DE2558694A1

DE2558694A1 - Mutterkoerper zum herstellen von startplatten zur elektrolytischen gewinnung von nichteisenmetall

Info

Publication number: DE2558694A1
Application number: DE19752558694
Authority: DE
Inventors: Masatoshi Fukushima; Ryozo Iijima; Fukushima Iwaki; Yukio Matsubara; Ginichi Yamaguchi
Original assignee: Onahama Smelting and Refining Co Ltd
Current assignee: Onahama Smelting and Refining Co Ltd
Priority date: 1974-12-28
Filing date: 1975-12-24
Publication date: 1976-07-01
Also published as: AU8794275A; IT1051979B; GB1473810A; DE2558694C3; US4040937A; DE2558694B2; JPS5178704A; CA1055425A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mutterkörper zum Herstellen von Startplatten zur elektrolytischen Gewinnung von Nichteisenmetall.

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit elektrolytischen Vorgängen zum Gewinnen von Nichteisenmetall, beispielsweise Kupfer, Zink und dgl., und umfaßt die elektrolytische Raffination und Extraktion. Bei dem Mutterkörper handelt es sich um einen Rohling oder ein Ausgangswerkstück, das zum Herstellen von Kathodenstartplatten dient, auf denen das Nichteisenmetall elektrolytisch niedergeschlagen oder abgeschieden wird.

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Wenn ein Nichteisenmetall, beispielsweise Kupfer, elektrolytisch raffiniert oder extrahiert werden soll, benutzt man im allgemeinen als Kathodenstartplatte eine dünne Platte aus reinem Kupfer. Diese Startplatte wird in einem Elektrolyten aus Kupfersulfat einer Anode. gegenübergestellt, die beispielsweise aus Rohkupfer besteht. Beim Ausführen der Elektrolyse wird Kupfer auf der Startplatte abgeschieden. Die als Kathodenstartplatte benutzte dünne Platte aus reinem Kupfer wird im allgemeinen ebenfalls elektrolytisch hergestellt, und zwar derart, daß auf einer Kathode für eine kurze Zeitdauer von etwa 24 Stunden Kupfer niedergeschlagen wird und dann das niedergeschlagene Kupfer von der Kathode abgelöst oder abgeschält wird. Die zum Herstellen einer Kathodenstartplatte benutzte Elektrode wird hier Mutterkörper genannt.

Die üblichen Mutterkörper bestehen im allgemeinen aus einer gewalzten Kupferplatte. Die Randzonen der Kupferplatte sind mit einem Isolierband überzogen, so daß zwei voneinander getrennte Abscheidungsoberflächen mit einer benötigten Flächenausdehnung vorhanden sind, und zwar auf der Vorderseite und der. Rückseite der gewalzten Kupferplatte.

Der Grund, warum der Rand der Kupferplatte mit einem Isolierband überzogen ist, ist folgender. Wenn die Elektrolyse mit einer Kathodenplatte ausgeführt wird, die auf ihrer gesamten Oberfläche elektrisch leitend ist, ist es schwierig, den Niederschlag abzuschälen, da das die Startplatte bildende Metall auf der gesamten Oberfläche der Kathode einschließlich der Ränder niedergeschlagen wird. Selbst wenn man den Metallniederschlag ablösen kann, hat das niedergeschlagene Material die Form einer Tasche. Man erhält also in diesem Fall keine voneinander getrennten Startplatten auf den beiden Oberflächen der Kathodenplatte. Aus diesem Grund ist es wichtig, daß der Randabschnitt des

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Mutterkörpers eine Isolierzone aufweist, so daß auf beiden Seiten des Mutterkörpers voneinander getrennte Abscheidungsoberflächen gebildet werden.

Unter Berücksichtigung der obigen Gesichtspunkte ist es somit wesentlich, daß die Abscheidungsoberflächen eines Mutterkörpers eine gute elektrische Leitfähigkeit und ein geeignetes Haftvermögen gegenüber dem darauf niedergeschlagenen Metall während des Abscheidungsvorganges aufweisen. Andererseits soll der Mutterkörper während des Abschälvorganges ein geeignetes Ablösevermögen und eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen, damit das niedergeschlagene Metall von den Abscheidungsoberflächen sowohl ohne Beschädigung des Metallniederschlags als auch der Abscheidungsoberflächen leicht entfernt werden kann. Weiterhin soll der Mutterkörper eine hohe Beständigkeit gegenüber Chemikalien aufweisen und während des Abscheidungsvorganges mechanisch stabil sein.

Es wurden bereits zahlreiche Versuche unternommen, um die Ablösbarkeit von den Abscheidungsoberflächen und die anderen Eigenschaften der Abscheidungsoberflächen zu verbessern. Man hat beispielsweise Mutterkörper aus Titan hergestellt oder einen planaren Metallkörper zwischen zwei nicht metallischen Schichten eingebettet, die durch Dispersion einer leitenden pulverförmigen Substanz elektrisch leitend gemacht worden sind. Auf diese Weise hat man einen Mutterkörper mit einem laminaren Aufbau erhalten.

Diese Mutterkörper waren aber mit gewissen Nachteilen behaftet und führten zu keinen ausreichenden Ergebnissen. Dazu wird folgendes ausgeführt.

