FI75876B - Av haollfasta metallbeklaedda fibrer bildade traodar och linor, foerfarande foer deras framstaellning och anvaendning. - Google Patents

Description

1 75876

Lujista metallipäällysteisistä kuiduista muodostuvat langat ja köydet, menetelmä niiden valmistamiseksi ja niiden käyttö 5 Tämä keksintö koskee jatkuvia lankoja ja köysiä, jotka koostuvat lujista kimpuista yhdistelmäkuituja, jotka muodostuvat ohuilla tarttuvilla metallikerrok-silla päällystetyistä, johtokykyisistä puolimetalli-ytimistä, menetelmiä niiden valmistamiseksi sekä tällais- 10 ten lankojen ja köysien käyttöä.

Lujien epämetalli- ja puolimetalli-, kuten hiili-, boori-, piikarbidi-, tms. kuitujen muodostamien nippujen, jotka ovat säikeiden, mattojen, kankaiden ja katkottujen kuitujen muodossa, tiedetään olevan käyttö-15 kelpoisia metallien ja orgaanisten polymeeristen aineiden lujittamisessa. Tällaisilla kuiduilla lujitetuista metalleista tai muoveista valmistettuja tuotteita käytetään laajasti korvaamaan painavampia osia, jotka on valmistettu vähemmän lujista tavanomaisista materiaa-20 leista, kuten alumiinista, teräksestä, titaanista, vinyylipolymeereistä, nailoneista, polyestereistä, jne. lentokoneissa, autoissa, konttorikoneissa, urheiluvälineissä ja monilla muilla aloilla.

Tavallinen ongelma näitä kuituja, samoin kuin 25 lasi-, asbesti- ja muita kuituja käytettäessä on se, että näennäisesti puuttuu kyky siirtää lujien kuitujen ominaisuudet materiaaliin, johon on tarkoitus yhdistää nämä kuidut lopullisesti ja läheisesti.

Tämä ongelma ilmenee monilla tavoilla; jos esi-30 merkiksi pala lujaa hiilikuitulankaa suljetaan pituussuunnassaan sulatetusta ja sitten kiinteytetystä lyijystä valmistetun tangon keskelle ja tankoa venytetään murtumis-pisteeseen, on murtolujuus pienempi kuin seoksia koskevan säännön perusteella on odotettavissa, ja suurempi kuin 35 pelkästä lyijystä muodostetun tangon, kuitujen mekaanisen 2 75876 sisäkkäisyyden ansiosta. Lujittumisen puuttuminen aiheutuu kokonaan heikosta hiilikuitujen ja lyijyn välisestä lujuuden siirtymisestä. Samoin tapahtuu, jos sekoitetaan epäsopivaa lujaa kuitua muovimateriaaliin.

5 Jos tietyn tyyppisiä hiili-, boori-, piikarbidi-,tms. kuituja, jotka ovat liuskojen, pilkottujen liuskojen, kuitumattojen, huopien, papereiden, jne. tai kudottujen kankaiden muodossa, sekoitetaan orgaanisiin polymeerisiin aineisiin, kuten fenoleihin, styreeneihin, epoksi-10 hartseihin, polykarbonaatteihin ja vastaaviin, tai sulatettuihin metalleihin, kuten lyijyyn, alumiiniin, titaaniin, jne., ne vain täyttävät nämä ilman minkäänlaista lujittavaa vaikutusta, ja saavat usein aikaan jopa fysikaalisten ominaisuuksien huononemisen.

15 Kaikkien näiden ongelmien on nyt, vuosien tutki musten jälkeen, tunnustettu olevan seurausta tarpeesta varmistaa riittävä sitoutuminen lujan kuidun ja niin kutsutun matriisiaineen, lujitettavan metallin tai muovin, välillä. On myös tunnettua, että sitoutumista voi-20 daan edistää kiinnittämällä huolellisesti huomio käytettäväksi valitussa materiaalissa olevan jokaisen mikro-tai makrosäikeen tai fibrillin pintakerrokseen. Esimerkiksi lasikuidut puhdistetaan liekillä ja käsitellään sitten muovin kanssa yhteensopivalla organosilaanilla 25 muoveille erityisen hyvin soveltuvien lujitteiden valmistamiseksi .

