专利名称：电磁波屏蔽织物的真空溅射镀膜和化学镀膜复合制造方法及其产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及纺织工业生产中对纺织材料进行真空溅镀和化学镀复合制造技术制作电磁波屏蔽织物的方法和用这种方法制得的高效能电磁波屏蔽织物，产品可广泛应用于军工、科研、工农医等产业领域，以及寻常百姓家的家用电器有害电磁波的屏蔽和防护。
背景技术：
电磁波屏蔽用的纺织材料有金属丝织物，金属丝与纺织纱线交织或嵌织织物，金属纤维或碳纤维与常规纺织纤维的混纺纱织物，电镀金属膜织物，化学镀金属膜织物，真空镀金属膜织物等。上述众多的电磁波屏蔽纺织材料中，金属丝织物和金属丝交织或嵌织织物最早面世。金属丝主要采用铜丝、镍丝或不锈钢丝，其织物屏蔽效果较好，在0.15MHz～20GHz范围内能达到≥60dB，但织物厚重、硬、不耐折。如一件雷达操作兵的防护服就重达9kg。金属纤维与常规纺织纤维混纺织物是将金属(主要是镍或不锈钢)抽成纤维状，以5％～20％左右比例同纺织纤维混纺成纱后织成布。这类纺织材料较轻，服用性能有所改善，手感较柔软，色谱也较多。但由于金属纤维比重大，抱合力小，很难纺制高支纱，而且屏蔽效能在0.15～3GHz范围内仅达15～30dB，远次于金属丝织物及其交织嵌织织物。电镀金属织物成本较低，但金属膜的致密性、均匀性不及真空镀与化学镀织物，手感也差，织物较硬，不耐折。由于电镀是藉电流使溶液中的金属离子还原在被镀基材表面形成金属膜，所以较多地用于镀金属与塑料，很少用于镀表面积很大的织物。而且电镀工艺产生大量废水，污染严重。化学镀金属织物有很好的屏蔽效果，手感柔软，透气性好，废水较少，但化学镀工艺较繁复。化学镀液的稳定性很难控制，尤其是化学镀铜。目前纺织品的化学镀以镀铜、镀镍和镀银为主。化学镀铜、镀银织物的屏蔽效能在0.15MHz～20GHz范围内能达到≥60dB，化学镀镍织物的屏蔽效能在0.15MHz～20GHz范围内能达到40～60dB。真空溅镀金属织物同化学镀金属织物一样也有很好的防护效果，所得金属膜更致密均匀，透气性也好。几乎所有金属都可用于溅镀，工艺简单，整个工艺过程无三废产生。但是溅镀膜层很薄，要达到60dB以上的屏蔽效能很不经济，成本极高，使真空溅镀织物的推广应用受到很大限制。ZL97106422.7为中国专利提出了一种防辐射织物的制造方法，其特征是基材为普通纤维与含碳、钡等元素物质的混抽合成纤维混纺织物，其材料经活化、敏化处理后用化学镀方法镀银、铜、镍等，随后再用含硅、碳、钠、铌、锂、铁等多种元素物质的丙烯酸酯糊料印浆作圆网或平网印花处理，这种织物对电磁波有很好的吸收性能，在30～1000MHz范围内衰减40～60dB。
上述各类电磁波屏蔽织物都无法集柔性、环保、经济、高效能于一身，无一方法能获得柔性织物在宽频段范围90dB以上的电磁波屏蔽效能。
发明内容
为避免上述电磁波屏蔽织物存在的不足，获得宽频段范围内90dB以上高屏蔽效能，本发明提供了一种真空溅射镀膜和化学镀膜复合的制造方法及由这种复合技术的合理镶嵌、配合、增效而制得的柔性高效能电磁波屏蔽织物。