Obwohl ein Mutterkörper aus Titan ein hinreichendes Abschälvermögen aufweist, wenn die Oberfläche des Mutterkörpers in geeigneter Weise behandelt wird, ist ein sol-

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eher Mutterkörper nicht nur unwirtschaftlich, sondern es treten auch im Anschluß an einen Äbscheidungsvorgang gewisse Schwierigkeiten beim Ablösevorgang auf. Der aus Ti*- tan hergestellte Mutterkörper weist normalerweise Umfangsnuten auf, um die Abscheidungsoberflächen voneinander zu trennen. Dies hat den Nachteil, daß ein beträchtlicher Zeitaufwand erforderlich ist, um das niedergeschlagene Metall auf dem außerhalb der Nuten befindlichen Teil zu entfernen. Es ist daher schwierig, den Abschäl Vorgang zu automatisieren.

Bei der Verwendung eines nicht metallischen Werkstoffs, der in der oben beschriebenen Weise elektrisch leitend gemacht worden ist, treten während der Benutzung als Mutterkörper zahlreiche Schwierigkeiten auf. Ein gummi- oder kautschukartiges Material, das Butylkautschuk oder Isoprenkautschuk mit darin dispergiertem Kohlenstoffpulver oder Metallpulver enthält, weist an seiner Oberfläche mikroskopische Poren auf, die das niedergeschlagene Metall einfangen und daher das Abschälen des abgeschiedenen Metalls von der Kautschukoberfläche erschweren. Ein solches kautschukartiges Material ist daher für die Praxis nicht geeignet.

Wenn man andererseits in dem Mutterkörper ein elektrisch leitendes synthetisches Harz verwendet, das durch Leitendmachen eines gewöhnlichen synthetischen Harzes gewonnen wird, beispielsweise von Polyvinylchlorid, Polyäthylen und Polypropylen, treten an dem Mutterkörper unerwünschte Deformationen oder Risse auf, wenn der Mutterkörper in dem Elektrolyten bei den üblichen Elektrolysetemperaturen, von beispielsweise etwa 60 ⁰C, verwendet und dann auf Zimmertemperatur gekühlt wird. Infolge des unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Kunststoffschichten und der darin eingebetteten planaren metallischen Schicht oder des Kernmaterials, die alle zusammen den Mutterkörper bilden, besteht in vielen Fällen die Gefahr, daß die Klebekraft zwischen diesen

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Schichten nachläßt, so daß der Mutterkörper unbrauchbar wird.

Wenn man in dem Mutterkörper Siliconkautschuk oder Teflon als ein Harz benutzt, das die elektrisch leitenden nicht metallischen Schichten darstellen soll, treten während der Verwendung des Mutterkörpers keine Schwierigkeiten im Hinblick auf das Abschälvermögen und die Stabilität der Abmessungen auf. Die Verwendung solcher Werkstoffe ist jedoch im Hinblick auf die hohen Kosten nicht wirtschaftlich und aufgrund der schwierigen Verarbeitung auch nicht praktisch.

Die üblichen Werkstoffe zum Herstellen der nicht metallischen Schichten des Mutterkörpers sind daher mit zahlreichen Schwierigkeiten behaftet, die unbeschadet von solchen Vorteilen wie geringes Gewicht und hohe chemische Beständigkeit überwunden werden müssen.

Außer dem Abschälvermögen der Abscheidungsoberflächen des Mutterkörpers ist auch die Beständigkeit der am Rand der Abscheidungsoberflächen ausgebildeten Isolierzone von Bedeutung. Die Isolierzone wird durch Aufbringen eines Isolierbandes gebildet, das bei der wiederholten elektrolytischen Abscheidung und beim Ablösen des niedergeschlagenen Metalls der Gefahr von mechanischen Beschädigungen ausgesetzt ist. Diese Beschädigungsgefahr wird noch dadurch erhöht, daß auf den Abscheidungsoberflächen Risse auftreten können. Weiterhin wird durch das Eindringen des Elektrolyten ein etwa verwendetes Klebemittel nachteilig beeinträchtigt. Es kann daher zu einem Ablösen des Isolierbandes von den Abscheidungsoberflächen kommen. Die durchschnittliche Betriebslebensdauer des Isolierbandes beträgt daher etwa vierzig in wiederholter Folge ausgeführte Abscheidungs- und Ablösevorgänge. Danach muß das Band erneuert werden. Zur Erneuerung des Bandes sind aber manuel-

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le Arbeiten erforderlich. Man muß nämlich das abgenutzte und beschädigte Band abschälen, die Abscheidungsoberflächen glattschleifen und ein neues Band aufbringen. Es ist schwierig, diese Arbeitsgänge zu mechanisieren, und sie erfordern daher einen erheblichen Aufwand an Arbeit und Zeit. Die mit dem Isolierband verbundenen Schwierigkeiten stellen bei der elektrolytischen Gewinnung oder Raffination von Nichteisenmetallen einen bedeutenden Engpaß dar. Man benötigt daher für die Ausführung der Elektrolyse zahlreiche Mutterkörper.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Herstellen von Startplatten für die Gewinnung von Nichteisenmetall einen elektrolytischen Mutterkörper zu schaffen, der trotz leichter Verarbeitung auch dauerhaft ist und bei dem trotz einer guten Anhaftung das niedergeschlagene Metall leicht abgelöst werden kann.

Nach einem ausführlichen, von zahlreichen Rückschlägen begleiteten, aber mit Begeisterung getragenen Studium über die Betriebsbedingungen eines Mutterkörpers und über die an einen Mutterkörper zu stellenden Anforderungen ist man zu dem folgenden Ergebnis gelangt.

