DE2658234C3 - Process for coating individual fibers of a fiber bundle and device for carrying out the process - Google Patents

Process for coating individual fibers of a fiber bundle and device for carrying out the process

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DE2658234C3 DE19762658234 DE2658234A DE2658234C3 DE 2658234 C3 DE2658234 C3 DE 2658234C3 DE 19762658234 DE19762658234 DE 19762658234 DE 2658234 A DE2658234 A DE 2658234A DE 2658234 C3 DE2658234 C3 DE 2658234C3
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beschichtung von zu einem Bündel zusammengefaßten Fasern aus Kohlenstoff für Bürstenschleifkontakte elektrischer Maschinen, bei dem das Faserbündel einer das Faserbündel aufspreizenden Reaktionslösung ausgesetzt wird, aus der auf stromlosem, chemischem V/ege eine elektrisch leitende Substanz auf den Fasern abgeschieden wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Ein entsprechendes Abscheidungsverfahren ist aus der FR-PS 15 54 188 bekannt.The invention relates to a method for coating of bundles combined Carbon fibers for brush sliding contacts in electrical machines, in which the fiber bundle is a the fiber bundle is exposed to the spreading reaction solution, from which on electroless, chemical V / ege an electrically conductive substance is deposited on the fibers. The invention also relates to a Apparatus for carrying out this process. A corresponding deposition process is out the FR-PS 15 54 188 known.

Unter einer stromlosen, chemischen Abscheidung ist ein Verfahren zu verstehen, bei dem Ionen eines Substanzmaterials, beispielsweise Metallionen, aus einer Reaktionslösung auf einem Gegenstand, der mit einem Überzug bereits versehen sein kann, in einer Redu'.ctionsreaktion abgeschieden werden. Das Material des zu überziehenden Gegenstandes bzw. seines Überzugs wirkt bei dieser Reduktionsreaktion als Katalysator.Electroless chemical deposition is understood to mean a process in which the ions of a Substance material, for example metal ions, from a reaction solution on an object with a Coating can already be provided, be deposited in a reduction reaction. The material of the The object to be coated or its coating acts as a catalyst in this reduction reaction.

Auch aus der DE-OS 16 96 487 ist ein solches Abscheidungsverfahren bekannt. Bei diesem Verfahren werden Kohlenstoffäden, die gebündelt oder zu einer textilartigen Struktur angeordnet sein können, zunächst einem wäßrigen Oxidationsmittel wie beispielsweise konzentrierter Salpetersäure ausgesetzt. Nach dieser Vorbehandlung werden die Kohlenstoffäden in eine Reaktionslösung eingebracht, die das abzuscheidende Metall enthält und in einer Reduktionsreaktion ein Abscheiden auf den vorbehandelten Oberflächen der Kohlenstoffäden bewirk».Such a deposition process is also known from DE-OS 16 96 487. In this procedure carbon threads, which can be bundled or arranged in a textile-like structure, are first exposed to an aqueous oxidizing agent such as concentrated nitric acid. After this Pretreatment, the carbon threads are introduced into a reaction solution, which is the one to be deposited Contains metal and in a reduction reaction a deposition on the pretreated surfaces of the Carbon threads cause ».

Derartige mit einem Metallüberzug versehene Kohlenstoffäden können beispielsweise für Bürsten zur Stromübertragung zwischen einem feststehenden und einem rohrenden Maschinenteil einer elektrischen Maschine verwendet werden (vgl. beispielsweiseSuch carbon threads provided with a metal coating can be used, for example, for brushes Power transmission between a stationary and a tubular machine part of an electrical Machine can be used (see for example

, DE-OS 19 10 906)., DE-OS 19 10 906).

Bei den aus der genannten FR-PS 15 54 188 und derIn the case of the said FR-PS 15 54 188 and the

j DE-OS 16 96 487 bekannten Abscheidungsverfahrenj DE-OS 16 96 487 known deposition process

wird zwar eine gewisse Aufspreizung der Faserbündel erreicht; dennoch besteht die Gefahr, daß einzelne Fasern während des Beschichtungsvorganges aneinanderhaften und somit nur ungleichmäßig beschichtet werden.a certain spreading of the fiber bundles is achieved; nevertheless there is a risk that individual Fibers stick together during the coating process and are therefore only coated unevenly will.

j Aufgrund dieser Schwierigkeiten wird bei dem ausj Because of these difficulties, the out

* der GB-PS 13 09 252 bekannten Verfahren das Faserbündel vor dem eigentlichen Beschichtungsvorgang ' durch eine sich in der Bewegungsrichtung des Bündels ι erweiternde Kammer geführt und dabei mehreren in* the GB-PS 13 09 252 known method the fiber bundle before the actual coating process' by moving in the direction of movement of the bundle ι widening chamber led and thereby several in

• Reihen angeordneten Flüssigkeitsstrahlen ausgesetzt ( wird. Die Anzahl dieser Flüssigkeitsstrahlen, die senkrecht zur Führungsrichtung des Bündels gerichtet sind, nimmt in der Bewegungsrichtung des Bündels stetig zu, wodurch die Fasern in entsprechender Weise auseinandergespreizt werden. Dieses Verfahren ist jedoch verhältnismäßig aufwendig, ohne daß ein ! Aneinanderheften einzelner Fasern, insbesondere wenn diese sehr dünn sind, völlig ausgeschlossen ist.• rows arranged liquid jets will (subject to the number of these liquid jets which are directed perpendicularly to the guide direction of the bundle., Increasing steadily in the direction of movement of the bundle, the fibers which in a corresponding manner are spread apart. However, this method is relatively complex, without any ! Sticking individual fibers together, especially if these are very thin, is completely excluded.

