KR880000477B1 - 고강도 금속 피복섬유로 구성된 토우와 얀, 그의 제조 방법 및 그로부터 제조된 물품 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고강도 금속 피복섬유로 구성된 토우와 얀, 그의 제조 방법 및 그로부터 제조된 물품

제1도는 본 발명의 금속도금 섬유의 횡단면도.

제1(a)도는 본 발명의 금속도금 섬유의 종단면도.

제2도 및 제2(a)도는 본 발명에 따른 다절코어 및 금속으로 도금된 균열코어 섬유

제3도는 본 발명에 따른 급격히 휜 금속도금 섬유의 종단면도, 제3(a)도는 종래의 기술에 따라 제조된 급격히 휜 금속도금 조성물의 종단면도.

제4도는 본 발명을 이용하여 얻은 금속도금 조성물 섬유 보강 폴리머의 부분 단면도.

제5도는 본 발명의 방법을 수행하기 위한 단면도.

본 발명은 얇은 금속 부착층으로 피복된 전도성 반금속성 코어로 구성된 고강도 조성섬유 다발로 구성된 연속 얀 및 토우와 이들의 제법 및 이들로 부터 제조된 물품에 관한 것이다.

탄소, 붕소, 탄화실리콘과 같은 비금속 또는 반금속으로된 필라멘트, 매트, 천 및 절단스트랜드 형태의 고강도 섬유 다발은 금속이나 유기 중합물질을 보강하는데 유용한 것으로 알려져 있다. 이런 섬유로 보강된 금속이나 플라스틱으로 구성된 물품은 비행기, 자동차, 사무장비, 스포츠용품 및 기타 여러 분야에서 알루미늄, 강철, 티탄, 비닐중합체, 나일론, 폴리에스테르 등과 같은 종래의 저강도 물질로 제조된 중량이 무거운 성분을 대치하는 데 널리 사용되는 것으로 나타났다.

이런 섬유 및 유리, 석면과 같은 것을 이용하는 데 있어 공통적인 문제점은 이들이 궁극적으로 긴밀히 접촉되는 물질에 고강도 섬유의 성질을 전해주는 능력이 결여된 것같이 보이는데 있다.

문제점은 여러면으로 나타나는데 예를 들면 만일 고강도 탄소섬유 얀을 고화용융 납으로 형성된 로드 중심에 길이 방향으로 싸주고 이 막대를 파괴될 때까지 잡아당길 경우 이 파괴강도는 섬유의 기계적 함정 때문에 납단독으로된 로드보다는 크나 혼합물로부터 기대한 것만은 못하게 된다. 이렇게 보강이 안되는 것은 탄소섬유와 납사이에 강도의 전달이 부족하기 때문이다.

만일 양립이 안되는 고강도 섬유를 플라스틱 물질과 혼합했을 경우도 동일한 현상이 일어난다. 만일 스트랜드, 절단스트랜드 부직포매트, 휄트, 종이와 같은 형태의 탄소섬유, 붕소섬유, 탄화실리콘 섬유와 같은 것이나 직물을 페놀성, 스티렌성수지나 에폭시수지, 폴리카보네이트류와 같은 유기중합물질과 혼합해 주거나 납, 알루미늄 티탄등과 같은 용융금속내 혼합시켰을 때 이들은 어떤 보강효과도 냄이 없이 단지 그들을 충전시켜주는 역할만 하며 많은 경우 열화되는 물리적 성질을 야기하기조차 한다.

이들 모든 문제점은 수년간 연구끝에 발견된 것으로 고강도섬유와 보강될 소위 매트릭스 물질인 금속이나 플라스틱 사이에 충분한 결합을 확실케해 줄 필요가 있게 됐다. 사용되도록 선택된 물질중의 거대-미소 필라멘트 또는 파이브릴 상의 표면층에 유의하면 결합이 향상될 수 있는 것으로 나타났다. 유리필라멘트를 예컨대 화염세척하고 플라스틱과 양립할 수 있는 오가노실란으로 규격화하여 플라스틱에 맞는 강화효과를 얻을 수 있다. 이런 방법은 다른 섬유질물질에는 잘 적용되지 않으며 탄소섬유는 표면직물이 아니며 상이한 경계층을 가지고 있어 이런 이유로 적합치 않았다.

고강도 탄소섬유는 예컨대 아크릴로니트릴 중합체 공중합체와 같은 중합섬유를 가열하여 두단계로 제조되며 첫단게는 휘발성물질을 제거하고 탄화시키는 것이며 둘째는 무정형탄소를 결정성탄소로 전환시켜주는 것이다. 이 과정중 탄소를 단일 결정으로 바꾸어준 후 이어 파이브릴 전환시키는 것으로 알려져 있다.

