffe nötigen Zucker, Fettalkohole und Fettsäuren sind dem Fachmann bekannt. Geeignete Zucker werden beispielsweise in Beyer/Walter, Lehrbuch der organischen Chemie, S. Hirzel Verlag Stuttgart, 19. Auflage, 1981 , S. 392 bis 425 beschrieben. Mögliche Zucker sind D-Sorbit und die durch Dehydratisierung von D-Sorbit gewonne- nen Sorbitane.Sugar ethers are alkyl glycosides obtained by reaction of fatty alcohols with sugars. Sugar esters are obtained by reacting sugars with fatty acids. The sugars, fatty alcohols and fatty acids necessary for the production of the substances mentioned are known to the person skilled in the art. Suitable sugars are described for example in Beyer / Walter, textbook of organic chemistry, S. Hirzel Verlag Stuttgart, 19th edition, 1981, pages 392 to 425. Possible sugars are D-sorbitol and sorbitans obtained by dehydration of D-sorbitol.
Geeignete Fettsäuren sind gesättigte oder ein- oder mehrfach ungesättigte unverzweigte oder verzweigte Carbonsäuren mit 6 bis 26, bevorzugt 8 bis 22, besonders bevorzugt 10 bis 20 C-Atomen, wie beispielsweise in CD Römpp Chemie Lexikon, Ver- sion 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995, Stichwort "Fettsäuren" genannt werden. Denkbar sind Fettsäuren wie Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure und Ölsäure.Suitable fatty acids are saturated or mono- or polyunsaturated unbranched or branched carboxylic acids having 6 to 26, preferably 8 to 22, particularly preferably 10 to 20 C atoms, as described, for example, in CD Römpp Chemie Lexikon, Version 1.0, Stuttgart / New York : Georg Thieme Verlag 1995, keyword "fatty acids" are called. Conceivable are fatty acids such as lauric acid, palmitic acid, stearic acid and oleic acid.
Geeignete Fettalkohole besitzen das gleiche Kohlenstoffgerüst wie die als geeignete Fettsäuren beschriebenen Verbindungen.Suitable fatty alcohols have the same carbon skeleton as the compounds described as suitable fatty acids.
Zuckerether, Zuckerester und die Verfahren zu deren Herstellung sind dem Fachmann bekannt. Bevorzugte Zuckerether werden nach bekannten Verfahren durch Umsetzung der genannten Zucker mit den genannten Fettalkoholen hergestellt. Bevorzugte Zu- ckerester werden nach bekannten Verfahren durch Umsetzung der genannten Zucker mit den genannten Fettsäuren hergestellt. Geeignete Zuckerester sind Mono-, Di- und Triester der Sorbitane mit Fettsäuren, insbesondere Sorbitanmonolaurat, Sorbitandilau- rat, Sorbitantrilaurat, Sorbitanmonooleat, Sorbitandioleat, Sorbitantrioleat, Sorbitanmo- nopalmitat, Sorbitandipalmitat, Sorbitantripalmitat, Sorbitanmonostearat, Sorbitan- distearat, Sorbitantristearat und Sorbitansesquioleat, einer Mischung von Sorbitanmo- no- und Diestern der Ölsäure.Sugar ethers, sugar esters and the processes for their preparation are known in the art. Preferred sugar ethers are prepared by known processes by reacting the said sugars with the stated fatty alcohols. Preferred sugar esters are prepared by known processes by reacting the said sugars with said fatty acids. Suitable sugar esters are mono-, di- and triesters of sorbitans with fatty acids, in particular sorbitan monolaurate, sorbitan diethylate, sorbitan trilaurate, sorbitan monooleate, sorbitan dioleate, sorbitan trioleate, sorbitan monopalmitate, sorbitan dipalmitate, sorbitan tripalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan distearate, sorbitan tristearate and sorbitan sesquioleate, of a mixture of sorbitan mono- and diesters of oleic acid.
Möglich für die Komponente E sind somit alkoxylierte Zuckerether und Zuckerester, die durch Alkoxylierung der genannten Zuckerether und Zuckerester erhalten werden. Be- vorzugte Alkoxylierungsmittel sind Ethylenoxid und 1 ,2-Propylenoxid. Der Alkoxylie- rungsgrad liegt in der Regel zwischen 1 und 20, bevorzugt 2 und 10, besonders bevorzugt 2 und 6. Beispiele hierfür sind Polysorbate, die durch Ethoxylierung der oben beschriebenen Sorbitanester erhalten werden, beispielsweise beschrieben in CD Römpp Chemie Lexikon - Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995, Stich- wort "Polysorbate". Geeignete Polysorbate sind Polyethoxysorbitanlaurat, -stearat, - palmitat, -tristearat, -oleat, -trioleat, insbesondere Polyethoxysorbitanstearat, welches z.B. als Tween®60 der ICI America Inc. erhältlich ist (beispielsweise beschrieben in CD Römpp Chemie Lexikon - Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995, Stichwort "Tween®").Possible for the component E are thus alkoxylated sugar ethers and sugar esters, which are obtained by alkoxylation of said sugar ethers and sugar esters. Preferred alkoxylating agents are ethylene oxide and 1,2-propylene oxide. The degree of alkoxylation is generally between 1 and 20, preferably 2 and 10, more preferably 2 and 6. Examples of these are polysorbates which are obtained by ethoxylation of the sorbitan esters described above, for example described in CD Römpp Chemie Lexikon - Version 1.0, Stuttgart / New York: Georg Thieme Verlag 1995, keyword "Polysorbate". Suitable polysorbates are polyethoxysorbitan, stearate, - palmitate, tristearate, oleate, trioleate, especially polyethoxysorbitan which Tween ® 60 from ICI America Inc., for example, as available (for example, described in CD Rompp Chemie Lexikon - Version 1.0, Stuttgart / New York: Georg Thieme Verlag 1995, keyword "Tween ®").
Die Verwendung von Polymeren als Dispergiermittel ist ebenfalls möglich. Komponente FThe use of polymers as dispersants is also possible. Component F
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Dispersion mindestens ein weiteres Additiv F enthalten, welches von den Komponenten A, B, C, D und E verschieden ist. Dieses kann aus einem oder mehreren Additiven bestehen. So kann die Komponente F lösliche, faser- oder teilchenförmiger Additive oder deren Mischungen enthalten. Dabei handelt es sich vorzugsweise um kommerziell erhältliche Produkte.Furthermore, the dispersion of the invention may contain at least one further additive F, which is different from the components A, B, C, D and E. This can consist of one or more additives. Thus, component F may contain soluble, fibrous or particulate additives or mixtures thereof. These are preferably commercially available products.
Weiterhin können Füll- oder Verstärkungsstoffe, wie Glaspulver, Glasgewebe, Glasvlies, Mineralfasern, Whisker, Aluminiumoxidfasern, Glimmer, Quarzmehl oder WoI- lastonit eingesetzt werden. Weiterhin sind Kieselsäure, Silikate, wie zum Beispiel Aero- sile oder Schichtsilikate, Farbstoffe, Fettsäuren, -amide, Weichmacher, Netzmittel, Tro- ckenstoffe, Komplexbildner, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Titandioxid, Wachse, WoI- lastonit, Pigmente oder Aramidfasern einsetzbar.Furthermore, fillers or reinforcing materials, such as glass powder, glass cloth, glass fleece, mineral fibers, whiskers, alumina fibers, mica, quartz powder or WoIlastonit can be used. Furthermore, silicic acid, silicates, such as aerosols or phyllosilicates, dyes, fatty acids, amides, plasticizers, wetting agents, drying agents, complexing agents, calcium carbonate, barium sulfate, titanium dioxide, waxes, Woelastonit, pigments or aramid fibers can be used.
