专利名称：可提高金属镀层附着牢度的金属化织物基布的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可提高金属镀层附着牢度的金属化织物基布，属功能性纺织品领域。
背景技术：
纺织品经化学镀、电镀、离子溅射等方法，在织物的纤维上沉积铜、银、镍等金属或其合金，形成金属镀层后可作为电磁屏蔽材料使用，利用金属层对电磁波的反射特性，将电磁波隔绝在外。金属化纺织品质地柔软可变形，特别适合于人体穿着使用或经常需要发生形变的场合，包括作为电磁兼容器件的导电衬垫材料使用。其中从强度、可加工性、成本等方面综合考虑，聚酯长丝是制造电磁屏蔽织物基布的最常用纤维。但是，无论是以聚酯长丝为原料，还是以尼龙等纤维为原料制得的金属化纺织品，均存在使用过程中金属层容易脱落的问题，从而丧失导电和电磁屏蔽作用，降低了电磁屏蔽产品或电磁兼容器件的使用寿命及性能水平。提高金属层在纤维表面的附着力的一种途径，是在纤维表面产生大量的凹坑，使金属层与纤维之间产生大量的机械铆合力。合成纤维等高分子材料经过常规的酸粗化加工也可在表面的无定型区产生刻蚀而造成凹坑，但由此形成的凹坑均为浅凹坑甚至是一点痕迹，且数量有限，在加大酸蚀或碱减量加工程度时，往往造成纤维表层的整体腐蚀剥落，难以制备出深坑状的、具有良好铆合作用的微小尺度(微米级或亚微米级)凹坑，因此，在金属化处理后产生的铆合效应有限，金属层的牢度较差。对于聚酯纤维而言，采用碱减量处理可以生成比酸粗化更为显著的刻蚀效果，但刻蚀深度仍然不够，不利于提高金属层在纤维表面的附着牢度。因此，提供一种提高金属附着力的金属化织物基布，使金属层在织物的纤维表面具有良好的附着力，就成为本技术领域急需解决的问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种具有良好的金属附着力的金属化织物基布。本实用新型的上述目的是通过下述技术方案达到的—种可提高金属镀层附着牢度的金属化织物基布，其特征在于所述金属化织物基布的纤维表面分布大量微坑，所述微坑的平均深度为0. 1 5微米。一种优选技术方案，其特征在于所述微坑的覆盖率为纤维表面的40 80%。一种优选技术方案，其特征在于所述微坑形状为似圆形或细长型。一种优选技术方案，其特征在于所述微坑长度方向与纤维轴向平行。一种优选技术方案，其特征在于所述金属化织物基布的纤维为皮芯结构，由皮层和芯组成，所述微坑位于所述皮层，但芯层不出现微坑，以保证具有足够的纤维强度和织物强度。一种优选技术方案，其特征在于所述金属化织物基布的纤维的皮芯比例为50 50 30 70。一种优选技术方案，其特征在于所述金属化织物基布皮层的纤维由熔融纺丝方法加工得到，其中以聚酯(PET)为纤维基材时具有最优的性价比。上述可提高金属镀层附着牢度的金属化织物基布通过以下步骤来制备(1)皮芯复合纤维的制备在熔融纺丝生产线上，采用皮芯复合纺丝组件，芯层采用常规成纤高聚物，皮层采用常规成纤高聚物和成孔母粒进行纺丝，所述成孔母粒在皮层中的体积含量为20 50%，得到皮芯复合纤维；(2)坯布的制备将步骤(1)得到的皮芯复合纤维织成织物坯布；(3)金属化织物基布的制备将步骤( 织出的坯布进行染整加工，采用常规的碱减量工艺将成孔母粒溶出，在纤维表面形成微坑；然后进行中和、洗涤、定型等常规加工工艺，制成金属化织物的基布。所述的成孔母粒为由常规成纤高聚物和碱溶性金属氧化物粉体混合制成的无机物成孔母粒，或者由碱溶性金属氧化物粉体、常规成纤高聚物和碱溶性成纤高聚物混合制成的复合成孔母粒。所述的常规成纤高聚物为普通聚酯切片，如PET、PBT或PTT等，所述碱溶性金属氧化物为&10、5丨02或513203等；所述碱溶性成纤高聚物为碱溶性PET，为由聚酯(PET)与聚乙二醇(PEG)通过嵌段共聚等方法加工得到的改性聚酯。所述碱溶性金属氧化物粉体的粒径为0. 1 5微米。步骤(1)所得皮芯复合纤维的皮芯比例为50 50 30 70。步骤(1)所得皮芯复合纤维为FDY结构、DT结构或DTY结构。步骤( 所得织物坯布的经纬密度比一般PET FDY织物高5 20 %。所述常规的碱减量工艺的工艺条件为浓度为5 30g/L的NaOH水溶液，120 130°C下，加工 15 30min。所述成孔母粒的定量施加采用具有适当量程的注射器，以确定成孔母粒的用量 (通常使皮层中的成孔剂含量达到体积比例20 45 % )，从而确定纤维表层的微孔覆盖率。 为保证最终纺织制品具有足够的强度，及保证加工过程中所需的强度，皮芯复合纤维的皮芯比例宜在50 50 30 70之间。