Der Einfachheit halber soll der Mutterkörper ein Rohling oder ein Preßling sein, und zwar aus einem planaren Körper mit Abscheidungsoberflächen an beiden Seiten und aus einem Isolierkörper, der am Rand des Abscheidungskörpers angebracht ist. In diesem Zusammenhang hat es sich gezeigt, daß die wiederholte Verwendung des Mutterkörpers starken Einschränkungen unterworfen ist, wenn der elektrisch leitende Abscheidungskörper und der an seinem Rand angebrachte Isolierkörper, der elektrisch nicht leitend ist, aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, wie es bei den üblichen Mutterkörpern der Fall ist. Zur Verlängerung der

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Lebensdauer des Mutterkörpers ist es daher von größtem Vorteil, wenn der Äbscheidungskörper und der Isolierkörper im wesentlichen aus demselben Material bestehen und integral miteinander vereinigt sind. Als ein solches Material hat sich Polybuten-Harz am geeignetsten erwiesen. Das Harz kann elektrisch leitend gemacht werden und stellt dann einen elektrisch leitenden Werkstoff dar, der alle erforderlichen Eigenschaften aufweist, die für einen elektrolytischen Äbscheidungskörper erforderlich sind, einschließlich der Abschälbarkeit des niedergeschlagenen Metalls.

Ein Mutterkörper zum Herstellen von Startplatten zur elektrolytischen Gewinnung oder Raffination von Nichteisenmetall ist nach der Erfindung gekennzeichnet durch einen laminaren elektrolytischen Äbscheidungskörper und einen mit dem Rand des Abscheidungskörpers integral verbundenen, rahmenförmigen Isolierkörper und zeichnet sich dadurch aus, daß der laminare elektrolytische Abscheidungskörper eine Vielzahl von elektrisch leitenden Polybuten-Harzschichten, die an demselben Körper zwei elektrolytische Abscheidungsoberflachen bilden, und einen zwischen den elektrisch leitenden Polybuten-Harzschichten angeordneten planaren Metallkörper aufweist und daß der Isolierkörper aus elektrisch nicht leitendem Polybuten-Harz hergestellt ist.

Der planare Metallkörper bildet im allgemeinen die Mittelschicht des laminaren bzw. aus dünnen parallelen Schichten gebildeten Abscheidungskörpers.

Der nach der Erfindung ausgebildete Mutterkörper zeichnet sich sowohl durch ein ausgezeichnetes Abscheidungsvermögen als auch Ablösevermögen für Nichteisenmetall aus. Weiterhin ist er dauerhaft und hat eine hohe Lebensdauer. Insbesondere ergeben sich die folgenden Vorteile:

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(1) Da sowohl der laminare Abscheidungskörper als auch der Isolierkörper im wesentlichen aus demselben Werkstoff bestehen, nämlich Polybuten-Harz, und integral miteinander verbunden sind, also einen einstückigen Körper darstellen, kann die Haftfestigkeit zwischen dem Abscheidungskörper und dem Isolierkörper bis auf 250 kg/cm erhöht werden. Infolgedessen besteht keine Gefahr, daß sich die beiden Körper voneinander trennen, wenn der Mutterkörper vom Abscheidungsgefäß zum Abschälort gebracht wird oder wenn die abgeschiedene oder niedergeschlagene Metallschicht von dem Mutterkörper abgeschält wird, obwohl der Mutterkörper während dieser Vorgänge mechanischen Kräften und Stössen ausgesetzt ist.

(2) Das elektrisch leitende Polybuten-Harz weist charakteristische Eigenschaften auf, die für einen Abscheidungskörper sehr gut geeignet sind.

Ein elektrisch leitendes Polybuten-Harz aus beispielsweise Polybuten-1 und darin dispergiertem Kohlenstoff in einer Menge von beispielsweise 45 bis 50% des Polybuten-1 hat einen spezifischen Widerstand von 10 + 5 Q cm, der für den Anwendungsfall gerade richtig ist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Harzes beträgt 1,25. Trotz Temperaturschwankungen hat man daher im wesentlichen ein konstantes Werkstück. Der Erweichungspunkt beträgt etwa 125 ⁰C. Dieser Wert ist für die Verwendung des Mutterkörpers in einem üblichen Elektrolyten bei einer Temperatur von 60 ⁰C geeignet.

Weiterhin zeigt das elektrisch leitende Polybuten-Harz ein gutes Anhaftvermögen gegenüber der dünnen Schicht aus dem abgeschiedenen Metall. Dadurch wird vermieden, daß sich die abgeschiedene Schicht während des Transports vom elektrolytischen Gefäß zum Abschälort von dem Polybuten-Harz ablöst. Andererseits kann aber das abgeschiedene Metall leicht von dem Polybuten-Harz gelöst werden. Dabei treten

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im wesentlichen keine Verunreinigungen zwischen dem Mutterkörper und der abgeschälten dünnen Metallschicht auf. Das elektrisch leitende Polybuten hat den weiteren Vorteil, daß es in den Temperaturbereich von -30° bis +100 ⁰C stabile Eigenschaften zeigt.

