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Procédé de métallisation de tissus non conducteurs et de ma- tières fibreuses ou poreuses.
La présente invention concerne la métallisation d'un tissu non conducteur et de matières fibreuses/poreuses par une opération comportant un dépôt électrolytique. N'im- porte quel tissu naturel ou synthétique peut être métallisé par le procédé de l'invention soit à l'état de fil, soit dans la pièce ou l'article fini et le terme "tissu" employé dans la description et les revendications renferme un fil ou un tis- su de n'importe quel genre qui est non-conducteur avant le traitement suivant la présente invention.
Le papier, le feutre, l'asbeste, le bois, les matières céramiques non vernissées et le cuir sont des exemples de ma- tières fibreuses ou poreuses qui conviennent pour la métalli- sation par le procédé de la présente invention.
Des propositions ont été faites de temps en temps pour métalliser ou recouvrir les surfaces de matières non poreu- ses telles que du verre, des cires, des résines synthétiques ou naturelles, des matières plastiques, des esters et des éthers de oellulose, sous forme de films ou sous forme solide,
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le celluloïd et la vulcanite et pour amener dans ce but la surface dans un état actif par l'action de réactifs ou de sol- vants, et pour déposer ensuite du métal sur la surface par immersion dans un bain contenant un sel de métal avec ou sans un agent réducteur, le dépôt de métal étant ensuite poli comme une couche décorative ou employé comme véhicule pour un dépôt électrique subséquent.
La présente invention ne concerne pas des mati ères qui sont non-poreuses ni aucune matière dont la surface a été traitée pour être rendue non-poreuse par exemple par laquage, cirage, vernissage, émaillage ou glaçurage.
La présente invention diffère donc des propositions antérieurement connues en ce qu'elle implique le traitement de la matière de telle manière que la structure interne est imprégnée de particules métalliques de façon à être rendue conductrice tandis que la surface est rendue non-conductrice autant que possible avant le traitement de dépôt électroly- tique.
L'invention est donc basée sur une conception opposée aux enseignements de la pratique antérieure, en ce sens qu'avant le dépôt électrolytique, la structure intérieure de la matière est rendue conductrice et la surface est rendue sensiblement non-conductrice de sorte que la croissance du dépôt électrolytique commence à l'intérieur de la structure et en-dessous de la surface et s'emmêle à la structure de la matière, la surface devenant finalement couverte si l'opéra- tion de dépôt est conetinuée suffisamment longtemps.
L'invention consiste en un procédé pour la métalli- sation d'un tissu non conducteur et d'une matière fibreuse ou poreuse, dans lequel la structure intérieure de la matière est d'abord rendue conductrice de l'électricité par immersion dans une solution contenant un composé d'argent et un agent réducteur , et ensuite la surface extérieure est traitée pour être rendue sensiblement non-conductrice et la matière ainsi traitée au préalable est alors soumise au dépôt électrolytique de métal.
L'invention comprend en outre un traitement final, effectué à volonté, suivant lequel la matière est soumise à une seconde opération de dépôt électrolytique.
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Lorsque par exemple on désire appliquer à un tissu initialement plaqué au moyen d'unmétal tel que le cuivre, un autre métal/que l'or ou l'argent, la couche de cuivre peut être employée, en vue de l'économie, comme une base inter- médiaire sur la-quelle on peut appliquer alors une couche très mince du métal rare.
En pareils cas, le produit final sera la matière im- prégnée de particules métalliques conductrices, dtune couche de cuivre et d'autres couches de métal rare.
Dans la mise en pratique de l'opération suivant le procédé préféré, la matière est, si c'est nécessaire, d'a- bord dégrai ssée, par exemple par traitement au moyen de tri-ohlore-éthylène suivi d'un lavage à l'eau chaude et d'un rinçage et d'un nettoyage final complet dans l'eau.
La matière nettoyée est alors traitée par immersion dans une solution aqueuse de chlorure stanneux, après quoi, elle est lavée et imprégnée par immersion dans une solution d'hydroxyde d'argent ammoniacal auquel est ajoutée, immédia- tement avant l'emploi, une solution de sucre réducteur.
