CN109972250B - 一种多金属导电纤维的制备方法 - Google Patents

一种多金属导电纤维的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多金属导电纤维的制备方法，包括如下内容，a、将纤维浸入无水乙醇中进行表面油脂的去除，用去离子水进行冲洗5~6min；b、将步骤a处理的纤维穿入磁控溅射机内，采用磁控溅射法在纤维表面依次镀上镍层，钛层及银层；c、将镀有金属层的纤维加捻后，启动加热器对纤维进行加热，控制加热温度为130‑160℃，加热时间为9~12min；对加热后的金属纤维进行冷却处理，将纤维温度降至常温，形成导电纤维。

Description

一种多金属导电纤维的制备方法
技术领域
本发明专利涉及一种纤维，具体涉及一种多金属导电纤维的制备方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，满足人们不同需要的纺织品纤维层出不穷，以满足消费者的需求，在人们的日常生活中起着越来越重要的作用。
随着产业的不断发展，面料的市场也在不断扩大，但是面料大多都效果较为单一，仅具备了遮挡的功能，比如棉纤维制品易受微生物作用，容易被细菌、霉菌侵蚀，抗菌防霉效果不显著；棉纤维本身抗紫外线能力差，使得其制作夏季服装会导致皮肤产生色素沉淀甚至会引发皮肤癌。随着生活水平的不断提高，人们对生活中的必需品的需求也在不断提高，而单独使用的面料纤维在制成面料后往往无法满足当下人们的使用需求,通常弹性纤维不能沉积金属层，因为沉积金属层后会导致弹性纤维失去弹性，为了同时满足弹性纤维材料导电和维持弹性的要求，需要对弹性材料的金属导电金属层的结构和形态进行研发。
发明内容
发明的目的：本发明的目的在于提供一种多金属导电纤维的制备方法，通过多根纤维同时镀多种金属的工艺在纤维表面镀上螺旋的金属层，使得该纤维具备导电性，从而满足更高的需求。
本发明采用的技术方案：一种多金属导电纤维的制备方法，所述金属导电纤维是由一根尼龙纤维，其外部缠绕两根棉纤维组成，所述尼龙纤维和棉纤维上带有均带有螺旋的金属层；具体包括如下步骤：
a、将尼龙纤维和棉纤维浸入无水乙醇中进行表面油脂的去除，然后用去离子水进行冲洗5~6min；
b、将步骤a处理的尼龙纤维和棉纤维分别安装在出料辊上，再将纤维安装在磁力溅射及机中，采用磁控溅射法在纤维表面依次镀上镍层，钛层及银层，其步骤包括：
b1、将尼龙纤维穿入磁力溅射机的中心膜管中，将棉纤维分别安装在中心膜管两侧对应的膜管中，所述弧形缺口的形状由圆弧与椭圆弧平滑连接构成，控制膜管内纤维处于拉伸状态，纤维从膜管中引出后与加捻机连接；
b2、在磁控溅射机的阴极依次铺设镍长条靶，钛长条靶及银长条靶，在阳极间隔设置磁控头，且磁控头的位置与膜管上的弧形缺口的位置对应；
b3、启动磁控溅射机，待起辉稳定100s后移除膜管上方的挡板，使得靶材表面原子溅射出来穿过弧形缺口，在纤维表面淀积形成线状金属膜；
b4、同步驱动膜管和旋转机构旋转，驱动加捻机工作，使得膜管自转，以及通过加捻机将纤维不断拉出，纤维在膜管内前移，旋转机构带动两侧膜管围绕中心膜管在360°内往复旋转，从而在每根纤维表面同步镀上螺旋式的镍层，钛层及银层；
b5、通过加捻机将两侧的棉纤维不断的缠绕在尼龙纤维中，制备得导电纤维；
c、将导电纤维穿过加热器中进行加热，控制加热温度为130-160℃，加热时间为9~12min，以增强纤维的弹性；
d、对加热后的导电纤维进行冷却处理，将纤维温度降至常温，形成导电纤维。
进一步的，所述步骤b4中膜管的旋转速度为6r/min，旋转机构旋转速度为0.5-2r/min，纤维的前移速度为6~12m/min。
进一步的，所述步骤a中无水乙醇的温度为40~50℃。
进一步的，所述步骤b中，磁控溅射机内抽真空，真空度控制在(1～9)×10-2Pa～(1～9)×10-5Pa之间。
