DE2250309C3

DE2250309C3 - Verfahren zur Herstellung metallisierter Fasern

Info

Publication number: DE2250309C3
Application number: DE2250309A
Authority: DE
Inventors: Minoru Maekawa; Hiroaki Morioka
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1971-10-14
Filing date: 1972-10-13
Publication date: 1978-06-29
Also published as: JPS4943518B2; GB1406102A; NL7213967A; JPS4844599A; US3864148A; DE2250309A1; DE2250309B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von metallisierten Fasern durch stromlose Beschichtung vorbehandelter Fasern.

Bei üblichen Verfahren der stromlosen Beschichtung von Fasern werden solche, welche Behandlungen, wie Entölung, Ätzung, Aktivierung und dergleichen, unterworfen worden waren, im allgemeinen in eine Lösung für stromlose Beschichtung eingetaucht, wobei diese Lösung Reduktionsmittel, Komplexbildungsmittel, pH-Werteinstellungsmittel, Stabilisierungsmittel und andere Zusätze enthalten. Bei Fasern ist der Oberflächenbereich viel größer als derjenige von Formgegenständen aus Kunststoffen mit gleichem Gewicht, wobei in Garnen die Abstände zwischen den einzelnen Fasern oder Fäden sehr gering sind und diese sehr dicht beieinander vorliegen. Ferner werden bei der stromlosen Beschichtung von Garnen feine Bläschen aus Wasserstoff und anderen Gasen von den Faseroberflächen erzeugt, wenn die Beschichtungsreaktion fortschreitet. Hierdurch wird das Eindringen der Beschichtungslösung in die Fasern gehemmt, und es ergibt sich eine Ungleichmäßigkeit der Beschichtung zwischen der so Oberflächenschicht und der inneren Schicht eines Fadens. Infolgedessen ist es bei gebräuchlichen Verfahren bei der stromlosen Beschichtung von Fasern nicht möglich, metallisierte Fasern mit einer gleichmäßigen Beschichtung zu erhalten.

Die stromlose Metallbeschichtung von Fasern aus Cellulose oder,synthetischen Polymeren mit Nickel oder Kupfer ist in der DD-PS 75 929 beschrieben. Ferner beschreibt die FR-PS 15 54188 ein Verfahren zur stromlosen Beschichtung von Kohlenstoffasern mit Metallen, wie Ni, Cu oder Co, wobei bekannte standardisierte Verfahrensschritte angewandt werden. Die GB-PS 12 47 090 beschreibt ein Verfahren zur stromlosen Beschichtung von Fasern aus Cellulose-Derivaten, Polyamiden, Polyestern, Polyvinylverbindungen <\s od. dgl. mit Metallen, wie Cu oder Ni, wobei ein Katalysator auf den Fasern abgeschieden wird. Schließlich beschreibt die US-PS 33 53 986 ein Verfahren zur kontinuierlichen stromlosen Beschichtung von Bändern oder anderen langgestreckten Formen aus Polyestern, Polyäthylen, Cellulose oder Polyvinylchlorid mit Co-Fe-Legierungen unter Verwendung von Beschichtungslösunger. in Form von Bädern.

Diese üblichen Arbeitsweisen sind jedoch praktisch ebenfalls mit dem Nachteil verbunden, daß sie zu keiner gleichmäßigen Beschichtung der Fasern führen.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von metallisierten Fasern durch stromlose Beschichtung vorbehandelter Fasern, wobei die vorstehend geschilderten Nachteile hinsichtlich der Erzielung einer ungleichmäßigen Beschichtung mühelos überwunden werden können und metallisierte Fasern von hoher Beschichtungsgleichförmigkeit erhalten werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung metallisierter Fasern durch stromlose Beschichtung vorbehandelter Fasern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die zu Strängen gewickelten Fasern auf einen Einspritzlöcher aufweisenden Drehzylinder oberhalb der Oberfläche der Badlösung gehängt werden, die Fasern durch Rotation des Zylinders bewegt werden und eine Beschichtungslösung mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 50 cm/sec aus den Einspritzlöchern gegen die sich unter Drehbewegung bewegenden Fasern gespritzt wird.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird eine Einspritzgeschwindigkeit der Beschichtungslösung im Bereich von 15 bis 35 cm/sec angewendet

Vorzugsweise werden bei dem Verfahren gemäß der Erfindung als Fasern Polyvinylalkoholfasern verwendet und als Metallbeschichtung solche aus Nickel und/oder Kupfer aufgebracht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Verwendung bei der Durchführung der stromlosen Beschichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 2 £iellt eine Schnittansicht dar, worin der Zustand der Fasern in Strangform, die auf den Drehzylinder der in F i g. 1 angezeigten Vorrichtung aufgehängt ist, erläutert ist;

Fig.3 zeigt eine schematische Darstellung des Zustandes, worin die der stromlosen Beschichtungsbehandlung zu unterwerfenden Fasern in Strangform durch Gebindegarne verbunden und in einzelne Anteile unterteilt sind.

Gemäß der Erfindung können beliebige chemische Fasern, wie beispielsweise Polyamidfasern, Polyesterfasern, Polyolefinfasern, Polyvinylalkoholfasern, PoIyacrylnitrilfasern, Acetatfasern und Reyonfasern und natürliche Fasern, wie beispielsweise Baumwoll- und Wollfasern stromlos beschichtet werden. Unter diesen Fasern werden insbesondere Polyvinylalkoholfasern bevorzugt, da diese eine ausgezeichnete Haftbeständigkeit zwischen der Metallschicht und den Fasern ergeben, selbst wenn keine Ätzvorbehandlung vorhergehend durchgeführt wurde, während im Fall von anderen Fasern die Ätzvorbehandlung unbedingt erforderlich ist, da ohne die Ätzvorbehandlung die Haftbeständigkeit sehr herabgesetzt ist und die Gewinnung von metallbeschichteten Fasern von praktischer Brauchbarkeit nicht möglich ist. Ferner wird, wie anhand der nachstehenden Beispiele gezeigt, bei Polvvinvlalkoholfasern das überraschende Ergebnis

erhalten, daß die Haftbeständigkeit der metallbeschichteten Polyvinylalkoholfasern, wobei diese Fasern keiner Ätzvorbehandlüng unterworfen worden waren, der Haftbeständigkeit von metallbeschichteten Fasern anderer Zusammensetzung, welche vorhergehend einer Ätzvorbehandlung unterworfen waren, überlegen ist. Außer den Polyvinylalkoholfasern werden Polyacrylnitrilfasern besonders bevorzugt, wobei jedoch die Ätzvorbehandlung bei Polyacrylnitrilfasern unbedingt durchgeführt werden muß.

