DE2101054C3

DE2101054C3 - Verfahren zum elektrophoretischen Überziehen eines elektrisch nicht leitenden Fadens mit einer elektrisch abscheidbaren Schicht

Info

Publication number: DE2101054C3
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: 1979-01-04
Also published as: GB1336023A; FR2083439A1; DE2101054B2; FR2083439B1; JPS5013307B1; US3752751A; DE2101054A1

Description

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

Bei einem solchen aus der AT-PS 2 56 788 bekannten 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 Gleichspan nungsquelle verbunden sind. Je nach der Größe der angelegten Spannung werden auf der Trägerfläche aus der Suspension heraus unterschiedliche Anteile und Konzentrationen der anorganischen Pigmente abge schieden, wodurch ehe 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 verbunden wird, Die in der Suspension vorgesehene und in geeigneter Weise gegenüber dem durch die Suspension hindurchgeführten Streifen angeordnete Gegenelektro* de 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 Verfuhren das

m 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 elekirophoretischen Überziehen de" 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 0\^f504 ist ein anderes Verfahren zum Aufbringen einer elektrisch leitenden Schicht auf

JO einer oxidierten Oberfläche bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden 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 bild η 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

⁴^ 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

Ό 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 elektropho-

">"> retischen Verfahrens eine gleichmäßige, vorgegebene Schichtdicke zu erzielen ist

Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren der genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelost, daß der faden durch elektrisch lcitendt. als Elektroden dienende Fiihrungsglieder in der Dispersion, die mit einer wäßrigen Losung eines wasserlöslichen Harzes der Konzentratton von 15 bis 25% hergestellt ist, gehalten wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es

^hl» möglich, einen elektrisch nicht leitenden Faden elektrophoretisch zu beschichten, indem dieser durch elektrisch leitende Führungsgliedcr in dem Überzugsmaterial gehalten wird, also 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 elektrophonischen Verfahrens aus, wobei 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 I eiter mit einem jeweils gewünschten Widerstand, die eine nicht metallische Seele aufweisen, in einfacher Weise hergestellt werden, wobei die jeweilige Größe des gewünschten Widerslandes 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 Au'gesta! tungen 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 F.rfindung.

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

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

Die in F ι g. 1 dargestellte Vorrichtung enthält einen aus synthetischen Fasern, beispielsweise Glas-, Akryl-nitril-. Polyester- oder Polymidfasern, durch Verdrillen von sechs Strengen 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 Über/ugsmaterial 7 und ein Glasbehälter 8 vorgesehen.

Fig. 2 zeifl eine elektrische Absc! eidevorrichtung mit kontinuierlich bewegtem Strang oder Faden. Ein nichtmetallischer Faden des gleichen Materials, wie es in Fig. 1 beschrieben isi. ist über eine Führungsrolle 9 geführt. Weiterhin sind Führungsrollen 10 und 11 vorgesehen, die sich aus Graphit und Phenolhar/' zusammensetzen und als e'ektrisch leitende Glieder dienen. Führungsrollen 12 und 13 dienen dazu, den beschichteten, nichtmetallischen Faden aufzunehmen.

Die mit X und Y bezeichneten Rollen dienen /ur Messung des elektrischen Widerstandes des hergestellten elektrischen Leiters. Sie sind an die Anschlüsse einer Proportional Steuereinrichtung, wie sie in Fig. i 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 Fig. 3 dargestellten Steuervorrichtung betrieben. Ein Stück Glasfnsergarn I 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% Fe₃O,, und 10% (jeweils Gew.-%) FeO · SiO₃. Die Teilchen haben eine Größe, daß sie durch ein Sieb mit 400 bis 450 Maschen fallen. Die

to elektrische Abscheidung wurde erreicht durch eine 30 Volt Gleichspannung an den Anschlüssen 4 und 5 bei einem Strom von 200 itiA 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 F i g. 2 dargestellte elektrische Abscheidevorrichtung mit kontinuierlich bewegtem Faden diente dazu, ein Stück Glasfasergarn mit einer elektrisch abseschiedenen Schicht kontinuierlic;, zu beschichten. Das abgespulte Glasfasergarn 1 wurd«: über die Führungsrolle 9 eingeführt und zwischen den Rollen 10 und 11 elektrisch beschichtet. Die Anode wurde d'.'rch 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

Bi gefestigt.