Weiterhin sind weitere Additive, wie Thixotropiermittel, zum Beispiel Kieselsäure, Silikate, wie zum Beispiel Aerosile oder Benthonite oder organische Thixotropiemittel und Verdicker, wie zum Beispiel Polyacrylsäure, Polyurethane, hydriertes Rizinusöl, Farbstoffe, Fettsäuren, Fettsäureamide, Weichmacher, Netzmittel, Entschäumer, Gleitmittel, Trockenstoffe, Vernetzer, Photoinitiatoren, Komplexbildner, Wachse, Pigmente einsetzbar.Furthermore, further additives, such as thixotropic agents, for example silica, silicates, such as aerosils or benthonites or organic thixotropic agents and thickeners, such as polyacrylic acid, polyurethanes, hydrogenated castor oil, dyes, fatty acids, fatty acid amides, plasticizers, wetting agents, defoamers, lubricants, Dry substances, crosslinkers, photoinitiators, complexing agents, waxes, pigments can be used.
Weiterhin können die erfindungsgemäßen Dispersionen als Komponente F beispielsweise Verarbeitungshilfsmittel und Stabilisatoren wie UV-Stabilisatoren, Schmiermittel, Korrosionsinhibitoren und Flammschutzmittel enthalten.Furthermore, the dispersions of the invention as component F, for example, processing aids and stabilizers such as UV stabilizers, lubricants, corrosion inhibitors and flame retardants.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersion die Schritte enthaltendAnother object of the present invention is a process for preparing the dispersion of the invention comprising the steps
a') Vermischen der Komponenten A bis C und mindestens einem Teil der Komponente D, sowie gegebenenfalls E, F und weitere Komponenten unda ' ) mixing the components A to C and at least part of the component D, and optionally E, F and further components and
b') Dispergieren der Mischungb ' ) dispersing the mixture
c') ggf. Zugabe des in Schritt a') nicht eingesetzten Anteils der Komponente D zurc ') optionally adding the proportion of component D not used in step a ' ) to
Einstellung der Viskosität für das jeweilige Applikationsverfahren. Die Dispersionsherstellung kann durch intensives Mischen und Dispergieren mit in der Fachwelt bekannten Aggregaten durchgeführt werden. Dies beinhaltet das Vermischen der Komponenten in einem intensiv dispergierenden Aggregat, wie z.B. Kneter, Kugelmühlen, Perlmühlen, Dissolver, Dreiwalzenstühle oder Rotor-Stator-MischerAdjustment of the viscosity for the respective application method. The dispersion preparation can be carried out by intensive mixing and dispersing with aggregates known in the art. This involves mixing the components in an intensely dispersing aggregate, such as kneaders, ball mills, bead mills, dissolvers, three-roll mills or rotor-stator mixers
Es ist möglich, alle gewünschten Komponenten der Dispersion in einem Verfahrensschritt zu vermischen. Es können aber auch zwei oder mehr Komponenten vorab gemischt werden, beispielsweise die Komponenten A und B wie vorstehend beschrieben, und erst in einem nachfolgenden separaten Verfahrensschritt die restlichen Kompo- nenten zugemischt werden.It is possible to mix all the desired components of the dispersion in one process step. However, it is also possible to premix two or more components, for example components A and B as described above, and to add the remaining components only in a subsequent separate method step.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht auf mindestens einem Teil der Oberfläche eines nicht elektrisch leitfähigen Substrats, die Schritte umfassend:A further subject of the present invention is a method for producing a metal layer on at least part of the surface of a non-electrically conductive substrate, comprising the steps:
a) Zumindest teilweise Aufbringen einer erfindungsgemäßen Dispersion auf dem Substrat;a) at least partially applying a dispersion of the invention on the substrate;
b) zumindest teilweise Trocknen und/oder Aushärten der aufgebrachten Dispersi- onsschicht auf dem Substrat; undb) at least partially drying and / or curing of the applied dispersion on the substrate layer; and
c) stromlose und/oder galvanische Abscheidung eines Metalls auf der zumindest teilweise getrockneten und/oder gehärteten Dispersionsschicht unter Ausbildung einer Metallschicht.c) electroless and / or galvanic deposition of a metal on the at least partially dried and / or cured dispersion layer to form a metal layer.
Beim Auftragen der Dispersion und zur Einstellung der Viskosität in Schritt a) ist es bevorzugt wenn die Dispersion gerührt und temperiert wird.When applying the dispersion and adjusting the viscosity in step a), it is preferred if the dispersion is stirred and tempered.
Gegebenfalls kann zwischen den Schritte b) und c) noch ein Aktivierungsschritt einfügt werden. Dieser besteht aus dem zumindest teilweisen Freilegen der elektrisch leitfähigen Partikel durch zumindest teilweises chemisch und/oder mechanisch Aufbrechen der getrockneten und/oder gehärteten Dispersionsschicht.Optionally, an activation step can be inserted between steps b) and c). This consists of the at least partial exposure of the electrically conductive particles by at least partial chemical and / or mechanical disruption of the dried and / or cured dispersion layer.
Wenn die elektrisch leitfähigen Partikel ein Material enthalten, welches leicht oxidieren kann, kann in einer Verfahrensvariante vor dem Ausbilden der Metallschicht auf der strukturierten oder vollflächigen getrockneten und/oder gehärteten Dispersionsschicht die Oxidschicht der elektrisch leitfähigen Partikel zumindest teilweise entfernt werden. Das Entfernen der Oxidschicht kann dabei zum Beispiel chemisch und/oder mechanisch erfolgen. Geeignete Substanzen, mit denen die getrocknete und/oder gehärtete Dispersionsschicht behandelt werden kann, um eine Oxidschicht von den elektrisch leitfähigen Partikeln chemisch zu entfernen, sind zum Beispiel Säuren, wie konzentrier- te oder verdünnte Schwefelsäure oder konzentrierte oder verdünnte Salzsäure, Zitronensäure, Phosphorsäure, Amidosulfonsäure, Ameisensäure, Essigsäure.If the electrically conductive particles contain a material which can easily oxidize, in a variant of the method, before forming the metal layer on the structured or full-surface dried and / or hardened dispersion layer, the oxide layer of the electrically conductive particles can be at least partially removed. The removal of the oxide layer can take place, for example, chemically and / or mechanically. Suitable substances with which the dried and / or cured dispersion layer can be treated in order to chemically remove an oxide layer from the electrically conductive particles are, for example, acids, such as te or dilute sulfuric acid or concentrated or dilute hydrochloric acid, citric acid, phosphoric acid, sulfamic acid, formic acid, acetic acid.
Das zumindest teilweise Entfernen der Oxidschicht sowie das zumindest teilweise Frei- legen der elektrisch leitfähigen Partikel an der Oberfläche kann auch im gleichen Arbeitsschritt erfolgen.The at least partial removal of the oxide layer as well as the at least partial release of the electrically conductive particles on the surface can also take place in the same work step.