Tällaiset menetelmät eivät toimi hyvin muilla kuitumateriaaleilla, eivätkä ilmeisistä syistä johtuen sovellu hiilikuiduille, joiden pintaa ei saada viimeis-30 teltyä, ja joissa on erilaisia rajakerroksia.

Hyvin lujia hiilikuituja valmistetaan kuumentamalla polymeerikuitua, esimerkiksi akryylinitriilipolymeerejä tai -kopolymeerejä, kaksivaiheisesti; ensin haihtuvien aineiden poistamiseksi ja hiiltymisen aikaan saamiseksi 35 ja sitten amorfisen hiilen muuttamiseksi kiteiseksi.

3 75876 Tällaisen tapahtuman aikana tiedetään hiilen muuttuvan amorfisesta yksikiteiseksi ja orientoituvan sitten fib-rilleiksi. Jos kuituja venytetään grafiitin muodostumisen aikana, muodostuu hyvin lujia kuituja. Tämä on ratkaisevaa 5 rajapinnan muodostumiselle, koska kiteiden kasvaessa muodostuu korkeita pintaenergioita, jotka ilmenevät epätäydellisinä sidoksina, laidasta laitaan ulottuvina jännityksinä, morfologiaeroina, jne. On myös tunnettua, että tässä muodossa olevat uudet hiilikuidut voivat imeä 1Q ilmasta happea, ja jopa orgaanisia aineita, jolloin syntyy muusta kuin hiilestä muodostuvia pintakerroksia, jotka ovat tiukasti ja kemiallisesti sitoutuneina kuituun, vaikkakin osa voidaan poistaa liuottimilla käsittelemällä, ja rajapinnoille muodostuu jonkin verran koloja ja tyhjiä ti-15 loja. Kuten puhdistamattomilla, viimeistelemättömillä lasikuiduilla olevat epäpuhtaudetkin, ovat nämä hiili-kuitujen rajapinnat pääsyynä sille, että lujittaminen epäonnistuu muovien ja metallien suhteen.

On kuvattu lukuisia epäonnistuneita yrityksiä val-20 mistaa tällaisia kuituja, erityisesti hiilikuituja, jotka ovat muodossa, joka soveltuu hyvin metallien ja muovien lujittamiseen. Useimmiten on saostettu metalleja, erityisesti nikkeliä ja kuparia, ohuiksi pintakerroksiksi säikeille. Tällaista yhdistelmäkuitua oli sitten tarkoi-25 tus käyttää muovi- tai metallimatriisissa. Tunnetuissa menetelmissä on metalleja saostettu vakuumimenetelmällä, käyttämällä sähköä ja elektrolyyttisesti, mutta saadut yhdistelmätuotteet eivät ole olleet soveltuvia.

Vakuumisaostuksella (esimerkiksi nikkelin, US-30 patenttijulkaisu 4 132 828) saatiin näennäisesti yhtenäinen päällyste, joka kuitenkaan ei todellisuudessa ole sellainen, koska vakuumisaostettu metalli koskettaa fibrillejä rajapinnassa olevien aukkojen läpi ensimmäiseksi, kasvaa sitten ulospäin sienen tavoin, liittyy 35 yhteen sitten pinnan ulkopuolella, mikä havaittiin pyyh-käisyelektronimikroskoopilla kyhmyisten ytimien muodostumisena. Jos kuitua taivutetaan, putoaa tällainen päällyste 75876 4 pois. Tiheydeltään pieni, ei-kiteinen kerros rajoittaa käyttöä.

Ilman sähköä toimivia nikkelikylpyjä on myös käytetty päällystettäessä tällaisia kuituja, mutta 5 jälleen on vastassa sama ongelma; nikkeli tai muu sähkövaraukseton metalli muodostaa ensin vain pieniä pisteitä rajakerroksen aukkojen kohdalla, sitten uusi metalli kasvaa sienen tavoin ja yhtyy yhtenäisen päällysteen näköiseksi, mutta sekin putoaa pois kuitua 10 taivutettaessa. Metalliyhdisteen ytimiä esiintyy vain hyvin paikallisesti ja myös tämä rajoittaa käyttöä.

Sekä vakuumisaostuksen että sähköttömän saostuksen ollessa kyseessä metallin ja ytimen välisen sidoksen voimakkuus on aina merkittävästi pienempi kuin kymmenesosa 15 itse metallikerroksen vetolujuudesta.

