DE2151618C3

DE2151618C3 - Verfahren und Vorrichtung zum kathodischen Behandeln dünner elektrisch leitender Faserstränge bzw. -bündel

Info

Publication number: DE2151618C3
Application number: DE2151618A
Authority: DE
Inventors: Jochen 8000 Muenchen Vetter
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1971-10-16
Filing date: 1971-10-16
Publication date: 1975-05-28
Also published as: DD100285A5; FI53988C; DE2151618B2; FR2156258B3; DE2151618A1; IT967931B; AT316249B; FR2156258A1; JPS4847437A; DK141970B; NO133410B; DK141970C; NL7213630A; FI53988B; NO133410C; CH584766A5; BE790167A; US3896010A; GB1410028A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kathodischen Behandeln dünner elektrisch leitender Faserstränge bzw. -bündel quasi unendlicher Länge.

Bei bisher bekannten Galvanisierungsverfahren wurde itets der Faserstrang durch einen mit Elektrolytflüssigkeit gefüllten Behälter gezogen. Dieses Verfahren erwies lieh jedoch nur bei geringen Ansprüchen als zufriedenstellend, da es zu örtlicher Verarmung an entladungsiahigen Ionen des Elektrolyten sowie zu ungleichmäßigen Metallabscheidungen am Umfang von Einzelfäden (sofern der Strang aus mehreren Einzelfäden bestand) führte. Hinzu kam bei der Verwendung von Faserbündeln als Strang noch die Schwierigkeit, daß die äußeren Fäden des Bündels die im Kern liegenden Fäden - entsprechend der Wirkung des Faraday'schen Käfigs - elektrisch abschirmen.

Es wurde auch ein Verfahren bekannt (DT-OS 1112 367), bei dem der Faserstrang nach Durchlauf durch einen mit Elektrolytflüssigkeit gefüllten Durchlaufbehälter in einem an dessen Boden angebrachten, ebenfalls mit Elektrolytflüssigkeit gefüllten Behandlungsbehälter entgegen der von oben nach unten verlaufenden Bewegungsrichtung des Stranges schräg von unten her mit Elektrolytstrahlen angespritzt wurde. Hierbei wird der Faserstrang zwar stets mit frischem Elektrolyt bespritzt, so daß der örtlichen Verarmung an entladungsfähigen Ionen des Elektrolyten begegnet wird, jedoch ist auch dieses Verfahren nicht für das galvanische Behandeln von aus vielen Einzelfäden zusammengesetzten Fasersträngen geeignet, weil die oben bereits erwähnte Abschirmwirkung der äußeren Fäden des Bündels gegenüber den innenliegenden Fäden ungeändert bleibt, da der Gesamtfaserstrang bezüglich der Lage seiner Einzelfäden zueinander während des ganzen Galvanisierungsvorganges völlig ungeändert bleibt. Um solche Faserbündel (die aus bis zu ca. 10000 dünnen Einzelfäden bestehen können) zu galvanisieren, versuchte man nun, sie zu entdrallen, so daß die Einzelfäden im Elektrolytbad etwa nebeneinander zu liegen kommen (R. V. Sara: „Fabrication and properties of graphitefiber, nickelmatrix composites", 14th National Sampe Symposium November 1968, Union Carbide Corp. Carbon Products Division). Aber auch bei diesem Verfahren stellten sich veschiedene Mängel ein, wie z. B. eine mechanische Beschädigung der Einzelfäden, wiederum eine örtliche Verarmung an entladungsfähigen Ionen des Elektrolyten sowie eine ungleichmäßige Metallabscheidung am Umfang der Einzelfäden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Beschichten bzw. Behandeln eines dünnen elektrisch leitenden Faserstranges bzw. -bündeis quasi unendlicher Länge zu schaffen, bei dem alle diese vorstehend genannten Nachteile weitgehend vermieden werden: An allen Einzelfäden im Faserbündel soll sich demnach möglichst dicht und gleichmäßig Metall aus dem Elektrolyt abscheiden, ohne daß eine mechanische Behandlung (Entdrallen) und eine Beschädigung der Einzelfäden zu befürchten ist Das Verfahren soll ferner in einem Arbeitsgang in einer möglichst einfachen Vorrichtung durchführbar sein, um eine weitgehende Automation zu gewährleisten.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der Faserstrang so durch eine mit einer Anode ausgestattete Wirbelkammer gezogen wird, daß er durch einen kontinuierlich oder diskontinuierlich in an sich bekannter Weise mittels Düsen eingespritzten Elektrolytstrahl aufgefächert wird. Hierdurch wird ohne mechanische Entdrallung durch die radial nach innen auf den Faserstrang gerichtete, in einer Wirbelkammer durchgeführte Einspritzung und Verwirbelung der Elektrolytflüssigkeit ein Auffächern des (als Kathode geschalteten) durch diese Wirbelkammer hindurchlaufenden, aus vielen kleinen Einzelfäden bestehenden Faserstranges bewirkt, wodurch eine gute und gleichmäßige Benetzung aller Einzelfasern mit dem Elektrolyten und somit eine gleichmäßige galvanische Beschichtung aller Einzelfaden erzielt wird. Die Anode ist dabei innerhalb dieser Wirbelkammer angeordnet Da der Elektrolytstrahl infolge seiner Vorbeiführung an der Anode gleichzeitig Stromleiter ist, findet an all den Stellen, die der Strahl erreicht, eine Metallabscheidung statt. Der Elektrolyt erreicht dabei auch die Fasern im Kern des Faserbündels, ohne daß abschirmende Außenfasern dazwischenliegen. Die Auffächeiüng des Faserstranges durch den Elektrolytstrahlwirbel gewährleistet eine statistisch gleichmäßige, optimale Abscheidung. Die Heranführung von frischem Elektrolyt verhindert ferner, daß örtlich eine Verarmung an entladungsfähigen Ionen eintritt Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darüber hinaus darin gesehen, daß jede beliebige Elektrolytflüssigkeit Verwendung finden kann (z. B. alkalischer oder saurer Cu-Elektrolyt, Ni-Sulfamat, etc.). Weiterhin wird durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Anode innerhalb der Wirbelkammer erreicht, daß gleich beim Auffächern des Faserstranges die galvanische Beschichtung eingeleitet wird. Das Durchlaufen eines mit Elektrolytfiüssigkeit gefüllten Durchlaufbehälters erübrigt sich hierdurch.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht nach der Erfindung im