Als elektrisch nicht leitfähige Substrate, auf denen die erfindungsgemäße Dispersion aufgebracht wird, eignen sich zum Beispiel starre oder flexible Träger. Geeignete Trä- ger sind zum Beispiel verstärkte oder unverstärkte Polymere. Geeignete Polymere sind Epoxidharze, oder modifizierte Epoxidharze, zum Beispiel bifunktionelle oder polyfunktionelle Bisphenol A oder Bisphenol F-Harze, Epoxy-Novolak-Harze, bromierte Epoxidharze, aramid verstärkte oder glasfaserverstärkte oder papierverstärkte Epoxyharze (zum Beispiel FR4), glasfaserverstärkte Kunststoffe, Liquid Cristal-Polymere (LCP), Polyphenylensulfide (PPS), Polyoxymethylene (POM), Polyaryletherketone (PAEK), Polyetheretherketone (PEEK), Polyamide (PA), Polycarbonate (PC), Polybutylente- rephthalate (PBT), Polyethylenterephthalate (PET), Polyimide (PI), Polyimidharze, Cy- anatester, Bismaleimid-Triazin-Harze, Nylon, Vinylesterharze, Polyester, Polyesterharze, Polyamide, Polyaniline, Phenolharze, Polypyrrole, Polynaphthalenterephthalate (PEN), Polymethylmethacrylat, phosphormodifizietrte Epoxidharze, Polyethylendio- xythiophene, Phenolharz beschichtetes Aramidpapier, Polytetrafluorethylen (PTFE), Melaminharze, Silikonharze, Fluorharze, Dielektrika, APPE, Polyetherimide (PEI), Po- lyphenylenoxide (PPO), Polypropylene (PP), Polyethylene (PE), Polysulfone (PSU), Polyethersulfone (PES), Polyarylamide (PAA), Polyvinylchloride (PVC), Polystyrole (PS), Acrylnitrilbutadienstyrole (ABS), Acrylnitrilstyrolacrylate (ASA), Styrolacrylnitrile (SAN) sowie Mischungen (Blends) zweier oder mehrerer der oben genannten Polymere, welche in verschiedensten Formen vorliegen können. Die Substrate können für den Fachmann bekannte Additive wie beispielsweise Flammschutzmittel aufweisen.As electrically non-conductive substrates on which the dispersion according to the invention is applied, for example, rigid or flexible carrier are suitable. Suitable carriers are, for example, reinforced or unreinforced polymers. Suitable polymers are epoxy resins, or modified epoxy resins, for example bifunctional or polyfunctional bisphenol A or bisphenol F resins, epoxy novolac resins, brominated epoxy resins, aramid-reinforced or glass-fiber-reinforced or paper-reinforced epoxy resins (for example FR4), glass fiber reinforced plastics, liquid crystal Polymers (LCP), polyphenylene sulfides (PPS), polyoxymethylenes (POM), polyaryletherketones (PAEK), polyetheretherketones (PEEK), polyamides (PA), polycarbonates (PC), polybutylene terephthalates (PBT), polyethylene terephthalates (PET), polyimides (PI ), Polyimide resins, cyanoester, bismaleimide-triazine resins, nylon, vinyl ester resins, polyesters, polyester resins, polyamides, polyanilines, phenol resins, polypyrroles, polynaphthalene terephthalates (PEN), polymethyl methacrylate, phosphorus-modified epoxy resins, polyethylene dioxythiophenes, phenolic resin coated aramid paper, polytetrafluoroethylene ( PTFE), melamine resins, silicone resins, fluororesins, dielectrics, APPE, poly etherimides (PEI), polyphenylene oxides (PPO), polypropylenes (PP), polyethylenes (PE), polysulfones (PSU), polyethersulfones (PES), polyarylamides (PAA), polyvinyl chlorides (PVC), polystyrenes (PS), acrylonitrile butadiene styrenes (ABS ), Acrylonitrile-styrene-acrylates (ASA), styrene-acrylonitriles (SAN) and mixtures (blends) of two or more of the abovementioned polymers, which can be present in various forms. The substrates may have additives known to the person skilled in the art, for example flame retardants.
Prinzipiell können auch alle unter der Komponente A aufgeführten Polymere eingesetzt werden.In principle, all polymers listed under component A can also be used.
Weiterhin sind geeignete Substrate Verbundwerkstoffe, schaumartige Polymere, Sty- ropor®, Styrodur®, Polyurethane (PU), keramische Oberflächen, Textilien, Pappe, Kar- ton, Papier, polymerbeschichtetes Papier, Holz, mineralische Materialien, Silizium, Glas, Pflanzengewebe sowie Tiergewebe, oder harzgetränkte Gewebe, die zu Platten oder Rollen verpresst sind.Furthermore, suitable substrates composites, foam-like polymers, Styropor® ®, styrodur ®, polyurethanes (PU), ceramic surfaces, textiles, cardboard, KAR ton, paper, polymer-coated paper, wood, mineral materials, silicon, glass, plant tissue and animal tissue , or resin-impregnated fabrics pressed into sheets or rolls.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem "nicht elektrisch leitfähigen Substrat" vorzugsweise verstanden, dass der Oberflächenwiderstand des Substrats mehr als 109 Ohm / cm beträgt. Das Aufbringen der Dispersion kann nach für den Fachmann bekannten Methoden erfolgen. Das Aufbringen auf die Substratoberfläche kann ein- oder mehrseitig erfolgen und sich auf eine, zwei oder drei Dimensionen erstrecken. Generell kann das Substrat eine beliebige dem Verwendungszweck angepasste Geometrie aufweisen.In the context of the present invention, a "non-electrically conductive substrate" is preferably understood to mean that the surface resistance of the substrate is more than 10 9 ohm / cm. The dispersion can be applied by methods known to the person skilled in the art. The application to the substrate surface can take place on one or more sides and extend to one, two or three dimensions. In general, the substrate can have any desired geometry adapted to the intended use.
Das Aufbringen der Dispersion kann mit den üblichen und allgemein bekannten Be- schichtungsverfahren (Gießen, Streichen, Rakeln, Bepinseln, Drucken (Tiefdruck, Siebdruck, Flexodruck, Tampondruck, InkJet, Offset, Lasersonic-Verfahren® wie in DE10051850 beschrieben usw.), Sprühen, Tauchen, Walzen, Bepudern, Wirbelschicht oder ähnliches erfolgen. Die Schichtdicke variiert vorzugsweise zwischen 0,01 und 100 μm, weiterhin bevorzugt zwischen 0,1 und 50 μm, insbesondere bevorzugt zwischen 1 und 25 μm. Die Schichten können sowohl vollflächig als auch strukturiert aufgebracht werden.The application of the dispersion can be carried out by the customary and generally known coating methods (casting, brushing, knife coating, printing (gravure printing, screen printing, flexographic printing, pad printing, inkjet, offset, Lasersonic® process as described in DE10051850, etc.) The layer thickness varies preferably between 0.01 and 100 μm, more preferably between 0.1 and 50 μm, in particular preferably between 1 and 25 μm The layers can be both full-surface and structured be applied.
Das Trocknen beziehungsweise Aushärten der strukturiert oder vollflächig aufgebrachten Dispersion erfolgt nach üblichen Methoden. So kann die Dispersion zum Beispiel auf chemischem Wege, zum Beispiel durch eine Polymerisation, Polyaddition oder Polykondensation des Bindemittels, ausgehärtet werden, beispielsweise durch UV- Strahlung, Elektronenstrahlung, Mikrowellenstrahlung, IR-Strahlung oder Temperatur, oder auf rein physikalischem Weg durch Verdampfen des Lösemittels getrocknet werden. Auch eine Kombination der Trocknung auf physikalischem und chemischem Wege ist möglich.The drying or curing of the structured or fully applied dispersion is carried out by conventional methods. Thus, for example, the dispersion can be cured chemically, for example by polymerization, polyaddition or polycondensation of the binder, for example by UV radiation, electron radiation, microwave radiation, IR radiation or temperature, or by purely physical means by evaporation of the solvent be dried. A combination of drying by physical and chemical means is possible.
Die nach Aufbringen der Dispersion und Trocknen und/oder Aushärten erhaltene Schicht ermöglicht eine anschließende stromlose und/oder galvanische Abscheidung eines Metalls auf der zumindest teilweise getrockneten und/oder ausgehärteten Dispersionsschicht.The layer obtained after application of the dispersion and drying and / or curing enables a subsequent electroless and / or galvanic deposition of a metal on the at least partially dried and / or cured dispersion layer.
