DE3840200C2 - Verfahren zur Herstellung eines Vlieses - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vlieses aus Kunststoff-Fasern mit ab­ schirmenden Eigenschaften durch stromloses Aufbringen eines metallischen Überzuges auf die Fasern.

Solche Vliese kommen vor allem in der Elektrotechnik zur Abschirmung und Ableitung stati­ scher Aufladungen zur Anwendung. Diese sind in ihrer Herstellung aufwendig. Ihre Fertigung ist zudem verhältnismäßig kostenintensiv.

So beschreibt die DE-OS 36 24 574 ein Verfahren zur Herstellung eines auf einem Kunststoff­ träger anhaftenden Metallfilms zur Abschirmung elektromagnetischer Störfelder, bei dem die Oberfläche des Trägers durch Auftragen eines Überzugs auf organischer Basis mit einer Dis­ persion von Kieselgel grundiert und der Metallfilm auf die grundierte Oberfläche aufgetragen wird; hierzu wird die zuvor durch Lösung aktivierte, bzw. katalysierte Oberfläche mittels strom­ loser Beschichtung im Bad einer Kobalt- oder Nickel- bzw. Kupfer-Salz-Lösung metallisiert.

Weiterhin beschreibt die DE-OS 3243 1 ein Verfahren zur Herstellung metallisierter textiler Flächengebilde, wie zum Beispiel Vliese aus nichtmetallischen Werkstoffen, bzw. Kunststoffa­ sern; dabei wird das textile Flächengebilde mit einer elektrisch leitenden Metallschicht durch stromlose naßchemische Metallisierung, bzw. durch Aufdampfen des Metalls versehen und die­ se Metallschicht auf galvanischem Wege verstärkt; die galvanische Verstärkung wird vorzugs­ weise unter Warenbewegung durchgeführt.

Weiterhin ist aus der DE-PS 36 37 130 ein Verfahren zum chemischen Metallisieren von Tex­ tilmaterialien, insbesondere Vliesstoffen aus nichtmetallischen Materialien bekannt; nach Auf­ tragen einer üblichen Aktivierungslösung auf der Basis Palladium/Zinn wird die Oberfläche des Vliesstoffs aktiviert, wobei anschließend die überschüssige Aktivierungslösung von der Vlies­ stoffbahn entfernt und anschließend in einer Metallisierungslösung die Metallisierung, bzw. Ver­ kupferung oder Vernickelung vorgenommen wird.

Weiterhin ist aus der US-PS 39 67 010 ein Verfahren zur Herstellung metallisierter Stapelfasern bekannt, bei dem die Fasern nach einer Entfettungs-, bzw. Ätz-Behandlung ganzflächig mit ei­ ner Aktivierungslösung auf Palladiumbasis behandelt und anschließend stromlos mit Nickel oder Kupfer beschichtet werden.

Ausgehend von den verhältnismäßig aufwendigen und eher auf großtechnische Anwendungen ausgerichteten bekannten Verfahren zur Vlies-Herstellung liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem auf möglichst einfache Weise Metall-Vliese herge­ stellt werden können.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Fasern zunächst wenigstens teilweise mit einer me­ tallorganischen Verbindung in Form eines Pulvers oder einer Lösung beschichtet und daraufhin wenigstens teilweise mit UV-Photonen bestrahlt werden, wobei anschließend die metallorgani­ sche Verbindung zersetzt und im bestrahlten Bereich eine Katalysatorschicht gebildet wird; an­ schließend wird das Lösungsmittel und die nichtbestrahlte metallorganische Verbindung abge­ waschen und das Vlies zur stromlosen Metallisierung durch ein Metallbad geführt.

Als vorteilhaft erweist es sich, daß bei dem Verfahren nur eine verhältnismäßig geringe Wärme­ belastung der Fasern auftritt und somit auch Fasern aus herkömmlichen Werkstoffen einge­ setzt werden können, die nur unterhalb von 100°C wärmebeständig sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 8 angegeben.

