Способ обработки пучка неорганических волокон

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Саеетсмих

С&циелистич&скнх

Р&спубюе (11962235 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 02. 03. 81 (21) 3257144/29-33

Р }М g> з

С 03 С 25/04 с присоединением заявки М(23) Приоритет

Государственный коинтет

СС.СР по делам нзобретенвй н открытнй (33} УДК666. 1. .056(088.8) Опубликовано 3009.82. Бюллетень Мо 36

Дате опубликования описвния30.09.82 (72) Авторы изобретения

F.A.Äîìðà÷åâ, Б.И.Петров и A.Ì.Cëóøêîâ (71) Заявитель

Институт химии АН СССР (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПУЧКА НЕОРГАНИЧЕСКИХ

ВОЛОКОН

Ф

Изобретение относится к получению металлических покрытий на иэделиях, а именно к получению покрытий термическим разложением металлоорганического соединения на нагретых поверхностях сверхтонких волокон в пучке,и может быть использовано для получения микропроводов, применяемых в радиотехнике и радиоэлектронике в виде пучка, содержащего до 100 мнн. волокон диаметром до 50 мкм каждое, а также для получения композиционных наполнителей.

Современное развитие радиотехники и радиоэлектроники потребовало создания сверхтонких волокон, обладающих высокими физико-механическими свойствами, заданной электропроводностью и хорошими эксплуатационными характеристиками. Этим требованиям отвечают неорганические волокна, в частности стеклянные, базальтовые, кварцевые с нанесенными на них металлическими покрытиями.

Известен способ получения металлических покрытий на стеклянных и базальтовых волокнах иэ раствора металлоорганич еского соединения путем пропитывайия пучка волокон этим раствором на воздухе с последующим нагреванием ,его в вакуумной камере (13.

Однако этим способом нельзя получить равномерного по толщине покрытия на сверхтонких волокнах в пучке из-за трудности доступа металлоорганического соединения из раствора к поповерхности волокон, находящихся внутри пучка. Кроме того, работа с токсичным металлоорганическим соединением на воздухе делает невозможным применение этого способа в промышленных условиях.

Известен способ нанесения металлического покрытия на неорганическое волокно, в частности на стеклянное, методом термического разложения.металлсодержащего соединения на нагретой поверхности волокна в вакууме (23.

Однако указанные способы предназначены для IIDKpblTHH отдельного волокна и не обеспечат равномерного покрытия волокон в пучке.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки стеклянных волокон в газовой фазе путем металлизации их разложением металлорганического "оединения на нагретой поверхности ровницы (пуч962235

1 ка) из стеклянных волокон. Процесс ведут при поддерживаемой заданной температуре в вакууме. Для равномерного осаждения металла волокно подвергают вибрации (3 ).

Однако и этот способ не применим для равнотолщинной металлизации сверхтонких (диаметром до 50 мкм) волокон в пучке, включающем 10-100 млн. волокон. Вибрация при частоте колебаний менее 7 кГц не приводит к эффективно 10 му "расталкиванию" волокон и не обеспечивает доступ паров металлорганического соединения к поверхности волокон, находящихся внутри пучка. A при частоте более 7 кГц сверхтонкие волокна ломаются.

Цель изобретения — получение равнотолщинного металлического покрытия на волокнах диаметром до

50 мкм.

Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки пучка неорганических волокон, включающем термообработку, вибрацию и металлизацию их термическим разложением металлорганического соединения, одновременно с вибрацией к пучку волокон подводят отрицательный электростатичес-. кий заряд величиной 2.10 — 1 -10 Кл.

При величйне заряда меньше -30

2 .10 "Кл не происходит эффективного расталкивания волокон и вследствие этого равномерного покрытия отдельного волокна. При величине заряда больше 1 10" Кл происходит пробой 35 и слипание волокон.

Способ заключается в следующем.

Пучок сверхтонких волокон, каждое из которых диаметром 5-30 мкм, включающий 10-100 млн. нитей, закрепляют 40 на конце металлического стержня и помещают в цилиндрический вертикальный реактор так, чтобы волокна находились в подвеШенном состоянии.

Металлический стержень изолиРован от стенок реактора вакуумным диэлектрическим уплотнителем. Реактор вакуумнруют до температуры, достаточной для термораспада используемого металлорганического соединения. Стержень подвергают вибрации и одновременно подают отрицательный электростатический заряд 2-10 - 1.10 5 Кл от источника переменного тока через выпрямитель и конденсатор. Затем в реактор подают пары металлорганического соединения. При вибрации пучка

50 волокон происходит предварительное их расталкивание и металлизация. Частично металлизированные волокна, за- . ряжаясь, отталкиваются друг от друга,60 что обеспечивает равномерную толщину покрытия каждого волокна.