Fasern, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung metallbeschichtet werden sollen, können von beliebiger Form sein. Beispielsweise können Monofäden, Mehrfadengarne, gesponnene Garne, Spalt- oder Spleißgarne, Bandgarne, Kords, Bänder od. dgl. der Behandlung gemäß der Erfindung unterworfen werden. Der hier verwendete Ausdruck »Fasern« umfaßt insgesamt derartige Faserprodukte.

Nachstehend wird das Verfahren gemäß der Erfindung, beispielsweise anhand von Mehrfadengarnen, näher erläutert.

Wie vorstehend ausgefühlt, sind Verfahren zur stromlosen Beschichtung von Fasern und Formgegenständen aus Kunststoffen bekannt. Im allgemeinen werden die zu behandelnden Gegenstände aufeinanderfolgend solchen Vorbehandlungen, wie Entölen, Ätzen und Aktivierungsbehandlungen unterzogen und cann in eine Lösung für stromlose Beschichtung eingetaucht. Gemäß der Erfindung können diese üblichen Vorbehandlungen in üblicher Weise durchgeführt werden, und es sind keine Modifikationen notwendig. Insbesondere werden die Fasern bei der Entölungsbehandlung mit einem neutralen Reinigungsmittel oder warmem Wasser behandelt, um die auf die Faseroberfläche aufgebrachten öle zu entfernen. Nach dieser Entölungsbehandlung wird die Ätzbehandlung bei den Fasern, mit Ausnahme von Polyvinylalkoholfasern durchgeführt. Beispielsweise werden Polyester- und Polyacrylnitrilfasern mit Ätzmitteln, wie Alkalihydroxiden behandelt, und Polyolefin- und Polyamidfasern werden mit Ätzmitteln, wie Lösungen vom Typ Chromsäure-Schwefelsäure, behandelt. Andere Fasern werden der Ätzbehandlung unter Verwendung geeigneter Ätzmittel, wie alkalische Substanzen, Chromsäure u. dgl. unterworfen. Die Ätzbehandlung im Fall von Polyvinylalkoholfasern kann weggelassen werden, was im Hinblick auf die Herabsetzung der Herstellungskosten von besonderem Vorteil ist. Nach der Ätzbehandlung erfolgt die Aktivierungsbehandlung. Auch diese Aktivierungsbehandlung wird gemäß üblichen Verfahren durchgeführt. Beispielsweise werden die Fasern durch ein Verfahren aktiviert, bei dem die Fasern mit einer wäßrigen chlorwasserstoffhaltigen Zinn(II)-Lö3ung behandelt und mit Wasser gewaschen werden, mit wäßriger chlorwasserstoffsäurehaltiger Palladiumchioridlösung behandelt und mit Wasser gewaschen werden, um nichtumgesetztes auf den Faseroberflächen oder in zwischen den Fasern gebildeten Hohlräumen verbliebenes Palladiumchlorid zu entfernen. Die Fasern können diesen Vorbehandlungsmaßnahmen in Form einer Kreuzspule, eines Konus oder eines Strangs unterworfen werden, jedoch wird es bevorzugt, daß diese Vorbehandlungen an Fasern in Strangform durchgeführt werden.

Die diesen Vorbehandlungen unterworfenen Fasern werden dann der stromlosen Beschichtungsstufe zugeführt. Das stromlose Beschichtungsverfahren gemäß der Erfindung ist neuartig und weicht von den bisher in der

Technik üblichen stromlosen Beschichtungsmethoden ab, wobei das stromlose Beschichtungsverfahren gemäß der Erfindung zu einer Beschichtung auf den Fasern führt, die hinsichtlich ihrer Gleichförmigkeit gegenüber den durch übliche stromlose Beschichtungsmethoden gebildeten Beschichtungen überlegen ist

