Metallisiertes Papier und Verfahren zu seiner Herstellung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft metallisiertes, permanent antistatisches, den elektrischen Strom leitendes Papier und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

[0002] Die Abscheidung von Metallen auf Papieroberflächen ist bekannt. Bei den nassen Verfahren stellte es sich aber heraus, daß die bisher hierbei erforderlichen hohen Temperaturen von ca. 55°C und darüber, z.B. bei der Aktivierung mit ionogenen Palladiumsalzlösungen bei pH 2,0 und die hohen Temperaturen bei der Metallisierung in sauren Bädern bei ca. 60°C zu Deformationen der ebenen Papierbahn führen. Nachträgliches Pressen beim Trocknen der gespülten, metallisierten Papierbahnen führte zu weiteren Deformationen, wie Faltenbildung, unterschiedliche Dicke der metallisierten Papiere etc...

[0003] Überraschenderweise wurde gefunden, daß saugfähiges Papier, wie z.B. Löschpapier, Filterpapier, Zeitungspapier usw. einfach und ohne Deformation zu metallisieren ist, wenn man anstelle der Aktivierung mit ionogenen Palladiumsalzbädern und Sensibilisierung mit sauren Zinn-II-Salzen ein salzsaures Palladiumsol bei Raumtemperatur als Katalysator verwendet und die Metallabscheidung bei Raumtemperatur mit basischen Metallsalzbädern durchführt.

[0004] Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Metallisierung von Papier, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Papier in eine saure, Zinn-II-ionen im Überschuß enthaltene kolloidale Palladiumlösung eingibt und das so aktivierte Material mit einer Säure oder Lauge behandelt und anschließend mit einer basischen Metallsalzlösung bei Raumtemperatur stromlos mit Metall überzieht.

[0005] Prinzipiell kann jegliches saugfähige, d.h. wenig oder nicht geleimtes Papier oder Cellulosevlies erfindungsgemäß metallisiert werden.

[0006] Die Metallisierung des Papiers gestaltet sich im einzelnen wie folgt:

[0007] Gemäß DT-AS 1 197 720 wird mit Zinn-II-Salzen eine Aktivierungslösung von kolloidalem Palladium hergestellt. Der pH-Wert der Lösung soll immer ⁼ 1 sein und es soll ein Überschuß an Zinn-II-ionen vorliegen.

[0008] Das zu aktivierende Gut wird vorzugsweise bei Raumtemperatur bei einer Verweilzeit von einigen Sekunden bis wenigen Minuten, beispielsweise 10 Sekunden bis 3 Minuten, in diesem Aktivierungsbad ohne vorherige Vorbehandlung eingetaucht. Die Behandlung kann auch mehrere Minuten betragen, ohne daß sich eine Beeinträchtigung der Metallisierung feststellen läßt.

[0009] Das so aktivierte Gut wird danach dem Aktivierungsbad entnommen und vorzugsweise bei Raumtemperatur mit Wasser gespült. Gegebenenfalls wird der Spülvorgang in mehreren Stufen durchgeführt.

[0010] Anschließend wird das so behandelte Gut für etwa 30 Sekunden bis etwa 2 Minuten in einem sauren oder alkalischen Medium behandelt. Im Falle der Behandlung in einem sauren Medium hat sich die Behandlung in einer 5 %igen Schwefelsäure oder ca. 20 %igen Salzsäure als ausreichend gezeigt. Vorzugsweise wird das Gut jedoch in einem alkalischen Medium behandelt. Hierbei zeigten etwa 5 %ige Natronlauge oder etwa 10 Gew.-%ige Sodalösung bei vorzugsweise Raumtemperatur die besten Ergebnisse.

[0011] Anschließend wird das Gut in Wasser bei vorzugsweise Raumtemperatur kurzzeitig gespült, beispielsweise bis zu 30 Sekunden, um überschüssiges Behandlungsmedium zu entfernen.

[0012] Nach diesem Spülen gibt man das Gut bei etwa 16°C bis etwa 30⁰C in ein alkalisches Metallsalzbad, in dem der Niederschlag des Metalles auf dem Gut stattfindet.