Auch bei dem aus der DE-OS 22 50 309 bekannten Verfahren wird eine Aufspreizung der einzelnen Fasern eines Faserbündels dadurch erreicht, daß die Tasern Strahlen aus einer Reaktionslösung, die quer zu den Fasern gerichtet sind, ausgesetzt werden. Dieses < Verfahren zur Faseraufspreizung entspricht somit im wesentlichen dem aus der GB-PS 13 09 252 bekannten Verfahren. Außerdem sollen gemäß der DE-OS 22 50 309 die einzelnen Fasern miteinander stark verzwirnt sein und mit Hilfe von Bindegarnen zusammengehalten werden. Eine gleichmäßige Beschichtung der Fasern ist deshalb bei diesem Verfahren ebenfalls nicht gewährleistet.In the method known from DE-OS 22 50 309, the individual fibers are also spread apart a fiber bundle achieved by the fact that the taser rays from a reaction solution, which transversely to the Fibers are directed to be exposed. This <method for fiber spreading thus corresponds to the essential to the process known from GB-PS 13 09 252. In addition, according to DE-OS 22 50 309 the individual fibers are strongly twisted together and with the help of binding twine be held together. A uniform coating of the fibers is therefore essential in this process also not guaranteed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, das eingangs genannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß eine gleichmäßige Beschichtung aller einzelner Fasern des Faserbündels erreicht wird, auch dann, wenn diese Fasern sehr dünn sind.The object of the present invention is therefore to apply the method mentioned at the beginning to this effect improve that a uniform coating of all individual fibers of the fiber bundle is achieved, too when these fibers are very thin.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.This object is achieved according to the invention with the measures specified in the characterizing part of claim 1 solved.

Die Vorteile des Verfahrens nach der ErfindungThe advantages of the method according to the invention

bestehen insbesondere darin, daß sich die einzelnenare in particular that the individual

, Fasern des locker hängenden Faserbündels in der vertikal verlaufenden Strömung der an ihnen entlangfließenden Reaktionslösung bei der vorbestimmten ' Strömungsgeschwindigkeit auseinanderspreizen, da aufgrund der Oberflächenspannung der Flüssigkeit eine, Fibers of the loosely hanging fiber bundle in the vertical flow of the one flowing along them Spread the reaction solution apart at the predetermined 'flow rate, there due to the surface tension of the liquid a

■ Art Flüssigkeitsschlauch um jede Faser gebildet wird.■ Kind of fluid tube is formed around each fiber.

Durch das Auseinanderspreizen der Fasern kann so die Reaktionslösung die Oberflächenteile aller Fasern erreichen. Auf diese Weise lassen sich die Fasern sowohl über die Länge als auch über den Querschnitt gleichmäßig beschichten.By spreading the fibers apart, the reaction solution can affect the surface parts of all fibers reach. In this way, the fibers can be stretched both along their length and across their cross-section coat evenly.

Dieses Sich-Auseinanderspreizen der einzelnen Fa-' sern wird auf alle Fälle erreicht, wenn die Reaktionslösung mit einer vorbestimmten Mindestgeschwindigkeit an dem zu beschichtenden Teil des Faserbündels entlangströmt. Diese Mindestgeschwindigkeit kann durch einfache Versuche leicht ermittelt werden.This spreading apart of the individual fibers is achieved in all cases when the reaction solution at a predetermined minimum speed on the part of the fiber bundle to be coated flows along. This minimum speed can easily be determined by simple experiments.

Vorteilhaft strömt die Reaktionslösung mit einer vorbestimmten Höchstgeschwindigkeit an dem zu beschichtenden Teil des Faserbündel entlang. Bei einer Überschreitung dieser Geschwindigkeitsgrenze neigt nämlich die Strömung leicht zu Turbulenzen, und einzelne Fasern können dann aneinanderheften.The reaction solution advantageously flows with a predetermined maximum speed along the part of the fiber bundle to be coated. At a If this speed limit is exceeded, the flow tends to develop turbulence, and individual fibers can then stick together.