만일 섬유를 흑연호도중 당겨 늘일 경우 고강도 섬유가 생성된다. 그러나 이는 결정이 자라고 예컨대 불완전한 결합, 모서리간의 응력, 형태적인 차이등에 의해 높은 표면 에너지가 생기므로 경계층을 형성하는데는 문제가 있다. 또한 이런 형태의 신규 탄소 파이브릴은 공기로부터 심지어는 유기물질로 부터 발생기 산소를 소기시켜 주어 그곳에 견고히 화학적으로 결합된 비탄소 표면층을 생성하는 것으로 알려져 있으며 이들 중 몇몇은 용매처리에 의해 제거될 수 있으며 경계층에 틈이나 공극이 있게 된다. 세척되지 않고 크기가 일정치 않은 유리필라멘트상의 오염물과 마찬가지로 탄소섬유상의 이런 경계층은 주로 플라스틱과 금속을 보강하는데 실패의 주원인이 된다.

이런 필라멘트 특히 탄소필라멘트를 금속 및 플라스틱을 보강하는데 적합한 형태로 만드는 데 있어 각종 실패담이 보고되고 있다. 대부분은 필라멘트상의 얇은 표면층으로서 특히 니켈 및 동과 같은 금속의 침착층을 포함하고 있다. 이런 조성섬유는 플라스틱이나 금속매트릭스에 사용된다. 과거기술에서 금속은 진공용착되거나 무전해 용착되거나 전해 용착되었으나 결과 생성된 조성물은 적합치 않았다.

예컨대 니켈의 진공 용착은 연속 코팅인 것처럼 보이나 실지로는 그렇지 않으며 그 이유는 결절핵 생성에서와 같이 주사전자현미경으로 관찰시 진공용착된 금속이 경계층 내의 공간을 통해 파이브릴에 닿으면 이것이 버섯처럼 밖으로 자라 표면으로 부터 떨어져 연결되기 때문이다. 만일 섬유를 비트는 경우 이런 코팅은 떨어져 나간다. 저밀도의 비결정성 용착은 사용이 제한된다.

무전해니켈욕 또한 이런 섬유를 도금하는데 사용되나 여기서도 동일 문제가 생기게 되며 니켈이나 기타 뭔해금속이 경계층내 구멍을 통해 아주 조금 접종되지만 그후 새로운 금속이 버섯처럼 자라 결합되어 연속 코팅처럼 보이게 되나 이것 역시 섬유를 비틀면 떨어져 나가게 된다.

중간금속 화합물은 아주 국소적으로 핵생성이 되나 이것 역시 사용에 제한을 받는다. 진공 융착과 무전해 용착의 경우 금속과 코어간의 결합 강도는 언제나 금속용착물 그 자체의 인장강도의 1/10이하가 된다.

결국 니켈과 기타 금속으로 전기도금하는 것은 금속과 플라스틱이 서로 양립할 수 있도록 만들기위해 탄소섬유에 금속층을 제공해주기 위함으로 나타났다(예 : R. V. Sara. U. S. 3,622,283). 짧은 탄소섬유를 밧데리클립에 끼워 전해질에 함침시켜 니켈로 전기 도금한다. 도금된 섬유를 주석금속 매트릭스에 주입시킬 때 섬유는 그 강도를 혼합물의 규칙으로 부터 기대한 만큼 매크릭스에 전달치 못한다. 이 방법으로 생성된 섬유는 많이 구부렸을 때 구부려 압축 된 면상에는 횡으로 많은 균열이 나타나며 신장된 부위는 금속이 부서지고 떨어져 나간다. 만일 금속코팅을 기계적으로 벗겨 그 안쪽면을 고성능 현미경하에서 검사한 경우 복사되지 않거나 기껏해야 파이브릴이 불완전하게 불완전하게 복사되었을 뿐으로 복사는 분해능 40 옹그스트롬의 전자 현미경으로 관찰되었다. 후자의 두가지 관찰결과 주석 매트릭스를 보강하는데 실패한 것은 탄소와 니켈도금 사이의 결합이 약하기 때문이라는 것이 강력히 제시된 의견이었다. 이 경우 금속의 코어에 대한 결합강도는 섬유는 10%에서는 1/2이하인 것으로 나타났으며 나머지 90%에서는1/10이하인 것으로 나타났다.

만일 전기도금이 선택되고 매우 높은 외부전압이 적용된 경우 종래의 기술에서 성취될 수 있다고 기대된것보다 훨씬 높게 균일하고 연속적으로 부착된 얇은 금속코팅이 보강 파이브릴 특히 탄소 파이브릴에 제공될 수 있다. 전압은 금속이온을 경계층을 통해 밀어 내어 파이브릴과 직접 균일한 핵생성이 이루어지기에 충분한 에너지를 낼 수 있을 정도로 충분히 높아야 한다.