(3) Das Polybuten-Harz, aus dem der elektrolytische Abscheidungskörper und der Isolierkörper hergestellt sind, ist äußerst beständig und widerstandsfähig gegenüber Spannungsrissen. Das Harz ist somit für Anwendungen geeignet, bei denen wiederholt Spannungszustände auftreten und der Werkstoff gleichzeitig in Berührung mit verschiedenartigen Chemikalien kommt. In einem Test zur Untersuchung der Standfestigkeit des Harzes gegenüber anderen Materialien wurde ein Vorgang, bei dem die zu vergleichenden Werkstoffe drei Tage lang mit Dampf von 100 ⁰C erhitzt wurden und anschließend einen Tag lang abgekühlt wurden, mehrmals wiederholt. Dabei hat es sich gezeigt, daß Proben aus Polyäthylen bereits nach 48 Stunden der durchgeführten Untersuchung zu reißen begannen, während die Probe aus Polypropylen erst nach einer Untersuchungszeit von 1600 Stunden Risse zeigte. Demgegenüber konnte an der Probe aus Polybuten nach einem Dauertest von 6000 Stunden keine bemerkenswerten Veränderungen festgestellt werden.

Da Polybuten ein thermoplastisches Material ist, kann es sehr leicht verarbeitet und zurückgewonnen werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt:

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fig. 1 eine teilweise weggeschnittene Vorderansicht einer Ausfühningsform eines Mutterkörpers nach der Erfindung,

Fig. 2 ein die laminare Struktur des Mutterkörpers darstellender Querschnitt längs der Linie H-II der Fig. 1,

Fig· 3 ein der Fig. 2 ähnlicher Querschnitt einer Abwandlung des in der Fig. 1 dargestellten Ausführungs-Tb^i spiels,

Fig. 4 ein der Fig. 2 ähnlicher Querschnitt einer weiteren Abwandlung des in der Fig. -1 dargestellten Ausführungsbeispiels ,

Fig. 5 eine teilweise weggeschnittene Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 5,

Fig. 7 eine teilweise weggeschnittene Vorderansicht eines dritten grundsätzlichen Ausführungsbeispiels der Erfindung und

Fig. 8 ein Querschnitt längs der Linie VIII-VIIi der Fig. 7*

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele eines Mutterkörpers oder eines Ausgangsmaterials gemäß der Erfindung dargestellt.

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In den Figuren 1 und 2 ist die grundsätzliche Konstruktion des Mutterkörpers gezeigt. Die Fig. 1 ist eine teilweise weggeschnittene Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels des nach der Erfindung ausgebildeten Mutterkörpers, und die Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie II-II der Fig. 1. Wie es aus der Fig. 2 deutlich hervorgeht, weist die grundsätzliche Konstruktion des Mutterkörpers gemäß der Erfindung einen elektrolytischen Abscheidungskörper mit einer laminaren Struktur auf, die im Verbund zwei Oberflächenschichten 1 aus einem elektrisch leitenden Polybuten-Harz, eine Lage aus einem Metalldrahtnetz 2, das einen planaren Metallkörper darstellt, der sich zwischen den beiden Oberflächenschichten befindet, und einen rahmenähnlichen Isolierkörper 3 enthält, der aus einem elektrisch nicht leitenden Polybuten-Harz besteht und integral am Rand des elektrolytischen Abscheidungskörpers angebracht ist.

Unter einem integralen Aufbau oder unter einem Aufbau, bei dem Teile integral angebracht sind, ist eine Struktur zu verstehen, bei der die betreffenden Bauteile in einer nicht trennbaren Weise miteinander schmelzverbunden sind, wie es insbesondere für den elektrolytischen Abscheidungskörper und den Isolierkörper der Fall ist. Der in der beschriebenen Weise als integrale Struktur ausgebildete Mutterkörper kann an einem Quer stab 4 befestigt und zum Abscheiden von Nichteisenmetall verwendet werden.

Es ist von Vorteil, daß die Lage aus dem Metalldrahtnetz 2, das einen planaren Metallkörper darstellt, durch den gesamten Bereich des elektrolytischen Abscheidungskörpers verläuft. Dem planaren Metallkörper kommen die Funktionen zu, die elektrische Leitfähigkeit des elektrolytischen Abscheidungskörpers zu erhöhen sowie den gesamten Mutterkörper zu versteifen und auf ihn einen gewichtseinstellenden Einfluß auszuüben. Polyh iten-Harz hat den Vor-

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teil, daß es leicht ist. In Anbetracht des spezifischen Gewichts des Elektrolyten von etwa 1,25 ist es allerdings erforderlich, daß der Mutterkörper ein geeignetes Gewicht hat. Aus diesem Grunde kann man in einigen spezifischen Fällen mehr als einen einzigen planaren Metallkörper verwenden. In der Fig. 3 ist ein Beispiel eines Mutterkörpers mit zwei Metalldrahtnetzen dargestellt. Zwischen den beiden Metalldrahtnetzen befindet sich eine Schicht 1a aus einem elektrisch leitenden Polybuten-Harz. Es können auch noch mehr Metalldrahtnetze vorgesehen sein. In der Fig. 4 ist der Querschnitt eines Mutterkörpers gezeigt, bei dem ein Versteifungskörper 5 aus einem faserverstärkten Kunststoff oder dgl. zwischen den beiden Metalldrahtnetzen angeordnet ist, um die Verstärkung oder Versteifung zu verbessern.

