Verfahren zur Herstellung metallisierter textiler Flächengebilde

Abstract

 Metallisierte Flächengebilde mit guter Flexibilität und textilem Charakter erhält man, wenn man Gewebe, Gewirke, Vliese u. dgl. zunächst naßchemisch oder durch Aufdampfen mit einer dünnen Metallschicht überzieht und diese anschließend galvanisch verstärkt.

Beschreibung

[0001] Es ist bekannt, daß textile Flächengebilde aus synthetischen und/oder nativen Fasern oder Fäden stromlos naßchemisch metallisiert werden können.

[0002] Es ist außerdem bekannt, daß man auf einer Kunststoffoberfläche abgeschiedene Metallschichten auf galvanischem Wege verstärken kann (R.Weiner, Kunststoff-Galvanisierung, Eugen G. Leutze Verlag, 1973).

[0003] Eine galvanische Verstärkung von textilen Flächengebilden analog der Kunststoffgalvanisierung ist ebenfalls möglich. Diese führt erwartungsgemäß zu Verklebungen der Fäden an ihren Berührungspunkten, was eine brettartige Versteifung des Materials zur Folge hat.

[0004] überraschender Weise wurde nun festgestellt, daß bei einer geringfügigen galvanischen Verstärkung, insbesondere in kontinuierlicher Fahrweise, von mit einer Metallauflage beschichteten textilen Flächengebilden bei niedrigen Amperestärken trotz partieller Verklebung der Fäden die textilen Eigenschaften erhalten bleiben. Die kritische Menge des galvanisch abgeschiedenen Metalls hängt sowohl von den physikalischen Eigenschaften des Metalls wie Härte, Dichte, Duktilität und Kristallinitätsgrad, als auch von denen des textilen Trägermaterials wie E-Modul, Kristallinitätsgrad und Molmasse ab.

[0005] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die vorzugsweise mit Ni, Cu, Sn, Zn, Pb, Au, Ag, Pd, Pt und Cd auf galvanischem Wege verstärkten Fäden, Fasern und textilen Flächengebilde ausgezeichnete thermische und elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Weiter ist überraschend, daß die erfindungsgemäß erhaltenen Produkte hervorragende Verträglichkeit in Thermoplasten bzw. Duroplasten aufweisen.

[0006] Die kontinuierliche galvanische Verstärkung wird vorzugsweise unter Warenbewegung durchgeführt, beispielsweise indem das metallisierte, galvanisch zu verstärkende Textilgut im Galvanobad so über Rollen geführt wird, daß seine Transportrichtung mindestens zweimal, vorzugsweise mehrfach wechselt. Ein Verkleben an den Garn- bzw. Maschenkreuzungspunkten durch zu große Metallabscheidung wird so verhindert.

[0007] Die zu verstärkende Metallschicht kann stromlos naßchemisch etwa gemäß DE-OS 2 743 768, oder auf eine beliebige andere Weise aufgebracht werden, z.B. durch Aufdampfen oder "_Spattern_" nach dem Kathodenstrahlverfahren.

[0008] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung metallisierter textiler Flächengebilde, wie Gewebe, Gewirke, Vliese, Filze usw. aus nativen oder synthetischen Fäden oder Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß man das textile Flächengebilde mit einer elektrisch leitenden Metallschicht überzieht und diese Metallschicht auf galvanischem Wege verstärkt.

[0009] Die zu verstärkende Metallschicht ist in weiten Grenzen variierbar. Sie sollte jedoch einerseits einen gleichmäßigen Stromfluß gewährleisten, andererseits aus wirtschaftlichen Gründen möglichst dünn sein. Daher werden Metallauflagen von 1 bis 20 g Metall/m textiles Flächengebilde bevorzugt.

[0010] Die Stärke der galvanisch abgeschiedenen Metallschicht liegt bei Kupfer, Nickel und Cobalt zwischen 10 und 40 g/m², bei Gold, Blei, Zinn, Cadmium zwischen 10 und 250 g/m².

[0011] Die galvanische Verstärkung kann mit sauren und alkalischen Galvanisierungsbädern durchgeführt werden.

[0012] Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß teure Reduktionsmittel, wie Diethylaminoboran, Natriumborhydrid, Natriumhypophosphit, die bei der chemischen Abscheidung des Metalls an der Substratoberfläche verbraucht werden, durch den preiswerten elektrischen Strom ersetzt werden.

[0013] Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens der galvanischen Verstärkung liegt in der wesentlich leichteren Handhabbarkeit der galvanischen Bäder. Bei einem naßchemischen stromlosen Metallisierungsbad müssen pH-Wert und Zusammensetzung immer wieder analysiert und mit den fehlenden Bestandteilen ergänzt werden.

