DE2558694C3

DE2558694C3 - Mutterkörper zum Herstellen von Startplatten zur elektrolytischen Gewinnung von Nichteisenmetall

Info

Publication number: DE2558694C3
Application number: DE2558694A
Authority: DE
Inventors: Masatoshi Fukushima; Ryozo Osaka 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: 1980-08-07
Also published as: DE2558694B2; AU8794275A; CA1055425A; GB1473810A; US4040937A; DE2558694A1; JPS5178704A; IT1051979B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mutterkörper zum Herstellen von Startplatten zur elektrolytischen Gewinnung von Nichteisenmetall mit einem laminaren elektrolytischen Abscheidungskörper und einem mit dem Rand des Abscheidungskörpers verbundenen rahmenförmigen Isolierkörper.

Ein derartiger Mutterkörper ist seinem grundsätzlichen Aufbau nach ausi£r DE-AS 11 97 231 bekannt

Wenn ein Nichteisenmetall, beispielsweise Kupfer, Zink und dgl., elektrolytisch raffiniert oder extrahiert werden soll, kann man als Kathodenstartplatte eine dünne Platte aus reinem Kupfer verwenden. 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 h 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.

Es sind Mutterkörper bekannt, die aus einer gewalzten Kupferplatte bestehen, deren Randzonen mit einem Isolierband überzogen sind. Auf der Vorderseite und der Rückseite der gewalzten Kupferplatte sind somit zwei voneinander getrennte Abscheidungsoberflächen mit der erforderlichen Flächenausdehnung vorhanden.

Der Grund, warum man den Rand der Kupferplatte mit einem Isolierband überzieht, ist folgender. Wenn die Elektrolyse mit einer auf ihrer gesamten Oberfläche elektrisch leitenden Kathodenplatte ausgeführt wird, 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 Kathodcnplatte. Aus diesem Grund ist es wichtig, daß der Randabschnitt des 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 Abseheidungsoberfläcben 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 solcher Mutterkörper nicht nur unwirtschaftlich, sondern es treten auch im Anschluß an einen Abscheidungsvorgang gewisse Schwierigkeiten beim Ablösevorgang auf. Der aus Titan 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 dahi r schwierig, den Abschälvorgang 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 Kaotschukoberfläciie 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 Elektrolyseternperaturen, von beispielsweise etwa 60°C, verwendet und dann auf Zimmertemperatur gekühlt wird. Infolge des unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Kunststoffschichten und der darin eingebetteten planaren metallischen Schicht oder des Kernmaterials, die a'.V; zusammen den Mutterkörper bilden, besteht in vielen Fällen die Gefahr, daß die Klebekraft zwischen diesen Schichten nachläßt, so daß der Mutterkörper unbrauchbar wird.

Wenn man in dem Mutterkörper Siliconkautschuk 5 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

ίο 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 Hestellen 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 Abschermngsoberflächen ausgebildeten Isolierzone von Bedeutung. Die Isolierzone wird durch Aufbringen eines Isolierbandes gebildet, das bei der wiederholten elektrolytischen Abscheidung und beim Ablösen des niedergeschlagenen Metalis 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

r> wiederholter Folge ausgeführte Abscheidungs- und Ablösevorgänge. Danach muß das Band erneuert werden. Zur Erneuerung des Bandes sind aber manuelle Arbeiten erforderlich. Man muß nämlich das abgenutzte und beschädigte Band abschälen, die Abrcheidüngsoberfläche 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 Gewin-

4> nung oder Raffination von Nichteisenmetallen einen bedeutenden Engpaß dar. Man benötigt daher fur die Ausführung der Elektrolyse zahlreiche Mutterkörper.

Der aus der bereits erwähnten DE-AS 1197 231 bekannte Mutterkörper weist eine Struktur auf, bei der

V) elektrisch leitende Teile, die auf ihrer Rückseite beispielsweise durch ein Silberlot miteinander verbunden sind, die elektrolytischen Abscheidungsoberflächen bilden. Der Rand der elektrisch leitenden Teile ist von einer Umfangseinfassung umgeben, die aus einem

r> elektrisch nichtleitenden oder dielektrischen Werkstoff besteht. Demgegenüber sind die elektrisch leitenden Teile vorzugsweise aus Kupfer oder einem rostfreien Stahl hergestellt.