본 발명에 따라 그 위가 얇은 금속코팅으로 도금된 섬유, 직포, 얀과 같은 것으로 구성된 얀 또는 토우조성물은 매듭을 짓거나 접어도 금속이 떨어져 나가지 않는다. 이 조성물은 무전해금속 또는 진공용착 조성물을 가지고 이들을 심하게 구부려서 관찰했을 때 특히 니켈의 경우 파이브릴이 금속관을 통해 미끌어짐이 없이 이들을 심하게 구부려서 관찰했을 때 특히 니켈의 경우 파이브릴이 금속관을 통해 미끌어짐이 없이 이들을 심하게 구부릴 수 있기 때문에 종래의 것들과는 구별되며 구부릴 때 신장된 목의 탄성한계치가 초과된 경우도 횡적균열이 생기거나 (악어가죽처럼)분쇄되거나 떨어져나가지 않는다. 바꾸어말하면 본 발명의 조성물은(i) 그들이 연속적이며 (ii)조성섬유의 대부분이 균일하게 금속으로 도금되며 (iii)섬유 대부분에서 결합강도(금속대 코어)가 적어도 금속 침착물의 장력강도의 약 10% 이상이며 바람직하게는 25%, 더 바람직하게는 50%보다 적지않기 때문에 종래의 것들과는 구별된다.

금속대 코어의 강도는 금속침착물의 장력강도의 90%보다 적지 않은 것이 바람직하다. 금속-코어의 결합강도가 금속의 장력강도의 약 99%에 이르는 조성섬유로된 얀 또는 토우에서 최고의 성질이 얻어질 수 있다.

본 발명에 따른 얀이나 토우를 매트릭스 형성물질에 가하여 만든 물품은 또한 이들이 강하게 보강되었기 때문에 종래의 것들과는 구별된다. 또한 이 물품은 예컨대 전하를 소산시키며 만일 코팅에 금이나 백금 같은 어떤 무해금속이 사용된 경우 이들이 생체내 이식되었을 때 거부반응이 일어나지 않는다는 이점이 있다. 본 발명은 첨부도면을 참고하면 좀더 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 모든 도면은 설명된 물품의 모형을 나타낸 것이다.

본 발명에 따라 고강도 조성섬유로된 연속토우 또는 얀이 제공되며 이 섬유의 대부분은 코어와 적어도 하나의 전착금속으로 구성된 얇고 균일하며 경고히 부착된 적어도 하나의 전기전도층으로 구성되면 여기서 상기층의 상기 코어에 대한 결합강도는 금속의 장력강도의 약 10% 이상이다. 각 섬유에서 결합강도는 섬유를 구부려 늘어난 쪽의 코팅이 그의 탄성한계치가 초과되어 부서질 정도로 심하게 구부렸을 때 구부린 압축면상의 코팅이 코어에 결합된 채로 남아 균열되지 않을 정도가 되기에 충분하다.

바람직한 특징에서 코어는 탄소, 붕소 또는 탄화실리콘 특히 탄소파이브릴로 구성된다.

조성섬유로 된 가장 바람직한 얀은 코팅을 기계적으로 제거하여 40옹그스토롬 선명도의 주사전자 현미경하에서 검사했을 땐 제거된 코팅의 가장 내면상의 파이브릴 면이나 섬유에 복사가 있는 것들이다.

본 발명에는 신규조성물로된 매듭 지울수 있는 토우 또는 얀, 이런 얀으로 짠 직물, 부직시트, 이들 섬유로 적층된 매트 및 종이, 이런 섬유의 절단된 스트랜드 및 금속 또는 유기 종합물질로된 매트릭스내 균일하게 분산된 섬유로 구성된 물품들이 포함된다.

바람직한 구체예에서 코팅 금속에는 니켈, 은, 아연, 동, 납, 비소, 카드뮴, 주석, 코발트, 금, 인디움, 이리듐, 철, 팔라디움, 백금, 텔루리움, 텅스텐 또는 상기한 것들의 혼합물, 바람직하게는 결정성 형태의 것들이 포함된다.

또 다른 중요한 특징으로 본 발며은 고강도 조성섬유로된 연속 토우 또는 얀을 만드는 방법을 제공하며 이 방법은 하기(a)-(d)로 구성된다.

(a) 다수의 전기전도성 반금속 코어섬유들을 길이로 연속으로 얻은 후

(b) 상기 섬유의 기장중 적어도 일부를 적어도 하나의 금속을 전착시킬 수 있는 욕중에 함침시키고

(c) 섬유와 욕사이에 외부전압을 (i)특징금속을 해리하며 (ii)해리된 금속이 상기 격벽층을 통해 상기 섬유 표면상에 균일하게 핵을 이룰 수 있을 정도로 충분히 과량을 적용한 후

(d) 상기 전압을 상기 코아상에 얇고, 균일하며 견고히 부착된 전해침착 금속의 전기전도층이 생성되기에 충분한 시간동안 유지시켜주며 상기층의 상기코어에 대한 결합강도가 금속의 장력강도의 10%보다 적지 않게 해주는 것으로 구성된다.