Die erfindungsgemäße Dispersion kann in Schritt a) strukturiert oder flächig aufgebracht werden. Es ist bevorzugt, wenn die Schritte des Aufbringens [Schritt a)], des Trocknens und/oder des Aushärtens [Schritt b)] und die Abscheidung eines weiteren Metalls [Schritt c)] in kontinuierlicher Fahrweise durchgeführt werden. Dies ist durch die einfache Durchführung der Schritte a), b) und c) möglich. Es ist jedoch selbstverständ- lieh ein batchweises oder semi-kontinuierliches Verfahren möglich.The dispersion according to the invention can be structured or applied in a planar manner in step a). It is preferable if the steps of applying [step a)], drying and / or curing [step b)] and depositing another metal [step c)] are carried out in a continuous mode. This is possible by simply carrying out steps a), b) and c). However, it goes without saying that a batchwise or semi-continuous process is possible.
Die in Schritt c) durchgeführte stromlose und/oder galvanische Abscheidung eines Metalls kann nach dem für den Fachmann bekannten und in der Literatur beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. Es kann eine oder es können mehrere Metallschichten stromlos und/oder galvanisch, d.h. unter Anlegen äußerer Spannung und Stromfluss, aufgebracht werden. Prinzipiell kommen alle Metalle, die edler sind als Komponente C der Dispersion, für die stromlose Abscheidung in Frage. Für die galvanische Abscheidung kommen grundsätzlich alle Metalle in Frage. Bevorzugt werden Kupfer-, Chrom-, Silber-, Gold und/oder Nickelschichten galvanisch abgeschieden. Als Elektrolytlösung kann dabei zum Beispiel ein saures Kupfersulfatbad eingesetzt werden.. Die Dicken der einen oder mehreren abgeschiedenen Schichten in Schritt c) liegen im üblichen, dem Fachmann bekannten Bereich und sind nicht erfindungswesentlich.The currentless and / or galvanic deposition of a metal carried out in step c) can be carried out according to the method known to the person skilled in the art and described in the literature. It is possible for one or more metal layers to be applied without current and / or galvanically, ie by applying external voltage and current flow. In principle, all metals are nobler than component C. the dispersion, for the electroless deposition in question. In principle, all metals are suitable for the electrodeposition. Preferably, copper, chromium, silver, gold and / or nickel layers are electrodeposited. The thickness of the one or more deposited layers in step c) is in the usual range known to the person skilled in the art and is not essential to the invention.
Zwar ist vor der stromlose und/oder galvanischen Metallisierung eine besondere Vorbehandlung der Oberfläche der metallisierbaren Substrate nicht notwendig, grundsätz- lieh kann jedoch eine Oberflächenaktivierung nach dem Fachmann bekannten Verfahren durchgeführt werden. Eine Oberflächenaktivierung kann zur Verbesserung der Haftung oder auch zur Beschleunigung der Metallabscheidung eingesetzt werden, indem die Oberfläche gezielt aufgeraut wird, oder gezielt Kohlenstoffnanoröhren und zum Beispiel Metallpartikel an der Oberfläche freigelegt werden. Eine Freilegung der Nano- röhren und Metallpartikel hat außerdem den Vorteil, dass ein geringerer Anteil in der Polymermatrix benötigt wird um eine Metallisierung zu erreichen.Although a special pretreatment of the surface of the metallizable substrates is not necessary prior to the electroless and / or galvanic metallization, in principle a surface activation can be carried out by processes known to the person skilled in the art. A surface activation can be used to improve the adhesion or to accelerate the metal deposition by the surface is roughened targeted, or exposed to carbon nanotubes and, for example, metal particles on the surface. Exposing the nanotubes and metal particles also has the advantage that a lesser amount is needed in the polymer matrix to achieve metallization.
Die Oberflächenaktivierung kann beispielsweise durch mechanische Abrasion, insbesondere durch Bürsten, Schleifen, Polieren mit einem Schleifmittel oder Druckstrahlen mit einem Wasserstrahl, Sandstrahlen oder Abstrahlen mit überkritischem Kohlendioxid (Trockeneis), physikalisch, zum Beispiel durch Erwärmen, Laser, UV-Licht, Corona oder Plasmaentladung und/oder chemische Abrasion, insbesondere durch Ätzen und/oder Oxidation, erfolgen. Verfahren zur Durchführung der mechanischen Abrasion und/oder chemischen Abrasion sind dem Fachmann bekannt und im Stand der Technik beschrieben.Surface activation can be accomplished, for example, by mechanical abrasion, in particular by brushing, grinding, abrasive polishing or jet blasting, sandblasting or supercritical carbon dioxide (dry ice) blasting, physically, for example by heating, laser, UV light, corona or plasma discharge and / or chemical abrasion, in particular by etching and / or oxidation. Methods for carrying out the mechanical abrasion and / or chemical abrasion are known to the person skilled in the art and described in the prior art.
Als Schleifmittel für das Polieren können alle dem Fachmann bekannten Schleifmittel verwendet werden. Ein geeignetes Schleifmittel ist zum Beispiel Bimsmehl. Um durch das Druckstrahlen mit dem Wasserstrahl die oberste Schicht der ausgehärteten Dis- persion abzutragen, enthält der Wasserstrahl vorzugsweise kleine Feststoffpartikel, zum Beispiel Bimsmehl (AI2O3) mit einer mittleren Korngrößenverteilung von 40 bis 120 μm, vorzugsweise von 60 bis 80 μm, sowie Quarzmehl (Siθ2) mit einer Korngröße > 3 μm.As abrasives for polishing, it is possible to use all abrasives known to the person skilled in the art. A suitable abrasive is, for example, pumice. In order to remove the uppermost layer of the hardened dispersion by pressure blasting with the water jet, the water jet preferably contains small solid particles, for example pumice flour (AI 2 O 3) having an average particle size distribution of 40 to 120 μm, preferably 60 to 80 μm, and quartz flour ( SiO 2) with a particle size> 3 μm.
Im Falle der chemischen Abrasion wird bevorzugt eine zum Polymer passende Chemi- kalie, beziehungsweise Chemikalienmischung eingesetzt. Im Falle einer chemischen Abrasion, kann entweder das Polymer zum Beispiel durch ein Lösungsmittel an der Oberfläche zumindest zum Teil gelöst und heruntergespült werden beziehungsweise kann mittels geeigneten Reagenzien die chemische Struktur des Matrixmaterials zu- mindest zum Teil zerstört werden, wodurch die Kohlenstoffnanoröhren freigelegt werden. Auch Reagenzien, die das Matrixmaterial aufquellen lassen, sind für das Freile- gen der Kohlenstoffnanoröhren geeignet. Durch das Aufquellen entstehen Hohlräume in der die abzuscheidenden Metallionen aus der Elektrolytlösung eindringen können, wodurch eine größere Anzahl an Kohlenstoffnanoröhren metallisiert werden können. Durch die höhere Anzahl an freiliegenden Kohlenstoffnanoröhren ist die Prozessge- schwindigkeit bei der Metallisierung höher.In the case of chemical abrasion, it is preferable to use a suitable chemical or chemical mixture for the polymer. In the case of a chemical abrasion, either the polymer can be at least partially dissolved and washed down by a solvent on the surface, for example, or at least partially destroyed by means of suitable reagents, the chemical structure of the matrix material, whereby the carbon nanotubes are exposed. Reagents that cause the matrix material to swell are also used for the release. suitable for the carbon nanotubes. The swelling creates cavities in which the metal ions to be deposited can penetrate from the electrolyte solution, whereby a larger number of carbon nanotubes can be metallized. Due to the higher number of exposed carbon nanotubes, the process speed during metallization is higher.