进一步的，所述弧形缺口的形状由1/5-1/4的圆弧与1/4-1/3椭圆弧平滑连接构成，以保证在纤维运动过程中，在纤维表面形成螺旋状金属线结构。
有益效果：本发明所揭示的一种多金属导电纤维的制备方法，制备的纤维具有如下有益效果：
采用带有弧形缺口的膜管旋转，配合纤维的同步前移，可以在纤维表面形成螺旋式金属层，这种螺旋式金属层既可以使得纤维导电，又不影响纤维的弹性力；可以同时对多根纤维镀金层，通过加捻使金属纤维的螺旋式金属成之间相互接触，保证金属纤维的通电性，加捻时还是处于拉伸状态，使纤维在缩回时，导电效果及弹性更高，并确保金属层均匀附着于纤维表层，同时螺纹管结构可以提升同时加热的纤维量，而且螺纹形式可以提升纤维的弹性。
附图说明
图1为本发明 的整体剖面图；
图2本发明 旋转机构结构图；
图3为图1旋转机构驱动结构放大图；
图4为图1膜管驱动结构放大图；
1、腔体 2、旋转机构 21、轴承A 22、转板 3、膜管 31、弧形缺口 4、齿轮A 5、齿轮B
6、溅射承片台 7、阳极板 71、放射体 8、驱动装置 81、电机 82、齿轮结构 9、挡板10、轴承B。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明具体实施例进行详细阐述：
实施例1
一种多金属导电纤维的制备方法，所述金属导电纤维是由一根尼龙纤维，其外部缠绕两根棉纤维组成，所述尼龙纤维和棉纤维上带有均带有螺旋的金属层；具体包括如下步骤：
a、将尼龙纤维和棉纤维浸入无水乙醇中进行表面油脂的去除，然后用去离子水进行冲洗5min；
b、将步骤a处理的尼龙纤维和棉纤维分别安装在出料辊上，再将纤维安装在磁力溅射及机中，采用磁控溅射法在纤维表面依次镀上镍层，钛层及银层，其步骤包括：
b1、将尼龙纤维穿入磁力溅射机的中心膜管3中，将棉纤维分别安装在中心膜管3两侧对应的膜管3中，所述弧形缺口31的形状由圆弧与椭圆弧平滑连接构成，控制膜管3内纤维处于拉伸状态，纤维从膜管3中引出后与加捻机连接；
b2、在磁控溅射机的阴极依次铺设镍长条靶，钛长条靶及银长条靶，在阳极间隔设置磁控头，且磁控头的位置与膜管3上的弧形缺口31的位置对应；
b3、启动磁控溅射机，待起辉稳定100s后移除膜管3上方的挡板9，使得靶材表面原子溅射出来穿过弧形缺口31，在纤维表面淀积形成线状金属膜；
b4、同步驱动膜管3和旋转机构2旋转，驱动加捻机工作，使得膜管3自转，以及通过加捻机将纤维不断拉出，纤维在膜管3内前移，旋转机构2带动两侧膜管3围绕中心膜管3在360°内往复旋转，从而在每根纤维表面同步镀上螺旋式的镍层，钛层及银层；
b5、通过加捻机将两侧的棉纤维不断的缠绕在尼龙纤维中，制备得导电纤维；
c、将导电纤维穿过加热器中进行加热，控制加热温度为130℃，加热时间为12min，以增强纤维的弹性；
d、对加热后的导电纤维进行冷却处理，将纤维温度降至常温，形成导电纤维。
本实例中，所述步骤b4中膜管3的旋转速度为6r/min，旋转机构2旋转速度为1r/min，纤维的前移速度为6m/min。
本实例中，所述步骤a中无水乙醇的温度为40℃。
本实例中，所述步骤b中，磁控溅射机内抽真空，真空度控制在(1～9)×10-3Pa之间。
本实例中，所述磁控溅射机是由腔体1，设置在腔体1侧壁进线侧和出线侧设有旋转机构2，安装在两侧旋转机构2中间的膜管3，吸附在腔体1内壁的溅射承片台6和阳极板7，以及驱动旋转机构2旋转的驱动装置8A和驱动膜管3转动的驱动装置8B组成，所述旋转机构2设有3根膜管3，所述膜管3上设有多个弧形缺口31，所述出线侧旋转机构2上安装有齿轮A4，所述齿轮A4通过驱动装置8A带动出线侧旋转机构2转动，所述进线侧旋转机构2上设有驱动装置8B，所述膜管3靠近进线侧旋转机构2一端上设有齿轮B5,所述齿轮B5套装在膜管3上，齿轮B5通过驱动装置8B驱动膜管3旋转，所述旋转机构2是由轴承A21和22组成，所述轴承A21的外圈嵌装在腔体1上，所述22嵌装在轴承A21的内圈中，所述22上设有膜管3安装孔，22中