DE2163071C3 - Process for the production of electrically conductive fibers which adhere better in a composite material and device for carrying out the process - Google Patents

Process for the production of electrically conductive fibers which adhere better in a composite material and device for carrying out the process

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DE2163071C3 DE19712163071 DE2163071A DE2163071C3 DE 2163071 C3 DE2163071 C3 DE 2163071C3 DE 19712163071 DE19712163071 DE 19712163071 DE 2163071 A DE2163071 A DE 2163071A DE 2163071 C3 DE2163071 C3 DE 2163071C3
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Description

3 43 4

von Säuren, Basen und/oder Salzen, beispielsweise gen Elektroden und zwei jeweils ebenso, aber tieferof acids, bases and / or salts, for example on electrodes and two each as well, but deeper

oxidierend wirkende Verbindungen, z. B. Kalium- als die Elektrode derselben Kammer gelegene Um-oxidizing compounds, e.g. B. Potassium as the electrode of the same chamber

permanganat, Ammoniumperoxidisufat, Natrium- lenkrollen, wobei die Elektroden, die Umlenkirollenpermanganate, ammonium peroxidisufate, sodium pulleys, with the electrodes, the pulleys

hypochlorit, Schwefelsäure, Natriumazid od. dgl., in und die öffnung so angeordnet sind, daß die FasernHypochlorite, sulfuric acid, sodium azide or the like. In and the opening are arranged so that the fibers

Wasser handeln. Bei nichtwäß»igen Flüssigkeiten 5 hintereinander durch die eine Elektrode beriihrungs-Trade water. In the case of non-aqueous liquids 5 one behind the other through which one electrode touches

kann es sich dann beispielsweise um verflüssigte Gase frei, um die zugehörige Umlenkrolle auf kürzestemit can then, for example, be liquefied gases free to the associated pulley in the shortest possible way

oder andere ionisierend wirkende anorganische oder or- Weg durch die öffnung zur anderen Umlenkrolle undor other inorganic or organic pathways with an ionizing effect through the opening to the other deflection roller and

ganische Verbindungen handeln, z. B. um Ammoniak, berührungsfrei durch die andere Elektrode führen.act ganic connections, z. B. to ammonia, without contact through the other electrode.

Schwefeldioxid, Cyanwasserstoff, Fluorwasserstoff, In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel die-Sulfur dioxide, hydrogen cyanide, hydrogen fluoride, In the drawing, an embodiment is the-

Nitrosylchlorid, Distickstofftetroxid od. dgl. In diesen 10 ser Vorrichtung schematisch dargestellt,Nitrosyl chloride, dinitrogen tetroxide or the like. In this 10 water device shown schematically,

anorganischen oder organischen nichtwäßrigen Flüs- In einem Gefäß 10 befindet sich als elektrisch leit-inorganic or organic non-aqueous liquid In a vessel 10 is located as an electrically conductive

sigkeiten können oxidierende oder nicht oxidierende fähige Flüssigkeit (Elektrolyt) eine wäßrige LösungLiquids can be oxidizing or non-oxidizing liquid (electrolyte) an aqueous solution

Verbindungen, z. B. Stickstoffwasserstoffsäure oder einer Säure. Das Gefäß 10 ist durch eine Trenn-Connections, e.g. B. hydrazoic acid or an acid. The vessel 10 is separated by a

deren Salze, gelöst in flüssigem Ammoniak, gelöst wand 13 so in zwei Kammern 19 und 20 geteilt, daßtheir salts, dissolved in liquid ammonia, dissolved wall 13 divided into two chambers 19 and 20 that

sein. 15 diese beiden Kammern 19 und 20 ois auf eine kleine,be. 15 these two chambers 19 and 20 ois on a small one,

Die elektrochemische Aktivierung der Faserober- dem Durchtritt von Fasern 15 dienende ÖffnungThe electrochemical activation of the upper fiber opening serving for the passage of fibers 15

flächen mittels der erfindungsgemäßen Stromaufbrin- 14 voneinander elektrisch getrennt sind. In jede dersurfaces are electrically isolated from one another by means of the current application 14 according to the invention. In each of the

gung kann durch Oxidation, Reduktion od. dgl. be- beiden Kammern 19 und 20 taucht eine hohlzylinder-can through oxidation, reduction or the like. In both chambers 19 and 20, a hollow cylinder

wirkt werden und bei jeder einzelnen Faser z. B. eine förmige, an beiden Enden offene Netzelektrode 12acts and for each individual fiber z. B. a shaped mesh electrode 12 open at both ends

sehr stalk aufgerauhte, d. h. sehr stark vergrößerte ao bzw. 17, die der Stromzuführung bzw. -abführungvery stalk roughened, d. H. very much enlarged ao and 17, that of the power supply and discharge

