ХИМИЧЕСКАЯ ГАЗОФАЗНАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ ТКАНЕЙ И НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2001 года по МПК C23C16/16 C23C18/00 C23C18/16 C23C18/18 C23C18/30 C23C18/34 D06M11/83 

Изобретение относится к способу получения металлизированных тканей и нетканых материалов и может быть использовано для изготовления защитной одежды от магнитного излучения и статического электричества, а также для изготовления декоративных и отделочных материалов,
Известны способы нанесения металлических покрытий на текстильные волокна и полотна из растворов. (Пат. Германии N 3125266, МКИ D 06 M 11/83, 1993; пат. Германии N 19501317, МКИ⁶ C 23 C 18/16, 18/34, 1995).

Недостатком этих способов является то, что при их осуществлении образуется большое количество сточных вод, что отрицательно сказывается на экологии и требует значительных затрат на их очистку.

Известен способ металлизации тканей, который наиболее близок по технической сущности к предложенному способу и принят нами в качестве прототипа (Журнал прикладной химии т. 47, с. 606 - 610, из-во "Наука", 1974). Способ осуществляют следующим образом. На установке, состоящей из камеры покрытия, в которую из испарителя направляют пары карбонила одного или нескольких металлов, жидкие карбонилы предварительно заливают в мерник, кристаллические - засыпают в сублиматор. Движение паров осуществляют с помощью вакуума. Металлизируемую ткань крепят на массивной медной плите, обогреваемой инфракрасными лучами с помощью ламп до температуры термораспада карбонилов. Камера с двух сторон имеет стеклянные экраны и оборудована рубашкой, в которую подают охлаждающую воду. Металлизацию различных образцов проводят в вакууме порядка (1-2)•10^-1 мм рт.ст. Капроновую ткань металлизируют в интервале температур от 70 до 170^oC при скорости подачи паров карбонила никеля 0,58 л/мин. Скорость металлизации 0,5 г/ч.

Недостатком способа является то, что покрытие наносится только со стороны подачи карбонила, при этом сторона, прилегающая к нагревателю, не металлизируется. Кроме того, из-за плохой теплопроводности ткани невозможно нанести покрытие по всей толщине объемной ткани, а для достижения необходимой для разложения паров карбонила температуры на наружной стороне ткани требуется перегревать ее со стороны нагревателя, что может привести к деструкции материала ткани или ее расплавлению.

Технической задачей изобретения является нанесение металлического покрытия на волокна по всей толщине объемного материала.

Техническая задача решена предложенным способом металлизации тканей и нетканых материалов термической диссоциацией паров карбонила металла при пониженном давлении, в котором, согласно изобретению, осуществляют полную принудительную прокачку паров карбонила металла через исходный материал, при этом поверхность материала, расположенную со стороны, противоположной подаче паров карбонила, нагревают до температуры начала его разложения, но не выше температуры деструкции покрываемого материала. Способ осуществляют следующим образом. Металлизируемую ткань плотно закрепляют на широкой части воронкообразного устройства, а другую часть устройства малого диаметра вставляют в патрубок подачи паров карбонила металла внутри реактора таким образом, чтобы ткань располагалась параллельно нагревателю на расстоянии 5 - 15 мм от него. Реактор закрывают и вакуумируют. Откачку из реактора производят со стороны, противоположной подаче паров карбонила. После достижения в системе необходимого вакуума включают нагреватель и его температуру доводят до величины, обеспечивающей нагрев наружной стороны покрываемого материала до температуры начала разложения паров используемого карбонила металла. Затем в реактор подают пары карбонила металла и процесс проводят до нанесения на волокна ткани или нетканого материала металла в заданном количестве. При этом зона разложения паров карбонила металла перемещается по толщине ткани от зоны ее нагрева в сторону подачи паров карбонила за счет осаждения металла на волокна и повышения их теплопроводности.

Пример.

Нетканый материал на основе полипропилена диаметром 50 мм толщиной 1,5 мм герметично закрепляют на широкой части воронки. Другую ее часть плотно вставляют в патрубок подачи паров карбонила металла внутри реактора. Зазор между тканью и пластиной графитового нагревателя устанавливают равным 10 мм. Реактор закрывают, вакуумируют до остаточного давления 1•10^-2 мм рт.ст., включают нагреватель и повышают его температуру с таким расчетом, чтобы на поверхности ткани она была равной 130^oC.

После этого из испарителя в реактор, при непрерывной откачке системы, подают пары тетракарбонила никеля (ТКН) в количестве 0,1 л/мин. Пары ТКН разлагаются на поверхности нагретых волокон полипропилена, а неразложившиеся пары ТКН направляют в печь до разложения, нагретую до 600^oC, и выделившийся в процессе оксид углерода сжигают на горелке. Через 10 мин прекращают подачу паров ТКН, выключают все нагреватели. После остывания покрываемого материала до 40^oC выключают вакуум-насос, образец вынимают определяют количество осажденного металла и проводят визуальную оценку отметаллизированной ткани. Другие примеры нанесения металлических покрытий из разных карбонилов на различные ткани приведены в таблице.

Как следует из таблицы, в случае нанесения металлических покрытий по предложенному способу наблюдается осаждение металлической пленки на волокна по всему объему материала. При осаждении металла по способу-прототипу (пример 5) 1/4 часть материала по толщине со стороны нагревателя остается не покрытой.

Изобретение относится к технологии получения металлизированных тканых и нетканых материалов и может быть использовано для изготовления защитной одежды от магнитного излучения и статического электричества, для изготовления декоративных и отделочных материалов. Химическую газофазную металлизацию осуществляют при полной принудительной прокачке паров карбонила металла через исходный тканый или нетканый материал в неглубоком вакууме. Исходный материал нагревают до температуры начала разложения паров, но не выше температуры деструкции исходного материала, со стороны, противоположной подаче паров карбонила металла. При этом металлическое покрытие наносится по всей толщине объемного материала. 1 табл.

Способ химической газофазной металлизации тканых и нетканых материалов путем подачи паров карбонила металла при нагреве исходного материала до температуры начала разложения паров, но не выше температуры деструкции исходного материала и в неглубоком вакууме, отличающийся тем, что подачу паров карбонила металла осуществляют при полной принудительной прокачке через исходный материал при его нагреве со стороны, противоположной подаче паров карбонила металла.