Bei diesem bekannten Mutterkörper besteht somit

M) der elektrisch leitei.Je Abscheidungskörper und der an seinem Rand angebrachte Isolierkörper aus unterschiedlichen Werkstoffen. Es treten daher auch h'er die diesbezüglich oben erläuterten Schwierigkeiten auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum

hi Herstellen von Startplatten für die Gewinnung von Nichteisenmetall einer; eleklrolytischen Mutterkörper zu schaffen, der trotz leichter Verarbeitung auch dauerhaft ist und bei dem trotz einer eruten Anhaftune

das niedergeschlagene Metall leicht abgelöst werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs beschriebene Mutterkörper nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der laminare elektrolytische Abscheidungskörper eine Vielzahl von elektrisch leitenden Polybuten-Har/schichten, die an demselben Körper zwei elektrolytische Abscheidungsoberflächen bilden, und einen zwischen den elektrisch leitenden Polybuten-Harzschichten angeordneten planaren Me- in tallkörper aufweist, daß der rahmenförmige Isolierkörper mit dem Rand des Abscheidungskörpers integral ausgebildet ist und aus elektrisch nicht leitendem Polybuten-Harz hergestellt ist, bei dem es sich um ein Homopolymer aus Buten), ein «-Copolymer aus r, Buten-1 und a-Olefin mit Kohlenstoffatomen von 2 bis 4 und in einer Menge, die 20 Gew.-% des Buten-1 nicht übersteigt, oder ein polymeres Gemisch aus Polybuten-1 und Poly-Ä-Olefin mit Kohlenstoffatomen von 2 bis 4 und in einer Menge, die 20 Gew.-% des Polybuten-1 :n nicht übersteigt, handelt, und daß das elektrisch leitende Polybuten-Harz ein Gemisch aus dem elektrisch nicht leitenden Polybuten-Harz und einer elektrisch leitenden pulverförmigen Substanz ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Mutterkörper ist der _>-, Abscheidungskörper im wesentlichen aus dem gleichen Werkstoff wie der rahmenförmige Isolierkörper hergestellt. Die beiden Körper können daher zu einer integralen bzw. einstückigen Einheit miteinander verbunden werden. Die sonst übliche Trennung dieser in beiden Körper und die damit verbundene Herabsetzung der Lebensdauer des Mutterkörpers ist somit durch den Erfindunsgegenstand beseitigt. Polybuten-Harz hat sich als Material zum Herstellen des Mutterkörpers am geeignetsten erwiesen. Das Harz kann durch die Zugabe y, einer elektrisch leitenden pulverförmigen Substanz, beispielsweise Kohlenstoffpulver, elektrisch leitend gemacht werden und stellt dann einen elektrisch leitenden Werkstoff dar. der alle erforderlichen Eigenschaften aufweist, die für einen elektrolytischen Abscheidungskörper notwendig sind, einschließlich der

ii 1.-:, λ _:—ι-

buten-Harz gestattet die Ausbildung einer sehr glatten Oberfläche, an der ein niedergeschlagenes Metall nur schwach anhaftet. -t,

Der nach der Erfindung ausgebildete Mutterkörper zeichnet sich daher 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:

(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/cm² 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 Stoßen ausgesetzt ist.

(2) Das elektrisch leitende Polybuten-Harz weist

charakteristische Eigenschaften auf, die für einer 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 spezifischer Widerstand von 10±5Ω cm, der für der Anwendungsfall gerade richtig ist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Harzes beträgt 1,25. Trot/ Temperaturschwankungen hat man daher im wesentlichen ein konstantes Werkstück. Der Erweichungspunkt beträgt etwa 125"C. Dieser Wert ist für die Verwendung des Mutterkörpers in einem üblichen Elektrolyten bei einer Temperatur von 60° C 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 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 +100⁰C 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^cC erhitzt wurden und ui: -n - _

ti\.it 1 ag tong augcivuiiii wuiucll,

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.