Anstelle einer Lage aus dem Metalldrahtnetz kann man für den planaren Metallkörper auch ein Stück einer dünnen Metallplatte verwenden. In diesem Fall ist aber die Adhäsionskraft oder das Haftvermögen zwischen dem Metall und dem Polybuten-Harz unzureichend. Daher sind in der Metallplatte vorzugsweise eine Vielzahl von Perforationen vorgesehen. Durch diese Perforationen kann sich das elektrisch leitende Polybuten-Harz auf beiden Seiten der Metallplatte miteinander integral vereinigen, wodurch das Haftvermögen zwischen diesen beiden Komponenten des Mutterkörpers verbessert wird.

Die Figuren 5, 6, 7 und 8 zeigen Beispiele eines Mutterkörpers, bei dem eine solche perforierte Metallplatte als planarer Körper benutzt wird. Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Beispiel weist eine perforierte Metallplatte 6 eine Vielzahl von rechteckigen oder quadratischen Öffnungen 6a auf, die im Schachbrettmuster angeordnet sind. Die Metallplatte 6 ist zwischen den Schichten 1 aus dem elektrisch leitenden Polybuten-Harz eingebettet. Die Fig. 6 stellt einen Querschnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 5

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dar» Bei einer anderer. AusfUhrungsforia nuah der Fig. 7 sind in einer Metallplatte 7 anstaue -iron, quadratischen Löchern 6a runde L:>c::.or 7a vorgesehen. Pig, 8 ist ein Querschnitt längs d^r Linie VIII-VIII der Fig. 7* Nach der Erfindung können die ?orm und axe Anordung eier Löcher beliebig gewählt seiiw So können beispielsweise dre±eck.i^e, ovale oder anders geformte Löcher oder Kombinationen dieser- Löcher vervendst vsrderu

Im folgenden werden die Werkstoffe von jedem Teil des Mutterkörpers und die Art und Weise, wie der Mutterkörper zusammengefügt wirdj im einzelnen beschrieben«

Der elektrolytische Niederschlags- oder Abscheidungs- körper und der Isolierkörper, die zusammen den Mutterkörper bilden, können im wesentlichen aus demselben Material bestehen, nämlich einem Polybuten-Harz. Unter dem Ausdruck "Polybuten-Harzⁿ soll hier ein Harz verstanden werden, das als Hauptbestandteil polymerisierte . Buten-I-Einheiten enthält. Das hier mit Polybuten-Harz bezeichnete Harz enthält insbesondere ein Homopolymer aus Buten-I (Polybuten-1), ein Copolymer aus Buten-.I und ct-oiefin mit Kohlenstoffatomen von 1 bis 4 und in einer Menge, die 20 Gew,96 des Buten-I nicht überschreitet, und ein polymeres Gemisch aus Polybuten-1 und einem Polymer aus Cf -Olefin mit Kohlenstoffatomen von 2 bis 4 und in einer Menge, die 20 Gev.% des Polybuten-1 nicht überschreitet.

Das Polybuten-Harz ist normalerweise von kristalliner Natur, und zur Beibehaltung des kristallinen Zustands beträgt die Menge des zugegebenen oben genannten Cl -Olefins oder Polymers vorzugsweise nicht mehr als 10% und entsprechend einer noch mehr bevorzugten Ausbildung nicht mehr als 5% des Buten-I oder Polybuten-1. Ein äußerst vorteilhaftes Polybuten-Harz ist das Homopolymer aus Buten-1.

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Tas Polybuten-Harz hat -vorzugsweise einen Schmelzindex in eines Bereich von 1,0 bis 3,5» vorzugsweise von 2,0 bis 2_fS_f eine Srweicliungstemperatur in einem Bereich τοπ 100 Ms 14G ⁰C, vorzugsweise von 115 bis 130 ⁰C, und einen Schmelzpunkt in einem Bereich von 120 Ms 130 ⁰C₉

vorzugsweise von 140 bis 165 C.

«■to·

Dsm Bolybuten-rfers kann man weitere Additive Mssu- §ßh®n_s die in allgemeinen bei der Harzverarbeitung ve^fendet werdsn_ir beispielsweise ein Weichmacher, ein thermisches StaMlisierungsmittel, ein Pigment und dgl._s und zwar- in Κΐ-'-ges., die für solche Additive üblich sind.. Das auf diese I«Ise hergestellte Polybuten-Harz kann man für das oben genannte elektrisch nicht leitende. Polybuten-Harz verwenden-.

Zur Herstellung des elektrisch leitenden Polybuten-Harzes wird in dem oben beschriebenen Polybuten-Harz ein elektrisch leitendes Material dispergiert, beispielsweise ein Metall oder Kohlenstoff, vorzugsweise in Pulverform. Kohlenstoff pulver, insbesondere elektrisch leitendes Kohlenstoff pulver, beispielsweise Conductex 950 von der Columbia Carbon Co. oder XC-72 von der Cabot Co., ist ein für die Erfindung hervorragend geeignetes Material. Das Pulver soll eine Teilchengröße von weniger als 100 m/u haben. Eine Teilchengroße in einem Bereich von 5 bis 50 m/U wird bevorzugt. Die Menge des zu dem Polybuten-Harz zugegebenen Kohlenstoffpulvers hängt von dem gewünschten spezifischen Widerstand des endgültigen Harzes ab. Im allgemeinen wird eine Menge in einem Bereich von 20 bis 80 Gew.%, vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 60 Gew.% des PoIybuten-Harzes gewählt.

