具有丝条或纤维状结构的金属筛网材料及其制造方法

专利名称：具有丝条或纤维状结构的金属筛网材料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的开头部分所述的筛网材料。
这样一种材料由美国专利1934643而公知。
上述专利描述了一种机织而成的丝条网，该丝条网最好是由金属丝构成，以电镀方法使该金属丝的交叉点互相联接。
如上所述的丝条网之丝条或纤维具有电镀而成一金属层。其缺点是，由于金属沉积覆盖，使孔眼的开口明显缩小，由此，而造成筛网材料的孔径变小而易被阻塞。上述筛网材料可用于例如使液体和其中所含固体成份的分离，也可用于织物的印花。
本发明的目的在于，提供一种克服上述缺点的方法，为此，本发明涉及一种特定的筛网材料。其中，由丝条或纤维组成的网材，选自针织、机织、无纺织材料；由熔接在一起的丝条形成的材料；由卷绕丝条或类似物所形成的材料；后二种类型的材料经轧辊轧制而成所述丝条由导电性材料或其他材料覆以导电性涂层膜所构成。金属层在电镀工艺中覆于线的表面，其增厚(overgrowth)率R大于1。
此处所说“增厚率”一词意谓，在丝条周围金属的最大增厚总量除以垂直于第一次测量方向的金属最大增厚总量的所得之值。
在通常的电镀过程中，上述的增厚比一般多等于1；如该增厚比率显著地大于1，则可看作定向的增厚。可以获得大于1.5的增厚比，而该比率一般又可增长至10或更大。
已知的方法，是完全由电镀工艺制造筛网材料的，在该工艺中，将在模型上电镀形成的金属网骨架从该模型上脱下，然后，再在一电镀浴中增厚，该电镀浴特别含有一种具有第二级抛光剂性能的抛光剂。由这样一种后续增厚处理，可获得一种增厚效果，该增厚作用主要发生在垂直于该筛网骨架平面的方向上。这种材料及其方法公开于本申请人的欧洲专利EP-B-0038104中。
然而，在上述专利中，既未公开，也未提及一种由丝条或纤维组成的结构以取代传统筛网骨架。当这种类型的已知方法应用于由丝条或纤维形成的筛网材料时，便令人吃惊地发现这种先前已述的，在所述美国专利文献中所寻求的、丝条交联点会由于金属的定向沉积特性而大大强化。其结果是，一方面，获得了一种比通常的筛网具有更大开口面积的筛网；另一方面，则也能(假设，选择垂直原来丝网平面的方向作为空白增厚的方向。)获得丝条或纤维交叉点之间的超乎寻常的强固连接，从而使所制得的筛网极为坚牢且形态极为稳定。
对于本发明的上述筛网材料，值得指出的是，由互相熔接的丝条所制的筛网材料，由卷绕或再予以后轧加工所述材料而获的筛网材料构成了在此领域中前此未有的一个新品种。这些材料及其制造方法自然同时成为本发明的主题；在此对这些材料的性能作一简单介绍。
具有熔接丝条的筛网材料是指这样一种材料，它由第一组互为平行并等距离排列的丝条及第二组同样配置的丝条组成。该二组丝条的相互配置方向成这样一个角度，以便形成大量清晰的四边形网眼。
在如此配置的丝条组合物中，以焊接、胶合、熔融等方法使这些丝条于其交叉点处相互连结，这些连结方式随丝条种类而不同。例如，这些丝条可以是金属或塑料制成。
由卷丝条形成的筛网材料可由以下叙述得以说明。一个卷有丝条的辊筒，例如，卷有金属或塑料制丝条的辊筒，其卷绕的方式使该丝条互为邻接。以焊接、胶合或熔融之类的方法使该邻接的丝条局部地连结。然后，将该丝网材料沿平行于该滚筒的轴向伸展，使之变形，以形成丝网材料所需的网眼。必要时，前面简述的该二种材料可经过压轧处理，以获得一平面的筛网材料，前面提及的材料可作成无缝圆筒状或片状。
这里，本发明中所说的“压轧”一词指，将筛网材料经滚筒压轧，以提高材料的平整度。
很明显，前面所述的具有以机织、针织或无纺织物材料组成的结构的筛网材料，可在电镀之前或之后，经受压轧处理以使其具有必要的平整特性，即，消除该筛网材料平面上的凹凸点。