Le tissu ou la matière fibreuse en traitement est de préférence maintenu en mouvement dans la solution combinée ou bien la solution est agitée de façon appropriée.
On trouve que la réaction est achevée en un temps de 20 à 30 minutes.
Dans certains cas, ce traitement d'imprégnation peut être répété pour assurer un degré élevé de conductibilité.
La matière maintenant conductrice est lavée complète- ment et séchée à fond et les particules métalliques de la surface de la matière sont enlevées à la brosse ou autrement.
Cet enlèvement des particules métalliques est d'une grande importance et l'état idéal s'obtient lorsque toutes ces par- ticules sont enlevées de façon que la surface soit rendue complètement exempte de particules conductrices, mais il doit être bien entendu que des particules isolées qui peuvent res- ter par inadvertance sur la surface après l'opération de sé- chage et de brossage ne nuisent pas au succès de l'opération vu que la surface restera encore sensiblement, si pas complè- tement, non-conductrice de sorte que le dépôt électrolytique commencera sous la surface et croîtra graduellement. La mâtière
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est alors transportée dans le bain électrolytique.
N'importe quel métal de re1étem3nt final désiré peut être déposé direc- tement en une opération., comme on l'a indiqué ci-dessus, le premier dépôt sera habituellement du suivre, la quantité déposée dépendant du but particulier pour laquelle la matiè- re est requise. Il est recommandable que, lorsque du cuivre doit être déposé, la matière soit aspirée de cyanure de cui- vre conformément à une pratique connue avant le traitement de dépôt électrolytique.
Dans la pratique de l'opération, il est naturellement inévitable que, lorsque la matière séchée imprégnée est in- troduite dans le bain électrolytique, de l'humidité est ab- sorbée. Pour cette raison, particulièrement si la matière est relativement épaisse, il est désirable de procéder au dé- pôt électrolytique par étages, et d'enlever la matière du bain électrolytique après un certain temps et de la sécher avant de l'immerger à nouveau dans le bain. Lorsque la matière doit être polie à la peau de buffle, il est important que la ma- tière soit complètement séchée après le dépôt électrolyti- que et avant le polissage. L'expérience a montré qu'une pel- licule de métal déposée électrolytiquement est, avant le po- lissage, quelque peu poreuse et permet le départ de l'humidité située sous elle.
Les pores très petits dans la pellicule sont fermés par l'opération de plissage et l'humidité ne peut pas alors s'échapper d'en-dessous de la surface sans détruire la continuité de la couche métallique.
Par conséquent, dans le cas où un dépôt épais est désiré, la matière doit être enlevée du bain dès que le dépôt s'est formé jusqu'à la surface pour constituer une couche ad- hérente et cohérente. Elle doit alors être complètement séchée et ensuite polie pour fermer les pores de la couche métallique déposée. La matière est alors introduite de nouveau dans le bain électrolytique et le dépôt électrolytique est achevé sans crainte de l'absorption de nouvelle humidité.
Dans le cas de fil ou de tissu, la pellicule déposée sera habituellement mince et aucun polissage ne sera nécessaire après le séchage final.
Les solutions suivantes peuvent être employées pour la mise en pratique du procédé.
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La solution aqueuse de chlorure stanneux peut contenir de 2 à 3 grammes de chlorure stanneux dans 1 litre d'eau distillée.
La solution d'argent peut être préparée par dissolution de 200 gr. de nitrate d'argent dans 1 litre d'eau distillée et addition d'une solution aqueuse d'ammoniaque de poids spécifique de 0,88 à 0,90, jusqu'à ce que le précipité initial soit juste dissous. 100 gr. de soude caustique sont alors ajoutés et le précipité formé est juste redissous par addition lente d'une solution très diluée d'ammoniaque, par exemple 100 cc de la solution à 0,88 dilués au moyen d'eau distillée jusqu'à par exemple 20 lites.
