DE2101054B2

DE2101054B2 - Verfahren zum elektrophoretischen Überziehen eines elektrisch nicht leitenden Fadens mit einer elektrisch abscheidbaren Schicht

Info

Publication number: DE2101054B2
Application number: DE2101054A
Authority: DE
Inventors: Masanao Tokio Hirose
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1970-03-20
Filing date: 1971-01-11
Publication date: 1978-03-30
Also published as: DE2101054A1; DE2101054C3; FR2083439A1; FR2083439B1; US3752751A; JPS5013307B1; GB1336023A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum elektrophoretischen Überziehen eines elektrisch nicht leitenden Fadens mit einer elektrisch abscheidbaren Schicht aus einer elektrisch leitenden Teilchen enthaltenden Dispersion, in der eine mit Gleichstrom beschickte erste Elektrode vorgesehen ist.

Bei einem solchen aus der OE-PS 2 56 788 bekannten ^o Verfahren wird auf einer Trägerfläche ein Niederschlag elektrophoretisch abgeschieden. Die Trägerfläche besteht dabei aus einem elektrisch leitenden Metall, das vor dem eigentlichen elektrophoretischen Verfahren durch Einbringen in eine Schwefelsäurelösung und Hindurchleiten eines Stromes so vorbehandelt wird, daß es bei dem elektrophoretischen Verfahren als Anode wirkt. Beim eigentlichen elektrophoretischen Verfahren wird die Trägerfläche in eine Suspension aus mehreren anorganischen Pigmenten und einer alkoholischen Trägerflüssigkeit zusammen mit einer Gegenelektrode eingebracht, wobei die Gegenelektrode und auch die Trägerfläche jeweils mit einem Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden sind. Je nach der Größe der angelegten Spannung werden auf der Trägerfläche aus der Suspension heraus unterschiedliche Anteile und Konzentrationen der anorganischen Pigmente abgeschieden, wodurch die durch die Pigmente auf der Trägerfläche gebildete Farbe vorgewählt bzw. bestimmt werden kann. Bei einer Ausführungsform dieses Verfahrens wird die Trägerfläche in Form eines Streifens kontinuierlich durch die Suspension hindurchgeführt, wobei außerhalb der Suspension der Streifen über geeignete elektrische Kontaktvorrichtungen mit einem Anschluß der Spannungsquelle elektrisch verbun- ^fa5 den wird. Die in der Suspension vorgesehene und in geeigneter Weise gegenüber dem durch die Suspension hindurchgeführten Streifen angeordnete Gegenelektrode ist mit dem anderen Anschluß der Spannungsquelle verbunden. Bei diesem bekannten Verfahren dient also der Streifen bzw. die Trägerfläche selbst als elektrisch leitende Elektrode, die außerhalb der Suspension mit der Spannungsquelle verbunden ist.

Aus der GB-PS 10 96 067 ist ein Verfahren zum Beschichten eines elektrisch nicht leitenden Materials mit einem elektrisch leitenden Überzug bekannt. Zu diesem Zweck wird nach dem bekannten Verfahren das elektrisch nicht leitende Material zuerst mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen, indem diese z. B. auf die Oberfläche des elektrisch nicht leitenden Materials aufgesprüht wird. Die dann elektrisch leitende Oberfläche des zu beschichtenden Materials wird als eine Elektrode zum elektrophoretischen Überziehen der Oberfläche mit einer weiteren Schicht benutzt, die zusammen mit einer zweiten Elektrode in einer das Beschichtungsmaterial enthaltenden Dispersion angeordnet wird. Diese elektrophoretisch aufgebrachte Schicht ist ein harzartiger Film, der in aller Regel elektrisch nicht leitend ist. Auch bei diesem bekannten Verfahren muß daher zur Durchführung des bekannten elektrophoretischen Beschichtungsprozesses das jeweils zu beschichtende Material elektrisch leitend sein bzw. zuvor auf andere Weise mit einer elektrisch leitenden Oberfläche versehen werden, damit es als Elektrode wirken kann.