更具体地说，电镀中沉积的金属为镍，而增厚比率R为1.5-10。
在一颇引入注意的实施例中，所述筛网材料为一圆筒形筛网材料。当该材料由针织的，焊接丝条制品，由卷制形成品以及最后提及的二种类材料的压轧制品时，该圆筒形筛网即为无缝型，而当该材料为机织或无纺织材料的结构时，可则能出现焊缝。本申请也涉及一种如权利要求4开始部分所述的方法。在该方法中，至少表面能导电的丝条或纤维构成的相应的丝网，在未支撑状态下经受电镀加工，即，该结构材料在未与任何支撑基板接触状态下经受电镀加工。
不难理解，对不具备足够刚度的结构来说，没有合适的张力设备使该结构得以进行电接触并以所需的形状进行电镀。
这个方法载于上述美国1934643号专利中。正如先前述，该方法的缺点是一方面，相对于原丝网而言其开孔面积可能大幅缩小；另一方面，在最终成品中，覆盖丝条或纤维的交叉点的金属强度相对来说，增加较少。
本发明的目的在于提供这么一种方法，该方法克服了上述缺点，其特征在于所述电镀工序使用这样一种电镀浴进行，该电镀浴包括在该浴流体中，可增加增厚率R的化合物、且该化合物为具有第二级抛光剂特性的抛光剂。如前已述，一种含有可增加增厚比率R的特定化合物的电镀浴的使用已在本申请人的欧洲专利EP-B-0038104中提及。然而，该文献没有叙述，也未提及该已知方法在制造由丝条或纤维组成的筛网材料方面的应用。按照该方法，可得到这样一种筛网材料，它以诸如机织、针织、无纺织材料；焊接在一起的丝条结构材料，卷绕材料，或上述最后二种经压轧而成的材料为起始骨架。该材料一方面，相对其起始材料来说，其上的孔径只有些微的减少；另一方面，作为定向增厚的一个主要特征其丝条或纤维交叉点的强度大大加强。从而制得一种极强的材料，这种材料显示了高度的稳定性，其网眼不易变形。
具体地说，本发明的上述方法可使用如权利要求5所述的一种或一种以上的条件加以实施。该第一类条件为，在电镀金属的工序中，以至少0.005m/秒的速度使电镀浴流过丝条或纤维构成的孔眼，这样的条件已于欧洲专利EP--0049022所公开。
根据该专利的描述，一种筛网骨架那样的穿孔材料在一电解溶液中增厚，该穿孔材料置于浴中作为阴极，液流在该电解槽中，通过阴极上之小孔连续地流向阳极，浴液中同时也存在具有二极抛光剂性能的化合物。此时可观察到明显的定向增厚，该增厚体受液流体特征的影响，并朝阳极方向延伸，结果是增长方向基本上垂直于作为阴极的筛网骨架的平面。
如果该液流方向偏离阴极和阳极之间的垂直方向，则定向增厚的方向也发生偏离而与液相一致。在所述专利中，既未叙述、也未提及作为起始材料的、丝条或纤维组成的结构的使用。
在前述方法的另一实施例中，后者在下述条件下进行在金属沉积于起始材料的过程中，使用是以脉冲电流进行的。该脉冲电流包括脉动期和零流期，它们相互交替。或者以相反方向的脉冲相互交替；而定向增厚率R则受到脉冲电流的脉冲参数T和T′的控制。这里，T为脉动电流期的长度；T′为零电流期或反向电流脉冲期的长度。T和T′分别单独设定于0和9900毫秒之间。该方法本身可从上述欧洲专利EP-B-0079642得知。该文献又描述了在脉冲电流的影响下以电镀方法对筛网骨架材料增厚的工艺。但是，未介绍或提及上述方法在丝条或纤维结构的筛网材料覆以金属方面的应用。
明显地，本发明的方法，也可同时使用上述二种方法，即，使液流强制地流经起始丝网材料上的穿孔；同时，结合使用脉冲电流以控制其定向增厚率。在任何情况下，电镀液都应包括一种具有第二级抛光特性的化合物。
有关具有第二级抛光剂特性的化合物的一般说明，请参见Morden Electroplating一书第三版，John Wiley & Sons；1973，P.296 H·特别是，P.302.ff.，至于所用的化合物，可从本申请的权利要求6中所述类型中选择，即；a.具有第二级抛光剂特性的化合物，这些化合物可以增加最终筛网制品的内应力。而不使用该类化合物时，则终制品的内应力较小。