바람직한 특징으로 본 발명에는 탄소, 붕소 또는 탄화실리콘 바람직하게는 탄소파이브릴로 구성된 코어섬유를 사용할 수 있다.

바람직한 구체예에서 다수의 코어섬유는 탄소섬유로된 토우로 구성되며 본 방법으로 얻은 생성물은 코어 섬유로부터 금속충 또는 그 일부를 분리시키지 않고 매듭지울 수 있느 조성섬유로된 토우이다.

또 다른 특징은 본 방법에 의해 제조된 얀을 직물로 짜거나 이들을 부직시트에 적층하거나 이들을 짧게 절단해 주는 단계도 포함된다.

또 다른 바람직한 특징으로 섬유 표면사에 전해질을 보충시켜주며 섬유에 전류 전달 능력을 증가시켜 주도록 욕내 함침되기 직전에 재순환되는 전해욕이 섬유와 접촉되도록 본 발명의 방법을 수행하는 것이 포함된다.

도면1 및 2a를 참조로 하면 본 발명에 따라 코어2에 사용되는 연속얀 및 토우는 시중에서 이용이 가능하다. 예컨대 적당한 탄소섬유 얀은 헤르큘레스사, 히트코, 그레이트레이카본 컴패니, AVCO 컴패니 및 기타 미국산 및 외국산 것을 쓸 수 있다. 이들 모두는 일반적으로 미국 특허 3,677,705에 설명된 과정에 따라 제조된다. 섬유는 길게 연속적이거나 또는 예컨대 길이가 1-15cm 정도로 짧을 수도 있다. 앞서 언급한 바와같이 이런 탄소섬유는 화학결합된 산소와 화학 또는 기계결합된 예컨대 유기물질과 같은 물질로 된 얇고 불완전한 경계층을 갖는다.

금속층 4는 전착성 금속이면 되며 전기적으로 연속성이다. 두층 또는 그 이상의 금속층이 적용될 수 있으며 금속은 실시예에 나타난 바와같이 동일하거나 상이할 수 있다. 몇몇 경우에서 가장 내층이 코어 2에 경고히 결합되어 있어 심하게 구부리면 금속이 도면3에서와 같이 아래로 구부러지게 되고 그 탄성한계가 넘게되는 경우 섬유코어가 적어지며 늘어난쪽의 금속이 부서지게 된다. 이것은 종래의 기술에 따라 금속도금된 섬유에서 문제가 되고 있는 도면 3a에서와 같이 부서질때 금속이 가루로 되어 조각조각 떨어져 나가지 않고 성취될 수 있다.

종래의 것과 또 다른 점은 본 발명의 금속층은 도면 2와 2a에 나타난 바와같이 섬유내 틈 및 균열된 곳을 균일하고 완전하게 메꾸어준다.

본 발명의 고강도 금속도금섬유는 통상적인 방법에 의해 도면에 나타난 조성물로 조립될 수 있으며 여기서 매트릭스 6은 예컨대 에폭시수지와 같은 플라스틱이거나 납과 같은 금속이며 매트릭스는 고강도 섬유질 코어가 있음으로 해서 보강된다.

본 발명의 전착법에 의한 금속도금층의 형성은 여러방식으로 이루어질 수 있다. 예컨대 다수의 코어섬유을 전해욕에 함침시키고 적당한 전기접속을 통해 바라는 높은 외부전압을 적용할 수 있다. 한 진행방법으로 높은 천압을 단기간 사용할 수 있다. 예컨대 펄스 발전기는 금속 이온이 경계층을 통해 음극을 구성하는 탄소나 기타 섬유와 접촉될 수 있게끔 하기에 충분한 양의 서어지 전압을 전해질을 통해 보내줄 수 있다. 펄스에서의 단시간 경과는 열이 섬유내 축적되어 연소되는 것을 막아준다. 섬유는 예컨대 직경 5-10미크론 정도로 아주 작으며 가장 내측 섬유는 일반적으로 수백 내지 수천개의 다른 것들로 둘러싸이기 때문에 (비록 오직 0.5-2.6볼트 정도가 사용된 염에 따라 예컨대 니켈, 금, 은, 동과 같은 전해금속을 이온으로 해리시키는데 필요하다고 해도)이온을 섬유 다발을 통해 가장 내측 파이브릴로 이어 경계층을 통해 균일하게 핵화시키기 위해서는 해리지의 5배에 달하는 다량의 외부 전압이 필요하게 된다. 예컨대 10-50 또는 그 이상의 바람직한 외부전압이 사용된다.