Aus der GB-PS 9 00 504 ist ein anderes Verfahren zum Aufbringen einer elektrisch leitenden Schicht auf einer oxidierten Oberfläche bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren weiden an ihrer Oberfläche oxidierte und damit elektrisch nicht leitende Aluminiumdrähte in einem Elektrolyten eingetaucht, der in feiner Verteilung Graphitteilchen enthält. An den mit Ausnahme seiner Oberfläche elektrisch leitenden Aluminiumdraht wird ein positives Potential angelegt, so daß auf der oxidierten Oberfläche des Drahtes die Graphitteilchen elektrophoretisch abgelagert werden. Durch die Verbindung des Aluminiumdrahtes mit dem positiven Anschluß der Spannungsquelle bilden sich an der oxidierten Oberfläche Sauerstoffbläschen, die sich in den Poren der Oxidfläche festsetzen, so daß in diese Poren keine Graphitteilchen gelange können. Dadurch ist sichergestellt, daß die Poren der Oxidfläche nicht zu einem Kurzschluß zwischen der aufgetragenen elektrisch leitenden Graphitschicht und dem elektrisch leitenden Aluminiumdraht führen können. Auch bei diesem bekannten Verfahren wird also ein metallischer und elektrisch leitender Gegenstand, nämlich der Aluminiumdraht, beschichtet, obwohl seine Oberfläche zumindest größtenteils elektrisch nicht leitend ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, elektrisch nicht leitende, nichtmetallische Fäden elektrophoretisch zu beschichten, so daß durch elektrische Steuerung des elektrophoretischen Verfahrens eine gleichmäßige, vorgegebene Schichtdicke zu erzielen ist.

Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren der genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Faden durch elektrisch leitende, als Elektroden dienende Führungsglieder in der Dispersion, die mit einer wäßrigen Lösung eines wasserlöslichen Harzes der Konzentration von 15 bis 25% hergestellt ist, gehalten wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, einen elektrisch nicht leitenden Faden elektrophoretisch zu beschichten, indem dieser durch elektrisch leitende Führungsglieder in dem Überzugsmaterial gehalten wird, aiso mit Hilfe dieser elektrisch leitenden

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Führungsglieder mit einem Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren reichen dabei bereits sehr niedrige Spannungen von 20 bis 70 Volt zur Durchführung des elektrophoretischen Verfahrens aus, wöbe, durch eine entsprechende Steuerung der Größe dieser Spannung die Dicke und damit Gleichmäßigkeit des Überzugs auf dem elektrisch nicht leitenden Faden bestimmt werden kann. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können daher elektrische Leiter mit einem jeweils gewünschten Widerstand, die eine nicht metallische Seele aufweisen, in einfacher Weise hergestellt werden, wobei die jeweilige Größe des gewünschten Widerstandes über die aufzubringende Schichtdicke durch Steuerung der angelegten Gleichspannung, der elektrischen Stromdichte oder der Dauer der elektrischen Abscheidung vorgewählt werden kann. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind derartige Widerstandsdrähte also erstmals durch elektrophoretische Abscheidung herzustellen.

Weitere die Zusammensetzung der benutzten Dispersion, die Halterung des Fadens und die Messung der jeweils erreichten Schichtdicke betreffende Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht in schematischer Darstellung einer elektrischen Abscheidevorrichtung nach der Erfindung,

Fig.2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht in schematischer Darstellung einer elektrischen Abscheidevorrichtung mit kontinuierlich bewegtem Faden und

Fig.3 ein elektrisches Schaltbild einer kontinuierlichen Proportional-Steuereinrichtung, die als elektrische Queile für die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung dient.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung enthält einen aus synthetischen Fasern, beispielsweise Glas-, Akryl-nitril-, Polyester- oder Polymidfasern, durch Verdrillen von sechs Strängen mit 112tex hergestellten Strang. Dieser nichtmetallische Strang wird von metallischen Klammern 2 als Führungsglieder gehalten. Weiterhin sind eine Kohleelektrode 3, elektrische Anschlüsse 4 und 5, ein Rührwerk 6, ein elektrisch abscheidbares Überzugsmaterial 7 und ein Glasbehälter 8 vorgesehen.