b.一种具有第二极抛光剂特性的化合物，这种化合物能减小筛网终制品的内应力。而不使用该类化合物时，则终制品的内应力较小。
c.上述a及b中的化合物的混合物。
更具体地，在上述方法中，至少一种a类的化合物被选用，可选自下述化合物；—甲醛之类的有机醛化合物，
—水合氯醛之类醛的氯或溴取代物；—香豆素之类的1，2-苯并吡喃酮；—邻羟基肉桂酸及马来酸二乙酯等不饱和羧酸及其酯；—2-丁炔-1，4-二醇等炔类化合物；—3-羟基丙腈等腈类化合物；—碘化-甲基喹啉等喹啉、喹哪啶及吡啶的化合物—三苯基甲烷染料之类的氨基多芳基甲烷化合物；—亚甲蓝之类的吖嗪、噻嗪及噁嗪染料；—四亚乙基五胺等亚烷基胺和多胺；—对氨基偶氮苯等偶氮染料。
如果使用b类抛光剂，则该抛光剂同时具有第一级抛光剂特性将是有利的，有关该第一级抛光剂的定义请参见前述文献所载电镀一节，第三版，John Wiley & Sons，1973，p.296 ff.，特别请参见p.302.ff.，这样的化合物例子有—具有不饱和结构的磺化杂环化合物；—磺化芳醛，如邻磺基苯甲醛；—磺化烯丙基和乙烯基化合物，如烯丙基磺酸等；—2-丁炔-1，4-二磺酸及β-氰乙基硫醛等磺化炔类；—硫脲及其衍生物如烯丙基硫脲及邻亚苯基硫脲(2-巯基苯并咪唑)等。
上述同时具有第一和第二级抛光剂特性的化合物中，那些具有一个或一个以上N原子并含有硫烷基，磺链烯基，磺炔基，磺烷芳基及磺芳烷基，且其烷基、链烯基、炔基、烷基芳基或芳烷基上含1-5个碳原子的杂环化合物的性能尤其优良，如磺烷基吡啶及嘧啶化合物，具体例子有—1-(3-磺丙基)-吡啶和—1-(2-羟基-3-磺丙基)-嘧啶。
显然，在本发明的范围内可使用的化合物并不限于上述这些，其它适于本发明范围的化合物也可使用。
在一含有一种或一种以上的具有第二级抛光剂性能的上述抛光剂的电镀浴中，保证存在有另一种一种或一种以上的仅具有第一级抛光剂性能的化合物是很重要的。在具有第二级抛光剂性能的化合物含量很低时，这样一种抛光剂化合物和存在对减少内应力至所需的水平是很有利的。
上述方法可适用于平面状筛网起始材料的电镀加工，显然地，该方法地特别适用于圆筒形筛网材料的加工。
按照本发明的方法所制得的产品可进一步经受通常的第二次加工如热处理，例如，在氮气等惰性气氛中，在200至300℃温度下，处理半小时至2小时。
最终制得的产品可由电镀或其它方式，再施一层耐磨的保护层。由铬或锡-镍合金形成的，保护层，或者，由如氮化钛、碳化硅、碳化钨、氧化铝之类合适的陶瓷材料形成的表层。这里，“保护层”(top layer)可以理解为，施加于该筛网材料丝条之所有外侧圆周各边的一层保护膜，也可理解为，仅施加于筛网平面上、下两侧的一层保护膜，这层保护膜当然满足使用要求。那些围绕并形成孔眼的部分则不属摩耗层。
顺便说明，这里，“耐磨”一词也包括耐腐蚀的意思，这样，也可使用由合适的塑料、橡胶及树脂涂层。
本发明将参照下面的附图加以说明

图1为机织丝网材料的剖面示意图；图2为经电镀金属增厚了的丝条的示意图；图3所示为如同图2的增厚的丝条，它示意地表明仅在丝第的一个方定向增厚；图4所示为焊接在一起的尚未增厚的丝条结构。
图5所示为一未经增厚的压光(辊轧)机织纱网。
丝条网材料通常由经丝1和纬丝2组成，经纬丝一起形成丝条网组织3。
除了上述之机织结构网以外，结构3也可是针织丝网或无纺织丝网；或者，前述的结构也可分别为熔接在一起的上述材料的丝条、由所述材料的卷绕或压延处理所形成的结构。
丝条1和2可以由不锈钢、磷青铜、以及其它合适的金属形成；或者，这些丝条也可以是塑料或长丝，以适当的加工方式使之具有一个导电层。可以化学镀而赋于塑料丝条这样的导电层，通常，这样的导电层可以是铜膜或镍膜。或者，显然地也可用其它方法，如，已知的气相镀膜或阴极溅射工艺、物理气相沉积(PVD)及化学气相淀积(CVD)等，镀上一层导电膜。