Das Mischen und Dispergieren des Kohlenstoffpulvers in dem Polybuten-Harz werden gleichzeitig mit der Zugabe der Additive ausgeführt oder unabhängig von der Zugabe der Additive, und zwar mit Hilfe eines Banbury-Mischers, eines Extruders oder einem anderen geeigneten Mischgerät.

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Der Erweichungspunkt des elektrisch leitenden Polybuten-Harzes kann manchmal erhöht sein, und zwar im Vergleich zu demjenigen desselben Harzes vor der Dispersion des elektrisch leitenden Pulvers. Zur Kompensation dieser Erhöhung des Erweichungspunktes ist es besonders vorteilhaft, daß man zur Herstellung des Polybuten-Harzes für den elektrolytischen Äbscheidungskörper ein Polybuten-Harz mit einem geringfügig niedrigeren Erweichungspunkt verwendet oder daß man dem Polybuten-Harz, das zur Herstellung des Isolierkörpers dient, eine säurebeständige, elektrisch nicht leitende pulvrige Substanz zusetzt, beispielsweise Kieselerde oder Ton.

Aus Gründen der elektrischen Leitfähigkeit, Versteifung und Wirtschaftlichkeit ist es von Vorteil, wenn der planare Metallkörper, der vorzugsweise als Metalldrahtnetz oder perforierte Metallplatte ausgebildet ist, aus Kupfer oder Aluminium besteht.

Das Verfahren, nach dem der Mutterkörper unter Verwendung der oben angegebenen Materialien integral ausgebildet wird, kann in einem weiten Bereich variiert werden. So kann man Mutterkörper beispielsweise in einer solchen Weise herstellen, daß das elektrisch leitende Polybuten-Harz zunächst durch gewöhnliches Preßformen oder einen ähnlichen Vorgang als dünne Platte geformt wird, anschließend ein planarer Metallkörper mit dem oben beschriebenen Aufbau zwischen zwei Platten oder Lagen des Polybuten-Harzes gegeben wird, der auf diese Weise zusammengesetzte Körper preßgeformt wird, um den laminaren elektrolytischen Abseheidungskörper zu erhalten, dann ein vorher aus einem elektrisch nicht leitenden Polybuten-Harz ausgeformter Rahmenkörper 3 um den Rand des laminaren elektrolytischen Abscheidungskörpers gelegt wird und schließlich die gesamte Anordnung unter Erhitzen in einer unter Druck stehenden Matallf orm in einen integralen Mutterkörper geschmolzen

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Abweichend davon kann man den laminaren Abscheidungskörper mit dem obigen Aufbau in eine Metallform legen, die etwas größer als der Abscheidungskörper ist, anschließend elektrisch nicht leitendes Polybuten-Harz in Form von Tabletten, Kügelchen oder dgl. in den Zwischenraum zwischen der Metallform und den Rand des Abscheidungskörpers legen und dann den gesamten Inhalt der Metallform unter Druck durch Erhitzen schmelzformen.

Andererseits kann man zur Herstellung des Mutterkörpers einen hohlen rahmenartigen Körper aus einem Polybuten-Harzfilm (elektrisch leitend oder nicht leitend) und mit einer Gestalt, die der oberen Umfangsgestalt des elektrolytischen Abscheidungskörpers entspricht (der Durchmesser des hohlen rahmenartigen Körpers ist notwendigerweise größer als seine Höhe), in eine Metallform geben, dann als erstes Teilchen aus einem elektrisch leitenden Polybuten-Harz innerhalb des rahmenartigen Körpers anordnen,: anschließend einen planaren Metallkörper hineinlegen und darauf wiederum elektrisch leitende Polybuten-Harzteilchen anordnen und schließlich elektrisch nicht leitende Polybuten-Harzteilchen zwischen die Außenseite des rahmenartigen Körpers und die Metallform geben. Daraufhin wird die Metallform geschlossen, beispielsweise mit einer Patrize, und der gesamte Inhalt der Metallform wird unter Druck durch Erhitzen schmelzgeformt.

Zum Gewinnen des integralen Aufbaus des Mutterkörpers nach der Erfindung kann man irgendein Verfahren bzw. irgendeine Vorrichtung verwenden, mit dem bzw. mit der man das Polybuten-Harz auf eine Temperatur erhitzen kann, bei der es möglich ist, das Harz unter Druck unter Ausführung des endgültigen Formgebungsschrittes zu schmelzen.

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Der nach der Erfindung ausgebildete Mutterkörper ist auch zur Rückgewinnung geeignet. Wenn ein mechanisch beschädigter Mutterkörper auf eine Temperatur von mehr als 150 ⁰C gehalten wird, erweicht das darin enthaltene PoIybuten-Harz und trennt sich von der Metallplatte oder dem Metalldrahtnetz. Das auf diese ¥eise getrennte Polybuten-Harz wird somit zurückgewonnen, und ihm wird, falls erforderlich, ein elektrisch leitendes Pulver zugegeben, um die Leitfähigkeit einzustellen, und daraufhin wird das Harz durch eine Formpresse gegeben, um ein elektrisch leitendes Polybuten-Harz zu erhalten. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden.

Nach der Erfindung wird somit ein Polybuten-Harz, aus dem man mit großem Vorteil einen elektrisch leitenden Körper und einen Isolierkörper herstellen kann, integral mit anderen Komponenten gleichzeitig vereinigt, um einen Mutterkörper zu bilden, der eine lange Lebensdauer hat und der als Kathodenstartmaterial mit Vorteil zum Niederschlagen oder Abscheiden und Abschälen verwendet werden kann. Diese Eigenschaften sind von der industriellen Anwendung her äußerst erwünscht.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand von besonderen Beispielen und einem Bezugsbeispiel im einzelnen erläutert werden. Die erfindungsgemäße Lehre soll allerdings nicht auf diese Beispiele beschränkt sein.