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

F i g. 1 eine teilweise weggeschnittene Vorderansicht einer Ausführungsform eines Mutterkörpers nach der Erfindung,

F i g. 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 Ausführungsbeispiels,

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

F i g. 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 'Jtr Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele eines Mutterkörpers oder eines Ausgangsniaterials gemäß der Erfindung darges'ellt. in

In den Fig. t und 2 ist die grundsätzliche Konstruktion des Mutterkörpers gezeigt. Die Fig. I ist eine teilweise weggeschnittene Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels des nach der Erfindung ausgebildeten Mutterkörpers, und die F i g. 2 ist ein Querschnitt längs ι > der Linie II —Il der Fig. I. Wie es aus der Fig.2 deutlich hervorgeht, weist die grundsätzliche Konstruktion des Mutterkörpers gemäß der Erfindung einen clekiruiyiisehen Äbscheidungskörper mit einer iaminnren Struktur auf, die im Verbund zwei Oberflächen- -'<> schichten 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 w StruL.ur zu verstehen, bei der die betreffenden Bauteile in einer nicht trennbaren Weise miteinander schmelzverbunden sind, wie es insbesondere für den elektrolytischen Äbscheidungskörper und den Isolierkörper der Fall ist. Der in der beschriebenen Weise als integrale r> Struktur ausgebildete Mutterkörper kann an einem Querstab 4 befestigt und zum Abscheiden von Nichteisenmetall verwendet werden.

Es ist von Vorteil, daß die Lage aus dem Metalldrahtnetz 2, das einen planaren Metallkörper w darstellt, durch den gesamten Bereich des elektrolytischen Abscheiduneskörpers verläuft. Dem planaren Metallkörper kommen die Funktionen zu, die elektrische Leitfähigkeit des elektrolytischen Abscheidungskörpers zu erhöhen sowie den gesamten Mutterkörper ·4> zu versteifen und auf ihn einen gewichtseinstellenden Einfluß auszuüben. Polybuten-Harz hat den Vorteil, 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 F i g. 3 ist ein Beispiel eines Mutterkörpers mit zwei Metalldrahtnetzen dargestellt Zwischen den beiden Metalldrahtnetzen befindet sich eine Schicht la aus einem elektrisch leitenden Polybuten-Harz. Es können auch noch mehr Metalldrahtnetze vorgesehen sein. In der F i g. 4 ist der Querschnitt eines Mutterkörpers gezeigt, bei dem ein Versteifungskörper 5 aus einem faserverstärkten ao 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 Polybu· ten-Harz auf beiden Seiten der Metallplatte miteinandei integral vereinigen, wodurch das Haftvermögen zwischen diesen beiden Komponenten des Mutterkörper! verbessert wird.

Die Fig.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 —Vl der F i g. 5 dar. Bei einer anderen Ausführungsform nach der Fig. 7 sind in einer fvieiaiipiaite 7 anstelle von quadratischen Löchern 6a runde Löcher 7a vorgesehen. F i g. 8 ist ein Querschnitt längs der Linie VIII —VIII der Fig. 7. Nach der Erfindung können die Form und die Anordnung der Löcher beliebig gewählt sein. So können beispielsweise dreieckige, ovale oder anders geformte Löcher oder Kombinationen dieser Löcher verwendet werden.

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

Der elektrolytische Niederschlags- oder Abscheidungskörper und der Isolierkörper, die zusammen den Mutterkörper bilden, können im wesentlichen aus demselben Material bestehen, nämlich einem Polybuten-Harz. Unter dem Ausdruck »Polybuten-Harz« 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 «-Olefin mit Kohlenstoffatomen von 1 bis 4 und in einer Menge, die 20 Gew.-% des Buten-I nicht überschreitet, und ein polymeres Gemisch aim Pnlvhiitpn-1 nnH pinpm Pn\ympr ai_ic a-Olefin mit Kohlenstoffatomen von 2 bis 4 und in einer Menge, die 20 Gew.-% 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 «-Olefins oder Polymers vorzugsweise nicht mehr als 10% und entsprechend einer noch mehr bevorzugten Ausbildung nicht mehr 5% des Buten-I oder Polybuten-1. Ein äußerst vorteilhaftes Polybuten-Harz ist das Homopolymer aus Buten-1.

Das Polybuten-Harz hat vorzugsweise einen Schmelzindex in einem Bereich von 1,0 bis 3,5, vorzugsweise von 2,0 bis 2,8, eine Erweichungstemperatur in einem Bereich von 100 bis 140° C, vorzugsweise von 115 bis 130⁰C, und einen Schmelzpunkt in einem Bereich von 120 bis 180° C, vorzugsweise von 140 bis 165°C.