皮芯复合长丝以FDY结构为宜，可节省成本，并保证最终制品有较薄的厚度和较低的平方米重。也可以根据最终制品的要求制成DT结构或DTY 结构的合成纤维长丝。根据电磁屏蔽织物的最终规格要求，在织物规格设计上考虑到成孔后的重量损失，织物坯布具有比一般PET FDY织物高5 20%的经纬密度。将通过上述方法得到的金属化织物基布按照常规的高分子材料金属化加工工艺的基本流程，对金属化织物基布进行敏化，活化，然后进行化学镀或/和电镀，其加工工艺均为常规工艺，不需要特殊加工，可得到表面覆盖金属的柔性电磁屏蔽材料。本实用新型具有如下优点1、采用常规纺丝、织造和染整设备，加工便利。2、成孔加工速度快、成孔深度省。3、适应面广，对各种金属元素的镀覆加工、各种类型(机织物、针织物)和规格的电磁屏蔽织物基布均可适应。4、通过纤维的成孔加工得到的大量密集的、由浅入深的微孔，提高了金属含量和屏蔽效能，并提高了金属层的附着牢度，即提高了电磁屏蔽效果的耐久性。本实用新型可在纤维表面及内部由浅入深得到亚微米级深孔，使金属元素进入纤维内部以提高纤维的金属含有量、在相同的单位面积质量下可达到更高的电磁屏蔽效能; 并在很大的面积比例上形成大量深邃坚固的铆合点，为金属附着提供了良好的铆合关系， 从而显著提高了金属层在纤维表面的结合力。由于可采用现成的纺丝设备和织造染整设备进行电磁屏蔽织物基布的多孔化加工，故加工费用低廉。采用马丁代尔耐磨仪测试金属化织物的耐磨性能(以磨到有金属层脱落的摩擦次数表示)，结果表明，采用本实用新型的金属化织物，与相同测试条件下的常规金属化织物相比，耐磨次数将提高1. 5 2. 5倍。
图1为本实用新型金属化织物基布的纤维横切面示意图。
具体实施方式
通过以下实施例对本实用新型进行具体描述，有必要指出的是以下实施例只用于对本实用新型做进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述实用新型的内容对本实用新型做出一些非本质的调整。实施例1一种可提高金属镀层附着牢度的金属化织物的制备方法，其步骤如下A、微孔皮芯结构聚酯长丝的制备在熔融纺丝生产线上，采用皮芯复合纺丝组件。PET皮芯复合长丝，皮芯比例为 40 60。用普通PET切片为芯层材料；用普通PET切片和成孔母粒为皮层材料，其中成孔母粒由普通PET切片加40重量％平均粒径3微米的ZnO制成。在复合纺丝时用注射机控制皮层用料中的普通PET切片与成孔母粒的配比(体积)为6 4 (即在皮层，ZnO粉体的含量为16%)。其他纺丝工艺与常规PET皮芯复合长丝的纺丝工艺类似。最终纺成75d/Mf 的涤纶FDY。B、坯布的制备采用步骤A所制得的带有潜在微孔的皮芯结构PET长丝，按照T190规格织成平纹织物坯布。所得织物坯布的经纬密度为456. 7X350. 7根/IOcm(比一般PET FDY织物高 5 20% )。C、金属化织物基布的制备将步骤B所制得的织物坯布在溢流染色机中进行染整加工，用NaOH水溶液(浓度为6g/L)在130°C下处理15min(升温和降温速率均为1°C /min)，将聚酯长丝皮层的ZnO溶去，在纤维表面形成微坑，然后进行中和、洗涤、定型等常规加工工艺，制成金属化织物的基布。图1为本实用新型金属化织物基布的横切面示意图，本实用新型金属化织物基布的纤维为皮芯结构。本实施例制得金属化织物基布的电镜照片，可以看出纤维表面的微坑。 微坑位于皮层，微坑长度方向与纤维轴向平行，但芯层不出现微坑，以保证具有足够的纤维强度和织物强度。微坑的平均深度为3微米；微坑的覆盖率为纤维表面的60%。D、金属织物的制备已经在织物上的纤维表面形成大量微孔的基布经化学敏化(SnCl2 12g/l、HCl 10ml/l、NaCl 160g/l、20°C X 5min)、活化(PdCl2 0. 3g/l、SnCl2 12g/l、HCl 10ml/l、 NaCl 160g/、30°C X6min)和化学镀铜(硫酸铜14g/l、酒石酸钾钠40g/l、碳酸钠4g/l、 甲醛20ml/l，30°C X8min)及电镀镍(氯化镍60g/l、硫酸镍200g/l、硼酸40g/l、氯化钠 30g/l、50°C X8min)。可得到表面覆盖金属的柔性电磁屏蔽材料，且金属层嵌入到纤维表面的微孔中，提高了金属层的附着牢度。这一金属化织物的电磁屏蔽效能为68dB(100KHz IGHz)，采用马丁代尔耐磨仪测得的耐磨次数为4550次，为对照样的1. 98倍。