DE3445997C2 - Metallbeschichteter textiler Fasergegenstand - Google Patents

Metallbeschichteter textiler Fasergegenstand

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Abstract

Die Erfindung betrifft metallbeschichtete Fasergegenstände, bestehend aus einem faserigen Grundmaterial wie beispielsweise Rohfasern, Garne, Stoffe oder textile Endprodukte, einem darauf aufgebrachten Grundüberzug aus Kunstharz und einem auf diesen Grundüberzug durch Sprühbeschichtung mit einer Schichtdicke im Bereich von 50 bis 10000 Å aufgebrachten Metallüberzug. Der Metallüberzug besteht aus Gold, Silber, Aluminium, Zinn, Zink, Nickel, Kupfer, Kobalt oder Chrom, oder aus Hastelloy X, Permalloy, einem rostfreien Stahl, Titannitrit oder einer Kobaltlegierung. Die Sprühbeschichtung zum Aufbringen des Metallüberzugs erfolgt in einer Inertgasatmosphäre aus Argon, Neon oder Xenon bei einem Druck im Bereich von 3 · 10-4 bis 9 · 10-2 Torr und einer elektrischen Spannung im Bereich von 200 V bis 1000 V.

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen metallbeschichteten textlien Fasergegenstand mit einem textlien Grundmaierial in Form von einer textlien Rohfaser, Garn, Textilstoff oder textilem Endprodukt, mit einem auf das Grundmaterial beschichteten Grundüberzug aus Harz und mit einem durch Sprühbeschichtung, insbesondere Bedampfen im Vakuum, auf den Grundüberzug aufgebrachten Metallüberzug.
Solche textlien Fasergegenstände sind aus der AT-PS 72 814 bekannt Darin werden Gewebestoffe oder Textilfasern mit einer Lösung imprägniert, welche ein natürliches Öl wie Lein-, Mohn-, Nußöl, etc. enthält. Nachdem sich das Lösungsmittel verflüchtigt hat, wird auf die zurückbleibende Wachsschicht im Vakuum durch ein Stromlinienfeld metallischer Elektrodenstaub aufgetragen.
Die US-PS 36 40 832 beschreibt ein Wärmeisolationsmaterial, welches aus einer Trägerfolie, einer im Vakuum
darauf aufgebrachten Metallschicht und einer auf die Metallschicht aufgebrachten, sie schützenden Deckschicht sowie aus einer auf die dazu abgewandte Oberfläche der Trägsrfolie aufgebrachten Schaumstofflagc zur Wärmeisolierung bestell Dieses Material wird jedoch nicht für textile Gegenstände verwendet, sondern als Isolationsplatte für Böden und Wände von Gebäuden, weil es relativ steif ist.
Ein Problem bei der Vakuumaufdampfung liegt darin, daß die verwendbaren Metalle nur auf solche beschränkt sind, die bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen schmelzen und verhältnismäßig leicht verdampfen. Dies schließt die Verwendung von in hohem Maße korrosionsbeständigen Materialien wie beispielsweise rostfreiem Stahl und Wolfram aus. Ein weiteres Problem ist die schlechte Haftung der aufgedampften Metalle auf textilen Fasern. Das Metall neigt dazu, sich bei der Verarbeitung der Fasern bzw. beim Reiben oder Waschen der Fasern oder textilen Gegenstände wieder abzulösen.
Durch stromlose Beschichtung hergestellte Fasergegenstände sind aus der DE-AS 27 43 768 bekannt. Beispielsweise werden gefärbte Stoffstücke durch Eintauchen in eine stromlose Beschichtungslösung beschichtet. worauf noch mehrere Verfahrensschritte folgen. Dieses Verfahren ist insofern nachteilig, als die verbrauchte Beschichtungslösung Umweltverschmutzungsprobleme aufwirft und daher beträchtliche zusätzliche Kosten für die Aufbereitung der verbrauchten Lösung aufgewendet werden müssen. Außerdem erfordert dieses nasse Verfahren einen Trocknungsvorgang und weitere damit zusammenhängende Verfahrensschritte und verursacht auch noch eine Qualitätsminderung der beschichteten Gewebe.