Ferner wird vorteilhaft vor und/oder nach der stromlosen Abscheidung der locker aufgehängte Teil des Faserbündels der Strömung mindestens einer weiteren Bebandlungsflüssigkeit ausgesetzt Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung kann vorteilhaft das Faserbündel kontinuierlich über mehrere Transportvorrichtung bewegt werden und können die zwischen diesen Transportvorrichtungen hängenden Teile des Faserbündels der Reaktionslösung bzw. der Behandlungsflüssigkeit ausgesetzt werden. Besonders Faserbündel größerer Länge können so in einem Durchlaufverfahren allen für eine Beschichtung erforderlichen Verfahrensschritten ohne Unterbrechung unterzogen werden.It is also advantageous before and / or after electroless deposition of the loosely suspended part of the fiber bundle of the flow at least one exposed to further treatment liquid According to a further development of the method according to In accordance with the invention, the fiber bundle can advantageously be moved continuously over several transport devices and the parts of the fiber bundle of the reaction solution hanging between these transport devices or exposed to the treatment liquid. Especially fiber bundles of greater length can do this all process steps required for a coating in one continuous process without interruption be subjected.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist eine Vorrichtung besonders geeignet, die em trichterförmiges Bauteil mit mindestens einer Abflußöffnung enthält, durch die das mit der Reaktionslösung oder mit der Behandlungsflüssigkeit su behandelnde Teil des Faserbündels hängend angeordnet ist, und die mit einer Pumpe zum teilweisen Anfüllen des trichterförmigen Bauteils mit der Reaktions''iung bzw. der Behandiungsflüssigkeii versehen ist. Mit Hilfe dieses trichterförmigen Bauteils läßt sich eine turbulenziirrne Strömung mit einer ausreichenden Strömungsgeschwindigkeit längs des hängenden Teils des Faserbündels erreichenFor carrying out the method according to the invention, an apparatus is particularly suitable which contains em funnel-shaped component having at least one outlet opening through which the su treated with the reaction solution or with the treatment liquid part of the fiber bundle is suspended, and with a pump for partially Stuffing of the funnel-shaped component is provided with the reaction liquid or the treatment liquid. With the help of this funnel-shaped component, a turbulent flow with a sufficient flow velocity can be achieved along the hanging part of the fiber bundle

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Vorrichtung wird der Innendurchmesser der Abflußöff-3C nung des trichterförmigen Bauteiles mindestens doppelt so groß wie der Außendurchmesser aes Faserbündels gewählt. Vorzugsweise kann der Innendurchmesser der Abflußöffnung drei- bis zehnmal größer als der Außendurchmesser des Faserbündels sein. Mit dieser Maßnahme erhält man eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit der Reaktionslösung oder der Flüssigkeit längs des Faserbündels und dadurch ein genügendes Aufspreizen der einzelnen Fasern des Bündels.According to an advantageous development of this device, the inner diameter of the discharge opening 3C tion of the funnel-shaped component at least twice as large as the outer diameter of a fiber bundle chosen. Preferably, the inside diameter of the drain opening can be three to ten times larger than that Be the outer diameter of the fiber bundle. With this measure, a sufficient flow velocity is obtained the reaction solution or the liquid along the fiber bundle and thereby a sufficient one Spreading the individual fibers of the bundle.

Eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Düse zum Einspritzen der Reaktionslösung oder der Behandlungsflüssigkeit in den hängenden Teil des Faserbündels unterhalb des Aufhängepunktes vorgesehen ist. Auch mit dieser Maßnahme können die für eine Beschichtung günstigsten Strömungsverhältnisse längs der Fasern des Faserbündels erreicht werden.Another device for carrying out the method according to the invention is characterized in that that at least one nozzle for injecting the reaction solution or the treatment liquid into the hanging part of the fiber bundle is provided below the suspension point. Even with this one Measure can be the most favorable flow conditions for a coating along the fibers of the Fiber bundle can be achieved.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung sind in den restlichen Unteransprüchen gekennzeichnet.Further advantageous embodiments of the method and the device according to the invention are shown in remaining subclaims characterized.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung noch weiter erläutert. Es zeigen die F i g. 1 und 2 jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens nach de; Erfindung.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows the F i g. 1 and 2 each an embodiment of a device for performing the coating process according to de; Invention.

Die in Fig. 1 als Querschnitt schematisch dargestellte Vorrichtung enthält einen Trichter 2, durch dessen nach unten weisende Auslaßöffnung 3 ein Bündel 5 aus einer Vielzahl von Graphitfasern, von denen in der Figur nur einige wenige wiedergegeben sind, hindurchgeführt ist. Das Faserbündel vrrd oberhalb der mit 7 bezeichneten Trichteröffnung von einer in der Figur dargestellten Haltevorrichtung gehalten und hängt locker nach unten. Unterhalb des frei hängenden Endes des Faserbündel* % ist ein Auffangbecken 8 angeordnet, in dem sich eine Reaktionsflüssigkeit 10 befindet. Diese Reaktionsflüssipkeit Kann niitt(!c einrr Pumpe 11 über eine Steigleitung 12 in die Trichteröffnung 7 eingeleitetThe device shown schematically in cross section in FIG. 1 contains a funnel 2, through the downwardly pointing outlet opening 3 of which a bundle 5 of a large number of graphite fibers, of which only a few are shown in the figure, is passed. The fiber bundle is held vrrd above the funnel opening marked 7 by a holding device shown in the figure and hangs loosely downwards. A collecting basin 8, in which a reaction liquid 10 is located, is arranged below the freely hanging end of the fiber bundle * %. This Reaktionsflüssipkeit Can niitt (! C einrr pump 11 through a riser 12 into the funnel opening 7 launched

werden, so daß der Trichter 2 teilweise mit dieser Reaktionsflüssigkeit gefüllt ist. Wie in der Figur durch einzelne Pfeile 14 angedeuct ist, fließt die Reaktionsflüssigkeit 10 aus dem Trichter durch die Trichterauslaßöffnung 3 längs der einzelnen Fasern des Faserbündels 5 > nach unten und wird in dem Auffangbehälter 8 gesammelt. Der von der Reaktionsflüssigkeit 10 benetzte T;il des Faserbündels ist in der Figur mit 15. der unbenetzte Teil mit 16 bezeichnet. Der Innendurchmesser der Trichterauslaßöffnung 3 ist dabei vorteilhaft to doppelt so groß, vorzugsweise drei- bis zehnmal so groß wie der Außendurchmesser des Faserbündels 5 gewählt.so that the funnel 2 is partially filled with this reaction liquid. As in the figure through individual arrows 14 is indicated, the reaction liquid 10 flows from the funnel through the funnel outlet opening 3 along the individual fibers of the fiber bundle 5> down and is collected in the collecting container 8. The one from the reaction liquid 10 The wetted part of the fiber bundle is designated by 15 in the figure, the unwetted part by 16. The inside diameter the funnel outlet opening 3 is advantageously twice as large, preferably three to ten times as large how the outer diameter of the fiber bundle 5 is chosen.