La solution réductrice est préparée par dissolution de 90 gr. de sucre de canne commercial dans 500 cc. d'eau distillée, addition de 4 cc. d'acide nitrique de poids spécifique 1,4 et chauffage pendant quelques minutes à 90-95 C.
La solution est refroidie et complétée jusqu'à 1 litre pour l'usage.
Environ 1/20 de litre de cette solution est nécessaire pour chaque litre de la solution d'argent, les deux solutions étant mélangées seulement avant l'immersion de la ratière à métalliser.
Dans l'opération électrolytique, particulièrement au commencement, de très faibles densités de courant doivent être employées.
On a trouvé que 1/2 ampère par décimètre carré de surface avec 1 1/2 à 2 volts, donne satisfaction. -'-près qu'un couche initiale a été déposée, le courant peut être augmenté jusqu'à 1 ampère et le voltage jusqu'à 4 à 6, et le dépôt peut être favorisé par application de chaleur et agitation confor- mément à la pratique connue de l'électrolyse.
L'application de l'invention dans une forme étendue sera bien comprise,le procédé se prêtant entre autres à la fabrication de produits industriels tels que des conducteurs électriques et des écrans, des gazes de filtratinn, du papier métallisé et des articles décoratifs tels que aes tissus et des lacets dorés et argentés.
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Process for the metallization of non-conductive fabrics and of fibrous or porous materials.
The present invention relates to the metallization of a non-conductive fabric and fibrous / porous materials by an operation comprising an electroplating. Any natural or synthetic fabric can be metallized by the process of the invention either in the form of a thread or in the part or the finished article and the term "fabric" used in the description and the claims includes a yarn or fabric of any kind which is non-conductive prior to processing according to the present invention.
Paper, felt, asbestos, wood, unglazed ceramic materials and leather are examples of fibrous or porous materials which are suitable for metallization by the process of the present invention.
Proposals have been made from time to time to metallize or cover the surfaces of non-porous materials such as glass, waxes, synthetic or natural resins, plastics, esters and ethers of cellulose, in the form of films or in solid form,
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celluloid and vulcanite and for this purpose to bring the surface into an active state by the action of reagents or solvents, and then to deposit metal on the surface by immersion in a bath containing a metal salt with or without a reducing agent, the metal deposit then being polished as a decorative layer or used as a vehicle for subsequent electrical deposition.
The present invention does not relate to materials which are non-porous nor to any material whose surface has been treated to be made non-porous, for example by lacquering, waxing, varnishing, enameling or glazing.
The present invention therefore differs from previously known proposals in that it involves the treatment of the material in such a way that the internal structure is impregnated with metal particles so as to be made conductive while the surface is made non-conductive as much as possible. before the electrolytic deposition treatment.
The invention is therefore based on a design opposite to the teachings of prior practice, in that prior to electroplating, the interior structure of the material is made conductive and the surface is made substantially non-conductive so that the growth Electroplating begins within the structure and below the surface and becomes entangled with the structure of matter, the surface eventually becoming covered if the deposition process is continued long enough.
The invention consists of a process for the metallization of a non-conductive fabric and a fibrous or porous material, wherein the interior structure of the material is first made electrically conductive by immersion in a solution. containing a silver compound and a reducing agent, and then the outer surface is treated to be made substantially non-conductive and the material so pretreated is then subjected to the electroplating of metal.
The invention further comprises a final treatment, carried out at will, whereby the material is subjected to a second electrolytic deposition operation.
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When, for example, it is desired to apply to a fabric initially plated with a metal such as copper, another metal / other than gold or silver, the copper layer can be employed, with a view to economy, as an intermediate base on which a very thin layer of the rare metal can then be applied.
In such cases, the end product will be the material impregnated with conductive metal particles, a layer of copper and other layers of rare metal.
In carrying out the operation according to the preferred method, the material is, if necessary, defatted first, for example by treatment with tri-chlorine-ethylene followed by washing with water. hot water and a rinse and a complete final cleaning in water.