本发明提出的电磁波屏蔽织物的真空溅射镀膜和化学镀膜复合制造方法的特征在于所采用的工艺流程为以下两种之一a.织物基材→真空溅射镀金属膜→化学镀金属膜→水洗→施加保护层→烘干；b.织物基材→催化→水洗→活化→水洗→化学镀金属膜→水洗→烘干→真空溅射镀金属膜→施加保护层；在上述真空溅射镀金属膜工序之前对织物作低温等离子体处理；所述织物基材是梭织布和非织造布，所述水洗为室温水洗，时间0.5～5min，所述化学镀金属膜为背景技术中的现有方法，所述催化、活化是现有的化学镀金属膜方法必须的前处理过程；所述低温等离子体处理是在现有介质阻挡放电低温等离子体机上进行，工艺条件为低温等离子体处理时间0.5～5min，气体温度200～350K，气压普通大气压；所述真空溅射镀金属膜在现有磁控溅射镀膜机上进行，溅射用靶材为各种金属，工艺条件为
激发气体氩气，溅射镀膜时间2～70min，工作真空度1～133×10-3Pa；上述流程a所述施加保护层的工艺为浸渍含0.05～2g/L抗氧化剂的0.5％～2％PVA水溶液，工艺条件为浸渍时间1～10min，浸渍温度室温；流程b所述施加保护层在现有磁控溅射镀膜机上进行，工艺条件为激发气体氩气，时间0.5～5min，工作真空度1～10-3Pa，施加保护层用材料镍或铁、钴、镍合金。
用这种电磁波屏蔽织物的真空溅射镀膜和化学镀膜复合制造方法所制得的产品的特征在于包括一层梭织布或非织造布基材，以溅射镀膜方法形成并沉积的一层金属膜，以化学镀膜方法形成并沉积的另一层金属膜，以及一层保护层。
当采用基材为涤纶织物时，流程b的基材应以纺织生产中的现有工艺先作碱减量处理，流程a基材不必作碱减量处理。
本发明的优点是采用真空溅射镀膜和化学镀膜复合制造方法制得的电磁波屏蔽织物能获得宽频段范围90dB以上的电磁波屏蔽效能，对纺织基材作等离子体预处理可使真空溅射金属镀膜层致密、稳定、牢固，织物柔软，为环保、经济型工艺。
具体实施例方式
真空溅镀的原理是利用高能粒子撞击屏蔽电磁波用的金属靶材，作能量交换后，从靶材表面飞溅出原子或分子沉积到纺织基材衬底形成金属薄膜。基本过程是这样的利用放电使通入真空室的气体激发产生等离子体，这种等离子体中含有被电离出来的电子和离子，它们处于高能量状态。正离子在电场的作用下轰出靶材。在同靶材表面的原子或分子作能量交换后将靶材以原子或分子的状态溅射出来，飞向纺织基材衬底，并沉积在衬底形成屏蔽电磁波的薄膜。质谱分析的结果表明，绝大多数溅射粒子是靶材物质的单原子，虽有部分溅射粒子会在放电空间离子化，但比例很小，一般只占1％左右。所以它们的电磁波屏蔽效能直接基于铜、银等金属原子。由于溅射镀膜靶材无相变，化合物成分不易发生变化，合金也不易发生分馏，因此使用的镀膜用材料非常广泛。而且溅射沉积到衬底上的粒子能量是蒸发镀膜产生粒子能量的50倍，所以，由溅射粒子形成的电磁波屏蔽薄膜可以在织物上很牢固地附着。
化学镀的原理是采用还原剂使金属离子还原沉积形成金属膜，织物化学镀膜之前必须经过充分前处理，去除油脂、污垢等杂质，涤纶织物需作碱减量处理，以提高镀层与基材的附着牢度。本发明采用常规化学镀膜工艺，一般包括催化、活化、化学镀膜三个基本过程。
织物真空溅镀膜后能直接进入化学镀膜浴，可省去原化学镀膜前必须的催化与活化两个过程。也可以将工艺调整为先化学镀膜再真空溅射镀膜，这样可省去化学镀后上保护层这一过程，但不能省去化学镀膜前的催化与活化。
实施例1真空溅射镀铜与化学镀铜的复合技术制备电磁波屏蔽涤纶梭织物(1)工艺流程涤纶梭织物→低温等离子体处理→溅射镀铜→化学镀铜→水洗→施加保护层→烘干→电磁波屏蔽涤纶织物(2)工艺条件①210T涤纶梭织物基材，事先按常规工艺作碱减量处理。
