DE3928500A1 - Verfahren zum waschen und spuelen chemisch metallisierter substratbahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Waschen und Spü­ len chemisch metallisierter Substratbahnen nach dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1.

Vliesstoffe und Nadelfilze aus textilem Material haben in letzter Zeit immer mehr an technischer Bedeutung gewonnen. Das liegt zum einen daran, daß diese aus Kunststoffasern hergestellten Produkte sich für wachsende Märkte auf dem Filter-, Isolier- und Dämmungsbereich, auf dem Beklei­ dungssektor oder artverwandten Einsatzgebieten, wegen kostengünstiger Herstellung, bequemer Variierbarkeit von Dicke, Porosität usw. der Produkte nach wie vor empfehlen, zum anderen aber auch daran, daß es gelang, Vliesstoffen und Nadelfilzen aus Kunststoffasern durch die Aufbringung einer Metallschicht auf der Faseroberfläche zusätzliche günstige durch die Metallauflage bedingte Merkmale wie elektrische Leitfähigkeit, Abschirmwirkung und magnetische Eigenschaften zu verleihen. Dadurch wurden diese textilen Stoffe mit klassischem Kunststoffcharakter brauchbar für alle jene Anwendungen, bei denen es auf typisch metal­ lische Eigenschaften bei möglichst poröser Ausgestaltung der Substratbahn ankommt.

Zum technischen Vorgehen bei der Metallisierung von den genannten textilen Materialien gehört es, daß zunächst auf der Faseroberfläche eine katalytisch aktive Substanz - meistens edelmetallhaltig - abgeschieden wird. Dieser Ver­ fahrensschritt wird üblicherweise mit dem Namen "Aktivie­ rung" bezeichnet, weil die chemisch inaktive Faserober­ fläche aus Kunststoff für die chemische Metallabscheidung dabei aktiviert wird. Häufig nimmt man für die Aktivierung Pd/Sn-Verbindung, die aus ionogener, komplex gelöster oder kolloidaler Lösung auf der Faseroberfläche abgeschieden werden. Nach dieser Aktivierung ist je nach Anforderung die überschüssige/verbrauchte Aktivierungslösung aus den Poren des Vliesstoffes oder Nadelfilzes zu entfernen, wo­ nach dann das flächige Textilgut - ggf. nach notwendigen vorbereitenden Zwischenbehandlungen - chemisch metalli­ siert wird durch Eintauchen des Substrats in eine che­ mische Metallisierungslösung. Die bei dieser Metallisierung abgeschiedenen Metalle sind meistens Kupfer oder Nickel, grundsätzlich kann man aber auch andere Me­ talle auf einem vorher geeignet aktivierten Vliesstoff oder Nadelfilz abscheiden.

Zu den Kennzeichen der chemischen Metallisierungslösungen gehört, daß sie das entsprechende Metall in ionogen oder auch komplex gelöster Form enthalten neben einem geeig­ neten ebenfalls gelösten Reduktionsmittel. Gelöstes Metallion und Reduktionsmittel sind aber nur metastabil nebeneinander in Lösung zu halten, so daß bei Kontakt ei­ ner solchen Lösung mit der aktivierten Faseroberfläche, die katalytisch eingeleitete chemische Metallabscheidung auf der Faseroberfläche des Vliesstoffes oder Nadelfilzes in Gang kommt. Durch Einstellung von pH-Wert und Abschei­ dungstemperatur läßt sich die Abscheidungsgeschwindigkeit und Qualität der chemisch abgeschiedenen Metallauflage auf den Fasern zusätzlich steuern.

Die chemischen Grundlagen der Kunststoffmetallisierung finden sich beschrieben in "Kunststoffgalvanisierung", (E. Leuze Verlag, Saulgau), Verfahren zum Aktivieren und Metallisieren von Vliesstoffe- oder Nadelfilzbahnen in den US-Psen 36 82 671, 30 11 920 und 41 87 198, sowie in den DE-Psen 36 31 055, 36 37 130 und 37 10 895.