In den F i g. 1 und 2 werden die zu beschichtenden Fasern 1 in Strangform, die durch dL· Stufen der vorstehend beschriebenen Vorbehandlungen geführt worden waren, auf einen Drehzylinder 5 in einer gleichmäßigen Stärke ohne Überlappung der Stränge aufgehängt Dieser Zylinder 5 wird durch einen Motor 10 angetrieben, und die Fasern 1 werden unter Drehbewegung um den rotierenden Zylinder 5 durch dessen Rotation bewegt. Der Drehzylinder 5 ist mit Trennplatten 2 zu Vermeidung eines Überlappens der Stränge während des Betriebs und mit Vorführplatten 3 versehen, um die Drehbewegung der Stränge glatt durchzuführen. Einspritzlöcher 4 sind auf dem Drehzylinder 5 angebracht, um eine Beschichtungslösung gegen die Fasern 1 auszustopfen. In F i g. 1 wird eine in einem Beschichtungslösungsbehälter 11 enthaltene Beschichtungslösung 7 einem Zylinder 5 mittels einer Pumpe 8 zugeführt, nachdem die Temperatur auf einen vorbestimmten Wert durch eine Heiz- oder Kühleinrichtung eingestellt worden war, und die Lösung 7 wird gegen die Fasern 1 in Strangform durch die Einspritzlöcher 4 gedüst. Die Einstellung der Zuführgeschwindigkeit der Beschichtungslösung und die Bewegung der Beschichtungslösung erfolgt durch ein Ventil 9. Somit werden die Fasern 1 in Strangform mit der durch die Einspritzlöcher 4 eingespritzten Beschichtungslösung in Berührung gebracht und die stromlose Beschichtung herbeigeführt. Die "Beschichtungslösung fließt an den in Luft aufgehängten Fasern in Strangform herab und wird in den Behälter 11 zurückgeführt. Bei dieser Behandlung ist es für die Erzielung einer gleichmäßigen Beschichtungsschicht wichtig, daß die unteren Enden der auf dem Zylinder 5 hängenden Faserstränge keinen Kontakt mit der Flüssigkeitsoberfläche der in dem Behälter 11 enthaltenen Beschichtungslösung haben. Es ist zweckmäßig, daß das Umlaufsystem (d. h. Behälter oder Zylinder) der Beschichtungslösung mit Glas oder Kunststoff ausgekleidet ist, so daß das Auftreten der Beschichtungsreaktion durch Kontakt mit der Beschichtungslösung vermieden wird. Das Auftreten der unerwünschten Beschichtungsreaktion auf dem Umlaufsystem kann auch vermieden werden, wenn das System aus rostfreiem Stahl gefertigt ist.

Das wesentliche Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht, wie oben beschrieben, darin, daß die stromlose Beschichtung herbeigeführt wird, während eine Beschichtungslösung gegen Fasern gespritzt wird, die in Form von Strängen auf einem mit Einspritzlöehern für die Beschichtungslösung versehenen Drehzylinder hängen. Bei dieser stromlosen Behandlung ist es wichtig, daß die Fasern in Strangform auf dem Drehzylinder gleichmäßig sowohl in der Seitenrichtung als auch in Richtung der Dicke hängen, und eine Überlappung der Faserstränge oder eine schlechte Verteilung der auf dem Drehzylinder hängenden Fasern muß soweit als möglich verhindert werden. Zu diesem Zweck sind die Trennplatten 2 auf dem Drehzylinder 5 angebracht. Ferner kann ein gleichmäßiges Hängen der Faserstränge in wirksamer Weise erreicht werden, indem die Stränge unter Verwendung von Gebindegarnen verbunden werden und jeder Strang in verschiedene Anteile unterteilt wird, wie dies in F i g. 3 erläutert ist.

Durch das stromlose Beschichtungsverfahren gemäß der Erfindung ist es möglich, daß die Beschichtungslösung leicht, selbst in das Innere der Faseranordnung eindringt, und daher können gemäß der Erfindung metallisierte Fasern mit einer gleichmäßigen Metallbeschichtung erhalten werden.

Gemäß der Erfindung ist es notwendig, daß die Beschichtungslösung mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 50 cm/sek, bevorzugt 15 bis 35 cm/sek ausgespritzt wird. Insbesondere wird das Eindringen der Beschichtungslösung bei einer Ausspritzgeschwindigkeit von weniger als 5 cm/sek durch feine Bläschen, die durch das Fortschreiten der Beschichtungsreaktion gebildet werden, verhindert, wodurch Ungleichmäßigkeiten in der Beschichtungsschicht auftreten. Bei einer Ausspritzgeschwindigkeit über 50 cm/sek wird, obgleich eine gleichmäßige Beschichtungsschicht erhältlich ist, eine starke Unordnung in den Strängen herbeigeführt, und die metallisierten Fasern ergeben eine schlechte Aufwindbarkeit des Stranges. Darüber hinaus neigen die auf den Fasern gebildeten Metallschichten dazu, leicht abgelöst zu werden, wenn die Beschichtungslösung mit einer Geschwindigkeit von über 50 cm/sek aufgespritzt wird.

Wenn das stromlose Beschichtungsverfahren der Erfindung auf Mehrfadengarn, gesponnenes Garn, Spleißgarn, Bandgarn und dergleichen angewendet wird, ist es im Hinblick auf die Haftbeständigkeit zwischen der Metallschicht und den Fasern, die Biegsamkeit der resultierenden metallisierten Fasern und die Wirkung der erhaltenen metallisierten Fasern bei Verwendung zu antistatischen Zwecken erwünscht, daß der einzelne Faden einen Titer von 0,1 bis 15 den, insbesondere 1 bis 6 den aufweist. Bei Fasern mit einem Fadentiter von weniger als 0,1 den geht, obgleich eine gute Haftbeständigkeit zwischen der Beschichtung und den Fasern erreicht werden kann, die den Fasern eigene Biegsamkeit verloren, wenn das Metall in einer Schichtdecke von etwa 1 μπι aufgebracht ist, und der Oberflächenbereich je Gewichtseinheit ist erhöht, was wirtschaftlich nachteilig ist. Andererseits ist bei Fasern mit einem Fadentiter über 15 den die Beständigkeit der Haftung zwischen der Metallschicht und den Fasern aufgrund einer Quellung und Ausdehnung der Fasern während der Beschichtungsstufe oder einer Schrumpfung der Fasern während der Trocknungs- oder Kühlstufe verringert.

Außerdem bilden sich leicht Risse in der Metallbeschichtung durch mechanische Deformation od. dgl. Darüber hinaus ergeben metallisierte Fasern, die unter Verwendung von Fasern mit einem Fadentiter von über 15 den erhalten wurden, lediglich eine geringe antistatische Wirksamkeit. Aus diesem Grund ist die Verwendung von Fasern mit einem Fadentiter von über 15 den nicht bevorzugt.

Bei Anwendung des stromlosen Beschichtungsverfahrens gemäß der Erfindung auf einen Monofaden, Cord od. dgl. wird ein Gesamttiter, der zu metallisierenden Fasern von mehr als 20 bevorzugt, wobei die obere Grenze des Gesamttiters nicht besonders kritisch ist, und selbst Fasern mit einem Gesamttiter von etwa 1000 den können in einfacher Weise nach dem stromlosen Beschichtungsverfahren gemäß der Erfindung behandelt werden.

