一种导电纤维的制备方法与流程

本发明专利涉及一种纤维，具体涉及一种导电纤维的制备方法。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，满足人们不同需要的纺织品纤维层出不穷，以满足消费者的需求，在人们的日常生活中起着越来越重要的作用。

随着产业的不断发展，面料的市场也在不断扩大，但是面料大多都效果较为单一，仅具备了遮挡的功能，比如棉纤维制品易受微生物作用，容易被细菌、霉菌侵蚀，抗菌防霉效果不显著；棉纤维本身抗紫外线能力差，使得其制作夏季服装会导致皮肤产生色素沉淀甚至会引发皮肤癌。随着生活水平的不断提高，人们对生活中的必需品的需求也在不断提高，而单独使用的面料纤维在制成面料后往往无法满足当下人们的使用需求,通常弹性纤维不能沉积金属层，因为沉积金属层后会导致弹性纤维失去弹性，为了同时满足弹性纤维材料导电和维持弹性的要求，需要对弹性材料的金属导电金属层的结构和形态进行研发。

技术实现要素：

发明的目的：本发明的目的在于提供一种导电纤维的制备方法，通过多种镀金属工艺在纤维表面镀上金属层，使得该纤维具备导电性，从而满足更高的需求。

本发明采用的技术方案：一种导电纤维的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

a、将纤维浸入无水乙醇中进行表面油脂的去除，然后用去离子水进行冲洗5~6min；

b、将步骤a处理的纤维安装在磁控溅射机中的出料辊上，采用磁控溅射法在纤维表面依次镀上镍层，钛层及银层，其步骤包括：

b1、将纤维穿入表面间隔开设有弧形缺口的膜管内，所述弧形缺口的形状由圆弧与椭圆弧平滑连接构成，并卷绕到另一端的收料辊上，控制膜管内纤维处于拉伸状态；

b2、在磁控溅射机的阴极依次铺设镍长条靶，钛长条靶及银长条靶，在阳极间隔设置磁控头，且磁控头的位置与膜管上的弧形缺口的位置对应；

b3、启动磁控溅射机，待起辉稳定100s后移除膜管上方的挡板，使得靶材表面原子溅射出来穿过弧形缺口，在纤维表面淀积形成线状金属膜；

b4、同步驱动膜管和驱动收料辊旋转，使得膜管表面的弧形缺口旋转，以及纤维在膜管内前移，从而在纤维表面同步镀上螺旋式的镍层，钛层及银层；

c、将镀有金属层的纤维穿过微波加热器的螺旋进丝管内，启动微波加热器对纤维进行微波加热，控制加热温度为200~300℃，加热时间为10~15min，以增强纤维的弹性；

d、对加热后的金属纤维进行冷却处理，将纤维温度降至常温，形成导电纤维。

作为优选，所述步骤b4中膜管的旋转速度为5r/min，纤维的前移速度为5~10m/min。

作为优选，所述步骤a中无水乙醇的温度为40~50℃。

作为优选，所述步骤b中，磁控溅射机内抽真空，真空度控制在(1～9)×10-2pa～(1～9)×10-5pa之间。

作为优选，所述弧形缺口的形状由1/5-1/4的圆弧与1/4-1/3椭圆弧平滑连接构成，以保证在纤维运动过程中，在纤维表面形成螺旋状金属线结构。

有益效果：本发明所揭示的一种导电纤维的制备方法，制备的纤维具有如下有益效果：

采用带有弧形缺口的膜管旋转，配合纤维的同步前移，可以在纤维表面形成螺旋式金属层，这种螺旋式金属层既可以使得纤维导电，又不影响纤维的弹性力；

高弹性，采用螺纹管配合微波加热，使得加热均匀，从而确保金属层均匀附着于纤维表层，同时螺纹管结构可以提升同时加热的纤维量，而且螺纹形式可以提升纤维的弹性。

附图说明

图1为本发明采用磁力溅射装置的结构图；

图2为本发明采用微波加热装置的结构图；

图3为图2微波加热装置的内部图；

1、腔体11、出料辊12、收料辊13、膜管131、弧形缺口14、挡板15、阴极16、阳极17、长条靶18、磁控头；2、箱体21、冷却管22、螺纹管23、微波加热头。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明具体实施例进行详细阐述：

实施例1

本发明所揭示的一种导电纤维的制备方法，其包括如下步骤：

a、将纤维浸入温度为40℃的无水乙醇中进行表面油脂的去除，然后用去离子水进行冲洗5min；

b、将步骤a处理的纤维安装在磁控溅射机中的出料辊11上，对磁控溅射机内抽真空，真空度为（1～9)×10-2pa，采用磁控溅射法在纤维表面依次镀上镍层，钛层及银层，其步骤包括：

b1、将纤维穿入表面间隔开设有弧形缺口131的膜管13内，所述弧形缺口的形状由圆弧与椭圆弧平滑连接构成，并卷绕到另一端的收料辊12上，控制膜管13内纤维处于拉伸状态；

b2、在磁控溅射机的阴极15依次铺设镍长条靶17，钛长条靶17及银长条靶17，在阳极16间隔设置磁控头18，且磁控头18的位置与膜管13上的弧形缺口131的位置对应；

