DE2559665B2

DE2559665B2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen elektrolytischen Färben von mit anodischen Oxidschichten versehenem Gut aus Aluminium

Info

Publication number: DE2559665B2
Application number: DE2559665A
Authority: DE
Inventors: Masao Yokohama Abe; Yoshio Ando; Norio Ashigara Murohushi; Isao Hiratsuka Shimamura; Masaaki Takahashi; Hiroshi Hiratsu Watanabe
Original assignee: Toyo Giken Kogyo KK; Pilot Man Nen Hitsu KK
Current assignee: Pilot Corp; Toyo Giken Kogyo KK
Priority date: 1974-06-08
Filing date: 1975-06-06
Publication date: 1978-10-05
Also published as: US3969211A; DE2525245C3; DE2525245A1; FR2273885B1; JPS50155440A; DE2559665A1; CA1072052A; JPS5432426B2; FR2273885A1; DE2525245B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum elektrolytischen Färben von mit anodischen Oxidschichten versehenem langgestreckten Gut aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit einem Badbehälter und einer Gegenelektrode.

Bei dem langgestreckten Gut handelt es sich beispielsweise um Streifen, Bänder, Drähte oder Folien.

Beim üblichen elektrolytischen Färben ist das langgestreckte Gut aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung im Anschluß an die Ausbildung der anodischen Oxidschicht als Anode für den elektrolytischen Färbevorgang fortlaufend einer verhältnismäßig niedrigen Stromdichte ausgesetzt. Demzufolge ist die für das elektrolytische Färben benötigte Zeitdauer groß. Darüber hinaus benötigt man notwendigerweise elektrolytische Badbehälter mit großen Abmessungen. Andererseits ist es bekannt, daß man die Zeitdauer für das elektrolytische Färben verkürzen und elektrolytische Badbehälter mit kleineren Abmessun-. gen verwenden kann, wenn das elektrolytische Färben mit einer höheren Stromdichte ausgeführt wird. Bei der Verwendung einer höheren Stromdichte tritt allerdings an der Oberfläche des behandelten Guts eine Ungleichmäßigkeit in der Farbe auf, die zu erheblichen Mängeln führt.

Beim Einbringen des Guts in das Bad wird nämlich die Flüssigkeitsoberfläche der Lösung im Badbehälter gestört. Infolge dieser Störungen kommt es zu unterschiedlichen Berührungszeiten zwischen der Lösung und den einzelnen Teilen des Guts. Da der Färbevorgang erst an einer Stelle beginnt, wo das Gut in Berührung mit dem Bad gebracht wird, entsteht im Ergebnis eine ungleichmäßige Färbung mit störenden Streifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, trotz Verwendung einer hohen Stromdichte eine gleichmäßige Färbung zu erzielen.

Zur Lösung dieser Aufgabe iat die eingangs beschriebene Vorrichtung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in einer Zone zwischen der Guteinlaufstelle in das Bad und der Vorderkante der Gegenelektrode eine Abschirmung für das elektrische Feld in Form von mindestens einer selbststehenden,

ίο über den Badspiegel hinausragenden und in enger Berührung mit den beiden Seiten und dem Boden des Badbehälters stehenden Platte mit einer Durchtrittsöffnung für das Gut angeordnet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit derjenigen Stelle, wo der Eintritt des Guts in das elektrolytische Bad erfolgt, kein elektrischer Strom zugeführt, so daß das Färben an dieser Stelle nicht beginnt. Ungleichmäßigkeiten in der Farbe, deren Ursache die Konzentration eines überhohen elektrischen Stromes an der Grenzfläche zwischen dem zu behandelnden Gut und dem elektrolytischen Bad ist, werden folglich wirksam verhindert. Der Färbevorgang kann derart gesteuert werden, daß damit erst begonnen wird, wenn das Aluminium oder die Aluminiumlegierung durch die Abschirmung getreten ist. Die durch das Einbringen des Aluminiums oder der Aluminiumlegierung in das Bad hervorgerufenen Störungen in der elektrolytischen Lösung wirken sich somit auf die Färbung nicht mehr nachteilig aus.