Der elektrische Widerstand wurde beim Passieren der Punkte X und Y gemessen. Die Abscheidespannung wurde kontinuierlich durch die Proportional-Steuereinrichtung geregelt, um den elektrischen Widerstand des

J"> hergestellten elektrischen Leiters konstant halten zu können.

Das so hergestellte Garn kann, so wie es ist, als elektrischer Leiter benutzt oder in bekannter Weise mit einer Schutzschicht überzogen werden.

Das in diesem Beispiel benutzte Über/ugmaterial bestand aus 50 Teilen wasserlöslichem Melaminharz. 100 Teilen einer Mischung von Fe. Fe^O₁, FeiO4 und FeO · SiC);. sich wie in dem Beispiel I zusammensetzte und 200 Teilen reinem Wasser. Die elektrische Gleichspannung betrug 70 V. der elektrische Strom 90OmA und die Vorschubgeschwindigkeit des Gl;<sfaserg?rnes 100 mm/s.

Die so erhaltene elektrisch leitende, magnetische

Substanz zeigte einen elektrischen Widerstand von

so 200 ΜΩ pro 100 mm und war ebenfalls magnetisierbar.

Beispiel 3

Auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 wurde eine elektrische Abscheidung mit einem Überzugrnaterial aus 20 Teilen wassei löslichem Phenolharz. 200 Teilen reinem Wasser und 50 Teilen Kohleteilchen bei einer Gleichspannung von 30 V und einem Gleichstrom von 350 mA über 3 Minu'on erreicht.

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

Beispiel 4

Auf gleiche Weise "/ie 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.

Bdispiel 5

Auf gleiche Weise wie in Beispiel I wurde eine elektrische Abscheidung mit einem Material erhalten, das aus 50 Teilen wasserlöslichem Phcnolharz, 200 Teilen reinem Wasser, 90 Teilen eirier Mischung aus FejOj, FejO-t, FeO ' S1O2, BaO und ZnO mit einem Gewichtsverhältnis von 5%, 82%, 5% und 5% (die Größe der Teilchen war gleich der in Beispiel 1) und lOTeilen Kohle bestand. Die elektrische Spannung betrug 2ö V, derSlrom35Ö mA und die Zeitdauer4 Minuten.

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

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Beispiel 6

Auf gleiche Weise wie in dem Beispiel 2 wurde eine elektrische Abscheidung mit einem Überzügmaterial erhallen, das aus 30 Teilen wasserlöslichem Phenolharz, lOTeilen svasserlöslichem Melaminharz,50Teilen einer Mischung aus Fe, Fe20j, Fe3Ü4 und FeO · S1O2 mit einem Gewichlsverhältnis von 5%, 8%, 77% und 10% (die Größe der Teilchen war gleich der im Beispiel 1), lOTeilen Kohle, lOTeilen Graphit und 200Teilen reinem Wasser bestand* Die Gleichspannung betrug 65 V, der Strom 110OmA und die Vorschubgeschwindigkeit IO mm/s.

Der erhaltene Leiter zeigte einen elektrischen Widerstand von 1,2 kil pro 100 mm und war magnetisch.

Das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren hat den Wesentlichen Vörieii, daß ein elektrischer Leiief fnii einer nichtmetallischen Seele mit gewünschtem Widerstand auf einfache Weise dadurch herstellbar ist, daß Spannung, elektrische Stromdichte oder die Dauer der elektrischen Abscheidung geregell wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

21 Ol 054 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 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 gekennzeichnet, 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 kontinuierlich über eltKirisch 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.