Weitere Schwierigkeiten liegen darin, daß, obwohl Kupfer, Nickel, Chrom, Kobalt und einige andere Metalle verhältnismäßig leicht zum Beschichten verwendet werden können, dieses Verfahren bei Legierungen, weiter bei Metallen, die sich nur schwierig in gelösten Zustand bringen lassen, und bei in gelöster Form instabilen Metallen nicht anwendbar ist, und daß eine feste Haftung der Metallschicht am Fasersubstrat wegen der Neigung zu großen Schichtdicken nicht erwartet werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbesserte metallbeschichtete Fasergegenstände mit vorteilhaftem metallischem Aussehen und ausgezeichneten licht- und wärmeabschirmenden Eigenschaften zu schaffen, wobei jedes gewünschte Metall fest und zuverlässig auf dem Fasersubstrat haftet, und wobei die charakteristischen Funktionen der faserigen Grundmaterialien (Rohfasern, Garne, Gewebe und textile Endprodukte) erhalten bleiben.
b5 Ein weiterer Gesichtspunkt ist dabei die Erzielung metallbeschichteter Fasergegenstände mit besserer Widerstandsfähigkeit gegen Säuren, Alkalien, Wasser, Witterungseinflüsse und Abrieb und gewünschtenfalls mit farbigmetallischem Aussehen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebe-
nen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine schema tische Schnittansiclit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Rg. I 3ine schematische Schnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer Sprühbeschichtungs-Einrichtung.
Zunächst wird ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Flg. 1 und 3 beschrieben.
Bei dem faserigen Grundmaterial 1 kann es sich handeln um irgendeine Art Rohfaser wie beispielsweise synthetische oder natürliche Fasern (z.B. Polyester, Polyacrylnitril, Polyamid, Kunstseide, Baumwolle oder Wolle), Spezialfasern wie z. B. Glasfasern oder Kohlefasern, oder um eine Kombination solcher Fasern, um ein aus solchen Rohfasern hergestelltes gezwirntes Garn, um einen daraus hergestellten gewebten, gestrickten oder ungewebten Stoff oder dgl., der zur Erzielung einer höheren Qualität aufgerauht oder beflockt oder, beispielsweise durch Behandlung mit einer Phosphorverbindung, schwer entflammbar gemacht worden sein kann oder dgl. In den später noch beschriebenen Beispielen 1 und 2 wurden aus 0,11 tex-(l-Denier-) bzw. 0,22 tex-(2-Denier-)Polyesterfasern hergestellte glatte Webstoffe als faseriges Grundmaterial 1 verwendet
Als auf das faserige Grundmaterial 1 aufgebrachten Grundüberzug 2 kann irgendein Kunstharzüberzug des Acryl- oder Polyestertyps verwendet werden. In den Beispielen 1 und 2 wurde ein klarer, zweikomponentiger Urethan-Überzug des Acryltyps bzw. ein klarer, zweikomponentiger Urethan-Oberzug des Polyestertyps bis zu einer Schichtdicke von 2 bis 10 μπι aufgeoracht
Der Grundüberzug 2 kann durch Aufsprühen, Tauchen, Walzenauftrag oder Fließbeschichtung auf das faserige Grundmaterial 1 aufgebracht werden, wobei jedes Aufbringverfahren, wie später noch gezeigt wird, seine eigenen charakteristischen Merkmale hat.
Der auf dem Grundüberzug 2 aufzubringende Metallüberzug 3 kann irgendein Metall oder eine Legierung sein, die aufgesprüht werden kann. Von besonderem Vorteil sind Metalle wie beispielsweise Gold, Silber, Aluminium, Zinn, Zink, Nickel, Kupfer, Kobalt und Chrom, Hastelloy X oder Permalloy, die korrosionsbeständig sind, Nickelbasislegierungen, SUS 316 (JIS), wobei es sich um einen rostfreien Stahl handelt, Titan-Nitrid, Kobaltbasislcgierungen und andere. Die Art des verwendeten Metalls kann je nach dem besonderen Verwendungszweck, der gewünschten Farbe, im Hinblick auf die Kosten und andere Faktoren gewählt werden. Bei den Beispielen 1 und 2 wurde Hastelloy X bzw. Permalloy verwendet.
Der Sprühbeschichtungsvorgang zum Aufbringen des Metallüberzugs 3 auf den Grundüberzug 2 wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert. In dieser Darstellung bezeichnet die Bezugsziffer 11 eine vertikal stehende, mit niedriger Temperatur und hohem Durchsatz arbeitende Sprühbeschichtungseinrichtung, die mit einer Evakuierungseinheit 15 und einer Argongasflasche 16 ausgestattet ist, die seitlich oder im Bodenbereich angeordnet sind. Die Bezugsziffer 12 bezeichnet ein zylindrisches Target, das, mindestens im Bereich seiner Oberflächenschicht, aus dem aufzubringenden Metall hergestellt ist, beispielsweise aus Hastelloy X oder Permalloy. Die Bezugsziffer 13 bezeichnet eine stabförmige Anode, die für eine eingeprägte Gleichspannungsbeaufschlagung von 200 V bis 1000 V gegen das Target 12 ausgelegt ist. Hinter dieser Anode 13 ist ein Gewebe 14 oder dgl. (faseriges Grundmaterial) angeordnet, das zuvor mit einem neutralen Reinigungsmittel zur Beseitigung von öl, Schmutz und anderen Fremdsubstanzen sorgfältig gereinigt und getrocknet worden ist.
