第二表面金屬化法的製作方法

2023-12-10 23:36:52 1

專利名稱：第二表面金屬化法的製作方法
技術領域：
本發明 一般性地涉及對非導體基材表面有選擇地進行金屬化 以為其提供金屬外觀的方法。
背景技術：
非導體材料例如玻璃、陶瓷以及塑料可為了裝飾性或功能性應 用而以金屬塗布。對低成本塗有金屬的塑料製品的需求已快速增 長。金屬鍍件用於例如汽車、家電、家庭、廣播和電視等工業。
例如，汽車工業已對發展成本合理、輕量化的鍍鉻金屬替代品 做出了很大的努力。可鍍敷的塑料為理想的替代品，因為其減輕了 車輛重量，並由此相應地提高了車輛的燃料經濟性，同時強化了汽 車內的部件。塑料較金屬具有更好的設計靈活性。塑料可輕易地模 製成無限種複雜的彎曲形狀，其無法由傳統的金屬衝壓和成型操作 達到。此外，當部件由塑料材料形成時，可發現較由金屬所形成的 部件節省了可觀的成本。
然而，為了提供具有附著的金屬塗層的非導體基材，需要使非 導體基材敏化以使金屬塗層得以附著。金屬化非導體基材的一系列
典型步驟包括l)清潔，2)調節，3)活化，以及4)無電鍍敷非導體 基材。取決於待鍍敷的金屬、非導體基材的種類、所需的附著程度 以及本領域技術人員熟知的其他原因，還可包括其他步驟。
在典型的加工程序中，非導體基材首先接受處理以清潔並調節基材表面。為了從表面上去除任何汙染，例如油脂或油，塑料部件 通常接受預處理。在許多情形中，還進行蝕刻加工以使表面粗化， 這樣能在其上有效地黏合。
在清潔並調節之後，表面通常接受活化。對於無電金屬化法， 活化通常包括使非導體基板與鈀-錫膠體活化劑溶液或離子化鈀活 化劑溶液接觸。當非導體材料浸漬於這些鈀活化劑浴時，活性催化 劑吸收或附著至非導體基材。
若使用膠體錫-鈀活化劑，保護性錫的外觀在無電金屬沉積步 驟會造成問題(例如拉長金屬沉積的時間、使沉積於基材上的金屬 起泡以及浴液被錫汙染)，可在活化步驟與無電金屬沉積步驟之間 增加促進步驟。典型的促進劑浴包括保護性金屬的溶劑，其實質上 為催化金屬的非溶劑。基材浸漬於促進劑浴的結果為曝露出催化表 面用於無電沉積。促進劑步驟之後以水清洗，以避免或減少鍍浴被 促進劑溶液汙染。
接著，使用金屬鍍浴的亞穩態溶液對非導體材料進行金屬鍍敷 (無電金屬鍍敷)。這些浴液含有以鹽的形式溶解於水溶液的待沉積 金屬以及用於該金屬鹽的還原劑。金屬化步驟可包括無電和/或電 解塗布以得到期望的鍍金屬表面。通常以無電鍍敷的形式沉積的金 屬包括銅、鎳或者含磷和/或硼的鎳合金。
已知各種各樣的非導體基材都適於鍍敷。就塑料而言，所使用 的共聚物可由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯以及它們與其他聚合物(例 如聚碳酸酯)的混合物製成。其他塑料例如為聚醯胺、聚烯烴、聚 丙烯酸酯、聚酯、聚碳酸酯、聚碸、聚醚醯亞胺、聚醚碸、聚四氟 乙烯、聚芳醚酮、聚醯亞胺、聚苯醚以及液晶聚合物。
經鍍敷的塑料用於各種大批量的應用，例如用於製造汽車的車 標和車徽。用於製造汽車的車標和車徽的典型方法包括下列步驟
1) 模製出車標或車徽；
2) 將金屬層鍍敷到車標或車徽上；
3) 賦與圖案設計(如果需要)；以及
4) 組裝車標或車徽。
由此可見，現行的方法包括多個操作步驟，既增加了生產時間 又增加了生產成本。因此，希望能提供一種以較少的時間以及更加 經濟的方式生產所需結果的方法。此外，現有技術鍍敷非導體材料 的正面，這樣，所鍍敷金屬的可視部分啄露於空氣而蒙受損害。結 果，必須進行較厚的金屬鍍敷，使鍍層具有結構抗性和耐腐蝕性。
通常，在現有技術中，為了在基材上部分地進行無電鍍敷，需 要在部件不需鍍敷的部分施加掩模。掩模通常在無電鍍敷後才被移 除。因此，需要提供一種遮蓋欲鍍敷部件的改良方法。