비록 상술한 바와 같은 펄싱이 직물조각이나 길이가 짧은 탄소섬유 얀 또는 토우를 금속화시키기 위한 소규모 조작에서 적합하다고 하나 움직이는 섬유 토우상에서 연속식으로 방법을 수행하는 것이 바람직하다. 고전압으로 야기되는 섬유의 연소문제를 극복하고 이것을 욕 외부에서 충분히 냉각시키기 위해서는 섬유를 분리한 후 그들에 물을 부울 수도 있으나 제5도에 나타난 바와 같은 장치에서, 조작하는 것이 바람직하다. 전해욕 용액 8을탱크 10에 넣고 여기에 양극 배스킷 12와 탱크 10의 바닥 근처에 아이들러롤 14를 넣는다. 2개의 전기접촉롤러 16을 탱크 위에 설치한다. 토우 24을 휘둘러 26을 사용하여 잡아당겨 1차 접촉롤러 16위을 거쳐 아이들러롤14아래 욕내로 보내고 용을 통해위로 보내고 2차 접촉롤러 16위를 지나 롤러 28으로 감기게 한다. 함침된 토우의 길이는 1.8m이다. 임의로 펌프 18, 전선 20, 및 공급헤드 22로 구성된 단순루프를 사용할 수 있으나 아주 바람직하다.

이것은 도금 용액이 8-12l분 정도의 큰 유속으로 재순환되어 접촉롤 16위로 펌프되게 해준다. 롤 바로위로 부터 배출된 토우 24는 그들이 완전히 욕에 잠긴 용액을 이탈하여 냉각되게 된다. 토우가 고전류에서 수행된 경우 몇몇 경우에서 발생된 I²R 열은 그들이 도달하기 전이나 그들이 냉감됨이 없이 욕표면을 떠난후 그들을 파괴시킬 수 있다. 전해질류는 이등방성을 이겨내게 한다. 물론 하나이상의 도금욕이 사용될 수 있으며 섬유는 전해질용액이 없도록 세척할 수 있으며 기타 물질로 처리된 후 건조되고 절단되어 직물로 짜여질 수 있다. 이 모든 것은 기지의 방법에 따라 수행될 수 있다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하는 것으로 이를 제한하고자 하는 것은 아니다.

[실시예 1]

연속전기도금 장치에서 하기조성을 가진 욕이 사용된다.

욕을 60-71℃로 가열하고 욕의 pH를 3.8-4.2로 했다.

양극 배스킷을전해니켈펠렛과 1200스트랜드로 된 4개의 토우(섬유다발)로 채우고 7미크론 탄소섬유를 총1000스트랜드당 전류가 10A/분으로 조정되게끔 30V의 외부전압을 사용하여 욕으로부터 연속적으로 욕으로부터 뽑았다. 동시에 전해용액을 루프를 통해 재순환시켜 토우의 도입부와 이탈부를 접촉되게 했다. 이어 토우를 동일욕을 통해 180amps의 전류에서 연속적으로 1.5m/분의 속도로 통과시켜 주었다. 최종생성물은 7미크론 섬유코어와 약 50중량%의 코어에 경고히 부착된 결정성 전착니켈의 조성물로 구성된 고강도 조성섬유의 토우이다.

섬유를 길이 방향으로 구부려 시험한 경우 굴곡되어 신장된 부위에 있는 금속도금상에 원주상 균열이 일어나지 않았다. 토우는 코팅이 가루로 떨어지거나 조각져 떨어짐이 없이 비틀 거나 매듭지을 수가 있다. 코팅부위를 파이브릴로 부터 기계적으로 벗겨낼 경우 내면상에 완전한 내면상(복사)이 있게 된다.

[실시예 2]

하기조성물로 된 두 욕을 사용하고 양극 배스킷에 온을 사용하는 것외엔 실시예1의 방법을 반복하여 본 발명에 따른 은 도금 흑연섬유를 얻었다.

성 분 제1욕 제2욕

시안화은 0.75-2.3g/l 52.5-82.5g/l

시안화칼륨 90-150g/l 90g/l

수산화칼륨 --- 7.5-15g/l

첫번째 욕은 실온 및 12-36 볼트에서 조작되며, 두번째욕은 실온 및 6-18 볼트에서 조작된다.

[실시예 3]

공급물질을 실시예1에서와 같이 제조된 니켈도금 흑연섬유로 치환해주고 제1욕의 전압을 약 18볼트로 감소시킴으로써 실시예2의 과정을 변경할 수 있다. 그리하여 흑연섬유 코어상의 니켈코팅 둘레가 온코팅된 본 발명에 따른 고강도 조성섬유를 얻었다.

[실시예 4]

니켈욕을 하기조성의 욕으로 치환해주고 양극 배스킷에 아연을 사용하여 실시예1의 과정일부를 변경하여 본 발명에 따른 아연도금 흑연섬유를 얻었다.

성 분 양 성 분 양

황산아연 60g/l 수산화칼륨 120g/l

암모늄 백반 22.5-30g/l 시안화칼륨 22.5g/l

욕의 온도는 38℃였으며 18볼트의 외부전압을 사용했다.