图2显示，为选择性增厚了的丝条4的截面，其中，5为电镀形成的金属包覆层。
先前提及的定向增厚率R由下式给出R＝(A1+A2)/(B1+B2)很明显，图2中，R远大于1，通常为6。丝条4假设为圆形截面的不锈钢丝。当然，丝条4也可为塑料丝，其表面再用已知方法，施加一层导电膜。
图3显示单侧定向增厚的丝条，其增厚率R也大约为6。此时增厚比率是在电镀时以通过作为阴极的筛网骨架4小孔的液流来控制的。
图4所示为一丝网材料7的透视图，该丝网材料为具有三角形截面的金属丝8。在制造中，使该金属丝相互邻接地放置，并由焊接、胶合或熔融使之局部连结，然后，拉伸使之形成孔眼。该材料可用本发明的方法增厚，以获得大于1的增厚率R。图5显示为最终的金属筛网制品，该筛网在电镀工序之前经压轧处理。可以看到，压轧的结果，使该金属丝网在11及12及变平。根据本发明，该压平的材料然后在含抛光剂的电镀浴中增厚。以产生大于1的定向增厚比率。
以本发明的方法所得到的筛网材料，具有如下优越性一方面，具有如起始材料那么大的孔眼面积；另一方面，具有更高的丝条交叉连结强度。特别是，由于使用了具有二级抛光剂特性的抛光剂，获得了极强的丝条交叉连结，这种强连结使筛网材料具有更高的强度和孔眼的形态稳定性。
如果使浴流强制通过起始丝条网材料的孔眼，及/或采用脉冲电流，及/或利用特定的阴—阳极结构形态，则显然可以获得适用于给定场合的筛网材料，它具有符合特定要求的定向增厚比率R。这样，使用强制液流就可以得到并不垂直于开始网材平面的定向增厚，而与该平面形成一个不等于90°的角度。本领域的技术人员将可自由选用上述技术，以丝条网或纤维网为起始材料制取筛网。例如，由机织物、针织物、无纺织物材料或由焊接丝条或纤维组成的结构；由卷绕丝条或纤维形成的结构，该结构再经压轧加工，制得的筛网材料作为最终产品具有以后应用时所需的性能。
本发明将由以下非限制性例子进一步加以说明。
实施例将具有200目细度(40,000孔/平方英寸2＝6200孔/cm2)的磷青铜丝网作为阴极连接于镍浴中。该丝网孔眼尺寸为0.074×0.074mm，开孔面积为33.9％。
网丝条具有圆形截面和50微米的直径。在一含160mg/l的2-丁炔-1，4-二醇的镍浴中，沉积金属，测得在垂直于该丝网平面的方向上镍原沉积25μm，测量表明，定向增厚率R等于1.7。成品网材料的开孔率为22.13％。该丝网显示出很大的强度优良的孔眼形态稳定。
作为本发明的目的产品的筛网材料，随着其用途之不同，可以是平板状、圆筒状或其它一些结构形状。对用于过滤目的的产品来说，可以将起始丝网材料加以变形以形成一蛇腹形金属丝网结构，然后，施以定向增厚加工。也可以用其它实施的例子。
上述筛网材料不光可用于过滤和印花的目的，也可用作催化剂的载体材料，蓄电池极板的支持材料、隔音材料及用于装饰目的的材料等等。
权利要求
1.一种筛网材料，包括由丝条(4)或纤维组成的结构体，其中，丝条或纤维之表面具有电镀而沉积的金属(5)，其特征在于，由丝条或纤维组成的结构体选自针织物、机织物、无纺织物材料；由熔接在一起的丝条形成的材料；由卷绕丝条或纤维形成的材料，该材料可经压轧处理；所述丝条由导电性材料形成，或由在其四周表面，被覆一层导电性膜的其他材料所构成，在电镀工序中，金属(5)以大于1定向增厚率沉积在其表面上。
2.如权利要求1所述的筛网材料，其特征在于，在电镀工序中沉积的金属(5)为镍，定向增厚比率R为1.5-10。
3.如权利要求1或2所述的筛网材料，其特征在于，所述的筛网材料为圆筒状筛网材料。