本發明涉及一種對非導體基材有選擇地進行金屬化，以在至少 一部分非導體基材上形成金屬化塗層的方法。本發明對於以高效、 經濟的方式生產各種金屬化部件來說有用的，所述部件例如包括輪 轂、光線反射器、加熱式後視鏡、行動電話、標誌、徽章以及其他 此類部件。
本發明的方法可用來取代現行的在製造汽車車徽和車標時在 塑料上鍍敷的方法，該現行方法包括施加印花和裝配的步驟，而本 發明通過使用具備這些步驟的更有效的方式來完成。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種在非導體基材上形成附著的金 屬層的改良方法。
本發明的另 一 目的是提供一種用於製造大批量金屬鍍敷的非導體基材(包括塑料部件)的方法。本發明的另一目的是提供一種 用於製造形成有附著的金屬層的模製品的改良方法。本發明的另一 目的是提供一種用於製造具有印花或圖形的塗有金屬的塑料部件 的有凌支方法。
為此，本發明 一般性地涉及一種對具有前表面和後表面的透明 或半透明非導體基材有選擇地進行金屬化的方法，該前表面和後表
面彼此相對，該方法包括下列步驟
a) 用可移除的蓋片遮蓋該非導體基材前表面的至少一部分；
b) 通過調節並活化該非導體基材，以準備在該非導體基材上 進行鍍敷；
c) 移除該可移除的蓋片；以及
d) 對該非導體基材的後表面進行金屬鍍敷；
藉此，前表面上由該可移除的蓋片遮蓋的部分保持未被鍍敷。 在另一實施方案中，本發明涉及一種製造沉積有金屬層的模製 基材的方法，該方法包括下列步驟
a) 提供具有前面和背面的透明或半透明塑料薄膜；
b) 用可移除的蓋片遮蓋該塑料薄膜的前面；
c) 調節並活化該模製的塑料薄膜以在其上接受鍍敷；
d) 從該模製的塑料薄膜上移除該可移除的蓋片；以及
e) 通過無電鍍敷對該模製的塑料薄膜進行鍍敷；
藉此，該模製的塑料薄膜的前面保持未被鍍敷，而該模製的塑 料薄膜的背面具有附著的金屬鍍層；並且之後用塑料來封裝該附著 的金屬鍍層。
具體實施例方式
本發明 一般性地涉及一種對具有前表面和後表面的透明或半透明非導體基材有選擇地進行金屬化的方法，該前表面和後表面彼
此相對，該方法包括下列步驟
a) 用可移除的蓋片遮蓋該非導體基材前表面的至少一部分；
b) 通過調節並活化該非導體基材，以準備在該非導體基材上 進行鍍敷；
c) 移除該可移除的蓋片；以及
d) 對該非導體基材的後表面進行金屬鍍敷；
藉此，前表面上由該可移除的蓋片遮蓋的部分保持未被鍍敷， 這樣，能夠透過基材的前表面看到金屬鍍層。
本發明的方法可提供外觀近似於鍍鉻表面的鍍鎳表面。本發明 對於例如為具有複雜外形的三維部件提供鍍金屬表面是有用的。例 如，本發明為三維部件提供了有利的結果。
此外，本發明的發明人還發現，在金屬鍍敷步驟之前將非導體 基材曝露於UV輻射是有利的。發明人發現，曝露於UV輻射可增 加金屬鍍層對基材的附著性。
本發明還涉及一種製造沉積有金屬層的模製基材的方法，該方 法包括下列步驟
a) 提供具有前面和背面的塑料薄膜；
b) 用可移除的蓋片遮蓋該塑料薄膜的前面；
c) 將該塑料薄膜模製成三維形狀；
d) 調節並活化所模製的塑料薄膜以在其上接受鍍敷；
e) 從該模製的塑料薄膜上移除該可移除的蓋片；以及
f) 通過無電鍍敷對該模製的塑料薄膜進行鍍敷；
藉此，該模製的塑料薄膜的前面保持未被鍍敷，而該模製的塑 料薄膜的背面具有附著的金屬鍍層，這樣，能夠透過塑料薄膜的前 面看到金屬薄膜。在該實施方案中，典型的一系列步驟如下
1) 將可移除的(即，可剝離的)蓋片層合至200pm厚的聚碳酸 酯薄膜的 一 側。
2) 敏化該聚碳酸酯薄膜，並在該薄膜未被蓋片覆蓋的一側印 刷或篩印期望的圖形(如果需要)。
3) 將該薄膜模製成期望的三維形狀用於金屬化。