The cleaned material is then treated by immersion in an aqueous solution of stannous chloride, after which it is washed and impregnated by immersion in a solution of ammoniacal silver hydroxide to which is added, immediately before use, a solution. reducing sugar.
The fabric or fibrous material being treated is preferably kept in motion in the combined solution or the solution is suitably agitated.
The reaction was found to be completed within 20 to 30 minutes.
In some cases, this impregnation treatment can be repeated to ensure a high degree of conductivity.
The now conductive material is washed thoroughly and thoroughly dried and metal particles from the surface of the material are brushed or otherwise removed.
This removal of the metal particles is of great importance and the ideal state is obtained when all these particles are removed so that the surface is made completely free of conductive particles, but it should of course be understood that isolated particles which may inadvertently remain on the surface after the drying and brushing operation will not affect the success of the operation since the surface will still remain substantially, if not completely, non-conductive so that the electrolytic deposition will start below the surface and gradually increase. The mast
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is then transported to the electrolytic bath.
Any desired final residue metal can be deposited directly in one step. As indicated above, the first deposit will usually follow, the amount deposited depending on the particular purpose for which the material is to be deposited. re is required. It is recommendable that when copper is to be deposited, the material is aspirated from copper cyanide in accordance with known practice prior to the electroplating treatment.
In the practice of the operation, it is of course inevitable that, when the impregnated dried material is introduced into the electrolytic bath, moisture is absorbed. For this reason, especially if the material is relatively thick, it is desirable to carry out the electroplating in stages, and to remove the material from the electrolytic bath after some time and dry it before submerging it again in the electrolytic bath. the bath. When the material is to be buffalo skin polished, it is important that the material is completely dried after electroplating and prior to polishing. Experience has shown that an electrolytically deposited metal film is, before polishing, somewhat porous and allows the moisture beneath it to escape.
The very small pores in the film are closed by the pleating operation and moisture cannot escape from below the surface without destroying the continuity of the metal layer.
Therefore, in the event that a thick deposit is desired, the material should be removed from the bath as soon as the deposit has formed to the surface to provide an adherent and cohesive layer. It must then be completely dried and then polished to close the pores of the deposited metal layer. The material is then introduced back into the electrolytic bath and the electroplating is completed without fear of absorption of new moisture.
In the case of yarn or fabric, the film deposited will usually be thin and no polishing will be necessary after final drying.
The following solutions can be employed for practicing the process.
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The aqueous stannous chloride solution can contain 2 to 3 grams of stannous chloride in 1 liter of distilled water.
The silver solution can be prepared by dissolving 200 gr. of silver nitrate in 1 liter of distilled water and addition of an aqueous ammonia solution of specific gravity of 0.88 to 0.90, until the initial precipitate is just dissolved. 100 gr. of caustic soda are then added and the precipitate formed is just redissolved by slow addition of a very dilute solution of ammonia, for example 100 cc of the 0.88 solution diluted with distilled water up to for example 20 lites.
The reducing solution is prepared by dissolving 90 gr. of commercial cane sugar in 500 cc. of distilled water, addition of 4 cc. of nitric acid of specific gravity 1.4 and heating for a few minutes at 90-95 C.
The solution is cooled and made up to 1 liter for use.
About 1/20 of a liter of this solution is necessary for each liter of the silver solution, the two solutions being mixed only before the immersion of the dobby to be metallized.
In the electrolytic operation, particularly at the beginning, very low current densities must be employed.
It has been found that 1/2 ampere per square decimeter of area with 1 1/2 to 2 volts is satisfactory. -'- After an initial layer has been deposited, the current can be increased up to 1 ampere and the voltage up to 4 to 6, and the deposition can be promoted by the application of heat and agitation in accordance with the known practice of electrolysis.
The application of the invention in an extended form will be well understood, the process lending itself among other things to the manufacture of industrial products such as electrical conductors and screens, filtrating gauzes, metallized paper and decorative articles such as with gold and silver fabrics and laces.