JO Die nach der Erfindung vorgesehene Abschirmung für das elektrische Feld hat die Wirkung, daß bei einem elektrolytischen Färben mit einer hohen Stromdichte ein übermäßig hoher elektrischer Strom daran gehindert wird, sich an der Grenzfläche zwischen ei-

J5 nem Band, einem Streifen, einem Draht oder einer Folie aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und der elektrolytischen Färbelösung zu konzentrieren, und zwar insbesondere dann, wenn das aus Aluminium oder der Aluminiumlegierung bestehende Gut in das elektrolytische Bad eingebracht oder aus ihm genommen wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet insbesondere die folgenden Vorteile:

1. Da die elektrolytische Färbebehandlung innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Zeitperiode mit einer hohen Stromdichte vorgenommen werden kann, sind mit dem Erfindungsgegenstand wirtschaftliche Vorteile erzielbar, die insbesondere auf einer Herabsetzung der Behandlungsund damit der Produktionskosten beruhen.

2. Es wird eine gleichförmige und homogene Qualität und Güte des Produkts erzielt, womit eine größere Widerstandsfähigkeit und Haltbarkeit sowie ein gutes äußeres Erscheinungsbild verbunden sind.

3. Die elektrolytische Färbebehandlungsvorrichtung kann mit verhältnismäßig kleinen Abmessungen ausgebildet werden und weist eine einfache Konstruktion auf, was zu einer Herabsetzung der Erstellungskosten für die Vorrichtung führt.

Die Erfindung wird somit in der Schaffung einer kontinuierlichen elektrolytischen Färbebehandlungsvorrichtung für elektrolytische Färbevorgänge an einem Gebilde, wie einem Band, einem Streifen, einem Draht oder einer Folie aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gesehen, die eine das elektrische Feld abschirmende Einrichtung aufweist. Die Abschirmung enthält vorzugsweise mehrere, sich selbst-

tragende oder freistehende Platten aus einem Kunstharz oder einem ähnlichen V/erkstoff mit elektrischen Isoliereigenschaften. Die das elektrische Feld abschirmende Einrichtung befindet sich in der Zelle mindestens in einer solchen Zone, in der die Abschirmung die Konzentration eines übermäßig hohen elektrischen Stroms an der Grenzfläche zwischen dem Gebilde und der elektrolytischen Färbelösung wirksam unterbinden kann. Dadurch wird eine ungleichmäßige Färbung des Gebildes während des elektrolytischen Färbevorganges durch eine hohe Stromkonzentration, insbesondere bei der Behandlung mit einer hohen Stromdichte, verhindert.

Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen in Verbindung mil bevorzugten Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer nach der Erfindung ausgebildeten elektrolytischen Färbevorrichtung im Längsschnitt,

Fig. 2 eine schematische Stirnansicht der dargestellten Vorrichtung im Querschnitt, und

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche, nur teilweise dargestellte, schematische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Der Aufbau und die Arbeitsweise einer nach der Erfindung ausgebildeten elektrolytischen Behandlungsvorrichtung zum elektrolytischen Färben werden im einzelnen an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Die Erfindung soll allerdings auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht beschränkt sein.

In der Fig. 1 ist eine nach der Erfindung ausgebildete Vorrichtung zum elektrolytischen Färben dargestellt. Die Vorrichtung dient zum Ausführen eines elektrolytischen Färbevorgangs auf einer anodischen Oxidschicht, die auf der Oberfläche des Bandes 3 ausgebildet ist. Die Vorrichtung enthält eine elektrolytische Färbezelie 13 mit einer darin befindlichen elektrolytischen Filrbelösung 14, eine Elektrode 15 aus Kohle, Blei, Nickel oder einem ähnlichen, mit einem Wechselstrom (oder einem wechselstromüberlagerten Gleichstrom) gespeisten Werkstoff und eine Reihe von in einer besonderen Stellung angeordneten Abschirmplatten 19 für das elektrische Feld mit elektrischen Isoliereigenschaften (beispielsweise Polyvinylchlorid und Polyäthylen).

Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Abschirmplatten 19 in eine Zone zwischen der Guteinlaufstelle 16, wo das Band 3 in das Bad 14 eintritt, und der dieser Stelle gegenüberliegenden Vorderkante IS₁ der Elektrode 15 angeordnet. Die Seiten- und Bodenkanten der Platten stehen in enger Berührung mit den Seitenwänden und der Bodenwand der Zelle 13. Die oberen Kanten der Platten 19 ragen dabei über den Badspiegel hinaus. Die Platten 19 haben einen geeigneten Abstand voneinander. Jede der Abschirmplatten 19 ist an einem untergetauchten Abschnitt mit einer länglichen Öffnung 18 versehen, die derart ausgelegt ist, daß das Band 3 durch die Abschirmplatten Taufen kann.

Wie es aus der Fig. 2 hervorgeht, weisen die Abschirmplatten 19 in ihrer Oberfläche Schlitze oder längliche öffnungen 18 auf, die den Durchtritt des Bandes 3 durch die Platten gestatten. Die länglichen öffnungen 18 werden von Aussparungen an den oberen Kanten der unteren Halbteile 19, der Abschirmplatten 19 gebildet. Die nicht weggeschnittenen Abschnitte der Oberkanten der unteren Halbteile 19.

liegen an den geradlinig verlaufenden unteren Kanten der oberen Halbteile 19₂ der Abschirrnplatten 19 an. Bei dieser Vorrichtung zum elektrolytischen Färben wird das Band 3 kontinuierlich in die elektrolytische Färbelösung eingebracht, um die auf dsr Oberfläche des Bandes ausgebildete anodische Oxidschicht zu färben. Wenn das Band 3 in das Bad 14 eingelsitet wird, tritt eine Konzentration der gesamten Menge an elektrischem Strom an der Gren7fläche zwischen

ίο dem Band 3 und dem Bad 14 an der Stelle 16 auf. wo das Band 3 in das Bad 14 einritt. Wenn der elektrolytische Färbevorgang mit einer hohen Stromdichte ausgeführt werden soll, stellt man eine ungleichmäßige Färbung fest, es sei denn, daß eine das elektrische Feld abschirmende Einrichtung in Form der Platten 19 vorgesehen ist. Wenn die elektrolytische Färbevorrichtung mit einer solchen Abschirmung ausgestattet ist, bewirkt diese eine gleichmäßige und gleichförmige Farbgebung, die frei von irgendwelchen Unregelmäßigkeiten in der Färbung ist.

Obwohl sich der elektrische Strom an der Grenzfläche zwischen dem Band und der Lösung zum Zeitpunkt des Austretens des gefärbten Bandes aus der elektrolytischen Färbelösung konzentriert, wird das Band durch den Strom nicht beeinträchtigt, da das Band bereits gefärbt worden ist.

An einer nach der Erfindung ausgebildeten elektrolytischen Färbevorrichtung und einer herkömmlichen Vorrichtung wurden vergleichende Versuche durchgeführt. Bei den Versuchen wurde ein Band und eine Folie aus Aluminium verwendet, auf deren Oberfläche eine anodische Oxidschicht aufgebracht war. Das Band und die Folie wurden mit einer elektrolytischen Färbelösung aus Stannosulfat mit 3 g/l, Nickelsulfat mit 30 g/l und Schwefelsäure mit 20 g/l bei einer Temperatur von 25° C und bei einer Wechselspannung von 15 V behandelt.

Bei der Verwendung der herkömmlichen Vorrichtung, d. h. ohne die Abschirmung für das elektrische Feld, nahmen das Band und die Folie aus Aluminium eine Bronzefärbung an, die eine beachtliche Ungleichförmigkeit aufwies. Im Gegensatz dazu wurde bei Verwendung einer nach der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung mit drei, das elektrische Feld abschirmenden Platten aus Polyvinylchlorid, die eine Dicke von 2 mm hatten und in einem Abstand von 30 mm voneinander in der oben angegebenen Zone angeordnet waren, eine bronzenfarbene elektrolytische Färbung erzielt, die vollkommen frei von Ungleichförmigkeiten und Ungleichmäßigkeiten ii der Farbe war.