Nach erfolgter chemischer Metallisierung gilt es, die Reste der Metallisierungslösung, wie z. B. das oxidierte Reduktionsmittel, überschüssiges Komplexmittel, pH-Regu­ latoren, Metallreste u. ä. aus den Poren bzw. von der Fa­ seroberfläche des Vliesstoffes oder des Nadelfilzes zu entfernen. Das gebietet zunächst die Giftigkeit der Reak­ tionsprodukte der chemischen Metallisierung, die außerdem bei Eintrocknen die porösen, metallischen Eigenschaften des metallisierten textilen Materials beeinträchtigen würden. Dazu kommt aber auch noch, daß bei einer oft er­ forderlichen anschließenden galvanischen Verstärkung der chemischen abgeschiedenen Metallauflage das Galvanikbad nicht beliebig mit Salzresten aus dem Metallisierungsbad befrachtet werden darf, ohne dabei Schaden zu nehmen.

Der Stand der Technik, wie er sich aus den bereits zi­ tierten Patentschriften ergibt, sieht vor, die verbrauchte chemische Metallisierungslösung auf mechanischem Weg aus den Poren des Vliesstoffes oder Nadelfilzes zu entfernen. Gleiches gilt natürlich für eventuell noch anfällige Spülvorgänge, in deren Verlauf das Textilgut mit Wasch­ wasser gefüllt wird und dieses anschließend in gleicher Weise wie vorher die Metallisierungslösung aus den Poren des Textilgutes auf mechanischem Weg wieder entfernt wird, wobei Wasch- und Spülvorgang eben so oft zu wiederholen sind, bis die metallisierte Faseroberfläche für die weitere Behandlung/Verwendung hinreichend von Resten der Metallisierungslösung befreit ist.

Geläufige mechanische Verfahren zum Entfernen von Prozeß oder Reaktionslösungen bzw. Waschlösungen sind z. B. Ab­ saugen, Flatschen oder Schleudern. Der Stand der Technik sieht dazu vor, die aktivierte Vliesstoff- oder Nadel­ filzbahn spiralförmig auf einen Läufer aufzuwickeln, den Läufer durch Umlegen und Befestigen einer porösen Man­ schette zu sichern und dann diesen Läufer in senkrechter oder waagrechter Position zur chemischen Metallisierung mit der Metallisierungslösung in Kontakt zu bringen, nach abgeschlossener Reaktion die verbrauchte Metallisierungslösung abzuschleudern, den Läufer dann durch Eintauchen in einen Überschuß Waschlösung zu fluten, die Waschlösung ablaufen zu lassen, erneut zu schleudern usw., bis schließlich nur noch Feuchtigkeitsreste in den Poren der Vliesstoffe- oder Nadelfilzbahn verbleiben, keine oder nur unbedeutende Mengen jedoch an Salzen der Metallisierungslösung. Bei Porositäten des textilen Mate­ rials zwischen 40 und 98% sind beispielweise 2-3 Wasch­ vorgänge, verbunden mit den jeweiligen Schleuderschritten Üblich.

Nachteile aus dem Stand der Technik ergeben sich daraus, daß die Menge der Spülwässer in Anbetracht auch der Häu­ figkeit der notwendigen Spülvorgänge hoch sind; durch die passiven Bauteile des Läufers oft sogar noch größer als dem freien Porenvolumen der Vliesstoffe- oder Nadelfilz­ bahnen entspricht, was naturgegeben eine aufwendige, teure Abwasserentsorgung, sowie indirekt auch eine Belastung der Umwelt bedeutet.

Erschwerend kommt noch hinzu, daß das ablaufende Wasch­ wasser bei unregelmäßiger Strömung von einzelnen Fasern oder sogar ganzen Vliesstoff- oder Nadelfilzpartien die Metallauflage der Fibrillen mitreißen kann. Ferner muß erwähnt werden, daß das Waschen/Spülen einerseits und Schleudern andererseits meist in unterschiedlichen Gefäßen erfolgen, was eine umständliche mehrfach zu wiederholende zusätzliche Handhabung beinhaltet. Auch - vor allem bei waagrecht angeordnetem Läufer während des Schleuderns - muß bei entsprechender Anordnung der Vliesstoffe oder der Nadelfilze zum wirksamen Waschen vom Läufer in eine Waschwanne abgespult werden, damit die Reinigung von Salzresten der Metallisierungslösung gleichmäßig genug über die gesamte Fläche des Textilgutes erfolgt, was eine kostengünstige automatische arbeitende integrierte Wasch- und Schleuderanlage ausschließt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zum Waschen und Spülen chemisch metallisierter Substratbahnen, insbesondere von Vliesstoffen oder Nadel­ filzen zu schaffen, wobei die Reste der chemischen Metallisierungslösung aus den Poren bzw. von der Oberflä­ che der metallisierten Vliesstoff- oder Nadelfilzbahnen möglichst weitgehend entfernt werden und wobei das Ver­ fahren mit weniger Waschwassermengen nach der chemischen Metallisierung der Substrate auskommt und einfacher in der Handhabung und Überwachung ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