Bezugsbeispiel

Um ein geeignetes Material zum Bilden eines elektrolytischen Abscheidungskörpers in dem Mutterkörper zu finden, wurden verschiedenartige, in der folgenden Tabelle zusammengestellte Harze einem Verfahren zum Herstellen der elektrischen Leitfähigkeit unterworfen (50 Teile von elektrisch leitendem Kohlenstoff XC-72 mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 20 m/U, vertrieben von der Cabot Co.,

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werden 100 Teilen des Harzes zugesetzt), und Proben aus den gewonnenen Materialien wurden bezüglich verschiedener Eigenschaften miteinander verglichen. Die Untersuchungsergebnisse sind ebenfalls in der Tabelle zusammengestellt.

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cn ο cd co to

Harz	Klasse	spezifischer Widerstand (S? cm)	Deh nung 00	Zug festigkeit (kg/cm²)	Ablöse vermögen	chemische Beständig keit	Wärme ausdehnung
butylkautschuk	A	11,5	700	140	X	O	O
lieopren	A	9,1	200	220	X	O	O
iypalon	A	-	75	230	X	O	O
5 B R (Styrol- sutadienkau- bschuk)	A	6,4	600	254	X	X	O
Polybuten-1	B	7 - 13,0	160	260	©	O	O
Spoxidharz, jehärtet	A	400	1,8	320	O	O	Δ
Phenol-Fulfural- iarz	A	225	2,4	195	O	O	Δ
Polyester, un gesättigt	A	212	4,5	280	O	O	Δ
Polyäthylen	B	104	195	164	O	O	O
Polypropylen	B	86	146	205	O	O	O
I V A (Äthylen- Vinylacetat- ^opolymer)	B	33	460	85	4		O
Polyvinyl- bhlorid	B	38	76	291	Δ	O	O

Anmerkung: A ·· aushärtbar; B ·. thermoplastisch

Die Untersuchungen wurden wie folgt durchgeführt:

Spezifischer Widerstand: gemessen mit einer lifheatstonebrücke entsprechend der Norm SRIS-2301 des japanischen Verbandes der Kautschukindustrie

Dehnung: nach der

Zugfestigkeit: japanischen Industrienorm

Ablösvermögen: K-63OI

Bedeutung der für das Ablösvermögen verwendeten Zeichen: fä) leicht

möglich (im wesentlichen wie bei einem Kupfer-Mutterkörper mit einem oberflächenaktiven Mittel)

Δ	schwierig	gut	sehen Gesellschaft für	gut
X	unmöglich	genügend	Materialprüfung)	genügend
	gering

Chemische Beständigkeit: ASTM-D-543 (Norm der amerikani-
	Wärmeausdehnung: ASTM-D-696
	O
O	Λ
Δ
X

Aufgrund dieser Untersuchungsergebnisse ist es augenscheinlich, daß das elektrisch leitende Polybuten gemäß der Erfindung bezüglich der mechanischen Eigenschaften, des Ablösevermögens und der chemischen Beständigkeit hervorragend ist und daher zur Herstellung des elektrolytischen Niederschlags- oder Abscheidungskörpers sehr gut geeignet ist.

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Beispiel 1

Ein elektrisch leitender Kohlenstoff, Conductex 950, mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 22 wju, wurde in Polybuten-1 mit einer Menge von 50 Gew.% des PoIybuten-1 gemischt und dispergiert. Auf diese Weise erhielt man ein elektrisch leitendes Polybuten-Harz. Zwei Lagen von Kupferdrahtnetz nach der japanischen Industrienorm JIS Nr. 25 wurden zwischen den Werkstoff in einer Tiefe von 1,5 mm von den Oberflächen gegeben. Weiterhin wurden zwei Lagen von identischen Kupfernetzen in der Mitte der laminaren Schichten angeordnet, so daß ein laminarer elektrolytischer Abscheidungskörper mit Niederschlags- oder Abscheidungsoberflachen von 1000 mm χ 1000 mm auf beiden Seiten entstand. Am Rand des laminaren elektrolytischen Abscheidungskörpers wurde ein Isolierkörper mit einer Breite von 8 mm befestigt, der aus einem Polybuten-1 bestand, das mit dem für die laminaren Schichten benutzten Polybuten-1 identisch war, allerdings nicht elektrisch leitend gemacht worden ist. Die gesamte Anordnung wurde unter Druck erhitzt· Dabei erhielt man einen elektrolytischen Mutterkörper mit einer Stärke von etwa 9 mm und mit einer integralen Struktur. Der elektrisch leitende Abschnitt des auf diese Weise erhaltenen Mutterkörpers war derart ausgebildet, daß die Kupferdrahtnetze über den oberen Rand des Mutterkörpers in einer gewünschten Gestalt und Form hinausragten und zur Verbindung mit einem üblichen Querstab dienten, über den Strom zugeführt werden konnte.