[실시예 5]

니켈욕 대신 하기조성의 욕을 사용하고 양극 배스킷에 동을 사용하여 실시예1의 과정을 일부 수정하여 본 발명에 따른 동도금 흑연 섬유를 얻었다.

성 분 양 성 분 양

시안화동 26.3g/l 수산화나트륨 3.8g/l

시안화나트륨 34.5g/l 로셀염 45g/l

탄산나트륨 30 g/l

욕을 60℃ 온도에서 수행하고 18볼트를 외부에서 적용했다. 동도금 섬유는 도금 즉시 변색을 막기위해 크롬산나트륨 용액으로 세척해 주어야 한다. 은욕 대신 동욕을 사용하여 실시예3의 과정을 반복하여 흑연섬유 코어상의 니켈도금 위에 동도금이 입혀진 본 발명에 따른 고강도 조성섬유를 얻었다.

[실시예 6]

니켈욕 대신 하기 조성의 두 욕을 사용하고 표준 80% 구리 20% 아연 양극을 사용하여 실시예1의 과정을 반복하여 본 발명에 따른 놋쇠도금 흑연섬유를 얻었다.

성 분 양 성 분 양

시안화동 30g/l 시안화나트륨 56.3g/l

시안화아연 9.4g/l 탄산나트륨 30 g/l

두욕 모두 43°-49℃에서 조작했다. 24볼트하 첫번째 욕에서 놋쇠의 1/3을 도금하여 15볼트하 두번째 욕에서 2/3를 도금하였으며 전류를 그에 따라 조정했다. 두번 물로 세척한 후 놋쇠 도금섬유를 이크롬산 나트륨 용액으로 세척하여 변색되지 않게한 후 다시 물로 2회 세척했다.

[실시예 7]

니켈욕 대신 하기조성의 욕을 사용하고 양극 배스킷에 고형납봉을 사용함으로써 실시예1의 방법을 일부 변경하여 본 발명에 따른 납도금 흑연 섬유를 얻었다.

성 분 양

불화붕소산납Pb(BF₄)₂105g 납/l

불화붕소산 97.5g/l

임의로 약 2g/l의 -나프톨과 젤라틴을 첨가했다.

pH는 1이하이며 욕은 27℃에서 조작하고 12V의 외부전압을 걸어주었다. 만일 도금 두께가 0.5미크론 이상인 경우 각 필라멘트 사이에 납브리지가 생기는 경향이 있다.

[실시예 8]

니켈 전기 도금욕 대신 금욕을 사용하고 충분한 외부 전압을 가해주어 실시예1의 방법을 반복하여 흑연섬유상에 금이 도금된 고강도 조성섬유를 얻었다.

[실시예 9]

탄화실리콘 필라멘트와 붕소섬유를 실시예1의 니켈도금과 음극접촉되게 해놓고 30V의 외부전압을 걸어주어 니켈로 도금했다.

[실시예 10]

실시예1의 조성섬유를 0.3-2.5cm 길이로 짧게 절단한 후 압축기내에서 역가소성 나이론폴리아미드와 완전히 섞어주고 압출물을 통성적인 방법에 따라 성형 펠렛으로 절단해주어 조성물을 제조했다. 펠렛은 크기 10cm×20cm×0.3cm의 플라크로 사출 성형한다. 이 플라크는 조성섬유에 의해 보강된다. 금속 성분으로 인해 이것은 정전기를 일으키지 않으며 전자조립에서 정전차폐의 역할도 할 수 있다.

[실시예 11]

본 발명에 따라 제조된 길이 약 2.5cm의 니켈 도금 흑연 도금 다발을 1 : 9의 비율로 비도금 흑연섬유와 섞어서 부직포 매트상에 34.6g/m²의 두께로 적층했다. 이 매트는 약 5중량%의 니켈을 금속 함량으로 가지고 있으며 일경화성 수지와 니스에 함침한 후 열과 압역하에서 압밀하면 고강도와 우수한 전기소산성을 가진 보강적충물로 만들 수 있다.

[실시예 12]

실시예1의 방법에 의해 제조된 긴니켈도금흑연얀을 3mm 직경의 로드가 고형으로 유출되어 나오며 그 중심아래로 니켈 도금 흑연섬유가 흐르는 장치내에서 용융납과 합금시켰다.

니켈을 완전 용해하지 않고 납을 니켈에 합금시켰다. 니켈은 흑연 파이브릴에 잘 결합한다. 그 결과 흑연섬유 물리적 강도가 니켈도금을 통해 전달되며 니켈/납이 납 매트릭스에 삽압되게 된다. 로드 일부를 장치내에서 잡아당겨 파괴강도를 측정했다. 동일 직경의 납로드와 비교시 본 발명의 니켈도금 흑연섬유의 파괴강도가 훨씬 높았다.