Myös elektrolyyttinen päällystäminen nikkelillä ja muilla metalleilla on mainittu selostetuissa yrityksissä valmistaa metallikerroksella varustettuja hiilikuituja, jotka sopisivat yhteen metallien ja muovien kanssa, esi-20 merkiksi R.V. Sara, US-patenttijulkaisu 3 622 283. Lyhyitä hiilikuituja kiinnitettiin patterin naparuuviin, upotettiin elektrolyyttiin ja päällystettiin elektrolyyttisesti nikkelillä. Kun päällystetyt kuidut laitettiin tiname-tallimatriisiin, kuidut eivät siirtäneet lujuuttaan mat-25 riisiin siinä määrin kuin olisi ollut odotettavissa seoksia koskevan säännön perusteella. Kun täten valmistettuja kuituja taivutetaan terävässä kulmassa, näkyy taitoksen puristuspuolella joukko poikittaisia murtumia ja venytyspuolella metalli murtuu ja irtoaa hiutaleina.

30 Jos metallipäällyste poistetaan mekaanisesti, ja alapintaa tarkastellaan voimakkaalla mikroskoopilla, ei siinä näy fibrillin jättämiä kuvioita ollenkaan tai näkyy korkeintaan epätäydellisesti; määrityksessä käytettiin pyyhkäisyelektronimikroskooppia, jonka erotuskyky oli 35 40 A. Kaksi viimeistä havaintoa viittaavat voimakkaasti 5 75876 siihen, että epäonnistuminen tinamatriisin lujittamisessa aiheutui heikosta sidoksesta hiilen ja nikkelipäällysteen välillä. Näissä tapauksissa metallin ja ytimen välisen sidoksen voimakkuus on korkeintaan puolet vetolujuudesta 5 korkeintaan 10 %:ssa kuiduista ja huomattavasti alle kymmenesosa lopuissa 90 %:ssa.

Nyt on havaittu, että jos käytetään elektrolyyttistä päällystystä, ja jos ulkopuolinen jännite on hyvin suuri, paljon suurempi kuin tunnetuissa menetelmissä voitiin 10 saavuttaa, voidaan valmistaa yhtenäisiä, jatkuvasti kiinnittyneitä, ohuita päällysteitä lujitekuiduille, erityisesti hiilikuiduille. Jännitteen tulee olla kyllin suuri synnyttämään kylliksi energiaa metalli-ionien työntämiseksi rajakerroksen läpi, jolloin saadaan aikaan yhtenäi-15 nen ytimien muodostuminen suoraan fibrillien pintaan.

Keksinnön mukaisille yhdistelmäkuiduista muodostuville langoille tai köysille on tunnusomaista, että pääosalla kuiduista on sähköä johtava hiili-, boori- tai pii-karbidiydin ja vähintään yksi ohut, yhtenäinen, tiukasti 20 kiinnittynyt, sähköä johtava, ainakin yhdestä sähköisesti saostetusta metallista muodostuva kerros mainitulla ytimellä, jolloin mainittu lanka tai köysi on valmistettu a) muodostamalla jatkuva rata useista sähköä johtavista hiili-, boori- tai piikarbidiydinkuiduista, 25 b) upottamalla jatkuvatoimisesti ainakin osa mai nittujen kuitujen muodostamasta radasta kylpyyn, jolla on kyky saostaa elektrolyyttisesti ainakin yhtä metallia, ja c) kytkemällä kuitujen ja kylvyn välille vähintään 10 voltin suuruinen ulkopuolinen jännite metallin disso-30 sioimiseksi hyvin syvälle kuitujen joukkoon ja dissosioi-tuneen metallin nukleoimiseksi yhtenäisesti minkä tahansa sulkukerroksen läpi mainittujen kuitujen pinnalle, ja pitämällä yllä mainittua jännitettä riittävän kauan ohuen yhtenäisen, tiukasti kiinnittyneen, sähköä johtavan elek-35 trolyyttisesti saostettua metallia olevan kerroksen muodostamiseksi mainitulle ytimelle.