心安装有一根膜管3，所述其他两根膜管3设置在中心膜管3两侧，膜管3通过轴承B10安装在22上，所述驱动装置8A和驱动装置8B是由电机81和齿轮结构82组成，电机81通过齿轮结构82与齿轮A4或齿轮B5咬合；所述出线侧旋转机构2中的齿轮A4固定在轴承A21内圈的侧面，通过驱动装置8A驱动齿轮A4转动，进而带动22旋转，所述进线侧旋转机构2的22上安装固定有驱动装置8B，通过驱动装置8B驱动膜管3上的齿轮B5旋转，进而使膜管3旋转，所述阳极板7与溅射承片台6相对分布，膜管3设置在阳极板7与溅射承片之间，所述溅射承片台6与电源阴极连接，阳极板7与电源阳极相连，所述阳极板7上设有多个放射体71，所述放射体71至少要与模管上的吸附孔数量相同，至少保证每个放射体71与模管上的吸附孔一一对应，所述阳极板7上的放射体71为锥型，所述腔体1中可以设有3个溅射承片台6，分别在对应的溅射承片台6上设置镍粉，钛粉及银粉，溅射承片台6与膜管3之间设有挡板9，
本实例中，所述弧形缺口31的形状由1/5-1/4的圆弧与1/4-1/3椭圆弧平滑连接构成，以保证在纤维运动过程中，在纤维表面形成螺旋状金属线结构。
实施例2
一种多金属导电纤维的制备方法，所述金属导电纤维是由一根尼龙纤维，其外部缠绕两根棉纤维组成，所述尼龙纤维和棉纤维上带有均带有螺旋的金属层；具体包括如下步骤：
a、将尼龙纤维和棉纤维浸入无水乙醇中进行表面油脂的去除，然后用去离子水进行冲洗6min；
b、将步骤a处理的尼龙纤维和棉纤维分别安装在出料辊上，再将纤维安装在磁力溅射及机中，采用磁控溅射法在纤维表面依次镀上镍层，钛层及银层，其步骤包括：
b1、将尼龙纤维穿入磁力溅射机的中心膜管3中，将棉纤维分别安装在中心膜管3两侧对应的膜管3中，所述弧形缺口31的形状由圆弧与椭圆弧平滑连接构成，控制膜管3内纤维处于拉伸状态，纤维从膜管3中引出后与加捻机连接；
b2、在磁控溅射机的阴极依次铺设镍长条靶，钛长条靶及银长条靶，在阳极间隔设置磁控头，且磁控头的位置与膜管3上的弧形缺口31的位置对应；
b3、启动磁控溅射机，待起辉稳定100s后移除膜管3上方的挡板9，使得靶材表面原子溅射出来穿过弧形缺口31，在纤维表面淀积形成线状金属膜；
b4、同步驱动膜管3和旋转机构2旋转，驱动加捻机工作，使得膜管3自转，以及通过加捻机将纤维不断拉出，纤维在膜管3内前移，旋转机构2带动两侧膜管3围绕中心膜管3在360°内往复旋转，从而在每根纤维表面同步镀上螺旋式的镍层，钛层及银层；
b5、通过加捻机将两侧的棉纤维不断的缠绕在尼龙纤维中，制备得导电纤维；
c、将导电纤维穿过加热器中进行加热，控制加热温度为150℃，加热时间为9min，以增强纤维的弹性；
d、对加热后的导电纤维进行冷却处理，将纤维温度降至常温，形成导电纤维。
本实例中，所述步骤b4中膜管3的旋转速度为6r/min，旋转机构2旋转速度为1.8r/min，纤维的前移速度为11m/min。
本实例中，所述步骤a中无水乙醇的温度为50℃。
本实例中，所述步骤b中，磁控溅射机内抽真空，真空度控制在 (1～9)×10-5Pa之间。
本实例中，所述磁控溅射机是由腔体1，设置在腔体1侧壁进线侧和出线侧设有旋转机构2，安装在两侧旋转机构2中间的膜管3，吸附在腔体1内壁的溅射承片台6和阳极板7，以及驱动旋转机构2旋转的驱动装置8A和驱动膜管3转动的驱动装置8B组成，所述旋转机构2设有3根膜管3，所述膜管3上设有多个弧形缺口31，所述出线侧旋转机构2上安装有齿轮A4，所述齿轮A4通过驱动装置8A带动出线侧旋转机构2转动，所述进线侧旋转机构2上设有驱动装置8B，所述膜管3靠近进线侧旋转机构2一端上设有齿轮B5,所述齿轮B5套装在膜管3上，齿轮B5通过驱动装置8B驱动膜管3旋转，所述旋转机构2是由轴承A21和22组成，所述轴承A21的外圈嵌装在腔体1上，所述22嵌装在轴承A21的内圈中，所述22上设有膜管3安装孔，22中心安装有一根膜管3，所述其他两根膜管3设置在中心膜管3