[0013] Solche Metallsalzbäder sind vorzugsweise Bäder von Nickelsalzen, Cobaltsalzen oder deren Gemischen, Kupfersalze, Goldsalzen oder anderen Salzen, aus denen sich Metalle aus alkalischen Bädern niederschlagen lassen.

[0014] Ganz besonders bevorzugt werden erfindungsgemäß ammoniakalische Nickelbäder oder natronalkalische Kupferbäder verwendet. Selbstverständlich können auch Mischungen aus Ammoniak und Natronlauge zur Aufrechterhaltung des alkalischen Milieus verwendet werden.

[0015] Solche Metallisierungsbäder sind in der Technik der stromlosen Metallabscheidung bekannt.

[0016] Als besonders vorteilhaft haben sich Bäder folgender Zusammensetzung erwiesen:

[0017] Ein Nickelbad aus 0,2 Mol/1 Nickel-II-Chlorid, 0,9 Mol/l Ammoniumhydroxid (25 Gew.-%ige Lösung), 0,2 Mol/l Natriumhypophosphit und soviel freiem Ammoniak, daß der pH-Wert bei 20°C 8,9 - 9,4 beträgt oder ein Kupferbad aus 30 g/1 Kupfer-II-Sulfat, 100 g/1 Seignette-Salz und 50 ml/1 37 Gew.-%ige Formaldehydlösung. Dieses Kupferbad wird mit Natriumhydroxid auf einen pH-Wert von 11 bis 12 eingestellt.

[0018] Die Verweilzeit des zu metallisierenden Gutes im beschriebenen Metallisierungsbad hängt von der gewünschten Metallschichtdicke auf der Oberfläche des Gutes ab. Vorzugsweise wird die Verweilzeit zwischen 1 und 5 Minuten gewählt. Bei einer Verweilzeit von ca. 5 Minuten ließen sich Schichtdicken des niedergeschlagenen Metalles von ca. 0,2 µm feststellen.

[0019] Überraschenderweise können mit der erfindungsgemäßen Metallisierung, d.h. bei Verwendung dieser Palladium-sol-Aktivierungslösungen bei Raumtemperatur ohne jegliche Vorbehandlungen unter Verwendung alkalischer Metallisierungsbäder bei Raumtemperatur am metallisierten Gut Oberflächenwiderstände erhalten werden, die um Zehnerpotenzen niedriger liegen als die bei der Verwendung von ionogenen Aktivierungsbädern und sauren Metallisierungsbädern erzielbaren.

[0020] Erfindungsgemäß kann daher metallisiertes Papier hergestellt werden, dessen Oberflächenwiderstand, gemessen nach DIN 54 345, bei 50 % r.F. und 23⁰C max. 1 · 1₀³ Chm bei einer Schichtdicke des Metallüberzuges von 0,11µm und 3 . 10 Ohm bei einer Schichtdicke von 0,2µm beträgt.

Beispiel 1

[0021] Ein Löschpapier mit einem m^2-Gewicht von 130 g/m2 wird bei Raumtemperatur in ein salzsaures Bad (pH≤1)einer kolloidalen Palladiumlösung gemäß DT-AS 1 197 720 eingetaucht. Nach Verweilen unter leichter Warenbewegung zwischen 10 Sekunden und 2 Minuten wird das Gut entnommen und mit Wasser bei Raumtemperatur gespült. Danach gibt man es in eine ca. 5 %ige Natronlauge bei Raumtemperatur. Unter leichter Warenbewegung wird das Gut zwischen ca. 30 Sekunden und 2 Minuten behandelt, anschließend entnommen und dann mit Wasser ca. 30 Sekunden bei Raumtemperatur gespült. Anschließend trägt man das Gut z.B. in ein alkalisches Nickelbad in eine Lösung aus 0,2 Mol/l Nickel-II-Chlorid, 0,9 Mol/l Ammoniumhydroxid, 0,2 Mol/1 Natriumhypophosphit, in das man so viel Ammoniak einleitet, daß der pH-Wert bei 20°C 8,9 beträgt.