4) 接著，薄膜經四步金屬化流程加工，其步驟包括調節、活 化、促進以及無電鍍敷。在無電鍍敷步驟之前，但在調節、活化、 促進步驟之後，將可剝離的蓋片從聚碳酸酯薄膜上移除。
四步金屬化流程的例子包括下列步驟
1) 調節(2分鐘)
2) 活化(2分鐘)
3) 促進(2分鐘)；以及
4) 無電鍍鎳(4分鐘)。
5) 將經鍍敷的部件於10(TC烘烤一段時間(15分鐘)。
6) 將部件供至注塑機，或者用選定的塑料材料封裝或回填該 經鍍敷的部件。
雖然該實例使用聚碳酸酯薄膜，但本發明的方法並不限於這種 材料。其他非導體基材包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂、尼龍、聚 對苯二曱酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴、聚曱基丙烯酸曱 酯以及它們的組合。其他適於有選擇地進行金屬化的非導體基材也 可在本發明的方法中使用。
在一個優選實施方案中，本發明的方法包括將基材模製以得到 具有前面和背面的期望圖案的步驟。此時，可剝離的蓋片施用於模 製品的一側(即，前面)，而基材在其背面被金屬化。在金屬化之前， 可剝離的蓋片從模製品上移除。其目的在於在基材的背面而非前面進行鍍敷，這樣，能透過基材的前面看到金屬塗層。該目的也可以 另一種方式達到，在該方式中，不在基材的前表面上使用可剝離的 蓋片或掩模，而是通過在基材的後表面有選擇地施用活化劑，而不 在前表面施用活化劑。這可以通過使用施用活化劑的選擇手段(相 對於將整個基材浸漬)來完成，例如通過噴墨印刷法、絲網印刷法 或有選擇的塗布，從而將活化劑有選擇地印刷在基材的後表面上。 此外，對於本發明而言，對製品進行模製的手段並非重點，各 種已知用於對製品進行模製的方式都可使用，例如通過模具來模
制。基材成型的其他手段包括真空成型、尼布靈(Niebling)法或液 壓成型法。這裡的重要之處為賦予基材所期望的三維形狀。以下， 這種賦予形狀的加工將被統稱為"成型"。通常，最好以無電鍍敷 的方式來實施鍍敷步驟，並且無電鍍敷金屬通常是從由鎳、銅、鈷、 磷以及前述物質中 一種或多種的組合構成的一組物質中選出的。
本發明的方法通常還包括用非導體材料回填經鍍敷的基材，以 封裝經鍍敷的基材並防止金屬化層分層的步驟。通常，部件是用聚 碳酸酯、尼龍、ABS或其他樹脂材料來回填。回填或封裝步驟可通 過讓經鍍敷的基材返回到注塑設備中，以所期望的方式封裝經鍍敷 的基材來進行。
在本發明的另一優選實施方案中，基材在金屬化步驟之前曝露 於UV輻射。已發現在鍍敷之前曝露於UV輻射可增加所鍍敷金屬 對塑料部件的附著性。
通過在鍍敷步驟中使用有色塑料以及不同金屬，還可提供不同 效果的金屬化塑料。例如，塑料可染成黃色，並使用無電鎳作為鍍 敷金屬，可以提供金色效果。在其他實施方案中，優選使用透明基 材用於無電鍍敷和/或封裝鍍敷基材。這裡，重要之處為金屬鍍敷 在塑料薄膜的後表面上，這樣，在正常操作部件時，可透過塑料薄膜的前表面看到金屬。該方法使得金屬能透過塑料表面被看到。由 此，所鍍敷的金屬被塑料薄膜所保護，結果減少了劣化的可能性， 並且可有效地使用更薄的金屬塗層。
通過包括在模製基材前將圖形或標誌添加到非導體基材上欲 金屬化的部分上的步驟，還可提供不同的效果。對此，可通過將油 墨或樹脂印刷在塑料基材的前表面或後表面上而得到圖形設計。可 將無色或有色的透明或半透明油墨或樹脂印刷在基材上以得到選 擇性染色或不透明的設計。如此，例如在將鎳鍍敷於後表面之前， 可將黃色透明或半透明的油墨以有選擇的方式(例如條紋)印刷於 基材的後表面，由此得到了在透過基材的前表面觀看時為條狀金色 /銀色的外觀。或者，在鍍敷之前可將不透明油墨有選擇地印刷於 基材的後表面，由此得到了在透過基材的前表面觀看時為金屬光澤 外觀的所需圖案設計。最後，如果在背面印刷是在活化之後發生的， 金屬鍍敷將不會在印刷區域進行。因此，如果在活化之後將透明的 油墨印刷於後表面，將得到選擇性的未鍍敷區域，當從基材前面觀 看時，其為金屬光澤外觀的透明外觀。