Erfindungsgemäß wird ein Vlies aus Kunststoff-Fasern verwendet, das zur Ausbildung einer Katalysatorschicht auf den Fasern mit einer metallorganischen Verbindung in Form eines Pulvers oder einer Lösung beschichtet bzw. getränkt wird. Für die Fertigstellung der Katalysator­ schicht wird die metallorganische Verbindung mit UV-Pho­ tonen bestrahlt. Hierbei kommt es zu einer Zersetzung der metallorganischen Verbindung unter gleichzeitiger Bildung einer metallischen Schicht auf dem gesamten Um­ fang aller Fasern, die das Vlies bilden. Für die Be­ strahlung wird vorzugsweise ein UV-Hochleistungsstrah­ ler, ein UV-Laser, ein frequenzverdoppelter Argonionen­ laser, ein frequenzverdoppelter gepulster Farbstofflaser oder ein frequenzverdoppelter Nd-YAG-Laser verwendet. Der Einsatz von Quecksilber-Hochdrucklampen oder Xenon-Hochdruckstrahlern ist ebenfalls möglich. Wird zwischen dem Vlies und der UV-Quelle eine Maske angeordnet, so kann hierdurch erreicht werden, daß nur ein Teil der Fasern bestrahlt und damit nur die bestrahlten Fasern mit einer Katalysatorschicht überzogen werden. Nach der Bestrahlung des Vlieses wird das Lösungsmittel und die nichtbestrahlte metallorganische Verbindung abgewaschen. Anschließend wird das Vlies zur stromlosen Beschichtung in ein naßchemisches Bad getaucht. Hierdurch wird er­ reicht, daß die mit einer Katalysatorschicht versehenen Fasern mit einem Überzug, beispielsweise aus Metall ver­ sehen werden. Anschließend wird das Vlies in destillier­ tem Wasser gereinigt und mittels Infrarotstrahlung ge­ trocknet. Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit jedem Vlies durchgeführt werden, gleichgültig aus welchem Kunststoff die Fasern gefertigt sind. Da bei dem Her­ stellungsverfahren keine allzu große Wärme auftritt, sind Vliese verwendbar, deren Fasern aus konventionellen Plastiken hergestellt und nur unterhalb von 100°C wär­ mebeständig sind. Andererseits ist das Verfahren auch auf Vliese anwendbar, deren Fasern eine Wärmebeständig­ keit aufweisen, die über 200°C liegt. Das erfindungs­ gemäße Vlies und seine Herstellung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: Einen Ausschnitt aus dem erfindungsgemäßen Vlies in vergrößerter Darstellung,

Fig. 2: die einzelnen Schritte zur Herstellung des in Fig. 1 dargestellten Vlieses.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus dem erfindungsgemäßen Vlies 1 in einem vergrößertem Maßstab. Das Vlies 1 wird durch Fasern 2 gebildet, die aus einem Kunststoff gefer­ tigt sind. Für die weitere Bearbeitung des Vlieses 1 spielt es dabei keine Rolle aus welchem Kunststoff die Fasern 2 gefertigt sind. Es können beispielsweise Vliese verwendet werden, deren Fasern 2 aus Polyester oder auch aus Zellulose mit Kunstharzbindern hergestellt sind. Es sind grundsätzlich alle Kunststoffe für die Fasernher­ stellung verwendbar, die unterhalb von 100°C wärmebe­ ständig sind. Das Vlies kann ebenso aus Fasern gefertigt sein, die einen Wärmewiderstand über 200°C aufweisen.

Bei dem Vlies 1 handelt es sich um ein Endlosmaterial, das zur Weiterbehandlung von einer Rolle 10, die in Fig. 2 dargestellt ist, abgespult wird. Um ein Vlies 1 zu erhalten, das die gleiche abschirmende Wirkung wie ein Metallvlies aufweist, wird selbiges zunächst mit einer metallorganischen Verbindung beschichtet. Diese kann in Form eines Pulvers vorliegen. Vorzugsweise ist sie je­ doch in einem Lösungsmittel gelöst. Bei den in Fig. 2 dargestellten Verfahrensschritten wird das Vlies 1 in eine Lösung 11 eingetaucht, die durch Chloroform oder ein anderes Lösungsmittel gebildet wird, in dem Palla­ diumacetat gelöst werden kann. Anschließend wird das Vlies 1 zwischen einer UV-Quelle 12 hindurchgeführt.