이전의 특허와 공보는 여기 참고로 삽입한 것으로 본 발명의 각종 변법이 이 분야에 숙달된 자들에게서 이루어질 수 있으며 예컨대 알루미늄은 에테르성 용액으로부터 침착될 수 있다. 텅스텐과 같은 금속은 용융염용액 즉 텅스텐 나트륨 염으로 부터 침착될 수 있다. 토우는 그 일부로 부터 금속을 제거하기 위해 처리될 수 있으며 이 분절된 구조는 예컨대 전기저항기과 같은 용도를 갖는다. 첨부된 청구범위에서 정의한 바와 같은 본 발명의 범위내의 모든 변법도 본 발명에 포함된다.

Claims (40)

1. 고강도 조성 섬유로 구성되며 그 대부분이 전기 전도 반금속 코어와 상기 코어상에 적어도 하나의 전착 금속으로된 얇고, 균일하여 견고히 부착된 적어도 하나의 전기 전도층을 가지며, 상기 섬유의 대부분에서 상기 코어에 대한 상기층의 결합 강도가 적어도 조성 섬유를 심하게 구부려 굴곡된 신장면 상의 코딩이 그의 탄성한 계치가 초과되어 부서질 정도로 충분히 굴곡되었을 때 구부린 압축면상의 코팅이 코어에 결합된 채 남아 원주상으로 균열되지 않기에 충분한 강도를 가진 연속 얀, 또는 토우.
2. 제1항에 있어서, 상기 코어에 대한 상기 층의 결합 강도가 금속의 장력 강도의 약 10%보다 실질적으로 적지 않은 연속 얀 또는 토우.
3. 제2항에 있어서, 상기 결합 강도가 상기 장력 강도의 약 25%보다 실질적으로 적지않은 연속 얀 또는 토우.
4. 제2항에 있어서, 상기 결합 강도가 상기 장력 강도의 약 50%보다 실질적으로 적지않은 연속 얀 또는 토우.
5. 제2항에 있어서, 상기 결합 강도가 상기 장력 강도의 약 90%보다 실질적으로 적지않은 연속 얀 또는 토우.
6. 제2항에 있어서, 상기 결합 강도가 상기 장력 강도의 약 99%보다 실질적으로 적지않은 연속 얀 또는 토우.
7. 제1항에 있어서, 상기 금속이 결정성인 연속 얀 또는 토우.
8. 제1항에 있어서, 상기 코어가 탄소, 붕소, 또는 탄화실리콘으로 구성된 섬유.
9. 제1항에 있어서, 상기 코어가 탄소 파리브 릴로 구성된 섬유.
10. 제9항에 있어서, 기계적 방법으로 코팅을 제거하여 제거된 코팅내면상에 파이브릴면이 복사되어 있는 섬유.
11. 제1항에 있어서, 얀 단독으로부터 또는 다른 물질로 된 얀과 혼합하여 짜거나 뜬 직물.
12. 제1항에 있어서, 얀을 단독으로 또는 다른 물질로 된 얀과 혼합하여 적층한 부직포 시트.
13. 제1항에 있어서, 얀 단독 또는 다른 물질로 된 얀과 혼합된 얀으로 구성된 매트를 짜거나 뜨거나 적층하여 만든 입체적 제품.
14. 제1항에 있어서, 절단된 얀 또는 토우로 구성된 조성물.
15. 제1항에 있어서, 금속 또는 유기중합물질로 구성된 매트릭스에 배치된 얀 또는 토우로 구성된 조성물.
16. 제1항에 있어서, 상기 금속이 니켈, 은, 아연, 동, 납, 비소, 카드뮴, 주석, 코발트, 금, 인디움, 이리디움, 철, 팔라디움, 백금, 텔루리움, 텅스텐 또는 그의 혼합물로 구성된 얀 또는 토우.
17. (a) 다수의 전기 전도성 반금속 코어 섬유들을 길이로 연속으로 얻은 후, (b) 상기 섬유의 기장중 적어도 일부를 적어도 하나의 금속의 전해적으로 전착시킬 수 있는 욕중에 연속적으로 함침시키고, (c) 섬유와 욕사이에 외부 전압을 (i) 상기 섬유의 가장 내부에 있는 특정 금속을 해리하며 (ii) 해리된 금속이 격벽 층을 통해 상기 섬유의 표면상에 균일하게 핵을 이루기에 충분한 만큼 과량 적용시킨 다음 (d) 상기 전압 및 결과 생성 된 전류를 상기 코어 상에 얇고, 균일하며 견고히 부착된 전해 침착 금속의 전기전도층이 생성되기에 충분한 시간동안 유지시켜 주는 것으로 구성된 고강도 조성섬유로된 연속 얀 또는 토우의 제조 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 층의 코어에 대한 결합 강도가 금속의 장력 강도의 약 10%보다 실질적으로 적지 않은 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 결합 강도가 상기 장력 강도의 약 25%보다 실질적으로 적지 않은 방법.