本發明的一個有利之處在於其可包含複雜的圖形設計。因此， 本發明可用於例如製造汽車的車標與車徽。進而，還可在設計中包 含圖形，包括彩色圖形。如上所述，本發明對於具有簡單形狀和極 少平坦區域的車標和車徽的金屬化非常有用。由於本發明方法的高 效特性，該方法可用於大批量的應用。
本發明還涉及由本發明的方法製得的製品。
儘管以優選實施方案的方式具體示出並描述了本發明，但本領 域的技術人員應了解，可在不偏離本發明的範圍和精神的情況下對 其進行形式和細節上的改變。
權利要求
1. 一種對具有前表面和後表面的透明或半透明非導體基材有選擇地進行金屬化的方法，該前表面和後表面彼此相對，該方法包括下列步驟a)用可移除的蓋片遮蓋該非導體基材前表面的至少一部分；b)調節並活化該非導體基材，以在其上接受金屬鍍敷；c)移除該蓋片；以及d)對該非導體基材的後表面進行鍍敷；藉此，該表面上由該蓋片遮蓋的至少該部分保持未被鍍敷，這樣，能夠透過該基材的前表面看到金屬鍍層。
2. 如權利要求1所述的方法，進一步包括在鍍敷步驟之後烘培 該基材。
3. 如權利要求1所述的方法，其中該非導體基材是從由丙烯腈 丁二烯苯乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇 酯、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴、聚曱基丙烯酸曱酯以及前述物質 中一種或多種的組合構成的一組物質中選出的。
4. 如權利要求1所述的方法，進一步包括成型該基材以得到三 維基材的步驟。
5. 如權利要求4所述的方法，其中該模製基材的至少一部分是 通過注塑成型的。
6. 如權利要求1所述的方法，其中鍍敷步驟包括無電鍍敷。
7. 如權利要求6所述的方法，其中無電鍍敷金屬是從由鎳、銅、 鈷、磷以及前述物質中 一種或多種的組合構成的一組物質中選出 的。
8. 如權利要求1所述的方法，進一步包括用非導體材料回填經鍍敷的基材的步驟。
9. 如權利要求8所述的方法，其中用於回填該經鍍敷的基材的 非導體材料是從由ABS樹脂、聚碳酸酯樹脂、尼龍以及前述物質 中 一種或多種的組合構成的一組物質中選出的。
10. 如權利要求1所述的方法，包括在鍍敷步驟之前將該基材 曝露於UV輻射的步驟。
11. 如權利要求3所述的方法，其中該非導體基材被染上顏色。
12. 如權利要求11所述的方法，其中該非導體基材被染成黃 色，並且鍍敷步驟包括無電鍍鎳。
13. 如權利要求3所述的方法，其中該非導體基材是透明的。
14. 如權利要求8所述的方法，其中該非導體基材以及用於回 填該非導體基材的材料都是透明的。
15. 如權利要求4所述的方法，包括在模製該基材之前在該非 導體基材的背面施加圖形的步驟。
16. —種由權利要求1的方法製得的產品。
17. —種製造沉積有金屬層的模製基材的方法，該方法包括下 列步驟a) 提供具有前面和背面的塑料薄膜；b) 用可移除的蓋片遮蓋該塑料薄膜的前面；c) 將該塑料薄膜模製成三維形狀；d) 調節並活化所模製的塑料薄膜以在其上接受鍍敷；e) 從該模製的塑料薄膜上移除該可移除的蓋片；以及f) 通過無電鍍敷對該模製的塑料薄膜進行鍍敷；藉此，該模製的塑料薄膜的前面保持未被鍍敷，而該模製的 塑料薄膜的背面具有附著的金屬鍍層，這樣，能夠透過基材的前 面看到該金屬鍍層。
18. 如權利要求17所述的方法，進一步包括用非導體材料回填 該模製的塑料薄膜的步驟，以實質上封裝該模製的薄膜和金屬鍍 層。