45 Mutterkörper und 46 Anoden zur elektrolytischen Raffination von Kupfer wurden abwechselnd in einem elektrolytischen Gefäß angeordnet. Unter üblichen Bedingungen, die zur Herstellung von Startplatten geeignet sind, wurde ein elektrolytischer Abscheidungsvorgang ausgeführt:

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Zusammensetzung des Elektrolyten:

Freie Säure 180 g/l

Kupfer 40 g/l

Temperatur des Elektrolyten 60 ⁰C

Stromdichte 2,1 A/dm²

Anodenabstand 100 mm

Während des Abscheidungsvorgangs wurden alle 24 Stunden die Mutterkörper nach oben gezogen, und die abgeschiedenen dünnen Startplatten wurden von den Mutterkörpern abgeschält. Der oben beschriebene Vorgang wurde während eines Zeitraums von drei Monaten wiederholt. Nach dieser Zeit wurden an den Mutterkörpern keine beachtenswerten Beschädigungen festgestellt. Man erhielt in kontinuierlichem Betrieb ausgezeichnete Startplatten.

Beispiel 2

In ein elektrisch leitendes Polybuten-Harz, das mit dem Harz nach Beispiel 1 identisch ist, wurden zwei Lagen von Kupferplatten mit einer Stärke von 0,5 m und mit Perforationen von 2O% des Flächenbereiches (runde Perforationen mit einem Durchmesser von 7,5 mm in Schachbrettmuster) eingesetzt, um einen Mutterkörper von einer Größe zu bilden, die mit derjenigen des Beispiels 1 identisch ist.

45 Mutterkörper der beschriebenen Art und 46 Anoden wurden abwechselnd in einem elektrolytischen Gefäß angeordnet. Unter denselben Bedingungen wie beim Beispiel 1 wurde eine Elektrolyse ausgeführt. Die Mutterkörper wurden alle 24 Stunden aus dem Gefäß gezogen, und die auf den Mutterkörpern ausgebildeten dünnen Kupferplatten wurden abgelöst. Nach einer Betriebsdauer von drei Monaten wurden keine beachtenswerten Schäden an den Mutterkörpern festgestellt. Man erhielt im ununterbrochenen Betrieb ausgezeichnete Startplatten.

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Claims

- 23 Patentansprüche

1· Mutterkörper zum Herstellen von Startplatten zur elektrolytischen Gewinnung von Nichteisenmetall, gekennzeichnet durch einen laminaren elektrolytischen Abscheidungskörper (1, 2;

1, 1a, 2j 1, 2, 5; 1, 6; 1, 7i) und einen mit dem Rand des Abscheidungskörpers integral verbundenen, rahmenförmigen Isolierkörper (3) und dadurch daß der laminare elektrolytische Abscheidungskörper eine Vielzahl von elektrisch leitenden Polybuten-Harzschichten (1), die an demselben Körper zwei elektrolytische Abscheidungsoberflächen bilden, und einen zwischen den elektrisch leite'nden Polybuten-Harzschichten angeordneten planaren Metallkörper (2; 6; 7) aufweist und daß der rahmenartige Isolierkörper aus elektrisch nicht leitendem Polybuten-Harz hergestellt ist.
2. Mutterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das elektrisch nicht leitende Polybuten-Harz ein Homopolymer von Buten-1 ist und daß das elektrisch leitende Polybuten-Harz ein Gemisch aus einem Homopolymer von Buten-1 und einer elektrisch leitenden pulverförmigen Substanz mit einem Anteil von 20 bis 80 Gew.% des Buten-1-Homopolymers ist.
3» Mutterkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die elektrisch leitende pulverförmige Substanz ein

Kohlenstoffpulver ist.

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4. Mutterkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das elektrisch nicht leitende Polybuten-Harz ein Copolymer aus Buten-1 und CX -Olefin mit Kohlenstoffatomen von 2 bis 4 und in einer Menge, die 20 Gew.% des Buten-1 nicht übersteigt, sowie ein polymeres Gemisch aus Polybuten- 1 und Poly- CX- Olefin mit Kohlenstoffatomen von 2 bis 4 und in einer Menge, die 20 Gew.% des Polybuten-1 nicht übersteigt, ist und daß das elektrisch leitende Polybuten-Harz ein Gemisch aus diesem elektrisch nicht leitenden Polybuten-Harz und einer elektrisch leitenden pulverförmigen Substanz ist, die in einer Menge von 20 bis 80 Qev.% des elektrisch nicht leitenden Polybuten-Harzes zugegeben ist. .
5. Mutterkörper nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die elektrisch leitende pulverförmige Substanz ein elektrisch leitendes Kohlenstoffpulver mit einer Teilchengröße von nicht mehr als 100 m,u ist.
6. Mutterkörper nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß die elektrisch leitende pulverförmige Substanz ein elektrisch leitendes Kohlenstoff pulver mit einer Teilchengröße von nicht mehr als 100 m/U ist.
7. Mutterkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der planare Metallkörper eine Lage eines Metalldrahtnetzes (2) ist.
8. Mutterkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der planare Metallkörper eine perforierte Metallplatte (6; 7) ist.

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9. Mutterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,-

daß der planare Metallkörper aus Kupfer oder Aluminium
hergestellt ist.
10. Mutterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der laminare elektrolytische Abscheidungskörper einen Versteifungskörper (5) enthält.
11. Mutterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß er unter Anwendung eines Verfahrens hergestellt ist,
das in der letzten Herstellungsstufe einen durch Erhitzen unter Druck ausgeführten Schmelzformvorgang der Polybuten-Harze enthält.

Li/Gu

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