Zunächst wird die Sprühbeschichtungseinrichtung 11 mittels der Evakuierungseinheit 15 auf einen Druck im Bereich von 1,333 χ 10~3 Pa (1O-5 Torr) evakuiert, wonach Argongas bis zu einem Druck von 5,33 χ 10~2 Pa (4 χ 10~4 Torr) eingeleitet und eine geeignete Spannung über dem Target 12 und der Anode 13 angelegt wird. Von der Oberfläche des Targets 12 emittierte Metallmoleküle schlagen sich dann auf der gegenüberliegenden Seite des Gewebes 14 nieder. Bei den Beispielen 1 und 2 betrug die Dicke der gebildeten Metallschicht beidesmal 5 χ 10~2 μπι (500 Ä) und die erforderliche Zeit lag bei etwa 30 s.
Tafel 1 zeigt die Eigenschaften der so erhaltenen behandelten Gewebe zusammen mit denjenigen eines Vergleichsbeispiels, bei welchem Hastelloy X direkt durch Sprühbeschichtung mit einer Schichtdicke von 5 χ 10~2 μπι (500 A) auf einen glatten Gewebestoff aus 0,11 tex-(l-Denier-)Polyesterfasern aufgebracht wurde. Die Haftung wurde dabei durch visuelle Prüfung nach Eintauchen in 400C warmes Wasser während 120 Stunden bewertet.
Tafel 1
Metallischer Glanz
Lichtreflexion
Haftung
Beispiel 1
Beispiel 2
Vergleichsbeispiel
@: ausgezeichnet. O:eut.
100%
100%
99%
Wie aus der Tafel hervorgeht, sind die erhaltenen metallbeschichteten Gewebe nach den Beispielen 1 und 2 hinsichtlich ihres metallischen Glanzes, der Lichtreflexion und der Haftung der Metallschicht am Grundüberzug 2 ausgezeichnet, was zeigt, daß eine Metallschichtdicke von 5 χ 10~2 μπι (500 Ä) zur Erzielung zufriedenstellender Ergebnisse ausreicht. Beim Vergleichsbeispiel dagegen waren der metallische Glanz, die Lichtreflexion und die Haftung bei der gleichen Metallschichtdicke wegen des Fehlens des Grundüberzugs 2 auf dem Gewebe 14 alle etwas schlechter.
60
Das Aufbringen eines Grundüberzugs 2 auf das faserige Grundmaterial 1 vor der Sprühbeschichtung bewirkt eine Glättung der feinen Unebenheiten auf der Faseroberfläche, wodurch die unregelmäßige Lichtreflexion an dem Metallüberzug 3 auf ein Minimum verringert wird und die behandelten Gewebe ein besseres metallisches Aussehen erhalten. Außerdem dient der Grundüberzug zur Erzielung einer besseren Haftung des aufgebrachten Metalls, wobei eine größere Widerstandsfähigkeit gegen wiederholtes Waschen erreicht wird. Zu den weiteren Vorteilen gegenüber herkömmlichen Verfahren gehören höhere Beständigkeit gegen Wärme, Schmelzen und Witterungseinflüsse sowie ein besseres Wasserabstoßungsvermögen, Abschirmfähigkeit gegen elektromagnetische Wellen und elektrische Leitfähigkeit, wodurch die metallbeschichteten Metallgegenstände nach der Erfindung auf einem breiten Feld von Anwendungsmöglichkeiten einsetzbar sind.
Geeignete Bedingungen der Sprühbeschichtung werden nachstehend im einzelnen angegeben. Anstelle von Argon können auch Neon, Xenon und viele andere Inertgase mit einem Druck im Bereich von 4 χ 10-2 bis 12 Pa (3 χ 10-4 bis 9 χ 10~2 Torr) verwendet werden. Liegt der Druck unterhalb von 4 χ 10~2 Pa (3 χ 10~4 Torr), ist es schwierig, einen ausreichenden Versprühvorgang zu bewirken, wohingegen möglicherweise eine Schwärzung eintritt, wenn der Druck 12 Pa (9 χ 10~2Torr) übersteigt. Es kann an sich jede zum Herbeiführen eines ausreichenden Versprühvorgangs geeignete Spannung angelegt werden, jedoch liegt der bevorzugte Spannungsbereich normalerweise zwischen 200 V und 1000 V.