Die in der Figur angedeutete Reaktionsflüssigkeit 10 kann insbesondere eine Reaktionslösung sein, mit der auf stromlosem, chemischem Wege auf den Fasern des Faserbündels Steine Substanz, insbesondere ein Metall, abgeschieden wird. Da vielfach für eine Beschichtung des Faserbündels mehrere Vor- und Nachbehandlungsschritte angewandt werden, bei denen ebenfalls das Faserbündel einer entsprechenden Flüssigkeit ausgesetzt wird, lassen sich die Vorrichtung und das Verfahren nach der Erfindung vorteilhaft auch für diese Behandlungsschritte verwenden. Mit der Figur kann deshalb auch ein solcher Behandlungsschritt veranschaulicht sein. Die Reaktionsflüssigkeit IO stellt dann 2ί die entsprechende Behandlungsflüssigkeit dar.The reaction liquid 10 indicated in the figure can in particular be a reaction solution with which by electroless chemical means on the fibers of the fiber bundle stones substance, in particular a metal, is deposited. Since several pre- and post-treatment steps are often used for a coating of the fiber bundle, in which the The device and the The method according to the invention can also be used advantageously for these treatment steps. With the figure can therefore such a treatment step should also be illustrated. The reaction liquid IO then represents 2ί the corresponding treatment liquid.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel zur Durchführung ces Verfahrens nach der Erfindung mit einer Vorrichtung nach Fig. 1 besteht das Bündel 5 aus etwa 10 000 einzelnen Graphitfasern mit jeweils einem Durchmesser von 7,5 μιτι, wobei die Fasern auf 1 m Bündellänge 5mal miteinander verdrillt sind. Die Auslaßöffnung 3 des Trichters 2 hat einen Innendurchmesser von 7 mm und eine nach unten weisende Länge von 2 cm. Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels der Reaktionsflüssigkeit 10 in ii dem Trichter wird über die Zuflußmenge an Reaktionsflüssigkeit reguliert und beträgt beispielsweise I bis 5 cm. Die Länge des von der Reaktionsflüssigkeit 10 benetzten Teils 15 des Bündels 5 beträgt etwa 30 bis 60 cm. Der Auffangbehälter 8, die Pumpe 11 und das Steigrohr 12 sind vorteilhaft aus Kunststoff gefertigt, um Reaktionen mit den für eine Beschichtung erforderlichen Flüssigkeiten auszuschließen. Die Förderleistung der Pumpe 11 beträgt beispielsweise 1 l/min.According to an embodiment for carrying out the method according to the invention with a device According to Fig. 1, the bundle 5 consists of about 10,000 individual graphite fibers, each with a diameter of 7.5 μιτι, the fibers on 1 m bundle length 5 times are twisted together. The outlet opening 3 of the funnel 2 has an inner diameter of 7 mm and a downward-facing length of 2 cm. The height of the liquid level of the reaction liquid 10 in ii the funnel is regulated via the inflow of reaction liquid and is, for example, 1 to 5 cm. The length of the part 15 of the bundle 5 wetted by the reaction liquid 10 is about 30 to 60 cm. The collecting container 8, the pump 11 and the riser pipe 12 are advantageously made of plastic, in order to exclude reactions with the liquids required for a coating. The capacity the pump 11 is, for example, 1 l / min.

Mit dieser Vorrichtung kann das Faserbündel 5 mit bekannten Lösungen stromlos verkupfert werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die folgenden Verfahrensschritte nacheinander durchgeführt:With this device, the fiber bundle 5 can be electrolessly copper-plated with known solutions. According to an exemplary embodiment, the following method steps are carried out one after the other:

1. Spülung der Oberflächen der Graphitfasern bei Raumtemperatur etwa 10 min. lang mit einer Reinigungsflüssigkeit.1. Rinse the surfaces of the graphite fibers at room temperature for about 10 minutes with a Cleaning fluid.

2. Spülung des Faserbündels mit Wasser.2. Rinsing the fiber bundle with water.

3. Behandlung des Faserbündels etwa 1 bis 2 min. lang mit Salzsäure, die im Verhältnis 1:3 mit Wasser verdünnt ist, zur Beseitigung von Wasserresten auf den Graphitoberflächen.3. Treatment of the fiber bundle for about 1 to 2 minutes with hydrochloric acid in a ratio of 1: 3 with Water is diluted to remove water residues on the graphite surfaces.