b3、启动磁控溅射机，待起辉稳定100s后移除膜管13上方的挡板14，使得靶材表面原子溅射出来穿过弧形缺口131，在纤维表面淀积形成线状金属膜；

b4、同步驱动膜管13和驱动收料辊12旋转，使得膜管13表面的弧形缺口131旋转，以及纤维在膜管13内前移，从而在纤维表面同步镀上螺旋式的镍层，钛层及银层，控制膜管13的旋转速度为5r/min，纤维的前移速度为5m/min；

c、将镀有金属层的纤维穿过微波加热器的螺旋进丝管内，启动微波加热器对纤维进行微波加热，控制加热温度为200℃，加热时间为10min，以增强纤维的弹性；

d、对加热后的金属纤维进行冷却处理，将纤维温度降至常温，形成导电纤维。

本实例中，如图1所示，所述磁力溅射装置是由腔体1，设置在腔体1两端的出料辊11和收料辊12，设置在腔体1中心的膜管13，以及吸附在腔体1内壁的阴极15板和阳极16板组成，出料辊11和收料辊12设有通过电机驱动，所述膜管13安装在出料辊11和收料辊12之间，其膜管13通过轴承固定，所述膜管13的一端还设有从动齿轮，所述从动齿轮通过驱动齿轮与电机连接，所述膜管13上设有过个弧形缺口131，所述弧形缺口131的形状由圆弧与椭圆弧平滑连接构成，通过电机驱动进行自传运动，所述阴极15板分布在膜管13的上方的腔体1内壁上，所述阳极16板设置在膜管13的下方的腔体1内壁上，阳极16板与阴极15板相对分布，阴极15板上设有至少一个长条靶17，阳极16板上设有至少一个磁控头18。

本实施例中，所述弧形缺口的形状由1/5-1/4的圆弧与1/4-1/3椭圆弧平滑连接构成，以保证在纤维运动过程中，在纤维表面形成螺旋状金属线结构。

本实例中，所述磁力溅射装置中的阳极16板上设有多个磁控头18，所述磁控头18至少要与膜管13上的吸附孔数量相同，至少保证每个磁控头18与膜管13上的吸附孔一一对应。

本实例中，所述磁力溅射装置中的阴极15板和阳极16板之间还设有挡板14，所述挡板14两端与腔体1两端铰接，并在腔体1外部设置旋转旋钮与挡板14连接，所述挡板14设置在膜管13和阴极15板或阳极16板之间。

本实例中，如图2-3所示，所述微波加热装置为箱体2，箱体2中设有冷却管21，冷却管21外壁缠绕金属螺纹管22，箱体2的上下两端设有金属螺纹管22的进出口，微波加热头23设置在箱体2的上端面，并分布在金属螺纹管22上。

实施例2

本发明所揭示的一种导电纤维的制备方法，其包括如下步骤：

a、将纤维浸入温度为45℃的无水乙醇中进行表面油脂的去除，然后用去离子水进行冲洗5~6min；

b、将步骤a处理的纤维安装在磁控溅射机中的出料辊11上，对磁控溅射机内抽真空，真空度控制为(1～9)×10-3pa，采用磁控溅射法在纤维表面依次镀上镍层，钛层及银层，其步骤包括：

b1、将纤维穿入表面间隔开设有弧形缺口131的膜管13内，所述弧形缺口的形状由圆弧与椭圆弧平滑连接构成，并卷绕到另一端的收料辊12上，控制膜管13内纤维处于拉伸状态；

b2、在磁控溅射机的阴极15依次铺设镍长条靶17，钛长条靶17及银长条靶17，在阳极16间隔设置磁控头18，且磁控头18的位置与膜管13上的弧形缺口131的位置对应；

b3、启动磁控溅射机，待起辉稳定100s后移除膜管13上方的挡板14，使得靶材表面原子溅射出来穿过弧形缺口131，在纤维表面淀积形成线状金属膜；

b4、同步驱动膜管13和驱动收料辊12旋转，使得膜管13表面的弧形缺口131旋转，以及纤维在膜管13内前移，从而在纤维表面同步镀上螺旋式的镍层，钛层及银层，控制膜管13的旋转速度为5r/min，纤维的前移速度为8m/min；

c、将镀有金属层的纤维穿过微波加热器的螺旋进丝管内，启动微波加热器对纤维进行微波加热，控制加热温度为25℃，加热时间为12min，以增强纤维的弹性；

d、对加热后的金属纤维进行冷却处理，将纤维温度降至常温，形成导电纤维。

本实例中，如图1所示，所述磁力溅射装置是由腔体1，设置在腔体1两端的出料辊11和收料辊12，设置在腔体1中心的膜管13，以及吸附在腔体1内壁的阴极15板和阳极16板组成，出料辊11和收料辊12设有通过电机驱动，所述膜管13安装在出料辊11和收料辊12之间，其膜管13通过轴承固定，所述膜管13的一端还设有从动齿轮，所述从动齿轮通过驱动齿轮与电机连接，所述膜管13上设有过个弧形缺口131，所述弧形缺口131的形状由圆弧与椭圆弧平滑连接构成，通过电机驱动进行自传运动，所述阴极15板分布在膜管13的上方的腔体1内壁上，所述阳极16板设置在膜管13的下方的腔体1内壁上，阳极16板与阴极15板相对分布，阴极15板上设有至少一个长条靶17，阳极16板上设有至少一个磁控头18。