Die Größe des zu metallisierenden Strangs wird in Abhängigkeil von der zu behandelnden Fasermenge, der Form der Fasern, der Größe der Vorrichtung für die stromlose Beschichtung und anderen Faktoren bestimmt, jedoch wird im allgemeinen ein Strang mit einem Gewicht von 30 bis 500 g je Kreis von 1,5 m bevorzugt. Wenn der Strang ein Gewicht von weniger als 30 g je Kreis von 1,5 m aufweist, wird eine lange Zeit zum Aufwinden benötigt und die Verwendung eines derartigen Strangs ist nicht wirtschaftlich. Die Verwendung eines Strangs von einem Gewicht von mehr als 500 g je Kreis von 1,5 m ist ebenfalls unerwünscht, da das Eindringen der Beschichtungslösung in die Strangfasern ungenügend ist

Das zum Verbinden von Strängen verwendete Gebindegarn soll vorzugsweise eine Schrumpfung von nicht über 5% während der Beschichtungsstufe aufweisen. Wenn das Gebindegarn mehr als 5% während der Beschichtungsstufe schrumpft, unterliegt der Teil, der durch das Gebindegarn verbunden ist, der Kontraktion, und das Eindringen der Beschichtungslösung in die Fasern dieses Teils ist ungenügend, wodurch in der erhaltenen Metallschicht Unebenheiten auftreten. Daher ist die Verwendung eines Gebindegarns mit zu hoher prozentualer Schrumpfung unerwünscht.

Zweckmäßig wird der Strang in drei bis sechs Anteile je 1,5 m mit dem Gebindegarn unterteilt. Wenn die Anzahl der Gebinde weniger als drei je 1,5 m beträgt, wird eine Unordnung des Stranges während der Beschichtungsstufe verursacht, und die Aufwindbarkeil des Strangs ist erheblich verschlechtert, während das Eindringen der Beschichtungslösung unzureichend ist, wenn die Anzahl 6 je 1,5 m übersteigt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Faserstrang auf einen durch zwei Trennplatten unterteilten Abschnitt gehängt. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Trennplatten variiert je nach der Größe des Stranges. Im allgemeinen wird jedoch ein Abstand im Bereich von 5 bis 10 cm bevorzugt. Die auf einem durch die beiden benachbarten Trennplatten unterteilten Abschnitt hängende Fasermenge liegt vorzugsweise im Bereich von 30 bis 500 g, insbesondere 50 bis 200 g.

Die Drehgeschwindigkeit der in Strangform auf dem Drehzylinder gehängten Fesern ist nicht kritisch, jedoch ist eine Drehgeschwindigkeit von etwa 9 bis etwa 18 m/min im allgemeinen geeignet. Die Drehrichtung kann in geeigneten Intervallen, beispielsweise alle 2 min, umgekehrt werden.

Es wird bevorzugt, daß die Löcher zum Einspritzen einer Beschichtungslösung einen Durchmesser von 2 bis 5 mm aufweisen, und derartige Einspritzlöcher sind auf dem Drehzylinder in solchem Ausmaß verteilt, daß 25 bis 150 Einspritzlöcher je 100 cm² der Oberfläche des Drehzylinders vorliegen. Wenn die Zahl der Einspritzlöcher weniger als 25 je 100 cm² beträgt, ändert sich die Stärke der Metallschicht in den äußeren und inneren Teilen des metallisierten Garns, und es ist schwierig, metallisierte Fasern mit einer gleichmäßigen Metallbeschichtung zu erhalten. Wenn die Zahl der Einspritzlöcher auf 150 je 100 cm² ansteigt, ist es schwierig, die Fließgeschwindigkeit der Beschichtungslösung konstant auf einer vorgeschriebenen Höhe zu halten.

Die Metallbeschichtungsreaktion wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 40 bis 100° C durchgeführt. Die Reaktionszeit variiert in Abhängigkeit von der zu behandelnden Fasermenge und der beabsichtigten Metallmenge, die auf den Fasern abgeschieden werden soll, jedoch wird die Reaktion im allgemeinen während 5 bis 30 min durchgeführt.

Gemäß der Erfindung kann eine übliche Lösung zur stromlosen Beschichtung verwendet werden, die zusatz-

lieh zu Ionen eines auf die Fasern aufzubringenden Metalls, ein Reduktionsmittel, ein Komplexbildungsmittel, ein Wasserstoffioneneinstellmittel und andere Zusätze enthält. Die Beschichtungslösung kann ferner je nach Bedarf einen Stabilisator enthalten. Auf die Fasern kann eine Metallbeschichtung aus Nickel, Kupfer, Kobalt, Chrom, Zinn od. dgl. aufgebracht werden. Die Metalle können einzeln oder in Form von Gemischen von zwei oder mehreren (beispielsweise ein Gemisch aus Nickel und Kobalt) verwendet werden. Im Hinblick auf die Stabilität der Beschichtungslösung und die Geschwindigkeit der Beschichtungsreaktion wird die Verwendung Nickel und Kupfer, insbesondere Nickel, bevorzugt. Gemäß der Erfindung kann gegebenenfalls eine elektrolytische Beschichtung auf der stromlos erhaltenen Metallschicht gebildet werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Beschichtungsreaktion unter Anwendung einer Beschichtungslösung, die wenigstens einen Stabilisator aus Guanidinen, wie beispielsweise Diphenylguanidin und Di-o-tolyluanidin; Thioharnstoffderivaten, z. B. Thiocarbanilid; Imidazolinderivaten, z.B. 2-Mercaptoimidazolin; Dithiocarbaminsäuresalzen, z. B. Natriumdimethyldithiocarbamat und Natriumdibutyldithiocarbamat; Thiuramen, z. B. Tetramethylthiuramdisulfid; Thiazolen, z. B. Mercaptobenzthiazol und/oder Imidazolen, z. B. Mercaptobenzimidazol, enthält. Das stromlose Beschichtungsverfahren gemäß der Erfindung kann unter Anwendung einer Beschichtungslösung durchgeführt werden, die frei von derartigen Stabilisatoren ist. Jedoch wird, wenn das Verfahren unter Anwendung einer stabilisatorfreien Beschichtungslösung durchgeführt wird, eine unerwünschte Schwärzung der Beschichtungslösung erhalten, wobei die Beschichtungslösung innerhalb kurzer Zeit nach Beginn der Beschichtungsreaktion geschwärzt wird. Wenn einmal die Schwärzung in der Beschichtungslösung auftritt, schreitet die Beschichtungsreaktion auf dem zu metallisierenden Material nicht fort, und es wird eine schwarze Substanz auf der Beschichtungsoberfläche abgeschieden, was zur Verschlechterung des Aussehens des Produktes führt.