4.一种制造筛网材料的方法，该筛网材料包括由丝条(4)或纤维组成的结构体，在该结构体中，丝条或纤维之表面具有电镀沉积的金属(5)，其中，如果需要，所述丝条或纤维结构中的丝条(4)或纤维被具有导电表面层，然后，该结构经受一电镀处理，以在丝条(4)或纤维上沉积金属(5)，其特征在于，电镀工序用一种电镀浴进行，该电镀浴液中含有可增加增厚比率R的至少一种化合物，该化合物为具有二级抛光剂性能的抛光剂形成。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法是在使用下述一或一种以上的条件下进行a)至少在电解沉积金属(5)的部分过程中，使电镀浴液以至少0.005m/秒的速度持续流经丝条(4)或纤维组成的结构上的孔眼；(b)在沉积过程中，使用脉冲电流。该脉冲电流包括交替变换的零电流期的脉冲电流期，或包括以相反方向交替变化的正反脉冲电流期；增厚比率R借助于脉冲电流参数T和T′得以控制，这里，T为脉冲电流期长度；T′为零电流期或反向脉冲电流期长度。T和T′分别单独设定于0和9900毫秒时间。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述具有第二级抛光剂性能的化合物选自a.具有第二级抛光剂性能的一些化合物，与制造方法中不使用如此抛光剂的丝网材料比较，由此可增加最终筛网制品中的内应力；b.具有第二级抛光剂性能的一个化合物，与制造方法中不使用如此抛光剂的筛网材料比较，由此可减少最终筛网制品材料中的内应力；c.上述(a)及(b)中所述的化合物的混合物。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法使用了至少一种上述(a)抛光剂，该抛光剂选自—甲醛之类的有机醛化合物，—水合氯醛之类醛的氯或溴取代物；—香豆素之类的1，2-苯并吡喃酮；—邻羟基肉桂酸及马来酸二乙酯等不饱和羧酸及其酯；—2-丁炔-1，4-二醇等炔类化合物；—3-羟基丙腈等腈类化合物；—碘化-甲基喹啉等喹啉、喹哪啶及吡啶的化合物—三苯基甲烷染料之类的氨基多芳基甲烷化合物；—亚甲蓝之类的吖嗪、噻嗪及噁嗪染料；—四亚乙基五胺等亚烷基胺和多胺；—对氨基偶氮苯等偶氮染料。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法使用了至少一种上述(b)类的、同时也具有第一级抛光剂性能的抛光剂，该类抛光剂选自—具有不饱和结构的磺化杂环化合物；—邻磺化芳醛等磺化芳醛；—烯丙基磺酸等磺化烯丙基和乙烯基化合物；—2-丁炔-1，4-二磺酸及β-氰乙基硫醛等磺化炔化合物；—烯丙基硫脲及邻亚苯基硫脲(2-巯基苯并咪唑)等硫脲及其衍生物。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述化合物选自具有一个或一个以上N原子，且又含有磺烷基，磺链烯基，磺炔基，磺烷基芳基及磺基芳基烷基，且烷基、链烯、炔基、烷芳基或芳烷基含1-5个碳原子的杂环化合物，例如，磺烷基吡啶及嘧啶化合物，具体例子有—1-(3-磺丙基)-吡啶和—1-(2-羟基-3-磺丙基)-嘧啶。
10.如权利要求4-9之任一项所述的方法，其特征在于，所述电镀操作使用的电镀浴含有具第一级抛光剂性能的化合物。
全文摘要
一种具丝条或纤维结构体的金属筛网材料及其制造方法，所述丝条或纤维的结构体选自针织物、机织物、无纺织物；熔接形成的丝条结构材料；卷绕丝条或纤维形成的材料，该材料可经压轧；所述丝条由导电性材料形成，或包覆以导电层的其他材料形成。电镀中，定向增厚比率大于1。本发明使用的电镀浴使起始材料沉积一金属包覆层，该电镀浴含有可增加增厚比率R的化合物。该方法可在使用各种可达到所需增厚比率R的条件下进行。
文档编号C25D7/00GK1138354SQ9419456
公开日1996年12月18日 申请日期1994年12月16日 优先权日1993年12月22日
发明者约翰内斯·特尼斯·斯纳肯鲍格, 约翰内斯·科尔西 申请人:斯托克·斯格瑞姆股份有限公司