4. Bespülung des Faserbündels etwa 3 bis 4 min. lang mit einem katalytischen Mittel, beispielsweise einer Palladiumchloridlösimg. Bei diesem Behandlungsschritt bilden sich Keime des katalytischen Mittels an den Oberflächen der einzelnen Graphitfasern. 4. Rinsing the fiber bundle for about 3 to 4 minutes with a catalytic agent, for example a palladium chloride solution. In this treatment step Germs of the catalytic agent form on the surfaces of the individual graphite fibers.

5. Spülung des Faserbündels mit Wasser, um Reste des katalytischen Mittels aus dem Faserbündel abzuspülen.5. Rinsing the fiber bundle with water to remove residues of the catalytic agent from the fiber bundle to rinse off.

6. Spülung des Faserbündels mit einer Aufbereitungsiösung, beispielsweise mit einer zinnchloridhaltigen Lösung. Mit dieser Aufbereitungslösung wird das auf der Oberfläche der Fasern des Faserbündels 5 abgeschiedene katal>tische Mittel, beispielsweise das Palladitimchlorid, umgesetzt. Dabei erhäl! man die eigentliche Katalysatorsubstanz, d. h. die Oberflächen der Fasern sind nunmehr mit Palladiumkeimen besetzt.6. Rinsing the fiber bundle with a treatment solution, for example with a tin chloride containing Solution. With this treatment solution, the on the surface of the fibers of the Fiber bundle 5 separated catal> tic means, for example the palladite chloride, implemented. Receive! the actual catalyst substance, d. H. the surfaces of the fibers are now covered with palladium nuclei.

7. Spülung des Faserbiindels mit Wasser zur Abspülting verbleibender Reste der Aufbereitungslösung. 7. Rinse the fiber bundle with water to rinse off any remaining treatment solution.

8. Spülung «Mwn 8 bis 12 min. lang bei 65CC mit einer kupferhaltigcn Reaktionslösung. Bei diesem Behandlungsschritt wird auf stromlosem, chemischem W^ce aus der Reaktionslösung auf der Katalysatoriubstanz das Kupfer abgeschieden. Sobald sich auf den Palladiumkeimen auf den Oberflächen der Fjnzelfasern eine Kupferschicht gebildet hat, wirkt diese als Katalysator für den weiteren Beschichtungsvorgang.8. flushing "Mwn 8 to 12 min. At 65 C C with a kupferhaltigcn reaction solution. In this treatment step, the copper is deposited on the catalyst substance on electroless chemical wax from the reaction solution. As soon as a copper layer has formed on the surfaces of the finnish fibers on the palladium nuclei, this acts as a catalyst for the further coating process.

9. Spülung des beschichteten Faserbündels mit Wasser und9. Rinsing the coated fiber bundle with water and

10. abschließend Trocknung des Faserbiindels. Mit diesem Verfahren wird beispielsweise einer Kupfersciiii'hi von I μπι Dicke gleichmäßig auf den einzelnen Fasern des Faserbiindels abgeschieden.10. Finally drying the fiber bundle. With this method, for example, a Kupfersciiii'hi of I μπι thickness evenly on the individual fibers of the fiber bundle deposited.

Falls die Einzelfasern des Faserbündel nicht verkupfert, sondern vernickelt werden sollen, können für den Verfahrensschritt Nr. 8 bei dem mittels stromloser, chemischer Abscheidung aus der Reaktionslösung eine Beschichtung erfolgt, andere handelsübliche Lösungen vorgesehen werden.If the individual fibers of the fiber bundle are not copper-coated, but are to be nickel-plated, can be used for process step no. Chemical separation from the reaction solution results in a coating, other commercially available solutions are provided.

Zur stromlosen, chemischen Abscheidung von Kobalt auf den Graphitfasern kann ferner eine bekannte Lösung aus Kobaltsulfat, Natriumeitrat, Ammoniumhydrogencitrat, Ammoniumsulfat und Natriumhypophosphit etwa 12 min. lang bei 900C verwendet werden (J. Electrochem. Soc, Vol. 113,1966, S. 547).Electroless plating, chemical deposition of cobalt on the graphite fibers have a known solution of cobalt sulfate, sodium citrate, ammonium citrate, ammonium sulfate and sodium hypophosphite about 12 Soc may further min. Are used at 90 0 C for (J. Electrochem., Vol. 113.1966, S . 547).

Zur Abscheidung von Zinn wird zweckmäßig eine Kupferbeschichtung der Graphitfasern vorgenommen. Anschließend erfolgt die eigentliche Zinnabscheidung auf der hergestellten Kupferunierlage aus einer entsprechenden Lösung.A copper coating of the graphite fibers is expediently carried out for the deposition of tin. The actual tin deposition then takes place on the copper veneer layer produced from a appropriate solution.