实施例2一种可提高金属镀层附着牢度的金属化织物的制备方法，其步骤如下A、微孔皮芯结构复合长丝的制备在熔融纺丝生产线上，采用皮芯复合纺丝组件。PET皮芯复合长丝，皮芯比例为 50 50。用普通PA切片为芯层材料；用普通PET切片和成孔母粒为皮层材料。其中成孔母粒由普通PET切片加30重量％平均粒径3微米的&10、再加30重量％碱溶性聚酯切片制成，必要时可添加少量(1重量％以下)PTT等熔点稍低的聚酯材料作为母粒的加工助剂。 在复合纺丝时用注射机控制皮层用料中的普通PET切片与成孔母粒的配比为5 5(体积比)(即在皮层，ZnO粉体的含量为15%、碱溶性切片为15% )。其他纺丝工艺与常规PET 皮芯复合长丝的纺丝工艺类似。最终纺成80d/36f的涤纶FDY。B、坯布的制备采用步骤A所制得的带有潜在微孔的皮芯结构复合长丝，按照T210规格织成平纹织物坯布，所得织物坯布的经纬密度为436. 4X 330. 6根/IOcm(比一般PET FDY织物高5 20% )。C、金属化织物基布的制备将步骤B所制得的织物坯布在溢流染色机中进行染整加工，用NaOH水溶液(浓度为5g/L)在130°C下处理ISmin (升温和降温速率均为1°C /min)，将聚酯长丝皮层的ZnO和碱溶性聚酯溶去，在纤维表面形成微坑，然后进行中和、洗涤、定型等常规加工工艺，制成金属化织物的基布。本实施例制得金属化织物基布的电镜照片，可以看出纤维表面的微坑，由于碱溶性聚酯的存在，微孔呈细长型外观。微坑位于皮层，微坑长度方向与纤维轴向平行， 但芯层不出现微坑，以保证具有足够的纤维强度和织物强度。微坑的平均深度为5微米；微坑的覆盖率为纤维表面的80%。D、金属化织物的制备已经在织物上的纤维表面形成大量微孔的基布经化学敏化(SnCl2 12g/l、 HCl 10ml/l、NaCl 160g/l、20°C X5min)、活化(PdCl2 0. 3g/l、SnCl2 12g/l、HCl 10ml/l、 NaCl 160g/l、30°C X6min)和化学镀铜(硫酸铜14g/l、酒石酸钾钠40g/l、碳酸钠4g/l、 甲醛20ml/l，30°C X8min)及电镀镍(氯化镍60g/l、硫酸镍200g/l、硼酸40g/l、氯化钠 30g/l、50°C X8min)。可得到表面覆盖金属的柔性电磁屏蔽材料，且金属层嵌入到纤维表面的微孔中，提高了金属层的附着牢度。这一金属化织物的电磁屏蔽效能为63dB(100KHz IGHz)，采用马丁代尔耐磨仪测得的耐磨次数为5276次，为对照样的2. 3倍。
权利要求1.一种可提高金属镀层附着牢度的金属化织物基布，其特征在于所述金属化织物基布的纤维表面分布大量微坑，所述微坑的覆盖率为纤维表面的40 80%，所述微坑的平均深度为0.1 5微米。
2.根据权利要求1所述的可提高金属镀层附着牢度的金属化织物基布，其特征在于 所述微坑形状为细长型。
3.根据权利要求2所述的可提高金属镀层附着牢度的金属化织物基布，其特征在于 所述微坑的长度方向与纤维轴向平行。
4.根据权利要求1所述的可提高金属镀层附着牢度的金属化织物基布，其特征在于 所述金属化织物基布的纤维为皮芯结构，由皮层和芯组成，所述微坑位于所述皮层。
5.根据权利要求4所述的可提高金属镀层附着牢度的金属化织物基布，其特征在于 所述金属化织物基布的纤维的皮芯比例为50 50 30 70。
6.根据权利要求5所述的可提高金属镀层附着牢度的金属化织物基布，其特征在于 所述金属化织物基布皮层的纤维由熔融纺丝方法加工得到。
专利摘要本实用新型涉及一种可提高金属镀层附着牢度的金属化织物基布，该金属化织物基布的纤维表面分布大量微坑，所述微坑的平均深度为0.1～5微米，微坑的覆盖率为纤维表面的40～80％。本实用新型可在纤维表面及内部由浅入深得到亚微米级深孔，使金属元素进入纤维内部以提高纤维的金属含有量、在相同的单位面积质量下可达到更高的电磁屏蔽效能；并在很大的面积比例上形成大量深邃坚固的铆合点，提高金属层的附着牢度。由于可采用现成的纺丝设备和织造染整设备进行电磁屏蔽织物基布的多孔化加工，故加工费用低廉。
文档编号D01D5/34GK201981416SQ20102054034
公开日2011年9月21日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者崔志山, 施楣梧, 李茂辉, 王澈, 王群, 魏勇 申请人:中国人民解放军总后勤部军需装备研究所, 北京工业大学, 山东沃源新型面料有限公司