wesentlichen darin, daß die aus elektrisch nicht-leitfahigem Material bestehende Wirbelkammer einen innen von einer Buchse begrenzten Ringraum aufweist, der eine ringförmige Anode aufnimmt und in den die Elektrolyizufuhr einmündet

Um eine gute Verwirbelung des Elektrolytstrahls zu erreichen, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, im Mantel der Buchse radial gerichtete, sich im wesentlichen in Längsrichtung erstrekkcnde Schlitze (Düsen) gleichmäßig am Umfang verteilt anzuordnen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Stromzuführung zum Faserstrang hinterder Wirbelkammer eine Walze angeordnet, über die der galvanisierte Faserstrang geführt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einfachen Aufbau aus, der mit gleichzeitig nur geringstem baulichem Aufwand verbunden ist Die Düsen, durch welche die Elektrolytflüssigkeit vom Ringraum zum Faserstrang austritt, können kreisrund oder schlitzförmig ausgebildet sein, ihre Form muß jedoch gewährleisten, daß eine entsprechende, zur Auffächerung des Faserstranges erforderliche Durchwirbelung gewährleistet ist. Eine Bewegung der Düsen sowie eine Pulsierung des Elektrolyts kann erforderlichenfalls einen zusätzlichen Vorteil bringen. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nicht nur auf das Galvanisieren von Fasersträngen beschränkt; es ist auch z. B. möglich, die Vorrichtung zum elektrolytischen Ätzen oder Spülen von Faserbündeln einzusetzen.

Die Erfindung ist anhand eines Beispiels schematisch dargestellt:

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Gesamtansicht,

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Wirbelkammer.