In Fig. 2 ist ein Teil einer Vorrichtung zur Beschichtung großer Längen eines Faserbündels 20 im Durchlaufverfahren schematisch angeordnet. Teile der Vorrichtung, die denen der Vorrichtung nach Fig. 1 entsprechen, sind in F i g. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das Faserbündel 20 wird dabei nicht oberhalb eines Trichters festgehalten, sondern nacheinander über mehrere Transportrollen 22 geführt, wobei es jeweils zwischen 2 benachbarten Transportrollen als nach unten hängende Schlaufe ausgebildet ist. Die vertikal verlaufenden Teile des Faserbündels 20 sind durch entsprechende Auslaßöffnungen 3 eines trichterförmigen Bauteils 23 hindurchgeführt. Die einzelnen, für eine Beschichtung erforderlichen Lösungen, beispielsweise die Reaktionsflüssigkeit 10. fließt somit an den durch diese Auslaßöffnungen 3 nach unten hängenden Teilen des Faserbündels 20 ab und wird in einem unterhalb der einzelnen Schlaufen angeordneten Auffangbehälter 3 gesammelt Von dort aus wird die Reaktionsflüssigkeit 10 bzw. die anderen Lösungen über eine Pumpe 11 und ein Steigrohr 12 in das trichterförmige Bauteil 23 wieder eingespeist.In Fig. 2 is a part of a device for coating long lengths of a fiber bundle 20 in the Continuous process arranged schematically. Parts of the device similar to those of the device according to FIG. 1 correspond are shown in FIG. 2 are provided with the same reference numerals. The fiber bundle 20 is not held above a funnel, but successively guided over several transport rollers 22, wherein it is designed as a loop hanging down between 2 adjacent transport rollers. the vertically extending parts of the fiber bundle 20 are through corresponding outlet openings 3 of a funnel-shaped Component 23 passed through. The individual solutions required for a coating, for example the reaction liquid 10 thus flows to the hanging through these outlet openings 3 downward Divide the fiber bundle 20 and are placed in a collecting container below the individual loops 3 collected From there, the reaction liquid 10 or the other solutions are transferred a pump 11 and a riser pipe 12 are fed into the funnel-shaped component 23 again.

In F i g. 2 sind lediglich 2 Transportrollen 22 und ein Auffangbehälter 8 angedeutet Die Vorrichtung kann jedoch mit der nötigen Anzahl von Transportrollen und Bädern ausgerastet -svcrden, so daß bei einem einzigen Durchlauf vom Anfang zum Ende der Vorrichtung alleIn Fig. 2 only two transport rollers 22 and a collecting container 8 are indicated. The device can but with the necessary number of transport rollers and baths disengaged -svcrden, so that with a single one Run from the beginning to the end of the device all

für eine Beschichtung erforderlichen Verfahrensschritte nacheinander ausgeführt werden können und am F.nde der Vorrichtung das fertig beschichtete Faserbündel erhalten wird. Auch Mehrfach-Beschichtungen, beispielsweise mit Nickel und Kupfer, lassen sich auf diese Weise herstellen.Process steps required for a coating can be carried out one after the other and at the end the device the finished coated fiber bundle is obtained. Also multiple coatings, for example with nickel and copper, can be made in this way.

Beim Durchlaufen von 2 oder mehr Schleifen der Vorrichtung nach Γ i g. 2 und dem damit verbundenen Aufliefen des Faserbündel;-. 20 auf dem oberen Teil der Transjwtrollen 22 werden dessen einzelne Fasern zwangsweise gegeneinander verschoben. Dadurch wird zusätzlich erreicht, daß kleinere Faserbürulelteile. die sich gegebenenfalls beim Durchlauf einer Schleife nicht ausreichend gespreizt und sich somit gegenseitig abgedeckt haben, beim Durchlauf der nächsten Schleife wieder öffnen. Eine gleichmäßige Beschichtung der einzelnen Fasern des Bündels läßt sich somit gewährleisten. When going through 2 or more loops of the device according to Γ i g. 2 and the associated Accumulation of the fiber bundle; -. 20 on the upper part of the Transjwtrollen 22 whose individual fibers are forcibly displaced against one another. This will in addition achieved that smaller fibers bunches. the may not be sufficiently spread when passing through a loop and thus each other have covered, open again when running through the next loop. A uniform coating of the individual fibers of the bundle can thus be guaranteed.

Darüber hinaus tritt bei den einzelnen erforderlichen Spülungen der Fasern mit Wasser zwischen 2 üehandiungsschritten mit den spe/ieiien keaktionsilüssigkeiten an jedem aufsteigenden Zweig einer Schleife die bekannte Gegenstrom-Wirkung auf, mit der eine gründliche Spülung der einzelnen Fasern erreicht wird.In addition, each time the fibers are rinsed with water between 2 Handling steps with the specialty reaction liquids at each ascending branch of a loop the well-known countercurrent effect, with one thorough rinsing of the individual fibers is achieved.

Durch eine entsprechende Wahl der Schleifen je Bad kann das Verhältnis der Reaktionsdauer der einzelnen Behandlungsschritte zueinander eingestellt werden. Die Durchlaufgeschwindigkeit wird dabei so gewählt, daß die gewünschte Abscheidungsdauer und damit Schichtdicke erreicht wird.By an appropriate choice of the loops for each bath, the ratio of the reaction time of the individual Treatment steps can be adjusted to each other. The throughput speed is chosen so that the desired deposition time and thus the layer thickness is achieved.

Der Durchmesser der Transportrollen 22 muß ausreichend groß gewählt werden, beispielsweise mindestens 10 cm haben, damit die Biegefestigkeit der einzelnen Graphitfasern des Faserbündels 20 nicht überschritten wird. Die Transportrollen sind auf ihren Laufflächen mit einem Material belegt, das resistent gegen die einzelnen Reaktionsflüssigkeiten ist und das ein Rutschen des Faserbündels verhindert. Hierfür geeignete Materialien sind beispielsweise Gummi oder ein Fluorelastomer.The diameter of the transport rollers 22 must be chosen to be sufficiently large, for example at least 10 cm, so that the flexural strength of the individual graphite fibers of the fiber bundle 20 does not is exceeded. The running surfaces of the transport rollers are covered with a material that is resistant against the individual reaction liquids and prevents the fiber bundle from slipping. Therefor suitable materials are, for example, rubber or a fluoroelastomer.