两侧，膜管3通过轴承B10安装在22上，所述驱动装置8A和驱动装置8B是由电机81和齿轮结构82组成，电机81通过齿轮结构82与齿轮A4或齿轮B5咬合，所述出线侧旋转机构2中的齿轮A4固定在轴承A21内圈的侧面，通过驱动装置8A驱动齿轮A4转动，进而带动22旋转，所述进线侧旋转机构2的22上安装固定有驱动装置8B，通过驱动装置8B驱动膜管3上的齿轮B5旋转，进而使膜管3旋转，所述阳极板7与溅射承片台6相对分布，膜管3设置在阳极板7与溅射承片之间，所述溅射承片台6与电源阴极连接，阳极板7与电源阳极相连，所述阳极板7上设有多个放射体71，所述放射体71至少要与模管上的吸附孔数量相同，至少保证每个放射体71与模管上的吸附孔一一对应，所述阳极板7上的放射体71为锥型，所述腔体1中可以设有3个溅射承片台6，分别在对应的溅射承片台6上设置镍粉，钛粉及银粉，溅射承片台6与膜管3之间设有挡板9。
本实例中，所述弧形缺口31的形状由1/5-1/4的圆弧与1/4-1/3椭圆弧平滑连接构成，以保证在纤维运动过程中，在纤维表面形成螺旋状金属线结构。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种多金属导电纤维的制备方法，其特征在于：所述金属导电纤维是由一根尼龙纤维，其外部缠绕两根棉纤维组成，所述尼龙纤维和棉纤维上均带有螺旋的金属层；具体包括如下步骤：
a、将尼龙纤维和棉纤维浸入无水乙醇中进行表面油脂的去除，然后用去离子水进行冲洗5~6min；
b、将步骤a处理的尼龙纤维和棉纤维分别安装在出料辊上，再将纤维安装在磁力溅射机中，采用磁控溅射法在纤维表面依次镀上镍层，钛层及银层，其步骤包括：
b1、将尼龙纤维穿入磁力溅射机的中心膜管中，将棉纤维分别安装在中心膜管两侧对应的膜管中，弧形缺口的形状由圆弧与椭圆弧平滑连接构成，控制膜管内纤维处于拉伸状态，纤维从膜管中引出后与加捻机连接；
b2、在磁控溅射机的阴极依次铺设镍长条靶，钛长条靶及银长条靶，在阳极间隔设置磁控头，且磁控头的位置与膜管上的弧形缺口的位置对应；
b3、启动磁控溅射机，待起辉稳定100s后移除膜管上方的挡板，使得靶材表面原子溅射出来穿过弧形缺口，在纤维表面淀积形成线状金属膜；
b4、同步驱动膜管和旋转机构旋转，驱动加捻机工作，使得膜管自转，以及通过加捻机将纤维不断拉出，纤维在膜管内前移，旋转机构带动两侧膜管围绕中心膜管在360°内往复旋转，从而在每根纤维表面同步镀上螺旋式的镍层，钛层及银层；
b5、通过加捻机将两侧的棉纤维不断地 缠绕在尼龙纤维中，制备得导电纤维；
c、将导电纤维穿过加热器中进行加热，控制加热温度为130-160℃，加热时间为9~12min，以增强纤维的弹性；
d、对加热后的导电纤维进行冷却处理，将纤维温度降至常温，形成导电纤维。
2.根据权利要求1所述的一种多金属导电纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤b4中膜管的旋转速度为6r/min，旋转机构旋转速度为0.5-2r/min，纤维的前移速度为6~12m/min。
3.根据权利要求1所述的一种多金属导电纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤a中无水乙醇的温度为40~50℃。
4.根据权利要求1所述的一种多金属导电纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，磁控溅射机内抽真空，真空度控制在(1～9)×10-2Pa～(1～9)×10-5Pa之间。
5.根据权利要求1所述的一种多金属导电纤维的制备方法，其特征在于：所述弧形缺口的形状由1/5-1/4的圆弧与1/4-1/3椭圆弧平滑连接构成，以保证在纤维运动过程中，在纤维表面形成螺旋状金属线结构。
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