Daher wird vorzugsweise tine Beschichtungslösung angewendet, die einen Stabilisator, beispielsweise der oben beschriebenen Art, enthält. Es wird angenommen, daß die unerwünschte Erscheinung der Schwärzung auf die Selbstzersetzung der Beschichtungslösung zurückgeht, und es ist bekannt, das Auftreten dieser Erscheinung durch die Aufnahme eines Stabilisators, wie beispielsweise Natriumthiosulfat, zu vermeiden. Jedoch verlieren bekannte Stabilisatoren ihre Stabilisierungswirksamkeit in relativ kurzer Zeit, wenn sie einer auf hohen Temperaturen gehaltenen Beschichtungslösung einverleibt sind, und sie können nicht während eines langen Zeitraumes oder kontinuierlich verwendet werden. Andererseits sind spezielle, oben als Beispiele angegebene Stabilisatoren gegenüber den bekannten Stabilisatoren in der Hinsicht vorteilhaft, daß deren Stabilisierungswirksamkeit keiner Veränderung unterliegt, selbst wenn die Stabilisatoren bei hohen Temperaturen während eines langen Zeitraumes verwendet werden. Der bei dem Verfahren gemäß der Erfindung zu verwendende spezifische Stabilisator wird vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 20 mg je Liter Beschichtungslösung einverleibt. Unter den vorstehend als Beispiele aufgeführten Stabilisatoren ergeben mercaptogruppenhaltige Stabilisatoren, wie beispielsweise Mercaptobenzimidazol, Mercaptobenzthiazol und 2-Mercaptoimidazolin eine besonders große Stabilisierungswirksamkeit. Da viele dieser Stabilisatoren in der Beschichtungslösung schwer löslich sind, werden, falls diese in großen Mengen einverleibt werden * müssen, diese Stabilisatoren vorzugsweise in gelöster Form in einer wäßrigen Ätzalkalilösung, ζ. Β. einer wäßrigen 0,05 — 1 n-Natriumhydroxidlösung, verwendet. Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen metallisierten Fasern haben gewöhnlich eine

,., Metallisierungsschicht einer Dicke im Bereich von 0,01 bis 15 μηι und vorzugsweise von 0,05 bis 2,0 μιη.

Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen metallisierten Fasern sind gegenüber den nach üblichen Methoden hergestellten metallisierten

is Fasern, welche in Beschichtungslösungen eingetaucht wurden, überlegen, indem, daß die Metallbeschichtung eine äußerst gleichmäßige Dicke aufweist und daher die Abweichung des elektrischen Widerstandes in der Längsrichtung sehr gering ist.

zu Die so gebildeten metallisierten Fasern werden als solche oder nach Einarbeitung von nichtmetallisierten Fasern in Form von gewirkten oder gewebten Stoffen oder Tuchen oder nichtgewebten Vliesen oder in Form von Cord oder Bändern als elektrische Heizvorrichtun-

:s gen, Schutzkleidung für Hochspannungsstreckenarbeiter, elektromagnetische Abschirmungen u. dgl. verwendet. Wenn diese Faserprodukte und Kunststoffprodukte, in denen leicht statische Ladungen erzeugt und angesammelt werden, einverleibt werden, wird in diesen

ίο Produkten eine antistatische Wirkung erreicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

Die Werte der Dicke der Metallbeschichtung der metallisierten Fasern sind die nach der Gewichtsmetho-

is de oder durch mikroskopische Methode bestimmten Werte. Die nach den beiden Methoden gemessenen Werte stimmen gut miteinander überein.

Beispiel 1

Es wurde ein Strang mit einem Kreis von 1,5 m aus 100 g Fäden von 250 den/36 Fäden (nachfolgend mit »250 den/36 f« abgekürzt) mit einer Zwirnungszahl von 150 Drehungen je m und bestehend aus einem s Polyvinylalkohol mit einem Formalisierungsgrad von 20 Mol.-% hergestellt, und der Strang wurde mit einem Gebindegarn verbunden und in fünf Teile unterteilt. Es wurden 10 Stränge in der obigen Weise hergestellt und der Entölungsbehandlung nach einer üblichen Methode

vi zur Entfernung von auf der Fadenoberfläche aufgebrachten ölen behandelt. Dann wurden die Stränge in eine Lösung aus 1 I Wasser, das 0,3 g Palladiumchlorid und 3 ml 36gewichts°/oige Chlorwasserstoffsäure enthielt, bei Raumtemperatur 3 min eingetaucht und mit

ss Wasser ausreichend gewaschen. Die so aktivierten Stränge aus Polyvinylalkoholfäden wurden auf einen Zylinder gehängt, der mit Vorführplatten mit 50 Einspritzlöchern je 100 cm² mit einem Durchmesser von 3 mm und 10 Trennplatten versehen war. Ein Strang

(»o wurde auf einen zwischen zwei benachbarten Trennplatten gebildeten Abschnitt gehängt, wobei die Gesamtlänge des Zylinders 1 m und der Durchmesser des Zylinders 5 cm war. Der Zylinder wurde mit einer Geschwindigkeit von 60 U/min gedreht, und die

<>s Richtung der Drehung wurde alle 2 min umgekehrt. Die stromlose Nickelbeschichtung erfolgte unter den in Tabelle I angegebenen Bedingungen. Der Zustand der Metallbeschichtungsschicht der erhaltenen metallisier-

ίο

ten Fäden und die Eigenschaften der metallisierten Fasern sind in Tabelle II wiedergegeben.