Wenn das Matrixmaterial zum Beispiel ein Epoxidharz, ein modifiziertes Epoxidharz, ein Epoxy-Novolak, ein Polyacrylsäureester, ABS, ein Styrol-Butadien-Copolymer oder ein Polyether ist, erfolgt das Freilegen der Kohlenstoffnanoröhren und zum Beispiel der Metallpartikel vorzugsweise mit einem Oxidationsmittel. Durch das Oxidationsmittel werden Bindungen des Matrixmaterials aufgebrochen, wodurch das Bindemittel abgelöst werden kann und dadurch die Partikel freigelegt werden. Geeignete Oxidationsmittel sind zum Beispiel Manganate, wie zum Beispiel Kaliumpermanganat, Kaliumman- ganat, Natriumpermanganat, Natriummanganat, Wasserstoffperoxid, Sauerstoff, Sau- erstoff in Gegenwart von Katalysatoren wie zum Beispiel Mangan-, Molybdän-, Bismut- , Wolfram- und Cobaltsalzen, Ozon, Vanadiumpentoxid, Selendioxid, Ammoniumpolysulfid-Lösung, Schwefel in Gegenwart von Ammoniak oder Aminen, Braunstein, KaIi- umferrat, Dichromat/Schwefelsäure, Chromsäure in Schwefelsäure oder in Essigsäure oder in Acetanhydrid, Salpetersäure, lodwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Py- ridiniumdichromat, Chromsäure-Pyridin-Komplex, Chromsäureanhydrid,For example, when the matrix material is an epoxy resin, a modified epoxy resin, an epoxy novolac, a polyacrylic acid ester, ABS, a styrene-butadiene copolymer or a polyether, the carbon nanotubes and, for example, the metal particles are exposed with an oxidizing agent. The oxidizing agent breaks up bonds in the matrix material, which allows the binder to be peeled off and thereby expose the particles. Suitable oxidizing agents are, for example, manganates, for example potassium permanganate, potassium manganeseate, sodium permanganate, sodium manganate, hydrogen peroxide, oxygen, oxygen in the presence of catalysts, for example manganese, molybdenum, bismuth, tungsten and cobalt salts, ozone, Vanadium pentoxide, selenium dioxide, ammonium polysulfide solution, sulfur in the presence of ammonia or amines, manganese dioxide, potassium ferrite, dichromate / sulfuric acid, chromic acid in sulfuric acid or in acetic acid or in acetic anhydride, nitric acid, hydroiodic acid, hydrobromic acid, pyridinium dichromate, chromic acid-pyridine Complex, chromic anhydride,
Chrom(VI)oxid, Periodsäure, Bleitetraacetat, Chinon, Methylchinon, Anthrachinon, Brom, Chlor, Fluor, Eisen(lll)-Salzlösungen, Disulfatlösungen, Natriumpercarbonat, Salze der Oxohalogensäuren, wie zum Beispiel Chlorate oder Bromate oder lodate, Salze der Halogenpersäuren, wie zum Beispiel Natriumperiodat oder Natriumperchlo- rat, Natriumperborat, Dichromate, wie zum Beispiel Natriumdichromat, Salze der Perschwefelsäure wie Kaliumperoxodisulfat, Kaliumperoxomonosulfat, Pyridiniumchlo- rochromat, Salze der Hypohalogensäuren, zum Beispiel Natriumhypochlorid, Dimethyl- sulfoxid in Gegenwart von elektrophilen Reagenzien, tert-Butylhydroperoxid, 3- Chlorpenbenzoesäure, 2,2-Dimethylpropanal, Des-Martin-Periodinan, Oxalylchlorid, Harnstoff-Wasserstoffperoxid-Addukt, Harnstoffperoxid, 2-lodoxybenzoesäure, Kaliumperoxomonosulfat, m-Chlorperbenzoesäure, N-Methylmorpholin-N-oxid, 2-Methylprop- 2-yl-hydroperoxid, Peressigsäure, Pivaldehyd, Osmiumtetraoxid, Oxone, Ruthenium (III)- und (IV)-Salzen, Sauerstoff in Gegenwart von 2,2,6,6-Tetramethylpiperidinyl-N- oxid, Triacetoxiperiodinan, Trifluorperessigsäure, Trimethylacetaldehyd, Ammonium- nitrat. Optional kann zur Verbesserung des Freilegungsprozesses die Temperatur während des Prozesses erhöht werden.Chromium (VI) oxide, periodic acid, lead tetraacetate, quinone, methylquinone, anthraquinone, bromine, chlorine, fluorine, iron (III) salt solutions, disulphate solutions, sodium percarbonate, salts of oxohalogenic acids, for example chlorates or bromates or iodates, salts of halogenated acids, such as sodium periodate or sodium perchlorate, sodium perborate, dichromates such as sodium dichromate, salts of persulfuric acid such as potassium peroxodisulfate, potassium peroxomonosulfate, pyridinium chlorochromate, salts of hypohalogenic acids, for example sodium hypochlorite, dimethyl sulfoxide in the presence of electrophilic reagents, tert-butyl hydroperoxide , 3-chlorobenzobenzoic acid, 2,2-dimethylpropanal, des-Martin periodinane, oxalyl chloride, urea-hydrogen peroxide adduct, urea peroxide, 2-iodoxybenzoic acid, potassium peroxomonosulfate, m-chloroperbenzoic acid, N-methylmorpholine N-oxide, 2-methylprop-2 -yl hydroperoxide, peracetic acid, pivaldehyde, osmium tetraoxide, oxones, ruthenium (III) - and (IV) Salts, oxygen in the presence of 2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-N-oxide, triacetoxiperiodinane, trifluoroperacetic acid, trimethylacetaldehyde, ammonium nitrate. Optionally, to improve the exposure process, the temperature may be increased during the process.
Bevorzugt sind Manganate, wie zum Beispiel Kaliumpermanganat, Kaliummanganat,Preference is given to manganates, for example potassium permanganate, potassium manganate,
Natriumpermanganat; Natriummanganat, Wasserstoffperoxid, N-Methyl-morpholin-N- oxid, Percarbonate, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumpercarbonat, Perborate, zumsodium permanganate; Sodium manganate, hydrogen peroxide, N-methyl-morpholine N-oxide, percarbonates, for example sodium or potassium percarbonate, perborates, for
Beispiel Natrium- oder Kaliumperborat; Persulfate, zum Beispiel Natrium- oder Kalium- persulfat;, Natrium-, Kalium- und Ammoniumperoxodi- und -monosulfate, Natriumhypochlorid, Harnstoff-Wasserstoffperoxid-Addukte, Salze der Oxohalogensäuren, wie zum Beispiel Chlorate oder Bromate oder lodate, Salze der Halogenpersäuren, wie zum Beispiel Natriumperiodat oder Natriumperchlorat, Tetrabutylammonium Peroxidi- sulfat, Chinone, Eisen(lll)-Salzlösungen, Vanadiumpentoxid, Pyridiniumdichromat, Chlorwasserstoffsäure, Brom, Chlor, Dichromate.Example, sodium or potassium perborate; Persulfates, for example sodium or potassium persulphates, sodium, potassium and ammonium peroxodis and monosulphates, sodium hypochlorite, urea-hydrogen peroxide adducts, salts of oxohalogenic acids, such as, for example, chlorates or bromates or iodates, salts of halogenated acids, for example sodium periodate or sodium perchlorate, tetrabutylammonium peroxidi sulfate, quinones, iron (III) salt solutions, vanadium pentoxide, pyridinium dichromate, hydrochloric acid, bromine, chlorine, dichromates.
Besonders bevorzugt sind Kaliumpermanganat, Kaliummanganat, Natriumpermanga- nat, Natriummanganat, Wasserstoffperoxid und seine Addukte, Perborate, Percarbona- te, Persulfate, Peroxodisulfate, Natriumhypochlorid und Perchlorate.Particularly preferred are potassium permanganate, potassium manganate, sodium permanganate, sodium manganate, hydrogen peroxide and its adducts, perborates, percarbonates, persulfates, peroxodisulfates, sodium hypochlorite and perchlorates.