Oberfläche, ähnlich wie bei Aktivkohle, erzeugen. dient. Die Fasern 15 sind zentral durch die Netzelek-Generate a surface similar to activated carbon. serves. The fibers 15 are centrally through the Netzelek-

Bei den genannten, durch die elektrochemische trode 12, über Umlenkrollen 16 UDd 18 und zentralIn the case of the aforementioned, through the electrochemical electrode 12, via pulleys 16 UDd 18 and centrally

Aktivierung der Faseroberflächen mittels der erfin- durch die Netzelektrode 17 geführt, wobei sie vonActivation of the fiber surfaces by means of the inven- tive through the mesh electrode 17, whereby they are from

dungsgemäßen Stromaufbringung erzeugten chemi- der Umlenkrolle 16 auf kürzestem Weg durch dieaccording to the application of current generated chemical pulley 16 on the shortest path through the

sehen Gruppen kann es sich um Hydroxyl-, Carbo- 25 öffnung 14 zur Umlenkrolle 18 führen; sie dienensee groups, it can be hydroxyl, carbon 25 opening 14 lead to pulley 18; they serve

nyl-, Carboxyl-, Lacton-, Amino-, Nitro-, Sulfon-, dort als Stromschlüssel zwischen den beiden Kam-nyl, carboxyl, lactone, amino, nitro, sulfone, there as a power key between the two chambers

Nitril-, Azid-, Isocyanat, Sulfonsäure- oder Haloge- mern 19 und 20. Sie werden durch die Flüssigkeit 11Nitrile, azide, isocyanate, sulfonic acid or halogemers 19 and 20. They are made by the liquid 11

nidgruppen od. dgl. handeln. kontinuierlich hindurchgezogen. Die Stromübertra-nidgruppen or the like. pulled through continuously. The power transmission

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann bei an- gung erfolgt von der Netzelektrode 12 über die Flüsorganischen und/oder organischen Fasern, bei den 30 sigkeit 11 in die Kammer 19 auf die Fasern 15 und organischen, soweit sie elektrisch leitfähig sind, ange- von den Fasern 15 über die Flüssigkeit 11 in der wendet werden, z. B. bei Kohlenstoff-, Bor-, Silizium- Kammer 20 auf die Netzelektrode 17. Bei den Stromkarbid- oder Siliziumboridfasern. Dieses Verfahren Übertritten von der Flüssigkeit 11 in der Kammer 19 kann ferner bei einem aus Fasern bestehenden Strang, auf die Fasern 15 und von den Fasern 15 auf die Band, Bündel, Faden, Gewebe, Gespinst od. dgl. an- 35 Flüssigkeit 11 in der Kammer 20 werden die Fasergewendet werden. oberflächen elektrochemisch aktiviert. Es laufen aufThe method according to the invention can, when applied, take place from the mesh electrode 12 via the fluids and / or organic fibers, with the 30 fluid 11 in the chamber 19 on the fibers 15 and organic, insofar as they are electrically conductive, supplied by the fibers 15 via the liquid 11 in the be applied, e.g. B. with carbon, boron, silicon chamber 20 on the grid electrode 17. With the current carbide or silicon boride fibers. This process overflows from the liquid 11 in the chamber 19 can also in a strand consisting of fibers, on the fibers 15 and from the fibers 15 on the Ribbon, bundle, thread, fabric, web or the like. 35 Liquid 11 in the chamber 20, the fibers are turned will. surfaces activated electrochemically. It run up