20. 제18항에 있어서, 상기 결합 강도가 상기 장력 강도의 약 50%보다 실질적으로 적지 않은 방법.
21. 제18항에 있어서, 상기 결합 강도가 상기 장력 강도의 약 90%보다 실질적으로 적지 않은 방법.
22. 제18항에 있어서, 상기 결합 강도가 상기 장력 강도의 약 99%보다 실질적으로 적지 않은 방법.
23. 제17항에 있어서, 상기 금속이 결정성인 방법.
24. 제17항에 있어서, 상기 코어섬유가 탄소, 붕소 또는 탄화실리콘으로 구성된 방법.
25. 제17항에 있어서, 상기 코어섬유가 탄소파이브릴로 구성된 방법.
26. 제17항에 있어서, 본 방법에 의해서 제조된 약을 단독으로 또는 다른 물질로 된 얀과 함께 직물로 짜거나 뜨는 단계를 포함한 방법.
27. 제17항에 있어서, 본 방법에 의해서 제조된 약을 단독으로 또는 다른 물질로 된 얀과 함께 부직포 시트로 적층하는 단계를 포함한 방법.
28. 제26항 또는 제27항에 있어서 물질을 입체적 제품으로 짜거나 뜨거나 적층하는 것을 포함하는 방법.
29. 제17항에 있어서, 본 방법에 의해 제조된 얀을 짧은 길이로 절단하는 단계를 포함한 방법.
30. 제26, 제27 또는 제28항중 어느 하나에서, 금속 또는 유기 중합물질을 상기 얀, 시트 또는 절단섬유의 최소 보강유효량과 긴밀히 접촉시켜 보강된 조성물을 생성하는 단계를 포함한 방법.
31. 제17항에 있어서, 욕을 재순환시켜 욕내 함침하기 직전에 얀 또는 토우와 접촉되게 하여 얀 또는 토우에 증가된 전류 전달능력을 제공하며 섬유 표면상에 전해질을 보충시키는 것을 포함한 방법.
32. 제17항의 방법에 의해 제조된 고강도 조성섬유로된 얀 또는 토우.
33. 제31항의 방법에 의해 제조된 고강도 조성섬유로된 얀 또는 토우.
34. 제30항의 방법에 의해 제조된 보강조성물.
35. 제30항에 있어서, 얀, 시트 또는 절단섬유의 양이 적어도 정전차폐 보강 조성물을 제공하기에 충분한 보강된 조성물.
36. 제2항에서 정의된 연속 얀 또는 토우로부터 회수된 단섬유.
37. 고강도 조성섬유로 구성되며, 그 대부분이 전기 전도 반금속 코어와 상기 코어상에 적어도 하나의 전착 금속으로 된 얇고, 균일하여 견고히 부착된 하나의 전기 전도층을 가지며, 금속 코팅이 실질적으로 분리되거나 손실됨이 없이 매듭을 지을 수 있는 연속 얀 또는 토우.
38. (a) 다수의 전기 전도성 반금속 코어 섬유들을 길이로 연속으로 얻은 후 (b) 상기 섬유의 기장중 적어도 일부를 적어도 하나의 금속을 전해적으로 전착시킬 수 있는 욕중에 연속적으로 함침시키고, (c) 섬유와 욕 사이에 외부 전압을 (i) 상기 섬유의 가장 내부에 있는 특정 금속을 해리하며 (ii) 해리된 금속이 격벽 층을 통해 상기 섬유 표면상에 균일하게 핵을 이루기에 충분한 만큼 과량 적용시킨 다음 (d) 상기 전압 및 결과 생성된 전류를 상기 코어상에 얇고, 균일하며 견고히 부착된 전해 침착 금속의 전기 전도층이 생성되기에 충분한 시간동안 유지시켜 주며, 이렇게 하여 코어 섬유로 부터 금속층 또는 그 일부를 실질적으로 분리함이 없이 매듭지을 수 있는 조성섬유로된 토우 또는 얀을 생성하는 것으로 구성된 고강도 조성섬유로된 연속 얀 또는 토우의 제조 방법.
39. 전기 전도 반금속 코어와 상기 코어상에 적어도 하나의 전착 금속으로 된 얇고, 균일하여 견고히 부착된 적어도 하나의 전기 전도층을 가지며, 상기 코어에 대한 상기 금속의 결합 강도가 적어도 조성섬유를 심하게 구부려 굴곡된 신장면상의 코팅이 그의 탄성치를 초과하여 부서질 정도 충분히 굴곡되었을 때 구부린 압축면상의 코팅이 코어에 결합된채 남아 원주상으로 균열되지 않기에 충분한 강도를 가진 섬유.
40. 전기 전도 반금속 코어와 코어상에 적어도 하나의 전착금속으로 된 얇고, 균일하여 견고히 부착된 적어도 하나의 전기 전도층을 가지며, 금속 코팅의 실질적인 분리 및 손실없이 매듭지을 수 있는 섬유.

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