Die Dicke der aufgebrachten Metallschicht kann im Bereich von 5 χ 10~3 bis 1 μΐη (50 bis 10 000 Ä) gewählt werden. Erreicht die Dicke etwa 10~2 μπι (100 A)1 beginnt eine schwache Metallfarbe in Erscheinung zu treten, und die volle Metallfarbe wird bei einer Dicke von etwa 3 χ 10~2 μίτι (300 Ä) erreicht. Wächst die Dicke auf etwa 5χ10-2μπι (500 Ä), zeigt die Metallschicht elektrische Leitfähigkeit, Lichtund Wärmeabschirmeigenschaften und noch weitere nützliche Eigenschaften.
Tafel 2 gibt experimentelle Beispiele für typische Verfahren zum Aufbringen des Grundüberzugs 2 auf faseriges Grundmaterial 1 an, nämlich durch Aufsprühen, Tauchen, Walzenauftrag und Fließbeschichtung. und vergleicht ihre charakteristischen Eigenschaften.
Tafel 2
Verfahren
Versuchsbeispiel
Eigenschaften
30 Sprühbeschichtung
Die Fasern fühlen sich nicht beeinträchtigt an: stereokopisches metallisches Aussehen.
Tauchbeschichtung
Walzenauftrag
Fließbeschichtung
Verbessertes filmartiges Anfühlen; matter metallischer Glanz.
Wie oben.
Ein glatter Gewebestoff aus Polyesterfasern wurde durch Aufrauhen vorbereitet, und ein zweikomponentiger Urethan-Überzug des Acryltyps (nicht vergilbend) wurde mit einem Auftrag von 20 g/m2 aufgebracht, wonach ein Trocknen (80° C während 120 min) und eine Sprühbeschichtung erfolgten.
Ein glatter Gewebestoff aus 0,11 tex-(l-Denier-)PoIyesterfasern wurde mit einem zweikomponentigen Urethan-Überzug des Polyestertyps (nicht vergilbend) mit einem Auftrag von 100 g/m2 versehen, worauf ein Trocknen (800C während 120 min) und eine Sprühbeschichtung erfolgten.
Auf ein Stretch-Gewebe aus 0,11 tex-(l-Denier-)Baumwolle wurde ein einkomponentiger Urethanüberzug mit einem Auftrag von 50 g/m2 aufgebracht, der durch Eintauchen in Wasser ausgehärtet wurde, wonach ein Trocknen (800C während 120 min) und eine Sprühbeschichtung erfolgten.
Ein glatter Gewebestoff aus 0,11 tex-(l-Denier-)Polyester wurde durch Aufrauhen vorbereitet und es wurde ein zweikomponentiger Urethan-Überzug des Polyestertyps (nicht vergilbend) mit einem Auftrag von 30 g/m2 aufgebracht wonach ein Trocknen (800C während 120 min) und eine Sprühbeschichtung erfolgten.
Nunmehr wird ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Flg. 2 erläutert. In diesem Fall wird auf den durch Sprühbeschichtung aufgebrachten Metallüberzug 3 noch ein Decküberzug 4 aus Kunstharz aufgebracht
Als Material für den Decküberzug 4 kann irgendein klarer Urethan-Überzug des Acryl- oder Polyestertyps, wie er auch für den Grundüberzug 2 verwendet wird, oder irgendein klarer einkomponentiger Urethan-Überzug des Acryltyps Anwendung finden. Der Decküberzug 4 dient zum Schutz des durch Sprühbeschichtung aufgebrachten Metallüberzugs 3, um dem Endprodukt eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Säuren, Alkalien, Wasser, Witterungseinflüsse und Abrieb zu verleihen. Es ist auch möglich, metallbeschichteten Fasergegenständen ein farbig-metallisches Aussehen zu geben, wenn dem Decküberzug ein Farbstoff oder Pigment (organisch oder anorganisch) beigefügt wird. Der Decküberzug 4 kann nach einem der beim ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel beschriebenen Beschichtungsverfahren aufgebracht werden, jedoch sind Sprüh- und Walzenauftrag hinsichtlich der Wirksamkeit des Überzugs vorteilhaft
Die metallbeschichteten Fasergegenstände nach der Erfindung haben verschiedene nützliche Eigenschaften, wie oben erläutert wobei die Eigenschaften des verwendeten faserigen Grundmaterial erhalten bleiben, näm-
Wie bei der Sprühbeschichtung.