Dem Polybuten-Harz kann man weitere Additive hinzugeben, die im allgemeinen bei der Harzverarbeitung verwendet werden, beispielsweise ein Weichmacher, ein thermisches Stabilisierungsmittel, ein Pigment und dgl, und zwar in Mengen, die für solche Additive üblich sind. Das auf diese Weise 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. Kohlenstoffpulver, insbesondere elektrisch leitendes Kohlenstoffpulver, ist ein für die Erfindung hervorragend geeignetes Material. Das Pulver soll ein? Teilchengröße von weniger als 100 ιτιμ haben. Eine Teilchengröße in einem Bereich von 5 bis 50 Γημ 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.-°/o des Polybuten-Harzes gewählt.

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

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 Abscheidungskörper 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 vaiiicri werden. Su kann man fviutterkorper 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 Abscheidungskörper 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 Metallform in einen integralen Mutterkörper geschmolzen wird.

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 init 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

ίο 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 Außen-

i'. seite 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.

2n 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

2i Harz unter Druck unter Ausführung des endgültigen Formgebungsschrittes zu schmelzen.

Der nach der Erfindung ausgebildete Mutterkörper ist auch zur Rückgewinnung geeignet. Wenn ein mechanisch beschädigter Mutterkörper auf eine Temperatur von mehr als 150⁰C gehalten wird, erweicht das darin enthaltene Polybuten-Harz und trennt sich von der Metallplatte oder dem Metalldrahtnetz. Das auf diese Weise getrennte Polybuten-Harz wird somit zurückgewonnen, und ihm wird, falls erforderlich, ein

j-) 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.

so 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 mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 20 πιμ werden 100 Teilen des Harzes zugesetzt),

b5 und Proben aus den gewonnenen Materialien wurden bezüglich verschiedener Eigenschaften miteinander verglichen. Die Untersuchungsergebnisse sind ebenfalls in der Tabelle zusammengestellt

Klasse Spezifischer Dehnung Zug-

Widersiand festigkeit

(ijcm) (%) (kg/cm²)

Ablösevermögen

Chemische WärmeBeständig- auskeit dehnung

Butylkautschuk

Neopren

Hypalon

SBR (Styrolbutadienkautschuk)

Polybuten-1
Epoxidharz, gehärtet
Phenol-Fulfural-Harz
Polyester, ungesättigt
Polyäthylen
Polypropylen

EVA (Äthyle v-Vinyl-

acetat-Copolymer)

Polyvinylchlorid

A A A A

B A A A B B B

11,5	700	140	X
9,1	200	220	X
-	75	230	X
6,4	600	254	X
7-13,0	160	260	(S)
400	1,8	320	O
225	2,4	195	O
212	4,5	280	O
104	195	164	O
86	146	205	O
33	460	85	Δ

38

76

291 O O O χ

O O O O O O Δ

O O O O

O Δ Δ Δ O O O

Anmerkung: A = aushärtbar; B = thermoplastisch.

Die Untersuchungen wurden unter Berücksichtigung gängiger Industrienormen durchgeführt.

Bedeutung der in der Tabelle verwendeten Zeichen:

Ablösevermögen:

® leicht

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

Δ schwierig

x unmöglich

Chemische Beständigkeit:

Ogut

Δgenügend

x gering

Wärmeausdehnung:

Ogut

Δ genügend

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 elektrolvtischen Niederschlags- oder Abscheidungskörpers sehr gut geeignet ist.

Beispiel 1

Ein elektrisch leitender Kohlenstoff mit einer durchschnittlichen Teiichengröße von etwa 22 μ wurde in Polybuten-1 mit einer Menge von 50 Gew.-% des Polybuten-1 gemischt und dispergiert. Auf diese Weise erhielt man ein elektrisch leitendes Polybuten-Harz. Zwei Lagen eines genormten Kupferdrahtnetzes wurden zwischen den Werkstoff in einer Tiefe von i,5mm 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 Abscheidungsoberflächen 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 Polybutene 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:

Zusammensetzung des Elektrolyten:	180 g/l
Freie Säure	40 g/l
Kupfer	60° C
Temperatur des Elektrolyten	2,1 A/dm
Stromdichte	100 mm.
Anodenabstand

bo 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

b5 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 mm und mit Perforationen von 20% des Flächenbereiches (runde Perforationen mit einem Durchmesser von 7,5 mm in Schachbrettmuster) eingesetzt, um einen Mutterkörper von einer Größe zu bilden, die mit ι ο derjenigen des Beispiels 1 identisch ist