Von einer Abwickelspule 1 läuft der aus ca. 10000 einzelnen Kohlenstoffaserfäden bestehende Faserstrang 2 in etwa in axialer Richtung durch eine Wirbelkammer 3 und über eine Walze 4 zu einer Aufwickelspule 5. Im Ringraum 6 der ^;n F i g. 2 näher beschriebenen Wirbelkammer 3 ist eine ringförmige Anode 7 angeordnet, die über eine mit einem Amperemeter A versehene elektrische Leitung 8 mit einer Stromquelle 9 in Verbindung steht, deren Spannung mit einem Spannungsmesser V gemessen wird. In den Ringraum 6 führt außerdem eine Zufuhrleitung 10, über die der Elektrolyt E mittels einer Pumpe 11 von einem Vorratsbehälter 12 durch die Düsen B gegen den Faserstrang 2 gefördert wird. Die vom Faserstrang abfließende, überflüssige Elektrolytflüssigkeit tropft in den Vorratsbehälter ab. Nachdem der Faserstrang 2 in der Wabelkammer 3 beschichtet worden ist, wird er über die Walze 4 geführt, die über eine elektrische Leitung 14 mit der Kathode der Stromquelle 9 angeschlossen isL Der galvanisierte Faserstrang wird

ίο schließlich nach einem (nicht eingezeichnetem) Trocknungsvorgang in Pfeilrichtung auf die Aufwickelspule 5 aufgewickelt.

Die Wirbelkammer 3 (Fig. 2) besteht im wesentlichen, aus zwei miteinander verbundenen Gehäuseteilen 15 und 16 aus elektrisch nicht leitendem Material, die den Ringraum 6 bildet. Der Gehäuseteil 15 weist eine Scheibe auf, an deren ir. der Achse A liegender Bohrung sich eine Buchse 15a anschließt Der Mantel dieser Buchse weist sechs am Umfang gleichmäßig verteilte Düsen 13 auf, die etwa nach einer Sinuslinie achsparallel (Achse A) verlaufen. Ihre auf die Achse A projizierte Länge entspricht in etwa der Höhe der Anode 7 Die Form der Düsen kann jedoch beliebig ausgeführt werden; es können Bohrungen oder Schlitze beliebiger Form angeordnet sein, die jedoch gewährleisten müssen, daß der sich in der Achse A bewegende Faserstrang am ganzen Umfang gleichmäßig vom turbulenten Elektrolytstrahl angesprüht und aufgefächert wird.

Die ringförmige Anode 7 und der Wandteil des zweiten Gehäuseteils 16 sitzen auf der Scheibe des Gehäuseteils 15 auf. Die Berührungsflächen der beiden Gehäuseteile 15 und 16 sind mit Dichtungen 17 und 18 versehen, die somit den Ringraum 6 entsprechend abdichten. Im Gehäuseteil 16 sind ferner Bohrungen W und 19 für die .

Zufuhrleitung 10 des Elektrolyts sowie für die Anodenleitung 8 vorgesehen. Die Bohrungen 20 sind für die Gehäuseschrauben vorgesehen.

Im Rahmen der Erfindung sind noch andere Ausführungsformen der Wirbelkammer, insbesondere der Düsen, denkbar, durch welche der Effekt der Auffächerung des Faserstranges mit Hilfe des Elektrolytstrahles erzielt wird. So könnten beispielsweise die Düsen bewegbar, deren Querschnitt veränderbar oder die ringförmige Anode während des Betriebes im Umfang verstellbar sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kathodischen Behandeln dünner elektrisch leitender Faserstränge bzw. -bündel quasi unendlicher Länge, d ad urch gekennzeichnet, daß der Faserstrang so durch eine mit einer Anode ausgestattete Wirbelkammer gezogen wird, daß er durch einen kontinuierlich oder diskontinuierlich in an sich bekannter Weise mittels Düsen eingespritzten Elektrolytstrahl aufgefächert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus elektrisch nicht leitendem Material bestehende Wirbelkammer (3) einen innen von einer Buchse (15α) begrenzten Ringraum (6) aufweist, der eine ringförmige Anode (7) aufnimmt und in den die Elekirolyt-Zufuhrleitung (10) einmündet

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Mantel der Buchse (15a) radial gerichtete, sich im wesentlichen in Längsrichtung erstreckende Schlitze (Düsen 13) gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stromzuführung zum Faserstrang (2) hinter der Wirbelkammer eine Walze (4) angeordnet ist.