Время металлизации волокон в пучке определяется скоростью подачи металлорганического соединения и ско- 55 ростью откачки продуктов разложения, а также заданной толщиной покрытия и требуемыми электро-физическими свойствами. Толщину получаемого покрытия определяют на электронном микроскопе

УИВ-100К. Электросопротивление металлизированных волокон контролируют с поМощью омметра через ртутные контакты.

Пример 1. Пучок кварцевых волокон, состоящий иэ 15 млн отдельных волокон диаметром 10 мкм и длиной 50 мм помещают в камеру металлизации. Камеру вакуумируют до остаточного давления 13 Па. Волокна нагревают до 400 С. Затем пучок волокон подвергают воздействию вибрации при частоте колебаний 5 кГц и подводят к пучку отрицательный электростатический заряд величиной 2-10 Кл. В камеру подают пары бисэтилбензолхрома. Время металлизации 10 мин.

Толщина получаемого покрытия по всей длине волокон 0,4-0,5 мкм. Электросопротивление каждого волокна 20 Ом/см.

Пример 2. Пучок базальтовых волокон, состоящий из

100 млн отдельных волокон диаметром 12 мкм и длиной 50 мм помещают в камеру металлизации. Камеру вакуумируют до остаточного давления

13 Па. Волокна нагревают до 400 С.

Затем пучок волокон подвергают воздействию вибрации при частоте колебаний 7 кГц и подводят к пучку отрицательный электростатический заряд величиной 1-10 ьКл. В камеру подают пары ацетилацетоната меди ° Время металлизации 18 мин. Толщина получаемого покрытия по всей длине волокон 0,3-0,4 мкм. Электросопротивление каждого волокна 12 Ом/см.

Пример 3. Пучок кварцевых волокон, состоящий иэ 16 млн отдельных волокон диаметром 10 мкм и длиной 50 мм, помещают в камеру металлизации. Камеру вакуумируют до остаточного давления 13 Па. Волокна нагревают до 170ОС. Затем пучок волокон подвергают воздейстВию вибрации при частоте колебаний,4 кГц и подводят к нему отрицательный электростатический заряд величиной 1- 10 Кл. B камеру подают пары октакарбонилдикобальта. Время металлизации 5 мин. Толщина получаемого покрытия по всей длине волокон составляет 0,3-0,4 мкм.Электросопротивление каждого волокна

15 Ом/см.

Как видно из примеров, предлагае-. мый способ позволяет получить равномерное по толщине металлическое покрытие по всей длине на сверхтонких волокнах в пучке и хорошо воспроизводимые результаты, при этом возможно регулировать толщину, а следовательно, электропроводность покрытия.

962235

Составитель Г. Буровцева

Редактор Ю. Ковач Техред М«Надь Корректор Г. Решетник с

«4

Заказ 7418/34 Тираж 508 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

За базовый объект выбран используемый на практике способ покрытия базальтовых и стеклянных волокон диаметром 8-20 мкм. Данным способом металлиэацию неорганических волокон осуществляют путем разложения металл5 органического соединения на поверхности нагретого волокна, находящегося в камере при перемотке его с одной катушки на другую.

Преимуществом предлагаемого спосо- 10 ба по сравнению с базовым объектом является то, что предлагаемый способ позволяет получить равномерное металлическое покрытие на отдельных сверхтонких волокнах диаметром до 50 мкм, 15 которые находятся в пучке, содержащем до 100 млн. волокон.

Формула изобретения

Способ обработки пучка неорганических волокон, включающий термообработку, вибрацию и металлиэацию их термическим разложением металлорганического соединения, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью получения равнотолщинного металлического покрытия на волокнах диаметром до 50 мкм, одновременно с вибрацией к пучку волокон подводят отрицательный электростатический заряд величиной 2 ° 10

1.10-5 Кл источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сб. "Металлиэация тканей, пленок и других конс трукционных материалов".

М., "Звание", 1978, с. 14.

2. Патент ФРГ 9 1048116, кл.. 48 в 11/02, опублик. 1959.

3 ° Сб. "Методы получения металлизированных волокон". М., "Знание", 1964, с. 9-11 (прототип).