45 Mutterkörper der beschriebenen Art und 4 Anoden wurden abwechselnd in einem elektrolytische Gefäß angeordnet Unter denselben Bedingungen W beim Beispiel 1 wurde eine Elektrolyse ausgeführt D Mutterkörper wurden alle 24 Stunden aus dem Gefä gezogen, und die auf den Mutterkörpern ausgebildete dünnen Kupferplatten wurden abgelöst Nach eini Betriebsdauer von drei Monaten wurden keine beacl tenswerten Schaden an den Mutterkörpern festgestel Man erhielt im ununterbrochenen Betrieb ausgezeicl nete Startplatten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mutterkörper zum Herstellen von Startplatten zur elektrolytischen Gewinnung von Nichteisenmetall mit einem laminaren elektrolyiischen Abscheidungskörper und einem mit dem Rand des Abscheidungskörpers verbundenen rahmenförmigen Isolierkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der laminare elektrolytische Abscheidungskörper (1, 2; 1, la, 2; I₁ 2, 5; 1, 6; 1, 7) eine Vielzahl "on elektrisch leitenden Polybuten-Harzschichten (1), die an demselben Körper zwei elektrolytische Abscheidungsoberflächen bilden, und einen zwischen den elektrisch leitenden Polybuten-Harzschichten angeordneten planaren Metallkörper (2; 6; 7) aufweist, daß der rahmenförmige Isolierkörper (3) mit dem Rand des Abscheidungskörpers integral ausgebildet ist und aus elektrisch nicht leitendem Polybuten-Harz hergestellt ist, bei dem es sich um eau Homopolymer aus Buten-1, ein Copolymer aus Buten-1 und a-O'.efin mit Kohlenstoffatomen von 2 bis 4 und in einer Menge, die 20 Gew.-% des Buten-1 nicht übersteigt, oder ein polymeres Gemisch aus Polybuten-1 und Poly-a-Olefin mit Kohlenstoffatomen von 2 bis 4 und in einer Menge, die 20 Gew.-% des Polybuten-1 nicht übersteigt, handelt, und daß das elektrisch leitende Polybuten-Harz ein Gemisch aus dem elektrisch nicht leitenden Polybuten-Harz und einer elektrisch leitenden pulverförmigen Substanz ist

2. Mutterknrper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch nicht leitende Polybuten-Harz ein Homopolymer aus Buten-1 ist und daß das elektrisch lehende Polybuten-Harz ein « Gemisch aus einem Homopolymt. 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 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch nicht leitende Polybuten-Harz ein Copolymer aus Buten-1 und «-Olefin mit Kohlenstoffatomen von 2 bis 4 und in einer Menge, die 5 Gew.-% des Buten-1 nicht übersteigt, oder ein polymeres Gemisch aus Polybuten-1 und Poly-«-Olefin mit Kohlenstoffatomen von 2 bis 4 und in einer Menge, die 5 Gew.-°/o des Polybuten-1 nicht übersteigt, ist und daß das elektrisch leitende Polybuten-Harz ein Gemisch aus diesem elektrisch nicht leitenden Polybuten-Harz ίο und einer elektrisch leitenden pulverförmigen Substanz ist, die in einer Menge von 20 bis 80 Gew.-% des elektrisch nicht leitenden Polybuten-Harzes zugegeben ist.

4. Mutterkörper nach Anspruch 1 bis 3, dadurch v, gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende pulverförmige Substanz ein Kohlenstoffpulver ist.

5. Mutterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende pulverförmige Substanz ein elektrisch leitendes hi Kohlenstoffpulver mit einer Teilchengröße von nicht mehr als tOÖ πιμ ist.

6. Mutterkörper nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der planare Metallkörper eine Lage eines Metalldrahtnetzes (2) ist. h">

7. Mutterkörper nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der planare Metallkörper eine perforierte Metallplatte (6; 7) ist.

8, Mutterkörper nach einem der Ansprüche l bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der planare Metallkörper aus Kupfer oder Aluminium hergestellt ist,

9, Mutterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der laminare elektrolytische Abscheidungskörper einen Versteifungskörper (5) enthält

10, Mutterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er unter Anwendung eines Verfahrens hergestellt ist, in dessen letzter Herstellungsstufe die Polybuten-Harze durch Erhitzen unter Druck schmelzgeformt werden.