Zum Vergleich wurden Polyvinylalkoholfänden unter den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben, aktiviert, und die Beschichtung erfolgte während 20 min bei 80⁰C durch Eintauchen der Fäden in 200 I einer in Tabelle I angegebenen Beschichtungslösung. Die Ergebnisse sind gleichfalls in Tabelle II wiedergegeben.

Tabelle I

Zusammensetzung der Beschichtungslösung

Nickelsulfat 0,10 Mol/l

Natriumhypophosphit 0,10 Mol/l

Tabelle Il

Natriumeitrat	0,10 Mol/l	2001
Natriumacetat	15 g/l	5,0
0,2°/cige Mercaptobenzimidazol-		20 min
lösung(inO,2n-NaOH)	0,1 g/l	80° C
Bedingungen der stromlosen Beschichtung
Menge der Beschichtungslösung	variiert innerhalb
pH-Wert	eines Bereiches
Beschichtungszeit	von
Beschichtungstemperatur	2 bis 60 cm/sek
Einspritzgeschwindigkeit der
Beschichtungslösung

Einspritzgeschwindigkeit der Beschichtungslösung

(cm/sec)

Stärke der Beschichtungsschicht (μπι)") Aufwind- Haftbe-

barkeit ständigkeit

Außenteil Innenteil des Strangs

des Strangs des Strangs

2 (Vergleich)	0,14-0,22	0.18-0,22	gut	relativ gut
10	0,21 -0,23	0,22-0,23	gut	gut
40	0,23-0,25	0,24-0,25	gut	gut
60 (Vergleich)	0,24-0,26	0,24-0,26	schlecht	nicht gut
Tauchmethode	0,18-0,32	0,16-0,27	äußerst	gut
(übliche Methode)			schlecht

*) Die Stärke wurde mit Bezug auf 10 Stränge gemessen.

Die stromlose Beschichtung erfolgt nach dem Verfahren der Erfindung in der gleichen Weise wie oben beschrieben, jedoch mit der Abänderung, daß Mercaptoimidazol nicht der Beschichtungslösung einverleibt wurde (die Einspritzgeschwindigkeit der Beschichtungslösung betrug 40 cm/sek). In etwa 3 min seit Beginn der Beschichtungsreaktion war die Beschichtungslösung geschwärzt, und das Beschichtungsverhältnis betrug nur 12%.

Andererseits wurde, wenn Mercaptobenzimidazol als Stabilisator zugegeben wurde, selbst nach Ablauf von 20 min seit Beginn der Beschichtungsreaktion keine Schwärzung der Beschichtungslösung beobachtet, und für diesen Zeitpunkt betrug das Beschichtungsverhältnis 21%.

Die stromlose Beschichtung wurde nach dem Verfahren der Erfindung unter den gleichen Bedingungen wie oben unter Anwendung der in Tabelle III angegebenen Stabilisatoren durchgeführt. In jedem Versuch war die Beschichtungslösung selbst nach

20 min seit Beginn der Beschichtungsreaktion, wobei die Einspritzgeschwindigkeit der Beschichtungslösung 40 cm/sek betrug, nicht geschwärzt. Die nach 20 min seit Beginn der Beschichtungsreaktion erhaltenen Beschichtungsverhältnisse in jedem Versuch sind in Tabelle III

wiedergegeben.

Tabelle III	Menge	Beschichtungs
Stabilisator	0,05 g Stabilisatoriösung/	verhältnis (%)
Art	je 1 Beschichtungslösung	25
O,2°/oige 2-Mercaptoimidazolinlösung	0,1 g Stabilisatorlösung/
in 0,2 n-NaOH	je 1 Beschichtungslösung	20
0,2%ige Diphenylguanidinlösung	2 mg Stabilisatorverbindung
in 0,2 n-NaOH	je 1 Beschichtungslösung	19
Mercaptobenzthiazol	5 mg Stabilisatorverbindung
in Form einer Lösung in 0,2 n-NaOH	je 1 Beschichtungslösung	18
Tetramethylthiuramdisulfid
in Form einer Lösung in 0,2 n-NaOH

Beispiel 2

10 Stränge aus Polyesterfäden von 250 den/36 f mit einer Zwirnungszahl von 150 Drehungen je m, wobei jeder ein Gewicht von 100 g aufwies, wurden aufgewikkelt und nach üblichen Verfahren entölt. Dann wurde jeder Strang in eine wäßrige Natriumhydroxidlösung mit einer Konzentration von 100 g/l bei 6O⁰C während 30 min eingetaucht und dann mit Wasser zur Entfernung des Alkalis gewaschen, wonach sich eine Aktivierungsbehandlung in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, anschloß. Die Stränge wurden auf einen

Zylinder mit einer Gesamtlänge von I m und einem Durchmesser von 5 cm gehängt, der Vorführplatten mit 120 Löchern je 100 cm² zum Einspritzen der Beschichtungslösung mit einem Durchmesser von 2 mm und 10 Trennplatten aufwies. Dabei wurde ein Strang auf einen zwischen zwei benachbarten Trennplatten gebildeten Abschnitt gehängt. Der Zylinder wurde mit einer Geschwindigkeit von 60 U/min gedreht, und die Drehrichtung wurde alle 2 min umgekehrt. Die Beschichtung erfolgte während 20 min bei 80⁰C, während eine Beschichtungslösung mit der gleichen Zusammensetzung wie in Tabelle 1 von Beispiel 1 erläutert, mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 30 cm/sek aufgespritzt wurde. Die Stärke der Metallbeschichtung betrug 0,23 bis 0,25 μπι im Außenteil des Stranges und 0,24 bis 0,26 μΐη im Innenteil. Auf diese Weise wurden nickelbeschichtete Polyesterfäden mit einer gleichmäßigen Metallbeschichtung erhalten.