Bei der praktischen Anwendung der Abschirmplatten für das elektrische Feld gemäß der Erfindung in einer elektrolytischen Behandlungsvorrichtung oder einer elektrolytischen Färbezelle, werden die Konstruktionsmerkmale der das elektrische Feld abschirmenden Platten, beispielsweise die Anordnungszone,

■ das Material, die Dicke, die Anzahl und der Abstand zwischen den einzelnen Platten, entsprechend dem zu behandelnden Material und den elektrolytischen Behandlungsbedingungen ausgewählt. Wenn das Band derart geführt wird, daß es beim Durchtritt durch die längliche öffnung in den Abschirmplatten mit ihnen nicht in Berührung kommt, kann man die Platten auch aus einem Werkstoff herstellen, der keine elektrischen Isoliereigenschaften aufweist.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Abschirmeinrichtung für das elektrische Feld mit elektri-

sehen Isoliereigenschaften ist es möglich, mehrere Kontakteinrichtungen in Form von Rollen aus einem Werkstoff mit elektrischen Isoliereigenschaften vorzusehen, und zwar in einer solchen Weise, daß die Kontakteinrichtungen zwischen den Platten beide Oberflächen oder eine Oberfläche des durch die Platten tretenden Bandes berühren. Durch die Verwendung einer Kontakteinrichtung dieser Art kann man die Wirkung der Abschirmplatten auf das elektrische Feld weiter verbessern. Um einen glatten oder reibungsfreien Durchtritt des Bandes durch die Platten zu gewährleisten, sollten die darin vorgesehenen länglichen öffnungen hinreichend groß sein. Die Größe dieser öffnungen nimmt jedoch unmittelbar Einfluß auf die Wirkung der Abschirmplatten, und zwar in einer solchen Weise, daß bei einer größeren Öffnungsfläche die erwünschte Dämpfungs- oder Abschirmwirkung auf das elektrische Feld kleiner wird.

Aus diesem Grunde wird es bevorzugt, die genannten Kontakte oder Berührungseinrichtungen zu verwenden, die die Schlitze oder länglichen öffnungen zu beiden Seiten des Bandes abschließen, so daß die Wirkung der das elektrische Feld abschirmenden Platten erhöht wird.

In der Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem mehrere Abschirmplatten 19 für das elektrische Feld vorgesehen sind, deren Anzahl jedoch kleiner ist als bei den vorausgegangenen beschriebenen Beispielen. Weiterhin sind mehrere berührende Führungseinrichtungen 2C in Form von Rollen vorgesehen, die zwischen den Abschirmplatten in der elektrolytischen Färbezelle angeordnet sind.

Falls das Band glatt durch die Abschirmeinrichtung geführt werden kann, ist es nicht erforderlich, daß die Kontakteinrichtungen drehbar ausgebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen elektrolytischen Färben von mit anodischen Oxidschichten versehenem langgestreckten Gut aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit einem Badbehälter und einer Gegenelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Zone (17) zwischen der Guteinlaufstelle (16) in das Bad (14) und der Vorderkante (15.) der Gegenelektrode (15) eine Abschirmung (19) für das elektrische Feld in Form von mindestens einer selbststehenden, über den Badspiegel hinausragenden und in enger Berührung mit den beiden Seiten und dem Boden des Behälters stehenden Platte mit einer Durchtrittsöffnung (18) für das Gut (3) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung aus elektrisch isolierendem oder aus leitendem Material besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (19) Führungseinrichtungen (20) aufweist, die in der Nähe der Durchtrittsöffnung (18) parallel zur Abschirmung und in gleitender Berührung mit dem Gut (3) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen als Rollen ausgebildet sind.