Zum Freilegen der Kohlenstoffnanoröhren und zum Beispiel der Metallpartikel in einem Matrixmaterial, welches zum Beispiel Esterstrukturen, wie Polyesterharze, Polyesterac- rylate, Polyetheracrylate, Polyesterurethane, enthält, ist es bevorzugt, zum Beispiel saure oder alkalische Chemikalien und/oder Chemikalienmischungen einzusetzen. Bevorzugte saure Chemikalien und/oder Chemikalienmischungen sind zum Beispiel konzentrierte oder verdünnte Säuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salpetersäure. Auch organische Säuren, wie Ameisensäure oder Essigsäure, können je nach Matrixmaterial geeignet sein. Geeignete alkalische Chemikalien und/oder Chemikalienmischungen sind zum Beispiel Basen, wie Natronlauge, Kalilauge, Ammoniumhydroxid oder Carbonate, zum Beispiel Natriumcarbonat oder Kalium- carbonat. Optional kann zur Verbesserung des Freilegungsprozesses die Temperatur während des Prozesses erhöht werden.In order to expose the carbon nanotubes and, for example, the metal particles in a matrix material containing, for example, ester structures such as polyester resins, polyester acrylates, polyether acrylates, polyester urethanes, it is preferable to use, for example, acidic or alkaline chemicals and / or chemical mixtures. Preferred acidic chemicals and / or chemical mixtures are, for example, concentrated or dilute acids, such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid or nitric acid. Also organic acids, such as formic acid or acetic acid, may be suitable depending on the matrix material. Suitable alkaline chemicals and / or chemical mixtures are, for example, bases, such as sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution, ammonium hydroxide or carbonates, for example sodium carbonate or potassium carbonate. Optionally, to improve the exposure process, the temperature may be increased during the process.
Auch Lösungsmittel können zur Freilegung der Kohlenstoffnanoröhren und zum Beispiel der Metallpartikel im Matrixmaterial eingesetzt werden. Das Lösungsmittel muss auf das Matrixmaterial abgestimmt sein, da sich das Matrixmaterial im Lösungsmittel lösen oder durch das Lösungsmittel anquellen muss. Wenn ein Lösungsmittel eingesetzt wird, in dem sich das Matrixmaterial löst, wird die Basisschicht nur kurze Zeit mit dem Lösungsmittel in Kontakt gebracht, damit die obere Schicht des Matrixmaterials angelöst wird und sich dabei ablöst. Prinzipiell können alle obengenannten Lösungsmittel eingesetzt werden. Bevorzugte Lösungsmittel sind XyIoI, Toluol, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Aceton, Methylethylketon (MEK), Methylisobutylketon (MIBK), Diethylenglykolmonobutylether. Optional kann zur Verbesserung des Lösungsverhal- tens die Temperatur während des Lösungsvorgangs erhöht werden.Solvents can also be used to expose the carbon nanotubes and, for example, the metal particles in the matrix material. The solvent must be matched to the matrix material as the matrix material must dissolve in the solvent or swell through the solvent. If a solvent is used in which the matrix material dissolves, the base layer is only brought into contact with the solvent for a short time, so that the upper layer of the matrix material is dissolved and thereby becomes detached. In principle, all abovementioned solvents can be used. Preferred solvents are xylene, toluene, halogenated hydrocarbons, acetone, methyl ethyl ketone (MEK), methyl isobutyl ketone (MIBK), diethylene glycol monobutyl ether. Optionally, to improve the dissolution behavior, the temperature during the dissolution process can be increased.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Substratoberfläche mit zumindest teilweise aufweisender elektrisch leitfähiger Metallschicht, die nach dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht erhältlich ist. Eine solche Substratoberfläche kann zur Leitung von elektrischem Strom oder Wärme, zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung sowie zur Magnetisierung verwendet werden.Another object of the present invention is a substrate surface with at least partially having electrically conductive metal layer, which is obtainable by the above-described method according to the invention for producing a metal layer. Such a substrate surface may be used to conduct electricity or heat, shield electromagnetic radiation, and magnetize.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung liegt in der Verwendung einer erfindungsgemäßen Dispersion zum Aufbringen einer Metallschicht.Another object of the present invention is the use of a dispersion according to the invention for applying a metal layer.
Die erfindungsgemäße Substratoberfläche sowie das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere für verschiedene nachfolgend aufgeführte Anwendungen zum Ein- satz kommen.The substrate surface according to the invention and the method according to the invention can be used in particular for various applications listed below.
Die erfindungsgemäße Substratoberfläche und/oder das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Beispiel zur Herstellung von Leiterbahnen auf Leiterplatten. Derartige Leiterplatten sind zum Beispiel solche mit Multilayer-Innen- und -Außenlagen, Micro- vias, Chip-on-board, flexible und starre Leiterplatten, und werden zum Beispiel eingebaut in Produkte, wie Rechner, Telefone, Fernseher, elektrische Automobilbauteile, Tastaturen, Radios, Video-, CD-, CD-ROM und DVD-Player, Spielkonsolen, Mess- und Regelgeräte, Sensoren, elektrische Küchengeräte, elektrische Spielzeuge usw.The substrate surface according to the invention and / or the method according to the invention is suitable, for example, for producing printed conductors on printed circuit boards. Such printed circuit boards are, for example, those with multilayer inner and outer layers, microvias, chip-on-board, flexible and rigid printed circuit boards, and are incorporated, for example, in products such as computers, telephones, televisions, automotive electrical components, keyboards, Radios, video, CD, CD-ROM and DVD players, game consoles, measuring and control devices, sensors, electrical kitchen appliances, electric toys, etc.
Auch können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren elektrisch leitfähige Strukturen auf flexiblen Schaltungsträgern beschichtet werden. Solche flexiblen Schaltungsträger sind zum Beispiel Kunststofffolien aus den obenstehend für den Träger genannten Materialien, auf denen elektrisch leitfähige Strukturen aufgedruckt sind. Weiterhin eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von RFI D-Antennen, Transpon- derantennen oder anderen Antennenstrukturen, Chipkartenmodulen, Flachkabeln, Sitzheizungen, Folienleitern, Leiterbahnen in Solarzellen oder in LCD- bzw. Plasmabildschirmen, Kondensatoren, Folienkondensatoren, Widerständen, Konvektoren, e- lektrischen Sicherungen oder zur Herstellung von galvanisch beschichteten Produkten in beliebiger Form, wie zum Beispiel ein- oder zweiseitig metallkaschierte Polymerträ- ger mit definierter Schichtdicke, 3D-Moulded Interconnect Devices oder auch zur Herstellung von dekorativen oder funktionalen Oberflächen auf Produkten, die zum Beispiel zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, zur Wärmeleitung oder als Verpackung verwendet werden.Also, with the method according to the invention, electrically conductive structures can be coated on flexible circuit carriers. Such flexible circuit carriers are, for example, plastic films made of the materials mentioned above for the carrier, on which electrically conductive structures are printed. Furthermore, the method according to the invention is suitable for the production of RFI D antennas, transponder antennas or other antenna structures, chip card modules, flat cables, seat heaters, foil conductors, conductor tracks in solar cells or in LCD or plasma picture screens, capacitors, foil capacitors, resistors, convectors, e dielectric fuses or for the production of electroplated products in any desired form, for example single- or double-sided metal-clad polymer supports with defined layer thickness, 3D-Molded Interconnect Devices or also for the production of decorative or functional surfaces on products, for example for shielding of electromagnetic radiation, for heat conduction or as packaging.