Wenn bei iviehrfach-Beschichtungen ein edleres auf einem unedleren Metall abgeschieden werden soll, ergeben sich häufig Schwierigkeiten, weil zunächst infolge lonenaustausches das unedlere Metall insbesondere im Inneren des Faserbündels abgetragen wird. Dies kann dadurch verhindert werden, daß zu Beginn des Abscheidungsprozesses des edleren Metalls das Faserbündel im Bad als Kathode einer Elektrolysestrecke geschaltet wird, so daß die Auflösung des unedleren Metalls unterdrückt wird. Sobald dann die gesamte Oberfläche mit dem edleren Metall bedeckt ist, kann die Elektrolysespannung abgeschaltet werden. Diese Zusatzmaßnahmen können beim Durchlaufverfahren mittels der Vorrichtung nach F i g. 2 beispielsweise beim Einlaufen des Faserbündels in das erste trichterförmige Bauteil 23 angewendet werden. Der Elektrolysestrom wird zweckmäßig zwischen 2 und 500 mA pro cm2 Faseroberfläche, vorzugsweise zwischen 10 und iüö mÄ/'cnv gewählt.If a more noble metal is to be deposited on a less noble metal in the case of multi-layer coatings, difficulties often arise because initially, as a result of ion exchange, the less noble metal is removed, especially in the interior of the fiber bundle. This can be prevented by switching the fiber bundle in the bath as the cathode of an electrolysis path at the beginning of the process of separating the more noble metal, so that the dissolution of the less noble metal is suppressed. As soon as the entire surface is covered with the noble metal, the electrolysis voltage can be switched off. These additional measures can be implemented in the continuous process by means of the device according to FIG. 2 can be used, for example, when the fiber bundle enters the first funnel-shaped component 23. The electrolysis current is expediently chosen between 2 and 500 mA per cm 2 of fiber surface, preferably between 10 and 10 mE / 'cnv.