F i g. 2 zeigt eine elektrische Abscheidevorrichtung mit kontinuierlich bewegtem Strang oder Faden. Ein nichtmetallischer Faden des gleichen Materials, wie es in F i g. 1 beschrieben ist, ist über eine Führungsrolle 9 geführt. Weiterhin sind Führungsrollen 10 und 11 vorgesehen, die sich aus Graphit und Phenolharz zusammensetzen und als elektrisch leitende Glieder dienen. Führungsrollen 12 und 13 dienen dazu, den beschichteten, nichtmetallischen Faden aufzunehmen.

Die mit X und Y bezeichneten Rollen dienen zur Messung des elektrischen Widerstandes des hergestellten elektrischen Leiters. Sie sind an die Anschlüsse einer Proportional-Steuereinrichtung, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist, angeschlossen. Weiterhin sind eine Kohleelektrode 3, elektrische Anschlüsse 4 und 5, ein Glasbehälter 8 und ein Trockner 14 vorgesehen.

Die nun folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Die in Fig. 1 dargestellte elektrische Abscheidevorrichtung wurde mit Gleichstrom aus der in F i g. 3 dargestellten Steuervorrichtung betrieben Ein Stück Glasfasergarn 1 wurde durch die Klammern 2 gehalten. Den Anschlüssen 4 und 5 wurde jeweils eine elektrische Spannung zugeführt. Das Überzugmaterial bestand aus 50 Teilen wasserlöslichem Phenolharz, 200 Teilen reinem Wasser und 100 Teilen einer Mischung aus 5% Fe, 5% Fe₂O₃, 80% Fe₃O₄ und 10% (jeweils Gew.-%) FeO · SiO₂. Die Teilchen haben eine Größe, daß sie durch ein Sieb mit 400 bis 450 Maschen fallen. Die

ίο elektrische Abscheidung wurde erreicht durch eine 30 Volt Gleichspannung an den Anschlüssen 4 und 5 bei einem Strom von 200 mA über 5 Minuten.

Die so erhaltene elektrisch leitende, magnetische Substanz zeigte einen elektrischen Widerstand von 30 ΜΩ pro 100 mm und war magnetisierbar.

Beispiel 2

Die in Fig.2 dargestellte elektrische Abscheidevorrichtung mit kontinuierlich bewegtem Faden dieme dazu, ein Stück Glasfasergarn mit einer elektrisch abgeschiedenen Schicht kontinuierlich zu beschichten.

Das abgespulte Glasfasergarn 1 wurde über die Führungsrolle 9 eingeführt und zwischen den Rollen 10 und 11 elektrisch beschichtet. Die Anode wurde durch die Rollen 10 und 11 und die Kathode durch die Kohleelektrode 3 gebildet. Das elektrisch beschichtete Garn 1 wurde in dem Trockner 14, in dem es über die Führungsrollen 12 und 13 geführt wurde, getrocknet und gefestigt.

Der elektrische Widerstand wurde beim Passieren der Punkte X und V gemessen. Die Abscheidespannung wurde kontinuierlich durch die Proportional-Steuereinrichtung geregelt, um den elektrischen Widerstand des hergestellten elektrischen Leiters konstant halten zu können.

Das so hergestellte Garn kann, so wie es ist, als elektrischer Leiter benutzt oder in bekannter Weiss mit einer Schutzschicht überzogen werden.
Das in diesem Beispiel benutzte Überzugmaterial bestand aus 50 Teilen wasserlöslichem Melaminharz, 100 Teilen einer Mischung von Fe, Fe₂O₃, Fe₃O* und FeO · SiO₂, sich wie in dem Beispiel 1 zusammensetzte und 200 Teilen reinem Wasser. Die elektrische Gleiches spannung betrug 70 V, der elektrische Strom 90OmA und die Vorschubgeschwindigkeit des Glasfasergarnes 100 mm/s.

Die so erhaltene elektrisch leitende, magnetische

Substanz zeigte einen elektrischen Widerstand von 200 ΜΩ pro 100 mm und war ebenfalls magnetisierbar.

