Metallisierung von Textilien

Die Einsatzmöglichkeiten PVD-beschichteter Textilien sind wesentlich von den erzielten Schichteigenschaften abhängig. Der Begriff PVD-Technologie (Physical Vapor Deposition) steht für alle physikalischen Verdampfungsverfahren unter Hochvakuumbedingungen. Atome oder Moleküle eines festen Ausgangsmaterials werden durch Einwirkung physikalischer Mechanismen wie bspw. Zufuhr thermischer Energie in die Gasphase überführt und kondensieren anschließend als fester Film auf dem Substrat. Ziel der Forschungsarbeiten war die Entwicklung kombinierter Shielding-Funktionen für leichte textile Flächengebilde wie schirmende Membranen oder wärmereflektierende Materialien für Hitze- und Kälteschutztextilien durch Applikation metallischer Schichten mittels der Technologien thermisches Verdampfen und Magnetron-Sputtern. Bei der Substratauswahl wurde auf einen gravurkalandrierten PES- und einen glattkalandrierten CEREX-Spinnvliesstoff sowie auf eine Fallschirmseide (PA 6.6) mit Flächengewichten von etwa 40 g/qm zurückgegriffen. Zur Verbesserung der Schichthaftung wurden die Textilien verschiedenen Vorbehandlungen, einer Gasphasenfluorierung, einer 100 nm starken Hexamethyldisiloxan-Beschichtung (HMDSO) sowie einer Behandlung mit einem Haftvermittler unterzogen. Für die Bestimmung der Peelkräfte konnten lediglich die Gewebemuster herangezogen werden, weil die Verbundfestigkeiten der Vliesstoffe mit 1 bis 3 N/15mm zu gering waren. Die angestrebten Haftkräfte von 8 N/ 15mm wurden für die mit Kupfer und Aluminium bedampfte und besputterte Fallschirmseide erreicht und übertroffen. Ziel war es, Beständigkeiten der Schichten bis 3000 Scheuertouren zu erreichen. Parallel zum Abriebtest erfolgten bis zu 4 Wäschen je Probe. Das anvisierte Ziel, Schichthaftungen bis zu 15 Wäschen ohne merklichen Verlust der funktionellen Eigenschaften wie die Leitfähigkeit zu erzielen, wurde nicht erreicht. An 8 mit Kupfer bzw. Aluminium beschichteten Substraten erfolgte die Bestimmung der Schirmdämpfung bei Messfrequenzen von 100 MHz bis 2 GHz. Sehr gute Schirmdämpfungswerte für Textilien liegen im Frequenzbereich von 350 MHz bis 90 GHz zwischen 60 - 90 dB für Schichtdicken von 400 nm bis 1 ?m. Schirmdämpfungen von mehr als 20 dB können nur erwartet werden, wenn der Oberflächenwiderstand <3 Ohm ist. Mit den einseitig aufgesputterten Kupferschichten (300 nm) konnten Schirmdämpfungen von etwa 22 - 26 dB erreicht werden, mit den Aluminiumschichten bis 35 dB. Die PVD-Verfahren thermisches Bedampfen und Magnetron-Sputtern sind bei genauer Kenntnis der Zusammenhänge von Beschichtungsparametern und Schichteigenschaften eine aussichtsreiche Alternative zur Galvanisierung von textilen Fasern und Flächengebilden.