Weiterhin ist die Herstellung von Antennen mit Kontakten für organische Elektronikbauteile sowie von Beschichtungen auf Oberflächen bestehend aus elektrisch nicht leitfähigem Material zur elektromagnetischen Abschirmung (electromagnetic shielding, EMI) möglich.Furthermore, the production of antennas with contacts for organic electronic components as well as coatings on surfaces consisting of electrically non-conductive material for electromagnetic shielding (EMI) is possible.
Weiterhin ist die Herstellung einer metallischen Innenbeschichtung zur Realisierung von Hohlleitern für Hochfrequenzsignale mit einer mechanisch tragenden Struktur aus elektrisch nicht leitfähigem Material möglich. Ebenso kann die Substratoberfläche Teil von Folienkondensatoren sein.Furthermore, the production of a metallic inner coating for the realization of waveguides for high-frequency signals with a mechanically supporting structure is made electrically non-conductive material possible. Likewise, the substrate surface may be part of film capacitors.
Eine Verwendung ist weiterhin im Bereich der Flowfields von Bipolarplatten zur An- wendung in Brennstoffzellen möglich.A further use is possible in the field of flowfields of bipolar plates for use in fuel cells.
Weiterhin ist die Herstellung einer vollflächigen oder strukturierten elektrisch leitfähigen Schicht zur anschließenden Dekormetallisierung von Formteilen aus dem oben erwähnten elektrisch nicht leitfähigen Substrat möglich.Furthermore, it is possible to produce a full-surface or structured electrically conductive layer for the subsequent decorative metallization of molded parts from the abovementioned electrically non-conductive substrate.
Die Anwendungsbreite des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Metallschicht mit Hilfe der erfindungsgemäßen Dispersion sowie der erfindungsgemäßen Substratoberfläche ermöglicht eine kostengünstige Herstellung von metallisierten, selbst nicht leitenden Substraten, insbesondere für die Verwendung als Schalter und Sensoren, Absorber für elektromagnetische Strahlung oder Gasbarrieren oder Dekorteile, insbesondere Dekorteile für Kraftfahrzeug-, Sanitär-, Spielzeug-, Haushalts- und Bürobereich und Verpackungen sowie Folien. Auch im Bereich Sicherheitsdruck für Geldscheine, Kreditkarten, Ausweispapiere usw. kann die Erfindung Anwendung finden. Textilien können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens elektrisch und ma- gnetisch funktionalisiert werden (Antennen, Sender, RFID- und Transponderantennen, Sensoren, Heizelemente, Antistatik (auch für Kunststoffe), Abschirmungen usw.).The scope of the inventive method for producing a metal layer using the dispersion of the invention and the substrate surface according to the invention enables a cost-effective production of metallized, even non-conductive substrates, in particular for use as switches and sensors, absorbers for electromagnetic radiation or gas barriers or decorative parts, in particular decorative parts for motor vehicle, sanitary, toy, household and office sectors and packaging as well as foils. Also in the field of security printing for bills, credit cards, identity papers, etc., the invention may find application. Textiles can be electrically and magnetically functionalized by means of the method according to the invention (antennas, transmitters, RFID and transponder antennas, sensors, heating elements, antistatic (also for plastics), shielding, etc.).
Beispiele für solche Anwendungen sind Gehäuse, beispielsweise Computergehäuse, Gehäuse für Bildschirme, Handy, Audio, Video, DVD, Kamera, Gehäuse für elektroni- sehe Bauteile, militärische und nicht-militärische Abschirmeinrichtungen, Dusch- und Waschtischarmaturen, Duschköpfe, Duschstangen und -halter, metallisierte Türdrücker und Türknöpfe, Toilettenpapierrollenhalter, Badewannengriffe, metallisierte Zierstreifen auf Möbeln und Spiegeln, Rahmen für Duschabtrennungen, Verpackungsmaterialien.Examples of such applications are housings, such as computer housings, housing for screens, mobile phone, audio, video, DVD, camera, housing for electronic components, military and non-military shielding devices, shower and washbasin faucets, showerheads, shower rods and holders, metallized door handles and door knobs, toilet paper roll holders, bath tub handles, metallised trim strips on furniture and mirrors, shower enclosure frames, packaging materials.
Weiterhin seien genannt: metallisierte Kunststoffoberflächen im Automobilbereich wie zum Beispiel Zierstreifen, Außenspiegel, Kühlergrills, Frontend-Metallisierung, Windleitflächen, Karosserie-Außen- und Innenteile, Türschweller, Trittblech-Ersatz, Radzierblenden.Also to be mentioned are: metallized plastic surfaces in the automotive sector such as trim strips, exterior mirrors, radiator grills, front-end metallization, wind deflectors, body exterior and interior parts, door sill, tread plate replacement, wheel covers.
Weiterhin sind solche Teile aus nicht leitfähigem Material herstellbar, die bislang teilweise oder ganz aus Metallen hergestellt wurden. Beispielhaft seien hier genannt Fallrohre, Dachrinnen, Türen sowie Fensterrahmen.Furthermore, such parts of non-conductive material can be produced, which were previously made partially or entirely of metals. Examples include downpipes, gutters, doors and window frames.
Weiterhin ist die Herstellung von Kontaktstellen bzw. Kontakt-Pads oder Verdrahtun- gen auf einem integrierten elektrischen Bauelement möglich. Weiterhin ist die Herstellung von dünnen Metallfolien oder ein- oder zweiseitig kaschierten Polymerträgern, metallisierten Kunststoffoberflächen, wie zum Beispiel Zierstreifen oder Außenspiegeln, möglich.Furthermore, it is possible to produce contact points or contact pads or wirings on an integrated electrical component. Furthermore, the production of thin metal foils or one or two-sided laminated polymer supports, metallized plastic surfaces, such as trim strips or exterior mirrors, is possible.
Die erfindungsgemäße Dispersion und/oder das Verfahren kann ebenfalls für die Metallisierung von Löchern, Vias, Sacklöchern usw. zum Beispiel bei Leiterplatten, RFID- Antennen oder Transponderantennen, Flachkabeln, Folienleitern mit dem Ziel einer Durchkontaktierung der Ober- und Unterseite verwendet werden. Dies gilt auch, wenn andere Substrate verwendet werden.The dispersion according to the invention and / or the method can also be used for the metallization of holes, vias, blind holes, etc., for example in printed circuit boards, RFID antennas or transponder antennas, flat cables, foil conductors with the aim of a through contact of the top and bottom. This also applies if other substrates are used.
Weiterhin finden die erfindungsgemäß hergestellten metallisierten Gegenstände - sofern sie magnetisierbare Metalle umfassen - Anwendung in Bereichen magnetisierbarer Funktionsteile wie Magnettafeln, Magnetspiele, magnetische Flächen bei zum Beispiel Kühlschranktüren. Außerdem finden sie Anwendung in Bereichen, in denen eine gute thermische Leitfähigkeit vorteilhaft ist, beispielsweise in Folien für Sitzheizungen, Fußbodenheizungen sowie Isolierungsmaterialien.Furthermore, the metallized objects produced according to the invention - insofar as they comprise magnetizable metals - are used in areas of magnetizable functional parts such as magnetic boards, magnetic games, magnetic surfaces in, for example, refrigerator doors. In addition, they find application in areas where a good thermal conductivity is advantageous, for example in films for seat heaters, underfloor heating and insulation materials.