Beispiel 3

Auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 wurde eine elektrische Abscheidung mit einem Überzugmaterial aus 20 Teilen wasserlöslichem Phenolharz, 200 Teilen reinem Wasser und 50 Teilen Kohleteilchen bei einer Gleichspannung von 30 V und einem Gleichstrom von

fco 350 mA über 3 Minuten erreicht.

Der elektrische Widerstand des so erhaltenen elektrisch leitenden Fadens betrug 100 Ω pro 100 mm.

Beispiel 4

Auf gleiche Weise wie in dem Beispiel 2 wurde eine elektrische Abscheidung mit einem Überzugmaterial erreicht, das aus 50 Teilen wasserlöslichem Harnstoff-

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harz, 100 Teilen Graphitteilchen und 200 Teilen reinem Wasser bestand, wobei eine Gleichspannung von 50 V, ein Strom von 950 mA und eine Vorschubgeschwindigkeit von 10 mm/s zur Anwendung kam.

Der elektrische Widerstand des so erhaltenen Leiters betrug l,2kQ/100mm.

Beispiel 5

10

Auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde eine elektrische Abscheidung mit einem Material erhalten, das aus 50Teilen wasserlöslichem Phenolharz, 200Teilen reinem Wasser, 90 Teilen einer Mischung aus Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO ■ SiO₂, BaO und ZnO mit einem Gewichtsverhältnis von 5%, 82%, 5% und 5% (die Größe der Teilchen war gleich der in Beispiel 1) und 10 Teilen Kohle bestand. Die elektrische Spannung betrug 20 V, der Strom 350 mA und die Zeitdauer 4 Minuten.

Der erhaltene elektrische Leiter zeigte einen elektrischen Widerstand von 7 kQ/lOOmm und erwies sich als magnetische Substanz.

Beispiel 6

Auf gleiche Weise wie in dem Beispiel 2 wurde eine elektrische Abscheidung mit einem Überzugmateria erhalten, das aus 30 Teilen wasserlöslichem Phenolharz 10 Teilen wasserlöslichem Melaminharz, 50 Teilen einei Mischung aus Fe₁ Fe₂O₃, Fe₃O₄ und FeO · SiO₂ mii einem Gewichtsverhältnis von 5%, 8%, 77% und 10⁰A (die Größe der Teilchen war gleich der im Beispiel 1) 10 Teilen Kohle, 10 Teilen Graphit und 200 Teiler reinem Wasser bestand. Die Gleichspannung betrug 65 V, der Strom HOOmA und die Vorschubgeschwin digkeit 10 mm/s.

Der erhaltene Leiter zeigte einen elektrischer Widerstand von 1,2 kfi pro 100 mm und wai magnetisch.

Das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren hai den wesentlichen Vorteil, daß ein elektrischer Leiter mil einer nichtmetallischen Seele mit gewünschtem Widerstand auf einfache Weise dadurch herstellbar ist, dafl Spannung, elektrische Stromdichte oder die Dauer der elektrischen Abscneidung geregelt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

21 Ol Patentansprüche:

1. Verfahren zum elektrophoretischen Überziehen eines elektrisch nicht leitenden Fadens mit einer elektrisch abscheidbaren Schicht aus einer elektrisch leitende Teilchen enthaltenden Dispersion, in der eine mit Gleichstrom beschickte erste Elektrode vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden durch elektrisch leitende, als i« Elektroden dienende Führungsglieder in der Dispersion, die mit einer wäßrigen Lösung eines wasserlöslichen Harzes der Konzentration von 15 bis 25% hergestellt ist, gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- '5 zeichnet, daß zur Herstellung der Dispersion eine wäßrige Harzlösung von 18 — 20 Gew.-% verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtmetallische Faden kontinuierlieh über elektrisch leitende Rollen transportiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bewegung des Fadens über zusätzliche Abtastrollen eine elektrische Messung des Widerstandes des erhaltenen, elektrisch leitenden Fadens durchgeführt wird, und daß mittels einer Steuereinrichtung eine kontinuierlich proportionale Steuerung der Abscheidespannung vorgenommen wird.