Eine wenig aufwendige Vorrichtung zur Durchfüh- den Faseroberflächen elektrochemische Prozesse ab,An inexpensive device for performing electrochemical processes on fiber surfaces,

rung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann be- durch die auf ihnen chemische, gegenüber einemtion of the method according to the invention can be due to the chemical, compared to a

stehen aus einem Gefäß, das mit der Flüssigkeit gefüllt Einbettungswerkstoff bindurigsfähige Gruppen er-stand from a vessel that is filled with the liquid and contains binding groups capable of embedding

und durch eine Trennwand, die eine kleine, dem Faser- 40 zeugt werden. Dadurch, daß der Aktivierungsstromand through a partition that creates a small one, the fiber 40. By the fact that the activation current

durchtritt dienende öffnung aufweist, in zwei Kam- über die Flüssigkeit 11 auf die Fasern 15 berührungs-has passage serving opening, in two chambers via the liquid 11 on the fibers 15 contacting

mern geteilt ist, zwei jeweils in der Flüssigkeit einer los aufgebracht wird, werden diese chemischen Grup-is divided, two each in the liquid of a batch is applied, these chemical groups are

der beiden Kammern gelegenen, hohlzylinderförmi- pen auf den einzelnen Fasern 15 gleichmäßig erzeugt.of the two chambers, hollow cylindrical shapes on the individual fibers 15 are produced uniformly.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Faser, die an der einen Rolle Strom erhält, gleichzei- Patentansprüche: tig an der anderen Rolle Sirom erhält. Aus diesen Gründen ist die Stromverteilung auf die einzelnenFibers that receive power on one roll, at the same time, receive Sirom on the other roll. For these reasons, the power distribution to the individual 1. Verfahren zur Herstellung von elektrisch Fasern und somit die Stromdichte nicht gleichmäßig, leitfähigen Fasern für einen Verbundwerkstoff mit 5 Es ist also der Nachteil zu verzeichnen, daß die verbesserter Haftung zwischen den Fasern und genannten chemischen Gruppen auf den einzelnen der Einbettung durch Erzeugung chemischer, Fasern nicht gleichmäßig gebildet werden. Dadurch gegenüber dem Einbettungswerkstoff bindungs- kann die genannte Haftung nur mangelhaft verbesfähiger Gruppen auf den FaseroberSächen mittels seit werden.1. Process for the production of electrical fibers and thus the current density is not uniform, conductive fibers for a composite material with 5 So there is the disadvantage that the improved adhesion between the fibers and named chemical groups on the individual embedding by generating chemical fibers, fibers are not formed uniformly. Through this Compared to the embedding material, the aforementioned adhesion can only be poorly bonded Groups on the fiber surfaces by means of. eines elektrochemischen Prozesses unter Aktivie- io Nachteilig ist auch, daß zwischen den Rollen diean electrochemical process with activation io is also disadvantageous that between the roles rung der Fadenoberfläche in einer elektrisch leit- zwischen dem Faden und der Kathode gemessenetion of the thread surface in an electrically conductive measured between the thread and the cathode fähigen Flüssigkeit, dadurchgekennzeich- elektrische. Spannung wegen des relativ großen elek-capable liquid, characterized thereby- electric. Voltage due to the relatively large elec- n e t, daß der Aktivierungsstrom für den elektro- irischen Widerstands der Fasern etwas abfällt und so-n e t that the activation current for the electrical resistance of the fibers drops somewhat and so chemischen Prozeß über die leitfähige Flüssigkeit mit das Behandlungsbad nicht voll ausgenutzt ist, waschemical process via the conductive liquid with the treatment bath is not fully utilized what (Lösung 11) berührungslos auf die Fasern (15) 15 die Behandlungszeit und-kosten erhöht,(Solution 11) contactlessly on the fibers (15) 15 increases the treatment time and costs, aufgebracht wird. Aufgabe gemäß der Erfindung ist es, den erstge-is applied. The object according to the invention is to 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- nannten Nachteil, also die ungleichmäßige Bildung rens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein der chemischen Gruppen auf den einzelnen Fasern, Gefäß (10), das mit der Flüssigkeit (11) gefüllt zu vermeiden, um bei der späteren Herstellung des und durch eine Trennwand (13), die eine kleine, ao Verbundwerkstoffs eine weitere Verbesserung der dem Faserdurchtritt dienende öffnung (14) auf- Haftung zwischen den Fasern und der Einbettung zu weist, in zwei Kammern (19 und 20) geteilt ist, erzielen.2. Device for carrying out the process mentioned disadvantage, that is, the uneven formation rens according to claim 1, characterized by one of the chemical groups on the individual fibers, Avoid vessel (10) that is filled with the liquid (11), in order to prevent the later manufacture of the and by a partition (13), which is a small, ao composite material a further improvement of the the opening (14) serving for the passage of the fibers opens the adhesion between the fibers and the embedding has, is divided into two chambers (19 and 20), achieve. zwei jeweils in der Flüssigkeit (11) einer der bei- Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindungtwo each in the liquid (11) of one of the two- To achieve this object, the invention consists den Kammern (19 bzw. 20) gelegene, hohlzylin- darin, daß der Aktivierungsstrom für den elektro-the chambers (19 or 20) located, hollow cylinder in that the activation current for the electrical derförmige Elektroden (12 und 17) und zwei je- 95 chemischen Prozeß über die leitfähige Flüssigkeit be-der-shaped electrodes (12 and 17) and two chemical processes each using the conductive liquid. weils ebenso, aber tiefer als die Elektrode (12 rührangslos auf die Fasern aufgebracht wird,because it is the same, but deeper than the electrode (12 is applied to the fibers without being touched, bzw. 17) derselben Kammer (19 bzw. 20) gelegene Der Aktivierungsstrom wird also nicht über elek-or 17) located in the same chamber (19 or 20) The activation current is therefore not Umlenkrollen (16 und 18), wobei die Elektroden trisch leitfähige Rollen auf die Fasern aufgebrachtDeflection rollers (16 and 18), with the electrodes trically conductive rollers applied to the fibers (12 und 17), die Umlenkrollen (16 und 18) und und nicht von den Fasern in das Behandlungsbad(12 and 17), the pulleys (16 and 18) and and not of the fibers in the treatment bath die öffnung (14) so angeordnet sind, daß die 30 geleitet, womit auch diese Rollen entfallen. Jedethe opening (14) are arranged so that the 30 is guided, so that these roles are also omitted. Every Fasern (15) hintereinander durch die eine Elek- Faser ist jetzt von der den Aktivierungsstrom auf dieFibers (15) one behind the other through which one Elek fiber is now from the activation current to the trode (12) berührungsfrei, um die zugehörige Um- Faser aufbringenden Flüssigkeit umgeben und gleich-trode (12) without contact, to surround the associated liquid to be applied to the fiber and to lenkrolle (16) auf kürzestem Weg durch die öff- mäßig umspült. Die Stromverteilung auf die einzelnenThe swivel castor (16) takes the shortest route through which it washes around. The power distribution to the individual nung (14) zur anderen Umlenkrolle (18) und be- Fasern, die Stromdichte und die Erzeugung der che-tion (14) to the other deflection roller (18) and be fibers, the current density and the generation of the chemical rührungsfrei durch die andere Elektrode (17) 35 mischen Gruppen auf den Fasern sind gleichmäßig,without contact by the other electrode (17) 35 mix groups on the fibers are evenly, führen. Es ist dadurch zwischen den Fasern und der Einbettung eine Haftung bzw. ein Kraftschluß erzielbar, die bzw. der quer zu den Fasern gesehen überall undto lead. As a result, an adhesion or a frictional connection can be achieved between the fibers and the embedding or that seen across the fibers everywhere and etwa in gleicher Größe im Verbundwerkstoff vorhan-present in the composite material in roughly the same size 40 den ist. Der Verbundwerkstoff kann höher belastet werden als im Fall des bekannten Verfahrens. Die mechanischen Eigenschaften der Fasern, wie z.B.40 den. The composite material can be subjected to higher loads than in the case of the known method. the mechanical properties of the fibers, e.g. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur die Zugfestigkeit, die Biegefestigkeit, die Scherfestig-Herstellung von elektrisch leitfähigen Fasern für keit, der Elastizitätsmodul, die auf die Dichte beeinen Verbundwerkstoff mit verbesserter Haftung 45 zogene Zugfestigkeit und der auf die Dichte bezogene zwischen den Fasern und der Einbettung durch Er- Elastizitätsmodul, können im Verbundwerkstoff beszeugung chemischer, gegenüber dem Einbettungs- ser ausgenutzt werden. Bauteile aus dem Verbundwerkstoff bindungsfähiger Gruppen auf den Faser- werkstoff können mit größeren Festigkeiten berechoberflächen mittels eines elektrochemischen Prozesses net werden. Ferner ist die Aktivierung über die Faserunter Aktivierung der Fadenoberfläche in einer elek- 50 länge im Stromaufbringungsbereich überall gleich trisch leitfähigen Flüssigkeit. groß, auch wenn der Strom nur an einer Stelle in das Beim bekannten Verfahren dieser Art wird ein aus Behandlungsbad eingeleitet wird, denn der elektrische :'"''. zahlreichen Kohlenstoffasern bestehender Faden hin- Widerstand der Flüssigkeit ist verschwindend klein ■ tereinander über zwei elektrisch leitfähige Rollen und gegenüber dem von Fasern, wodurch das Behand-■.:'■ -.1 dazwischen durch einen wäßrigen Elektrolyten ge- 55 lungsbad im Stromaufbrine,ungsbereich voll ausge-,3j zogen, wobei der Faden durch die Rollen umgelenkt nutzt ist, d. h. die Erzeugung der chemischen Grup-.-^j wird und auch an weiteren Führungen entlangläuft pen erfolgt über diese Faserlänge überall gleich stark. ;M und umgelenkt wird. Die Rollen sind außerhalb des Des weiteren werden die Fasern durch das beruhig;;^ Elektrolyten angeordnet. Der Faden ist als Anode ge- rungslose Aufbringen des Aktivierungsstroms mecha-' 'S schaltet, und der Aktivierungsstrom wird über die 60 nisch nicht beansprucht, so daß ihre mechanischen γ : Rollen auf den Faden aufgebracht. Die Fasern des Eigenschaften bzw. ihre Festigkeiten nicht beein-Fadens leiten den Strom weiter. Nun weisen aber trächtigt werden.The invention relates to a method for the tensile strength, the flexural strength, the shear strength production of electrically conductive fibers for speed, the modulus of elasticity, the tensile strength related to the density of a composite material with improved adhesion 45 and the related to the density between the fibers and The embedding by the Er modulus of elasticity can be used in the composite material more chemically than in the embedding water. Components made of the composite material with bondable groups on the fiber material can be calculated with higher strength surfaces by means of an electrochemical process. Furthermore, the activation via the fiber, with activation of the thread surface, is an electrically conductive liquid everywhere in the area where the current is applied. large, even if the current is only fed into the water at one point. In the known process of this type, a treatment bath is introduced, because the electrical : '"'' conductive rollers and compared to that of fibers, whereby the treatment is fully extended, 3j being used in between by an aqueous electrolyte treatment bath in the power supply area, the thread being deflected by the rollers, ie the generation of the chemical group -.- ^ j and runs along other guides takes place over this fiber length equally strong everywhere .; M and is deflected. The roles are outside the furthermore the fibers are calm by the ;; ^ electrolytes The thread is switched as an anode without a frictionless application of the activating current, and the activating current is not stressed over the 60 nich, so that its mechan γ: rolls applied to the thread. The fibers of the properties or their strengths do not affect the thread conduct the current. Now wise but be pregnant. solche Fasern, bedingt durch die Faserherstellung, Die Flüssigkeit, über die der Aktivierungsstromsuch fibers, due to the fiber production, the liquid through which the activation current über den Fadenquerschnitt unterschiedlich große berührungslos auf die Fasern aufgebracht wird undDifferent sizes are applied to the fibers without contact via the thread cross-section and Querschnitte und auch unterschiedliche Kristallisatio- 65 die somit der gleichmäßigen Erzeugung der chemi-Cross-sections and also different crystallization, which thus enable the uniform generation of the chemical nen auf. Ferner sind solche Fasern nicht endlos, son- sehen Gruppen auf den Fasern dient, kann eine wäß-nen on. Furthermore, such fibers are not endless, but see groups on the fibers, an aqueous dern endlich und treten deshalb längs des Fadens rige oder eine nichtwäßrige Flüssigkeit sein. Bei wäß-They are finite and therefore occur along the thread, which can be liquid or a non-aqueous liquid. With water Faserenden und -anfange auf, so daß nicht jede rigen Flüssigkeiten kann es sich dann um LösungenFiber ends and beginnings on, so that not all liquids can then be solutions
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