Hierbei wird das Vlies 1 beidseitig mit UV-Photonen be­ strahlt. Für die Bestrahlung wird beispielsweise ein UV-Hochleistungsstrahler verwendet, wie er in der EP-OS 0 254 111 beschrieben ist. Vorzugsweise wird ein Hoch­ leistungsstrahler 12 mit einer Xenonfluoridgasfüllung verwendet, wodurch es möglich ist, UV-Strahlung mit ei­ ner Wellenlänge von 351 nm zu erzeugen. UV-Strahlung mit dieser Wellenlänge ist bevorzugt geeignet, die metallor­ ganische Verbindung zu zersetzen und gleichzeitig die Bildung einer metallischen Katalysatorschicht 3 auf den Fasern 2 zu bewirken. Wie anhand von Fig. 1 zu sehen ist, sind alle Fasern 2 des Vlieses 1 mit einer solchen Katalysatorschicht 3 aus einem metallischen Werkstoff überzogen. Falls es die Gegebenheiten erfordern, kann zwischen die UV-Strahlungsquelle 12 und den beiden Ober­ flächen des Vlieses 1 jeweils eine Maske (hier nicht dargestellt) angeordnet werden, die mit Durchbrechungen versehen ist. Mit Hilfe dieser Maske ist es möglich, das Vlies 1 nur an ganz definierten Stellen zu bestrahlen. Hierdurch wird erreicht, daß nur die an definierter Stelle bestrahlten Fasern 2 mit einer Katalysatorschicht 3 überzogen werden. Nach der Beendigung der Bestrahlung ist die Katalysatorschicht 3 fertiggestellt. Für die Bestrahlung kann nicht nur ein Uv-Hochleistungsstrahler verwendet werden. Vielmehr besteht die Möglichkeit, jede UV-Strahlungsquelle hierfür zu nutzen, da aus Absorpti­ onsmessungen bekannt ist, daß Palladiumacetat im gesam­ ten UV-Bereich, d. h. für Wellenlängen zwischen 150 bis 380 nm sensitiv ist. Somit ist es also möglich auch fre­ quenzverdoppelte Argonionenlaser, frequenzverdoppelte gepulste Farbstoff-Laser oder frequenzverdoppelte Nd-YAG-Laser bzw. Quecksilber-Hochdrucklampen oder Xenon-Hochdrucklampen für die Bestrahlung des Vlieses 1 einzu­ setzen. Das bestrahlte Stück des Vlieses 1 wird nun in eine Chloroformlösung 13 getaucht. Hier werden die noch an dem Vlies 1 haftenden nicht bestrahlten metallorgani­ schen Verbindungen und das noch nicht verdampfte Lö­ sungsmittel abgewaschen. Daraufhin durchläuft das Vlies 1 ein Metallbad 14. Hierin wird die Katalysatorschicht 3 der Fasern 2 stromlos metallisiert. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Metallbad um eine kupferhaltige Lösung. Während einer Verweilzeit von etwa 1 Minute wird in die­ sem Metallbad auf die Katalysatorschicht 3 ein metalli­ scher Überzug 4 in Form von Kupfer aufgetragen. Die mit einem solchen Überzug 4 versehenen Fasern 2 des Vlieses 1 sind in Fig. 1 dargestellt. Bei einer Verweilzeit des Vlieses 1 von 1 Minute in einem solchen Bad beträgt die Dicke des aufgetragenen Überzugs 4 0,1 µm.

Soll das erfindungsgemäße Vlies für eine magnetische Abschirmung genutzt werden, so kann anstelle des metal­ lischen Überzugs 4 auch ein magnetischer Überzug 4, z. B. aus Nickel auf die Katalysatorschicht 3 aufgetragen wer­ den. Die Erfindung ist nicht nur auf die Verwendung von magnetischen und metallischen Überzügen 4 beschränkt. Selbstverständlich kann auf die Katalysatorschicht 3 je nach Anwendung ein hierfür erforderlicher Überzug 4 auf­ getragen werden. Im Anschluß an das Metallbad wird das Vlies 1 in einem destillierten Wasserbad 15 gereinigt. Mit einer IR-Quelle 16 wird das Vlies 1 nach dem Verlas­ sen des destillierten Wasserbades 15 getrocknet und auf eine Rolle 100 aufgewickelt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines Vlieses aus Kunststoff-Fasern mit abschirmenden Eigen­ schaften durch stromloses Aufbringen eines metallischen Überzuges auf die Fasern, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fasern zunächst wenigstens teilweise mit einer metallor­ ganischen Verbindung in Form eines Pulvers oder einer Lösung beschichtet und darauf­ hin wenigstens teilweise mit UV-Photonen bestrahlt werden, wobei anschließend die me­ tallorganische Verbindung zersetzt und im bestrahlten Bereich eine Katalysatorschicht ge­ bildet wird, anschließend das Lösungsmittel und die nichtbestrahlte metallorganische Ver­ bindung abgewaschen werden und das Vlies zur stromlosen Metallisierung der Fasern durch ein Metallbad geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (1) in eine Palladiumacetat enthaltende Lösung (11) getaucht und nach der Bestrahlung mit UV-Photonen (12) in einer Chloroformlösung (14) abgewaschen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (1) zur Bildung einer Katalysatorschicht (3) auf den Fasern (2) in eine Lösung, die Kupferformiat oder Nickel­ acetat enthält, getaucht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (1) durch Zwischen­ fügen einer Maske oder optischer Elemente nur teilweise bestrahlt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (1) mit einem UV-Hochleistungsstrahler (12), der UV-Strahlung mit einer Wellenlänge zwi­ schen 193 und 308 nm erzeugt, bestrahlt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (1) mit einer Quecksilber-Hochdruckentlampe, einem Xenon-Hochdruckstrahler oder einem inkohärenten Excimerstrahler bestrahlt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (1) nach der UV-Bestrahlung in einer Chloroformlösung (13) abgewaschen und daraufhin ei­ nem stromlosen Metallbad (14) zugeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (1) mindestens 1 Mi­ nute lang in einem Kupferbad (14,) einem Nickelbad oder einem anderen stromlosen Me­ tallisierungsbad gehalten und anschließend in einem destillierten Wasserbad (15) gewa­ schen und mit einer IR-Quelle (16) getrocknet wird.