本实施例中，所述弧形缺口的形状由1/5-1/4的圆弧与1/4-1/3椭圆弧平滑连接构成，以保证在纤维运动过程中，在纤维表面形成螺旋状金属线结构。

本实例中，所述磁力溅射装置中的阳极16板上设有多个磁控头18，所述磁控头18至少要与膜管13上的吸附孔数量相同，至少保证每个磁控头18与膜管13上的吸附孔一一对应。

本实例中，所述磁力溅射装置中的阴极15板和阳极16板之间还设有挡板14，所述挡板14两端与腔体1两端铰接，并在腔体1外部设置旋转旋钮与挡板14连接，所述挡板14设置在膜管13和阴极15板或阳极16板之间。

本实例中，如图2-3所示，所述微波加热装置为箱体2，箱体2中设有冷却管21，冷却管21外壁缠绕金属螺纹管22，箱体2的上下两端设有金属螺纹管22的进出口，微波加热头23设置在箱体2的上端面，并分布在金属螺纹管22上。

实施例3

本发明所揭示的一种导电纤维的制备方法，其包括如下步骤：

a、将纤维浸入温度为50℃的无水乙醇中进行表面油脂的去除，然后用去离子水进行冲洗6min；

b、将步骤a处理的纤维安装在磁控溅射机中的出料辊11上，对磁控溅射机内抽真空，真空度控制为(1～9)×10-5pa，采用磁控溅射法在纤维表面依次镀上镍层，钛层及银层，其步骤包括：

b1、将纤维穿入表面间隔开设有弧形缺口131的膜管13内，所述弧形缺口的形状由圆弧与椭圆弧平滑连接构成，并卷绕到另一端的收料辊12上，控制膜管13内纤维处于拉伸状态；

b2、在磁控溅射机的阴极15依次铺设镍长条靶17，钛长条靶17及银长条靶17，在阳极16间隔设置磁控头18，且磁控头18的位置与膜管13上的弧形缺口131的位置对应；

b3、启动磁控溅射机，待起辉稳定100s后移除膜管13上方的挡板14，使得靶材表面原子溅射出来穿过弧形缺口131，在纤维表面淀积形成线状金属膜；

b4、同步驱动膜管13和驱动收料辊12旋转，使得膜管13表面的弧形缺口131旋转，以及纤维在膜管13内前移，从而在纤维表面同步镀上螺旋式的镍层，钛层及银层，控制膜管13的旋转速度为5r/min，纤维的前移速度为10m/min；

c、将镀有金属层的纤维穿过微波加热器的螺旋进丝管内，启动微波加热器对纤维进行微波加热，控制加热温度为300℃，加热时间为15min，以增强纤维的弹性；

d、对加热后的金属纤维进行冷却处理，将纤维温度降至常温，形成导电纤维。

本实例中，如图1所示，所述磁力溅射装置是由腔体1，设置在腔体1两端的出料辊11和收料辊12，设置在腔体1中心的膜管13，以及吸附在腔体1内壁的阴极15板和阳极16板组成，出料辊11和收料辊12设有通过电机驱动，所述膜管13安装在出料辊11和收料辊12之间，其膜管13通过轴承固定，所述膜管13的一端还设有从动齿轮，所述从动齿轮通过驱动齿轮与电机连接，所述膜管13上设有过个弧形缺口131，所述弧形缺口131的形状由圆弧与椭圆弧平滑连接构成，通过电机驱动进行自传运动，所述阴极15板分布在膜管13的上方的腔体1内壁上，所述阳极16板设置在膜管13的下方的腔体1内壁上，阳极16板与阴极15板相对分布，阴极15板上设有至少一个长条靶17，阳极16板上设有至少一个磁控头18。

本实施例中，所述弧形缺口的形状由1/5-1/4的圆弧与1/4-1/3椭圆弧平滑连接构成，以保证在纤维运动过程中，在纤维表面形成螺旋状金属线结构。

本实例中，所述磁力溅射装置中的阳极16板上设有多个磁控头18，所述磁控头18至少要与膜管13上的吸附孔数量相同，至少保证每个磁控头18与膜管13上的吸附孔一一对应。

本实例中，所述磁力溅射装置中的阴极15板和阳极16板之间还设有挡板14，所述挡板14两端与腔体1两端铰接，并在腔体1外部设置旋转旋钮与挡板14连接，所述挡板14设置在膜管13和阴极15板或阳极16板之间。

本实例中，如图2-3所示，所述微波加热装置为箱体2，箱体2中设有冷却管21，冷却管21外壁缠绕金属螺纹管22，箱体2的上下两端设有金属螺纹管22的进出口，微波加热头23设置在箱体2的上端面，并分布在金属螺纹管22上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。