②低温等离子体处理工艺织物运行速度1m/min；气体温度300K；气压常压。
③真空溅射镀铜工艺激发气体氩气；溅射镀铜时间10min；工作真空度1.2×10-2Pa。
④化学镀铜工艺镀液配方硫酸铜 25g/L，甲醇13mL/L，酒石酸钾钠 70g/L，
联吡啶 0.3mL/L，聚丙烯酰胺 4mL/L，硫酸镍 1.5g/L，甲醛 16mL/L；镀液pH值12～13，镀液温度35～38℃，浸镀时间30min。
⑤施加保护层工艺保护层液配方2％PVA水溶液+0.2g/L苯并二氮唑；浸镀时间2min浸镀温度室温。
实施例2真空溅射镀铜与化学镀铜的复合技术制备电磁波屏蔽涤纶纺粘非织造布。
(1)工艺流程非织造布→低温等离子体处理→溅射镀铜→化学镀铜→水洗→施加保护层→烘干→电磁波屏蔽非织造布。
(2)工艺条件①基布为60g/m2涤纶非织造布。
②低温等离子体处理织物运行速度1.5m/min；气体温度300K；
气压常压。
③真空溅射镀铜工艺激发气体氩气；溅射镀膜时间10min；工作真空度1.2×10-2Pa。
④化学镀铜工艺镀液配方硫酸铜 28g/L，甲醇15mL/L，酒石酸钾钠 80g/L，联吡啶 0.5mL/L，聚丙烯酰胺 4mL/L，硫酸镍 1.5g/L，甲醛16mL/L；镀液pH值12～13，镀液温度35～38℃，浸镀时间45min。
⑤施加保护层工艺保护层液配方1％PVA水溶液+0.2g/L苯并三氮唑；浸镀时间2min；浸镀温度室温。
实施例3
化学镀铜与真空溅射镀银复合技术制备电磁波屏蔽涤纶梭织物。
(1)工艺流程碱减量涤纶梭织物→催化→水洗→活化→水洗→化学镀铜→水洗→烘干→低温等离子体处理→真空溅射镀银→施加保护层。
(2)工艺条件①基布为260T碱减量涤纶梭织物。
②催化催化液配方氯化亚锡(SnCl2) 20g/L，盐酸(HCl) 40mL/L；催化工作温度25℃；催化时间10min。
③活化活化液配方氯化钯(PdCl2) 0.5g/L，盐酸(HCl) 5mL/L；活化工作温度25℃；活化时间5min。
④化学镀铜镀液配方硫酸铜29g/L，甲醇 16mL/L，
酒石酸钾钠80g/L，联吡啶0.5mL/L，聚丙烯酰胺5mL/L，硫酸镍2g/L，甲醛 18mL/L；镀液pH值12～13，镀液温度35～38℃，浸镀时间45min。
⑤低温等离子体处理工艺织物运行速度1m/min；气体温度350K；气压常压。
⑥真空溅射镀银工艺激发气体氩气；溅射镀银时间5min；工作真空度1.2×10-2Pa。
⑦施加保护层工艺激发气体氩气；溅镀时间1min；工作真空镀1.2×10-2Pa；施加材料铁、钴、镍合金。
实施例4
化学镀铜与真空溅射镀铜的复合技术制备电磁波屏蔽涤纶纺粘非织造布。
(1)工艺流程非织造布→催化→水洗→活化→水洗→化学镀铜→水洗→烘干→低温等离子体处理→真空溅射镀铜→施加保护层。
(2)工艺条件①基布100g/m2涤纶纺粘非织造布。
②催化催化液配方氯化亚锡(SnCl2) 22g/L，盐酸(HCl) 44mL/L；催化工作温度25℃；催化时间20min。
③活化活化液配方氯化钯(PdCl2) 0.6g/L，盐酸(HCl) 6mL/L；活化工作温度25℃；活化时间5min。