[0014] Mit dem Verfahren der galvanischen Verstärkung kann eine reduktiv abgeschiedene Metallauflage, die oxidationsempfindlich ist, durch eine unempfindliche Metallschicht gegenüber Oxidantien, wie Sauerstoff der Luft geschützt werden.

[0015] Die elektrolytisch abgeschiedene Metallschicht zeigt aufgrund der hohen elektrischen und thermischen Leitfähigkeit gute Wärmestandfestigkeit, starkes Reflexionsvermögen für auftreffende elektromagnetische Strahlung. Dadurch sind solche metallisierten textilen Flächengebilde z.B. zur Herstellung von flexiblen Schirmantennen für Radarwellen geeignet.

[0016] Weitere Einsatzgebiete sind heizbare textile Flächengebilde für den Schutzkleinspannungsbereich ( ≦ 42V) zur Verwendung im Kraftfahrzeugsektor, in Gartenbau, Aquaristik und Medizintechnik, Ableitung von störenden oder gefährlichen elektrostatischen Aufladungen im Objekt- und Personenschutzsektor, Ausrüstung von Rettungsgeräten zur Radarortung, wie Rettungsinseln und Schwimmwesten und Schutz von Personen und elektronischen Geräten vor dem störenden bzw. gesundheitgefährdenden Einfluß von Mikrowellen und Hochfrequenzstrahlung, Herstellung- von Batterieelementen und Blitzableitung z.B. beim Flugzeugbau durch Einarbeitung in polymere Werkstoffe.

Beispiel 1

[0017] Ein Polyester-Baumwoll-Spinnfasergewebe (10 x 10 cm) wird bei Raumtemperatur 2 Minuten in eine salzsaure kolloidale Palladiumlösung eingetaucht, mit destilliertem Wasser gespült, 2 Minuten in eine 5 Gew.-%ige Natriumhydroxidlösung gelegt, mit destilliertem Wasser gewaschen und 15 Minuten in einem reduktiven alkalischen Kupferbad bei Raumtemperatur verkupfert. Das Gewebe wird gespült, in einem sauren galvanischen Kupferbad als Kathode geschaltet und bei 1,0 Ampere in 30 Minuten mit 29,6 g/m² Kupfer verstärkt. Man erhält ein textilelastisches Gewebe, dessen elektrischer Widerstand in einer Entfernung von 2,0 cm in Schußrichtung und Kettrichtung 0,7 beträgt. Das verwendete Kupferbad enthält pro Liter 200 g CuS0₄ x 5H₂0 und 30 ^g H₂SO₄ ( δ = 1,84 g/_cm³)_.

Beispiel 2

[0018] Ein Quadrat (10 x 10 cm) eines 100 %igen Polyacrylnitril-Spinnfasergewebes in Leinwandbindung wird gemäß Beispiel 1 naßchemisch verkupfert und dann in einem galvanischen Verkupferungsbad bei 1,25 Ampere in 27 Minuten mit 33,3 g/m² Kupfer verstärkt.

Beispiel 3

[0019] Ein 10 x 10 cm großes Quadrat eines Gestrickes aus Polyethylenterephthalat wird bei Raumtemperatur in ein Aktivierungsbad aus 0,4 g 4-Cyclohexen-1,1 dicarbonsäureanhydrid-palladium (II)-chlorid in 1 1 CH₂Cl₂ getaucht, nach einer Minute dem Bad entnommen, bei_'Raumtemperatur getrocknet und dann 10 Minuten in einem alkalischen Vernicklungsbad auf chemischem Wege mit einer 12 g/m² starken Nickelauflage versehen. Das Gestrick wird gemäß Beispiel 1 bei 1,5 Ampere in 17 Minuten mit 25 g/m² verkupfert.

Beispiel 4

[0020] Ein 10 x 10 cm großes Quadrat eines Gestrickes aus einem Polyacrylnitrilgarn wird bei Raumtemperatur sorgfältig gemäß Beispiel 1 mit 12 g/m² Nickel beschichtet, mit destilliertem Wasser gespült und in einem Halbglanznickelbad bei Raumtemperatur als Kathode bei 1,0 Ampere in 30 Minuten mit 28,3 g/m² Nickel verstärkt. Die textilen Eigenschaften des Gestrickes bleiben erhalten.

Beispiel 5

[0021] Ein 10 x 10 cm großes Quadrat eines Baumwoll-Spinnfasergewebes wird gemäß Beispiel 1 verkupfert und dann gemäß Beispiel 4 mit Nickel verstärkt. Man bekommt nach 30 Minuten ein Gewebe mit 27,5 g/m² Nickelauflage.