lieh geringes Gewicht, Geschmeidigkeit. Luftdurchlässigkeit, Wasseraufnahmevermögen, sowie leichtes Schneiden und Nähen. Aufgrund dieser Eigenschaften sind sie in den folgenden Anwendungsfiillen sehr wertvoll:
a) Vorhänge (Licht- und Wärmeabschirmeigenschaften und Wetterfestigkeit),
b) Futter- bzw. Auskleidungsstoffe (günstige Handhabungs- und antistatische Eigenschaften),
c) Materialien für Automobilhimmel und kälteabweisende Kleidung (gute Licht- und Wärmeabschirmeigen- ■> schäften. Warmhaltevermögen),
d) Stoffauskleidungen in Automobilen um Aschenbecher, und feuersichere Kleidung (Unbrennbarkeit, feuerhemmende Eigenschaften und Hitzebeständigkeit),
e) Materialien zur Verhinderung von Computerstörungen, und Schutzkleidung gegen elektromagnetische Wellen (elektromagnetische Abschirmfähigkeit), io
f) Stoffe in der Innenausstattung von Automobilen zur Verhinderung von durch elektrostatische Aufladung erzeugten Funken (elektrische Leitfähigkeit und antistatische Eigenschaften).
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, zeichnen sich die metallbeschichteten Fasergegenstände nach der Erfindung durch besseres metallisches Aussehen, bessere Haftung des aufgebrachten Metalls und bessere Licht- und Wärmeabschirmeigenschaften, höhere Widerstandsfähigkeit gegen Säuren, Alkalien, Wärme, Witte- 15 rungseinflüsse und Abrieb und gewünschtcnfalls auch durch die Möglichkeit eines farbig-metallischen Aussehens aus.
Obwohl nur einige wenige bevorzugte Ausführungsbeispiele erläuterungshalber beschrieben worden sind, liegen noch zahlreiche weitere Ausführungsmöglichkeiten im Rahmen der Erfindung.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche
1. Metallbeschichteter textiler Fasergegenstand, mit einem textlien Grundmaterial (Ij in Form von einer textlien Rohfaser, Garn, Textilstoff oder textilem Endprodukt, mit einem auf das Grundmaterial beschichteten GrundOberzug (2) aus Harz und mit einem durch Sprühbeschichtung, insbesondere Bedampfen im Vakuum, auf den Grundfiberzug aufgebrachten Metallüberzug (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Grundüberzug (2) ein Kunstharzüberzug in Form eines Acryl-, Polyester- oder klaren zweikomponentigen Urethanüberzugs des Acryl- oder Polyestertyps ist, daß der Metallüberzug (3) eine Schichtdicke im Bereich von 5 χ 10~3 bis 1 μπι hat und daß der Grundüberzug (2) eine-Schichtdicke im Bereich von 2 bis 10 μΐη hat.
2. Fasergegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallüberzug (3) aus Gold. Silber, Aluminium, Zinn, Zink, Nickel, Kupfer, Kobalt oder Chrom, oder aus Hastelloy X, Permalloy, einem rostfreien Stahl, Titannitrit oder einer Kobaltlegierung besteht
3. Fasergegenstand nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Metallüberzug (3) ein Decküberzug (4) aus Kunstharz aufgebracht ist
4. Fasergegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Decküberzug (4) ein Acryl- oder Polyester-Oberzug ist
5. Fasergegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundüberzug (3) ein klarer /weikomponentiger Urethan-Überzug des Acryl- oder Polyestertyps ist und daß der Decküberzug (4) aus dem gleichen Material wie der Grundüberzug besteht oder ein klarer einkomponentiger Urethan-Überzug des Acryltyps ist.
6. Verfahren zur Herstellung eines metallbeschichteten Fasergegenstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühbeschichtung zum Aufbringen des Metallüberzugs (3) in einer aus Argon. Neon oder Xenon bestehenden Inertgasatmosphäre mit einem Druck im Bereich von 4 χ 10~2 bis 12 Pa (3 χ 10"4 bis 9 χ 10~2 Torr) und bei einer eingeprägten elektrischen Spannung im Bereich von 200 V bis 1000 V erfolgt.
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