Beispiel 3

5 Stränge aus gesponnenem Polyvinylalkohol (Feinheitsnummer 20; Monofadentiter = 1 den; Grad der Formalisierung = 30 Mol.-%), wobei jeder ein Gewicht von 100 g aufwies, wurden aufgewickelt und in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 aktiviert. Dann wurden die Stränge unter den gleichen Bedingungen wie in Tabelle I von Beispiel 1 wiedergegeben, metallisiert. Dabei wurden die Stränge auf einen Zylinder mit einer Gesamtmenge von 0,5 m und einem Durchmesser von 5 cm gehängt, der mit Vorführplatten mit 76 Einspritzlöchern je 100 cm von einem Durchmesser von 4 mm aufwies, wobei ein Strang auf einen zwischen zwei benachbarten Trennplatten gebildeten Abschnitt gehängt wurde. Die stromlose Beschichtung erfolgte bei 87° C während 25 min bei einer Einspritzgeschwindigkeit der Beschichtungslösung von 25 cm/sek. Die Stärke der erhaltenen Metallbeschichtung betrug 0,40 bis 0,43 μΐη im Außenteil des Stranges und 0,42 bis 0,43 μίτι im Innenteil des Stranges. Auf diese Weise wurde ein nickelbeschichtetes gesponnenes Polyvinylalkoholgarn mit einer gleichmäßigen Metallbeschichtung erhalten. Zum Vergleich wurde ein nickelbeschichtetes gesponnenes Polyvinylalkoholgarn nach der üblichen Tauchbeschichtungsmethode hergestellt. In diesem Vergleichsgarn betrug die Strake der Metallbeschichtung 0,15 bis 0,50 μπι im Innenteil des Stranges und 0,32 bis 0,47 μιη in dessen Außenteil.

Beispiel 4

10 Stränge, die jeweils ein Gewicht von 50 g aufwiesen, wurden von Polyamidfäden mit 210 den/24 f mit einer Zwirnungszahl von 100 Drehungen je m gewickelt und nach üblichen Verfahren entölt. Dann wurden die Stränge mit einer Lösung aus 1 1 Wasser, 30 g Chromsäureanhydrid, 150 g konzentrierter Schwefelsäure und 100 g Phosphorsäure bei 4O⁰C 3 min geätzt und dann mit Wasser gewaschen. Dann wurde die Aktivierungsbehandlung in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt, und die aktivierten Stränge wurden unter Anwendung der gleichen Beschichtungslösung und der gleichen Beschichtungs vorrichtung wie in Beispiel 1, bei 80°C während 20 nrn, während die Beschichtungslösung mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 30 cm/sek eingespritzt wurde, stromlos metallisiert. Dabei wurden nickelbeschichtete Polyamidfäden mit einer gleichmäßigen Beschichtung von einer Stärke von 0,35 bis 0,37 μπι im Außenteil des Stranges und 0,36 bis 0,38 μπι im Innenteil des Stranges erhalten. Vergleichsweise hatten nickelbeschichtetc Polyamidfäden, die durch die übliche Tauchbeschichtungsmethode hergestellt wurden, eine Metallbeschichtung mit einer Stärke von 0,25 bis 0,39 μιη im Außenteil > des Stranges und 0,19 bis 0,32 μΐη im Innenteil des Stranges.

Beispiel 5

10 Stränge der gleichen Polyvinylalkoholfäden wie in ίο Beispiel 1 verwendet, wobei jeder Strang ein Gewicht von 100 g aufwies, wurden der Entölungs- und Aktivierungsbehandlung in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unterworfen. Die aktivierten Stränge wurden dann der stromlosen Kupferbeschichtung unter Veri^; wendung der gleichen Beschichtungsvorrichtung wie in Beispiel 1 unterzogen. Die Zusammensetzung der angewendeten Beschichtungslösung und die gewählten Beschichtungsbedingungen sind im folgenden wiedergegeben:

Zusammensetzung der Beschichtungslösung

Kupfersulfat	17,5 g/l
Rochellesalz	85 g/l
Natriumhydroxid	25 g/l
Formalin (37%ig)	50 ml/1
Mercaptobenzthiazol	15 mg/1

Bedingungen der stromlosen Beschichtung

Menge der Beschichtungslösung 200 1
Beschichtungszeit 15 min

Beschichtungstemperatur 25° C

Strömungsgeschwindigkeit
der eingespritzten Beschichtungslösung 35 cm/sek
35

Als Ergebnis wurden kupferbeschichtete Polyvinylalkoholfäden mit einer gleichmäßigen Metallbeschichtungsschicht von einer Stärke von 0,27 bis 0,31 μπι im Außenteil des Stranges und 0,29 bis 0,32 μττι im Innenteil des Stranges erhalten.

Bei Vergleich von kupferbesctiichteten Polyvinylalkoholfäden, die nach der üblichen Tauchmethode erhalten worden waren, wurden stellenweise nichtmetallisierte Teile in dem Produkt beobachtet, und es war unmöglich, ein metallisiertes Produkt mit einer gleichmäßigen Beschichtung zu erhalten.