19. 如權利要求18所述的方法，其中用於封裝該模製的薄膜的 非導體材料是從由ABS樹脂、聚碳酸酯樹脂、尼龍、聚對苯二曱 酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴、聚曱基丙烯酸曱酯以及 前述物質中 一 種或多種的組合構成的 一 組物質中選出的。
20. 如權利要求18所述的方法，其中在鍍敷前在該基材的背面 印刷圖形設計。
21. —種由權利要求18的方法製得的模製產品。
22. —種對具有前表面和後表面的透明或半透明非導體基材有 選擇地進4於金屬化的方法，該前表面和後表面4皮此相對，該方法 包括下列步驟a) 對該後表面的至少一部分有選擇地進行活化，以在其上接 受金屬鍍敷；b) 鍍敷該後表面；藉此，該前表面的至少一部分保持無金屬鍍層，並且該後表 面的至少一部分經金屬鍍敷，這樣，能夠透過該基材的前表面看 到金屬鍍層。
23. 如權利要求22所述的方法，進一步包括在鍍敷步驟之後烘 培該基材。
24. 如權利要求22所述的方法，其中該非導體基材是從由丙烯 腈丁二烯苯乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、尼龍、聚對苯二曱酸乙二 醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴、聚曱基丙烯酸曱酯以及前述物 質中一種或多種的組合構成的一組物質中選出的。
25.如權利要求22所述的方法，進 一 步包括模製該基材以得到三維基材的步驟。
26. 如權利要求25所述的方法，其中該模製基材的至少一部分 是通過注塑成型的。
27. 如權利要求22所述的方法，其中鍍敷步驟包括無電鍍敷。
28. 如權利要求27所述的方法，其中無電鍍敷金屬是從由鎳、 銅、鈷、磷以及前述物質中一種或多種的組合構成的一組物質中 選出的。
29. 如權利要求22所述的方法，進一步包括用非導體材料回填 經鍍敷的基材的步驟。
30. 如權利要求29所述的方法，其中用於回填該經鍍敷的基材 的非導體材料是從由ABS樹脂、聚碳酸酯樹脂、尼龍、聚對苯二 曱酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴、聚甲基丙烯酸甲酯以 及前述物質中 一種或多種的組合構成的一組物質中選出的。
31. 如權利要求22所述的方法，包括在鍍敷步驟之前將該基材 曝露於UV輻射的步驟。
32. 如權利要求22所述的方法，其中該非導體基材被染上顏色。
33. 如權利要求32所述的方法，其中該非導體基材被染成黃 色，並且鍍敷步驟包括無電鍍鎳。
34. 如權利要求24所述的方法，其中該非導體基材是透明的。
35. 如權利要求29所述的方法，其中該非導體基材以及用於回填該非導體基材的材料都是透明的。
36. 如權利要求22所述的方法，包括在模製該基材之前在該非導體基材的背面施加圖形的步驟。
全文摘要
本發明涉及第二表面金屬化法。提供了一種對透明或半透明的非導體基材有選擇地進行金屬化的方法，包括下列步驟1)用可剝離的蓋片遮蓋非導體基材前表面的至少一部分；2)調節並活化非導體基材，以在其上接受金屬鍍敷；3)移除可剝離的蓋片；以及4)鍍敷非導體基材。因此，非導體基材被可剝離的蓋片遮蓋的部分保持未被鍍敷，這樣，能夠透過基材的前表面看到金屬鍍層。非導體基材可為由模製的塑料薄膜得到的三維模製基材。
文檔編號G01R31/26GK101535826SQ200780042178
公開日2009年9月16日 申請日期2007年12月10日 優先權日2007年1月24日
發明者史蒂文·艾伯特, 安德魯·卡梅倫, 肯尼思·克勞斯 申請人:麥克德米德有限公司