Beispiel 6

[0022] Ein 9 x 14 cm großes Polyester-Baumwollgewebe wird bei Raumtemperatur in ein Bad aus 0,3 g 4-Cyclohexen-1,1-dicarbonsäure-anhydrid-palladium-(II)-chlorid in 1 1 Methylenchlorid getaucht, nach einer Minute dem Bad entnommen, bei Raumtemperatur getrocknet und dann in 8 Minuten auf chemischem Wege mit einer 15 g/m² starken Nickelauflage versehen.._Das _Nickelbad enthält 30 g/l Nickelchlorid 3 g/1 Dimethylaminboran und 10 g/1 Citronensäure und wurde mit Ammoniak auf pH 8,1 eingestellt.

[0023] Das Gewebe wurde an den langen Seiten mit einem Stahldraht kontaktiert, mit den Drähten in einer Galvanisierungsapparatur an der Kathode befestigt und dabei in ein Verzinnungsbad getaucht. Bei einer Stromstärke von 10 Ampere wurden bei Raumtemperatur in 3 Minuten 9 g Zinn/m² abgeschieden. Das Zinnbad enthält 80 g/1 Zinn-II-Sulfat, 50 g/1 Schwefelsäure, 100 g/1 Kresolsulfonsäure, Gelatine und ß-Naphthol.

Beispiel 7

[0024] Ein 9 x 14 cm großes Rechteck aus einem Polyester-Baumwollgewebe wurde gemäß Beispiel 6 vorvernickelt und danach verzinnt. Innerhalb von 8 Minuten wurden bei Raumtemperatur und bei einer Stromstärke von 10 Ampere 37 g/m² Zinn abgeschieden. Das Gewebe behielt seinen textilen Charakter.

Beispiel 8

[0025] Ein Gewebe aus Polester-Baumwollgarn (9 x 14 cm) wurde in einem Bad aus 0,4 g 4-Cyclohexen-1,1-dicarbonsäure-anhydrid-palladium-(II)-chlorid und einem Liter Methylenchlorid, aktiviert und nach Trocknung des Gewebes bei Raumtemperatur in 7 Minuten auf chemischem Wege mit einer 13 g/m²starken Nickelauflage versehen. Das Gewebe wurde an seinen langen Seiten mit einem Stahldraht kontaktiert, mit den Drähten an der Kathode an einer Galvanisierungsanlage befestigt und in ein Verzinnungsbad getaucht. Bei einer Stromstärke von 10 Ampere wurden innerhalb 3 Minuten 31 g Zinn/m² auf diesem vernickelten Gewebe galvanisch abgeschieden. Das gespülte und getrocknete Gewebe behielt seinen textilen Charakter.

Beispiel 9

[0026] Gemäß Beispiel 8 wurde ein 9 x 14 cm großes Polyester-Baumwollgewebe chemisch vernickelt und dann galvanisch verzinkt. Bei einer Stromstärke von 10 Ampere wurden bei 30°C 8 Minuten 80 g/m² Zink abgeschieden. Das verzinkte Gewebestück zeigte hohe Flexibilität und textilen Charakter. Als Zinkbad wurde das Bad Slotozid NH der Fa. Max Schlötter, Geislingen, verwendet.

Beispiel 10

[0027] Eine gemäß DOS 3 025 307, Beispiel 10 kontinuierlich vernickelte Stoffbahn wird zuerst durch eine 5 %ige Salzsäure und anschließend durch eine Galvanisierstrecke gemäß Fig. 1 gezogen. Dabei sind die Anoden parallel zur Stoffbahn angeordnet. Die als Kathoden geschalteten 3 letzten außerhalb der Badflüssigkeit angeordneten Umlenkrollen werden so geregelt, daß von links nach rechts aufsteigend eine Stromstärke von 0,4 _A/dm², 1,2 _A/dm² und 3 A/dm² fließt. Das Nickelbad enthält 280 g/1 Nickelsulfat, 40 g/1 Nickelchlorid und 35 g Borsäure. Bei 40°C und pH 2,6 werden daraus bei einer Verweilzeit von 20 Minuten auf der Stoffbahn 22,6 g Nickel/m2 abgeschieden. Die metallisierte Stoffbahn hat dabei ihre Flexibilität und ihren textilen Charakter behalten.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung metallisierter textiler Flächengebilde, dadurch gekennzeichnet, daß man das textile Flächengebilde mit einer elektrisch leitenden Metallschicht überzieht und diese Metallschicht auf galvanischem Wege verstärkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Metallschicht durch stromlose, naßchemische Metallisierung aufgetragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Metallschicht durch Aufdampfen des Metalls aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man galvanisch Kupfer, Nickel und Cobalt in einer Menge von 10 bis 40 g/m² und Gold, Blei, Zinn, Zink und Cadmium in einer Menge von 10 bis 250 g/m² abscheidet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die galvanische Verstärkung kontinuierlich vornimmt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die galvanische Verstärkung unter mindestens zweimaliger Änderung der Transportrichtung des Textilgutes vornimmt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Vormetallisierung und galvanische Verstärkung in einem kontinuierlichen Verfahren vornimmt.

Zeichnung