④化学镀铜镀液配方硫酸铜30g/L，
甲醇 16mL/L，酒石酸钾钠90g/L，联吡啶0.6mL/L，聚丙烯酰胺6mL/L，硫酸镍2.2g/L，甲醛 20mL/L；镀液pH值12～13，镀液温度35～38℃，化镀时间45min。
⑤低温等离子体处理工艺织物运行速度1.5m/min；气体温度350K；气压常压。
⑥真空溅射镀铜工艺激发气体氩气；溅射镀膜时间10min；工作真空度1.2×10-2Pa。
⑦施加保护层工艺激发气体氩气；溅镀时间2min；工作真空度1.2×10-2Pa；施加材料镍。
权利要求
1.电磁波屏蔽织物的真空溅射镀膜和化学镀膜复合制造方法，其特征在于所采用的工艺流程为以下两种之一a.织物基材→真空溅射镀金属膜→化学镀金属膜→水洗→施加保护层→烘干；b.织物基材→催化→水洗→活化→水洗→化学镀金属膜→水洗→烘干→真空溅射镀金属膜→施加保护层；所述织物基材是梭织布或非织造布，所述水洗为室温水洗，水洗时间0.5～5min，所述化学镀金属膜为背景技术中的现有方法，所述催化、活化是现有的化学镀金属膜方法必须的前处理过程；所述真空溅射镀金属膜在现有磁控溅射镀膜机上进行，溅射用靶材为各种金属，工艺条件为激发气体氩气，溅射镀膜时间2～70min，工作真空度1～133×10-3Pa；上述流程a所述施加保护层的工艺为浸渍含0.05～2g/L抗氧化剂的0.5％～2％的PVA水溶液，工艺条件为浸渍时间1～10min，浸渍温度室温；上述流程b所述施加保护层在现有磁控溅射镀膜机上进行，工艺条件为激发气体氩气，时间0.5～5min，工作真空度1～10-3Pa，施加保护层用材料镍或铁、钴、镍合金。
2.如权利要求1所述电磁波屏蔽织物的真空溅射镀膜和化学镀膜复合制造方法所制得的产品，其特征在于包括一层梭织布或非织造布基材，以溅射镀膜方法形成并沉积的一层金属膜，以化学镀膜方法形成并沉积的另一层金属膜，以及一层保护层。
3.如权利要求1所述电磁波屏蔽织物的真空溅射镀膜和化学镀膜复合制造方法，其特征在于在所述流程的真空溅射镀金属膜之前对织物作低温等离子体处理，工艺条件为低温等离子体处理时间0.5～5min；气体温度200～350K；气压普通大气压。
4.如权利要求1或3所述电磁波屏蔽织物的真空溅射镀膜和化学镀膜复合制造方法，其特征在于基材为涤纶织物时，流程b的基材以纺织生产中的现有工艺先作碱减量处理。
全文摘要
产业用和家用电磁波屏蔽织物的真空溅射镀膜和化学镀膜复合制造方法及其产品，方法的工艺流程为以下两种之一a.织物基材→真空溅射镀金属膜→化学镀金属膜→水洗→施加保护层→烘干；b.织物基材→催化→水洗→活化→水洗→化学镀金属膜→水洗→烘干→真空溅射镀金属膜→施加保护层。织物可在真空溅射镀金属膜工序之前作低温等离子体处理。产品的特征是包括一层梭织布或非织造布，以溅射镀膜方法沉积的一层金属膜，以化学镀膜方法沉积的另一层金属膜以及一层保护层。优点是制得的电磁波屏蔽织物能获得宽频段范围90dB以上的电磁波屏蔽效能，所得金属膜致密、稳定、牢固，织物柔软，为环保经济型工艺。
文档编号C23C18/40GK101033546SQ20071003922
公开日2007年9月12日 申请日期2007年4月6日 优先权日2007年4月6日
发明者周菊先, 吴永刚 申请人:上海市纺织科学研究院, 同济大学