[0022] Nach ca. 20 Sekunden beginnt sich die Oberfläche des Papiers dunkel unter Metallabscheidung zu verfärben. Nach ca. 40 Sekunden beginnt die Probe an der Oberfläche des Bades zu schwimmen unter Gasentwicklung (Wasserstoff). Nach ca. 100 Sekunden ist das Gut mit einer feinen Nickelmetallschicht bedeckt und der bekannte gelbliche Nickelmetallglanz tritt auf. Nach ca. 3 Minuten hat die Nickelschicht eine Dicke von 0,15µm erreicht. Das Gut wird dem Bad entnommen und bis zur Neutralreaktion gründlich mit Wasser von Raumtemperatur gespült.

[0023] Der Oberflächenwiderstand gemäß DIN 54 345 bei 50 % r.F. und 23°C, gemessen in Ohm, beträgt 3 · 10 bei einer Nickelschichtdicke von 0,17µm. Der Durchgangswiderstand gemessen nach DIN 54 345 bei 50 % r.F. und 23°C gemessen beträgt 2 . 10 Ohm _cm²_.

Beispiel 2

[0024] _Löschpapier mit einem m^2-Gewicht von 130 g/m2 wird bei Raumtemperatur in ein salzsaures Bad (pH ≤1) einer kolloidalen Palladiumlösung gemäß DT-AS 1 197 720 eingetaucht. Nach Verweilen unter leichter Warenbewegung zwischen 30 Sekunden und 2 Minuten wird das Gut entnommen und mit Wasser bei Raumtemperatur gespült. Danach gibt man es in eine ca. 5 %ige Natronlauge bei Raumtemperatur. Unter leichter Warenbewegung wird das Gut zwischen ca. 45 Sekunden bis 2 Minuten behandelt, anschließend entnommen und dann mit Wasser ca. 2 Sekunden bei Raumtemperatur gespült. Anschließend trägt man das Gut in eine Lösung aus einem alkalischen Kupferbad, das einen pH-Wert bei 23°C von 12 hat. Nach ca. 20 Sekunden beginnt sich die Oberfläche des Papiers dunkel unter Abscheidung von metallischem Kupfer zu verfärben. Nach etwa 50 Sekunden ist das Gut mit einer kupferfarbenen Metallschicht überzogen und schwimmt unter Wasserstoffgasentwicklung an der Badoberfläche. Nach ca. 5 Minuten ist eine Kupferschicht in einer Dicke von 0,2µm abgeschieden. Das verkupferte Gut wird dem Bad entnommen und bis zur Neutralisierung gründlich mit Wasser bei Raumtemperatur gespült. Anschließend wird schonend bei Raumtemperatur getrocknet, um eine oberflächliche Oxidation des Kupfers zu vermeiden. Der Oberflächenwiderstand gemäß DIN 54 345 bei 50 % r.F. und 23°C, gemessen in Ohm, beträgt 1 · 10 . Der Durchgangswiderstand gemessen nach DIN 54 345 bei 50 % r.F. und 23°C gemessen beträgt 2 · 10² Ohm · cm2.

Ansprüche

1) Verfahren zur Metallisierung von Papier, dadurch gekennzeichnet, daß man das Papier in eine saure, Zinn-II-ionen im Überschuß enthaltene kolloidale.Palladium- lösung eingibt und das so aktivierte Material mit einer Säure oder Lauge behandelt und anschließend mit einer basischen Metallsalzlösung bei Raumtemperatur stromlos mit Metall überzieht.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Metallisierungsbad bei Raumtemperatur gearbeitet wird.

3) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ammoniakalisch-alkalisch vernickelt oder verkupfert wird.

4) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß natronalkalisch verkupfert wird.

5) Metallisiertes Papier, gekennzeichnet durch einen Oberflächenwiderstand, gemessen nach DIN 54 345, bei 50 % r.F. und 23°C von max. 1 · 10³ Ohm bei einer Schichtdicke des Metallüberzuges von 0,11 µm und von max. 3 . 10¹ Ohm bei einer Schichtdicke von 0,17µm des Metallüberzuges.