In der Praxis bleibt dabei in einer Waschtrommel die spi­ ralförmig aufgewickelte Vliesstoff- oder Nadelfilzbahn während der gesamten Wasch- und Schleudervorgänge auf dem mit einer Manschette versehenen Läufer angeordnet. Zuerst wird mit einer geeigneter Drehzahl (z. B. 600-800 min^-1) der Rest der verbrauchten Metallisierungslösung durch Schleu­ dern des Läufers aus dem Substrat ausgetrieben, anschlie­ ßend wird bei niedriger Drehzahl (kleiner 500 min^-1) zen­ tral aus der Hohlwelle des Läufers die nötige Menge an Waschwasser durch geeignete Öffnungen auf der Läuferfläche in die Vliesstoff- oder Nadelfilzbahn eingebracht, wobei die Waschwassermenge erfindungsgemäß so zu bemessen ist, daß sie maximal das freie Porenvolumen der Vliesstoff- oder Nadelfilzbahn füllen kann. Nach Füllung des Substrats mit Waschwasser unter Drehung des Läufers mit niedriger Drehzahl (kleiner 500 min^-1) wird wieder auf die erfor­ derliche Schleuderdrehzahl (z. B. 800 min^-1) gesteigert und je nach erforderlichem Reinheitsgrad, bzgl. der Salzreste von der verbrauchten Metallisierungslösung kann der Spül- und Schleudervorgang in der geschildeten Weise beliebig oft wiederholt werden, ohne daß die Bahn des Textilgutes um- oder abgespult werden müßte. Es liegt dabei nahe, bei ständiger Metallisierung von Bahnen gleicher Spezifikation den Schleuder- und Waschvorgang programmierbar bzw. auto­ matisiert zu gestalten.

Anhand von zwei schematischen Zeichnungen der benutzten Apparatur soll das erfindungsgemäße Verfahren noch näher erläutert werden.

Es zeigt die Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Trommel mit dem aufgespulten Substrat.

Die Fig. 2 zeigt in einem Schnitt gemäß des Schnittver­ laufes in der Fig. 1 eine Ansicht von der Trommel mit der aufgespulten Substratbahn.

In einer Trommel mit den beiden Stirnseiten 2 ist eine chemisch vernickelte Polypropylen-Nadelfilzbahn S mit ei­ ner Porosität von 92%, einer Faserstärke des Textilma­ terials von 1,6 bis 3,5 dtex und einem Flächengewicht von 70 bis 500 g/cm² und einem rechnerischem freien Porenvo­ lumen von 25 l spiralförmig auf den mit kleinen Löchern versehenen äußeren Kern 3 der Hohlwelle 1 aufgespult. Da­ bei reicht das Substrat bündig bis an beide inneren Stirnseiten der Trommel 2. Nach außen wird das Substrat S durch eine mit Löchern 4 versehene Manschette 5 gehalten, so daß beim Schleudervorgang das mechanisch abgetrennte Wasser aus den Poren der Nadelfilzbahn durch die Löcher 4 in der Manschette 5 entweichen kann und über einen Wasch­ wasseraustrag 6 im Waschwasserfanggehäuse 7 abgezogen werden kann. Die Trommel ist zentrisch gelagert einerseits durch die Hohlwelle 1, die im Bereich des aufgewickelten Substrates Langlochschlitze aufweist und die Vollwelle 8, die jeweils außerhalb des Waschwasserfanggehäuses 7 in den Lagern 9a und 9b gelagert sind. Durch Radialdichtringe 10 wird verhindert, daß Spülwasser nach außen dringt. Zwi­ schen der mit Langlochschlitzen 11 versehenen Hohlwelle 1 der Trommel und der durchlöcherten Auflagefläche 3 des aufgespulten Substrates existiert ein Ringraum zur gleichmäßigen Verteilung des Waschwassers über die gesamte Auflagefläche des Substrates.