Bei den in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist davon ausgegangen, daß die einzelnen Lösungen und insbesondere die Reaktionsflüssigkeit to mittels eines trichterförmigen Bauteils an die einzelnen Fasern des Faserbündels geleitet werden. Es können jedoch auch andere Vorrichtungen zur Zuführung der Reaktionslösungen vorgesehen werden. Mit diesen Vorrichtungen muß lediglich gewährleistet sein, daß die Reaktionslösungen mit einer vorgegebenen Anfangsgeschwindigkeit längs der Fasern strömen. Hierzu können beispielsweise auch eine oder mehrere Düsen dienen, mit deren Hilfe die Reaktionsflüssigkeiten in den hängenden Teil des Faserbündels unterhalb des Aufhängepunktes zumindest annähernd in Faserlängsrichtung eingespritzt werden.In the case of the FIGS. 1 and 2 illustrated embodiments of a device for performing the The method is based on the assumption that the individual solutions and in particular the reaction liquid to be guided to the individual fibers of the fiber bundle by means of a funnel-shaped component. It can however, other devices for supplying the reaction solutions can also be provided. With these Devices must only be ensured that the reaction solutions with a predetermined initial rate flow along the fibers. For example, one or more nozzles can also be used for this purpose, with the help of which the reaction liquids in the hanging part of the fiber bundle below the Suspension point are injected at least approximately in the longitudinal direction of the fibers.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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Claims (11)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Beschichtung von zu einem Bündel zusammengefaßten Fasern aus Kohlenstoff für Bürstenschleifkontakte elektrischer Maschinen, bei dem das Faserbündel einer das Faserbündel aufspreizenden Reaktionslösung ausgesetzt wird, aus der auf stromlosem, chemischem Wege eine elektrisch leitende Substanz auf den Fasern abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil (15) des Faserbündels (5, 20) so ein- oder beidseitig locker aufgehängt wird, daß die Fasern dieses Teils (15) praktisch lose nach unten hängen, und daß in diesen Teil (15) des Faserbündels (5, 20) die Reaktionslösung (10) mit vorbestimmter Mindestgeschwindigkeit in im wesentlichen vertikal verlaufender Strömungsrichtung eingespritzt wird.1. Process for coating fibers made of carbon which are combined to form a bundle for brush sliding contacts of electrical machines, in which the fiber bundle is exposed to a reaction solution which spreads the fiber bundle becomes, from which an electrically conductive substance on the fibers in an electroless, chemical way is deposited, characterized in that that at least a part (15) of the fiber bundle (5, 20) so loosely on one or both sides is suspended that the fibers of this part (15) hang practically loosely down, and that in this part (15) of the fiber bundle (5, 20) the reaction solution (10) at a predetermined minimum speed is injected in a substantially vertical flow direction. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeirhnet, daß die Reaktionslösung (10) mit einer vorbestimmten Höchstgeschwindigkeit an dem Teil (15) des Faserbündels (5, 20) entlangströmt 2. The method according to claim 1, characterized in that that the reaction solution (10) flows along the part (15) of the fiber bundle (5, 20) at a predetermined maximum speed 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder nach der stiomlosen Abscheidung der locker aufgehängte Teil (15) des Faserbündels (5, 20) der Strömung mindestens einer weiteren Behandlungsflüssigkeit ausgesetzt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that before and / or after the stiomless Separation of the loosely suspended part (15) of the fiber bundle (5, 20) of the flow at least is exposed to another treatment liquid. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserbündel (5, 20) mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit entgegen der Strömungsr Jchtung der Reaktionslösung (10) bzw. der Behandlungsflüssigkeit bewegt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the fiber bundle (5, 20) at a predetermined speed against the direction of flow of the reaction solution (10) or the treatment liquid is moved. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserbündel (20) kontinuierlich über mehrere Transportvorrichtungen bewegt wird und die zwischen diesen Transportvorrichtungen hängenden Teile des Faserbündels der Reaktionslösung (10) bzw. der Behandlungsflüssigkeit ausgesetzt werden.5. The method according to claim 4, characterized in that the fiber bundle (20) is continuously moved over several transport devices and the parts of the fiber bundle hanging between these transport devices are exposed to the reaction solution (10) or the treatment liquid. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern des Faserbündels (5, 20), auf denen bereits ein erstes, vergleichsweise unedleres Metall abgeschieden ist und die zu Beginn des Abscheidungsprozesscs als Kathode geschaltet sind, in einem entsprechenden Elektrolysebad zusätzlich mit einer dünnen Schicht aus einem edleren Metall überzogen werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5. characterized in that the fibers of the fiber bundle (5, 20) on which a first, comparatively base metal is deposited and the at the beginning of the deposition process as Cathode are connected, in a corresponding electrolysis bath additionally with a thin layer be coated from a nobler metal. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eleklrolysestrom zwischen 2 und 500 mA pro cm2, vorzugsweise zwischen 10 und 100 mA pro cm2 l-ascrobcrfläche gewählt wird.7. The method according to claim 6, characterized in that an electrolysis current between 2 and 500 mA per cm 2 , preferably between 10 and 100 mA per cm 2 of l-ascrobcr surface is selected. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 7 zur Beschichtung von zu einem Bündel zusammengefaßten Fasern aus Kohlenstoff für Bürstenschleifkontakte elektrischer Maschinen, bei dem das Faserbündel einer Reaktionslösung ausgesetzt wird, uns der auf stromlosen, chemischem Wege eine elektrisch !eilende Substanz auf den Fasern abgeschieden wird, gekennzeichnet durch ein irichlcrförmigis Bauteil (2, 23) mit mindestens einer Abflußöffnung (5), durch die der mit der Keaklionslösung (10) oiler mit der Bchiindlungsfiiissiirkeit zu behandelnde I eil (IS) des l'ascr-8. Device for performing the method according to one of claims I to 7 for coating of carbon fibers combined into a bundle for brush wiping contacts electrical machines in which the fiber bundle is exposed to a reaction solution becomes, to us the electroless, chemical way an electrically flowing substance on the fibers is deposited, characterized by an irichlcrförmis component (2, 23) with at least a drainage opening (5) through which the oiler containing the keaklion solution (10) with the binding fluid I eil (IS) of the l'ascr- bündeis (5, 20) hängend angeordnet ist, sowie durch eine Pumpe (11) zum teilweisen .Anfüllen des trichterförmigen Bauteils (2, 23) mit der Reaktionsiösung (10) bzw. der Behandlungsflüssigkeit.Bündeis (5, 20) is arranged hanging, and by a pump (11) for partial filling of the funnel-shaped component (2, 23) with the reaction solution (10) or the treatment liquid. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Abflußöffnung (3) des trichterförmigen Bauteils (2, 23) mindestens doppelt so groß, vorzugsweise dreibis zehnmal größer als der Außsndurchmesser des Faserbündels (5, 20) ist.9. Apparatus according to claim 8, characterized in that that the inner diameter of the discharge opening (3) of the funnel-shaped component (2, 23) at least twice as large, preferably three to ten times larger than the outer diameter of the fiber bundle (5, 20). 10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Beschichtung von zu einem Bündel zusammengefaßten Fasern aus Kohlenstoff für Bürstenschleifkontakte elektrischer Maschinen, bei dem das Faserbündel einer Reaktionslösung ausgesetzt wird, aus der auf stromlosem, chemischem Wege eine elektrisch leitende Substanz auf den Fasern abgeschieden wird, gekennzeichnet durch mindestens eine Düse zum Einspritzen der Reaktionslösung (10) oder der Behandlungsflüssigkeit in den hängenden Teil (15) des Faserbündels (5, 20) unterhalb des Aufhängepunktes.10. Device for performing the method according to one of claims 1 to 7 for coating of carbon fibers combined into a bundle for brush wiping contacts electrical machines in which the fiber bundle is exposed to a reaction solution becomes, from which an electrically conductive substance on the fibers in an electroless, chemical way is deposited, characterized by at least one nozzle for injecting the reaction solution (10) or the treatment liquid into the hanging part (15) of the fiber bundle (5, 20) below the suspension point. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, auf einer Achse hintereinander angeordnete, drehbare Transportrollen (22) vorgesehen sind, zwischen denen jeweils ein Teil des Faserbündels (20) in Form einer Schlaufe hängend angeordnet ist.11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that a plurality of rotatable transport rollers (22) arranged one behind the other on an axis are provided, between each of which a part of the fiber bundle (20) is arranged hanging in the form of a loop.
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