Beispiel 6

so 5 Stränge aus kupferbeschichteten Polyvinylalkoholfäden die nach Beispiel 5 hergestellt wurden, wurden auf die gleiche Beschichtungsvorrichtung wie in Beispiel 3 verwendet, gehängt, und die Beschichtung wurde während 7 min unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 3 durchgeführt. Es bildete sich eine Nickelbeschichtung auf der Kupferbeschichtung, und die Nickelbeschichtung besaß eine Stärke von 0,15 bis 0,17 μιη in dem Außenteil des Stranges und 0,16 bis 0,18 μπι im Innenteil des Stranges. Auf diese Weise wurden kupfer- und nickelbeschichtete Polyvinylalkoholfäden erhalten, die eine gleichmäßige Beschichtung aufwiesen.

Beispiel 7

Dieses Beispiel erläutert, daß metallisierte Fäden mit ganz ausgezeichneter Haftbeständigkeit aus Polyvinylalkoholfäden erhalten werden können, ohne Durchführung der Ätzbehandlung.

Die gleichen Polyvinylalkoholfäden wie die in Beispiel 1 verwendeten, wurden \n der gleichen Weise wie in Beispiel 1 der Entölungs- und Aktivierungsbehandlung unterzogen, o'i.ne Durchführung der Ätzbehandlung gemäß Beispiel 1. Die stromlose Beschichtung s erfolgte an den so behandelten Polyvinylalkoholfäden unter den gleichen Bedingungen, wie in Tabelle I von Beispiel 1 gezeigt, unter Anwendung der in Tabelle I unter Beispiel 1 aufgeführten Beschichtungslösung.

10 Stränge jeweils mit einem Gewicht von 100 g ic wurden von Polyesterfäden mit 250 den/36 f mit einer Zwirnungszahl von 150 Drehungen je m aufgewickelt und nach üblichen Verfahren entölt. Dann wurden sie 30 min in eine wäßrige Natriumhydroxidlösung mit einer Konzentration von 20g/l, die bei 65°C gehalten wurde, is zur Herbeiführung der Ätzung eingetaucht und mit Wasser zur Entfernung des Alkalis gewaschen. Dann wurden die Stränge in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 aktiviert und der stromlosen Plattierung unter den in Tabelle i aes Beispiels J angegebenen Bedingungen _-₍, unter Anwendung der in Tabelle I des Beispiels 1 gezeigten Plattierlösung unterworfen.

10 Stränge mit einem Gewicht von jeweils 50 g wurden von Polyamidfäden mit 210 den/34 f aufgewikkelt und nach üblichen Verfahren entölt. Dann wurden :<; die Stränge mit einer Lösung, die 1 I Wasser, 20 g Chromsäureanhydrid, 300 g konzentrierte Schwefelsäure und 100 g Phosphorsäure enthielt, geätzt und mit Wasser gewaschen. Anschließend wurden die Stränge der Aktivierungsbehandlung unterworfen, die in glei- y> eher Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt wurde, und die stromlose Beschichtung erfolgte an den Strängen

Tabelle IV

Probe Unbchandclt Elektrischer Widerstand

(vor dem

unter den gleichen Bedingungen wie in Tabelle I vor Beispiel 1 erläutert, wobei die gleiche Beschichtungslö sung wie in Beispiel 1 verwendet, angewendet wurde.

Drei Arten der so erhaltenen metallisierten Faserr wurden dem folgenden Test unterzogen, um si« miteinander im Hinblick auf die Haftbeständigkei zwischen Metallschicht und Fäden zu vergleichen. Jed« Probe der drei Arten der metallisierten Fäden wurdf dem Biegetest unter Anwendung eines üblicher Biegetestgerätes unterworfen, und der elektrisch! Widerstand wurde gemessen, nachdem die Biegung ir der vorgeschriebenen Häufigkeit durchgeführt worder war, und die gemessenen Werte wurden mit dem Wer der elektrischen Widerstands der Probe vor derr Biegetest verglichen. Ferner wurde jede Probe derr Waschtest unterzogen. Ein Zyklus der Waschbehand lung bestand darin, daß die Probe mit einer Spülflüssig keit, die 1 g/l eines oberflächenaktiven Mittels bei 40⁰C während 12,5 min unter Anwendung einer gewöhnli chen elektrischen Waschmaschine gewaschen wurde Diese Waschbehandlung wurde in der vorgeschriebenen Häufigkeit wiederholt, und der elektrische Wider stand wurde gemessen, und die gemessenen Werte wurden mit dem Wert des elektrischen Widerstands der unbehandelten Prrbe verglichen. Wenn die Zunahme des elektrischen Widerstandes nach der Wasch- oder Biegebehandlung gering ist, ist die Haftbeständigkeit zwischen der Metallbeschichtung und den Fäden besser Die Ergebnisse sind in Tabelle IV wiedergegeben, wobei der elektrische Widerstand in der Einheit Ω/3 cm ausgedrückt ist.

	Waschen oder Biegen)	Wasch Vorgang (Häufigkeit)	37	10	Hiegev	organg	(Häufigkeit)	100	200
	30	1		45	10	20	50	48	61
Polyvinylalkohol		35	120		32	35	42
(250 den/36 f)	38			350				571	797
Polyester		67	116		55	182	490
(250 den/36 f)	35			290				364	572
Polyamid		60	Hierzu 1 Blatt		43	121	21b
(2l0dcn/34f)			Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung metallisierter Fasern durch stromlose Beschichtung vorbehandelter Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß die zu Strängen gewickelten Fasern auf einen Einspritzlöcher aufweisenden Drehzylinder oberhalb der Oberfläche der Badlösung gehängt werden, die Fasern durch Rotation des Zylinders bewegt werden ι ο und eine Beschichtungslösung mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 50 cm/sec aus den Einspritzlöchern gegen die sich unter Drehbewegung bewegenden Fasern gespritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einspritzgeschwindigkeit der Beschichtungslösung im Bereich von 15 bis 35 cm/sec angewendet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fasern Polyvinylalkoholfasern verwendet werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallbeschichtung Nickel und/oder Kupfer verwendet werden.