Durch eine Anpassung des Durchflußwiderstandes der Löcher des außeren Kernes 3 der Hohlwelle 1 an die Benetzbarkeit des Textilgutes und seine Porosität und die Realisierung eines größeren Durchflußwiderstandes beim äußeren Kern 3 der Trommel als bei der Langlochschlitzgeometrie der Hohlwelle 1 wird für eine gleichmäßige Verteilung des Waschwassers über den gesamten Umfang gesorgt. Das Spül- und Waschwasser wird über ein feststehendes Einlaufrohr 12, das im Bereich des Substrates über seinen Umfang und die Trommellänge mit Löchern versehen ist und gegenüber der Hohlwelle mit einem Radialdichtring 10 abgedichtet ist und in die Hohlwelle 1 ragt, zugeführt. Die Anordnung der Öffnungen in dem Waschwassereinlaufrohr sind so bemessen, daß auch bei der kleinsten einzustellenden Waschwasser­ aufgabenmenge gewährleistet ist, daß das Waschwasser aus allen Öffnungen - auch dem am weitesten im Inneren der Trommel befindlichen - austritt. Dadurch werden keine Partien des Substrates mit Waschwasser bevorzugt beauf­ schlagt. Der Antrieb der Trommel während der diversen Verfahrensstufe kann in bekannter Weise über eine Riemen­ scheibe stattfinden. Während des Waschwasserzulaufes wird mit einer Drehzahl kleiner 500 min^-1, bevorzugt mit 50 bis 100 U/min gedreht, während des Schleudervorgangs wird die Drehzahl auf 800 bis 900 U/min erhöht.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen insbesondere darin, daß die Reste der chemischen Metalli­ sierungslösung aus den Poren bzw. von der Oberfläche der metallisierten Substrate weitgehend entfernt werden. Dabei wird eine geringere Menge am Waschwasser, bezogen auf die einzelnen Waschvorgänge, benötigt. Das Verfahren verein­ facht die Handhabung des gesamten Waschprozesses der Sub­ stratbahnen und eröffnet die Möglichkeit einer bequem durchzuführenden automatischen Steuerung des gesamten Wasch- und Schleudervorganges bei metallisierten Sub­ stratbahnen.

Claims (2)

1. Verfahren zum Waschen und Spülen von Substratbahnen, die nach einer vorhergehenden Aktivierung in einer Reduk­ tionsmitttel enthaltenden Metallisierungslösung stromlos metallisiert wurden, danach auf der Welle einer Wasch­ trommel aufgespult werden, worauf in einem oder mehreren Schleudervorgängen die verbrauchte und/oder unverbrauchte Metallisierungslösung von den Substratbahnen entfernt wird und die Substratbahnen gewaschen und gespült werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die auf einer Hohlwelle der Waschtrommel aufgespulte, mit verbrauchter und/oder unverbrauchter Metallisierungs­ lösung behaftete Substratbahn mit Waschwasser im Zentri­ fugalfeld der Trommel radial von innen nach außen gespült wird,
wobei die Substratbahn die Waschtrommel bis zu den beiden Innenstirnseiten der Trommel ausfüllt, das Volumen des Waschwassers maximal dem Porenvolumen der aufgewickelten Substratbahn entspricht, und
wobei während des Waschprozesses ein Konzentrations­ gradient an Resten der Metallisierungslösung und der ver­ brauchten Metallisierungslösung radial von innen nach aus­ sen in dem auf der Hohlwelle aufgespulten Substrat vor­ handen ist, und
wobei das nach der Metailisierung aufgespulte Substrat auf der Hohlwelle zum Abtrennen der Metallisierungslösung im Zentrifugalfeld auf dieser Apparatur ohne Umspulen auch gewaschen wird, und wobei während der Zugabe des Wasch­ wassers durch das feststehende Einlaufrohr in der Hohl­ welle und dem Durchströmen des Waschwassers durch das aufgespulte Substrat von innen nach außen die Drehzahl der Trommel kleiner als 500 U/min beträgt, und
nach Beendigung der Waschwasserzugabe die Drehzahl der mit dem aufgespulten Substrat versehenen Trommel zum Ab­ trennen des Haft-, Zwickel- und Kapillarwassers auf über 800 U/min gesteigert wird, und
zwischen der mit Langlochschlitzen versehenen Hohl­ welle der Trommel und der durchlöcherten Auflagefläche des aufgespulten Substrates zur gleichmäßigen Verteilung des Waschwassers über die Auflagefläche des Substrates ein Ringraum vorhanden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Substratbahn ein Textilmaterial mit einer Porosi­ tät von 40 bis 98%, mit einer Faserstärke von 1,6 bis 3,5 dtex und einem Flächengewicht von 70 bis 500 g/cm² einge­ setzt wird.