Bevorzugte Verwendungen der erfindungsgemäß metallisierten Substratoberfläche sind solche, bei denen das so hergestellte Substrat als Leiterplatte, RFI D-Antenne, Transponderantenne, Sitzheizung, Flachkabel, kontaktlose Chipkarten, dünne Metallfolien oder ein- oder zweiseitig kaschierten Polymerträger, Folienleiter, Leiterbahnen in Solarzellen oder in LCD- bzw. Plasmabildschirmen oder als dekorative Anwendung wie zum Beispiel für Verpackungsmaterialien dient.Preferred uses of the substrate surface metallized according to the invention are those in which the substrate produced in this way is used as a printed circuit board, RFI D antenna, transponder antenna, seat heating, flat cable, contactless chip cards, thin metal foils or polymer backing coated on one or two sides, foil conductors, conductor tracks in solar cells or in LCD or plasma screens or as a decorative application such as for packaging materials.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen und Verfahren sind wesentlich für die Bereitstellung optimierter Systeme zur metallischen Beschichtung von elektrisch nicht leitenden Substraten, insbesondere unter Einsatz von Leitlacken- oder -dispersionen, die gegenüber bekannten Systemen eine verbesserte Eigenschaftskombination aus geringem Gewicht, guter Haftung, Dispergierbarkeit, Fließfähigkeit und hoher elektrischer Leitfä- higkeit besitzen. Mit der erfindungsgemäßen Dispersion und dem Verfahren lassen sich außerdem homogene und durchgängige Metallschichten auf elektrisch nicht- leitfähigen Materialien erzeugen.The novel dispersions and processes are essential for the provision of optimized systems for the metallic coating of electrically non-conductive substrates, in particular using Leitlacken- or dispersions, compared to known systems an improved combination of properties of low weight, good adhesion, dispersibility, flowability and high have electrical conductivity. With the dispersion according to the invention and the method, it is also possible to produce homogeneous and continuous metal layers on electrically non-conductive materials.
Nach der stromlose und/oder galvanischen Beschichtung kann das Substrat gemäß allen dem Fachmann bekannten Schritten weiterverarbeitet werden. So können zum Beispiel vorhandene Elektrolytreste durch Spülen vom Substrat entfernt werden und/oder das Substrat kann getrocknet werden. After the electroless and / or galvanic coating, the substrate can be further processed according to all steps known to those skilled in the art. For example, existing electrolyte residues can be removed from the substrate by rinsing and / or the substrate can be dried.

Claims

Patentansprüche claims
1. Dispersion zum Aufbringen einer Metallschicht auf einem elektrisch nicht leitfähigen Substrat enthaltend1. dispersion for applying a metal layer on an electrically non-conductive substrate containing
a 0,1 bis 99,8 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A, B, C und D einer organischen Bindemittelkomponente A;a 0.1 to 99.8 wt .-% based on the total weight of components A, B, C and D of an organic binder component A;
b 0,1 bis 30 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A, B, C und D Kohlenstoff-Nanoröhren als Komponente B;b 0.1 to 30 wt .-% based on the total weight of components A, B, C and D carbon nanotubes as component B;
c 0,1 bis 70 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A, B, C und D elektrisch leitfähige Partikel mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,01 bis 100 μm als Komponente C;c from 0.1 to 70% by weight, based on the total weight of components A, B, C and D, of electrically conductive particles having an average particle diameter of from 0.01 to 100 μm as component C;
d 0 bis 99,7 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A, B, C und D einer Lösemittelkomponente D.d 0 to 99.7 wt .-% based on the total weight of components A, B, C and D of a solvent component D.
2. Dispersion nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass diese weiterhin min- destens eine der Komponenten2. Dispersion according to claim 1, characterized in that it further comprises at least one of the components
e 0,1 bis 20 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A, B, C und D einer Dispergiermittelkomponente E; sowiee is from 0.1 to 20% by weight, based on the total weight of components A, B, C and D, of a dispersant component E; such as
f 0,1 bis 40 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A,f 0.1 to 40% by weight, based on the total weight of components A,
B, C und D eines Additives F enthält.B, C and D of an additive F contains.
3. Dispersion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindemittelkomponente A aus einem Polymer oder Polymergemisch besteht.3. Dispersion according to claim 1 or 2, characterized in that the binder component A consists of a polymer or polymer mixture.
4. Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente B aus ein- oder mehrwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren mit einer Länge im Bereich von 0,5 bis 1000 μm und einem Durchmesser im Bereich von 0,002 bis 0,5 μm besteht.4. Dispersion according to one of claims 1 to 3, characterized in that the component B of single or multi-walled carbon nanotubes with a length in the range of 0.5 to 1000 microns and a diameter in the range of 0.002 to 0.5 microns consists.
5. Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponente C Metallpulver eingesetzt wird.5. Dispersion according to one of claims 1 to 4, characterized in that metal powder is used as component C.
6. Verfahren zur Herstellung einer Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 5 die Schritte enthaltend a') Vermischen der Komponenten A bis C und mindestens einem Teil der Komponente D, sowie gegebenenfalls E, F und weiterer Komponenten und6. A process for preparing a dispersion according to any one of claims 1 to 5 comprising the steps a ' ) mixing the components A to C and at least part of the component D, and optionally E, F and further components and
b') Dispergieren der Mischung.b ' ) dispersing the mixture.
7. Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht auf zumindest einem Teil der Oberfläche eines nicht elektrisch leitfähigen Substrats die Schritte enthaltend7. A method for producing a metal layer on at least part of the surface of a non-electrically conductive substrate comprising the steps
a) zumindest teilweises Aufbringen einer Dispersion nach einem der Ansprü- che 1 bis 5 auf dem Substrat;a) at least partially applying a dispersion according to any one of claims 1 to 5 on the substrate;
b) Zumindest teilweises Trocknen und/oder teilweises Aushärten der aufgebrachten Dispersionsschicht auf dem Substrat; undb) at least partial drying and / or partial curing of the applied dispersion layer on the substrate; and
c) stromlose und/oder galvanische Abscheidung eines Metalls auf der zumindest teilweise getrockneten und/oder zumindest teilweise ausgehärteten Dispersionsschicht unter Ausbildung einer Metallschicht.c) electroless and / or electrodeposition of a metal on the at least partially dried and / or at least partially cured dispersion layer to form a metal layer.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schrit- ten b) und c) eine Oberflächenaktivierung der zumindest teilweise getrockneten und/oder ausgehärteten Dispersionsschicht durchgeführt wird.8. The method according to claim 7, characterized in that between the steps b) and c) a surface activation of the at least partially dried and / or cured dispersion layer is carried out.
9. Verfahren nach Ansprüchen 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) die Dispersion strukturiert oder flächig aufgebracht wird.9. The method according to claims 7 to 8, characterized in that in step a) the dispersion is structured or applied flat.
10. Substratoberfläche mit zumindest teilweise aufweisender elektrisch leitfähiger Metallschicht erhältlich aus dem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9.10. Substrate surface with at least partially having electrically conductive metal layer obtainable from the method according to one of claims 7 to 9.
1 1. Verwendung einer Substratoberfläche nach Anspruch 10 zur Leitung von elektri- schem Strom, Wärme, als Dekormetalloberfläche, zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung sowie zur Magnetisierung.1 1. Use of a substrate surface according to claim 10 for conducting electrical power, heat, as Dekormetalloberfläche, for shielding electromagnetic radiation and for magnetization.
12. Verwendung nach Anspruch 11 als Leiterplatte, RFID-Antenne, Transponderan- tenne oder anderer Antennenstruktur, Sitzheizung, Flachkabel, Folienleiter, kon- taktlose Chipkarte, Leiterbahnen in Solarzellen oder in LCD- bzw. Plasmabildschirmen oder zur Herstellung von galvanisch beschichteten Produkten in beliebiger Form.12. Use according to claim 11 as a printed circuit board, RFID antenna, Transponderan- antenna or other antenna structure, seat heating, flat cable, foil conductor, contactless chip card, printed conductors in solar cells or in LCD or plasma screens or for the production of electroplated products in any Shape.
13. Verwendung einer Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Aufbringen einer Metallschicht. 13. Use of a dispersion according to one of claims 1 to 5 for applying a metal layer.
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