6 75876

Keksinnön mukaisia, kuiduilla olevasta ohuesta me-tallipäällysteestä muodostuvien lankojen tai köysien yhdistelmiä, kudottua kangasta, lankoja ja vastaavia voidaan solmia ja taivuttaa metallin irtoamatta. Yhdistelmät erot-5 tuvat kaikista tunnetuista tuotteista, sillä niitä voidaan taivuttaa terävässä kulmassa fibrillien liukumatta metallin muodostaman putken sisällä, kuten havaittiin tapahtuvan sähköttömästi ja vakuumipäällystetyissä yhdistelmissä, eikä niiden terävä taivuttaminen, erityisesti nikkelin ol-10 lessa kyseessä, aiheuta poikittaisia murtumia puristuspuo-lelle eikä murtumista ja kuoriutumista, kun metallin kim-moraja ylitetään taitoksen venytyspuolella. Toisin sanoen keksinnön mukaiset yhdistelmät erottuvat tunnetuista koska (i) ne ovat jatkuvia; (ii) suurin osa yhdistelmäkuiduis-15 ta on yhtenäisesti metallilla päällystettyjä; ja (iii) si-dosvoimakkuus (metalli/ydin) on suurimmassa osassa kuituja vähintään noin 10 % metallikerroksen vetolujuudesta, edullisesti ei merkittävästi alle noin 25 %, erityisen edullisesti ei merkittävästi alle 50 %. Edullisimmissa 20 toteutusmuodoissa metallin ja ytimen välinen sidosvoimak-kuus ei ole oleellisesti alle 90 % metallikerroksen vetolujuudesta. Parhaat ominaisuudet saavutetaan langoilla tai köysillä, jotka on valmistettu yhdistelmäkuiduista, joissa metallin ja ytimen välinen sidosvoimakkuus on lähes 25 90 % metallin vetolujuudesta, ja jotka mainitaan tässä erityisesti.

Tuotteet, jotka valmistetaan lisäämällä keksinnön mukaisia lankoja tai köysiä matriisin muodostavaan aineeseen, ovat myös aiemmin tunnetuista olemalla voimakkaasti 30 lujitettuja. Lisäksi esineillä on muita etuja, ne esimerkiksi johtavat pois sähkövarauksia, ja jos päällysteisiin käytetään tiettyjä vaarattomia metalleja, esimerkiksi kultaa ja platinaa, ei esiinny hylkimistä haluttuun kohteeseen sijoitettuna.

35 Keksintö on helpompi ymmärtää liitteenä olevien piirrosten avulla, joissa: 7 75876

Kuva 1 on poikkileikkauskuva keksinnön mukaisesta metallilla päällystetystä kuidusta.

Kuva la on pitkittäisleikkauskuva keksinnön mukaisesta metallilla päällystetystä kuidusta.

5 Kuvat 2 ja 2a ovat poikkileikkauskuvia "monikyhmy- ytimistä" ja "säröytymisestä" kuidusta, vastaavasti, joka on päällystetty metallilla keksinnön mukaisesti.

Kuva 3 esittää voimakkaasti taivutetun, keksinnön mukaisen, metallilla päällystetyn kuidun pitkittäisleik-10 kausta; kuva 3a esittää voimakkaasti taivutetun, tunnetulla menetelmällä valmistetun, metallilla päällystetyn yhdistelmän pitkittäisleikkausta.

Kuva 4 on osaleikkauskuva metallilla päällystetyllä yhdistelmäkuidulla vahvistetusta polymeeristä, joka on 15 valmistettu keksinnön mukaisesti.

Kuva 5 esittää laitetta keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi.

Kaikki piirrokset esittävät esimerkkejä kuvatuista tuotteista.

20 Mainitun sähköisesti saostetun kerroksen ja maini tun ytimen välinen sidosvoimakkuus ei ole merkittävästi pienempi kuin noin 10 % metallin vetolujuudesta.

Sidosvoimakkuus kussakin kuidussa on vähintään sellainen, että kun kuitua taivutetaan voimakkaasti, niin 25 että päällyste murtuu venytyspuolella sen kimmorajan ylityksen takia, säilyy päällyste taitteen puristuspuolella kiinnittyneenä ytimeen eikä murru kehän suuntaisesti:

Erikoisen edullisissa muodoissa ydin muodostuu hiilif ibri Heistä.

30 Edullisimpia yhdistelmäkuiduista valmistettuja lan koja ovat sellaiset, joissa poistettaessa päällyste mekaanisesti sen sisäpinnalla näkyy kuidun tai fibrillin jättämä painumakuvio tutkittaessa pyyhkäisyelektronimikros-koopilla, jonka resoluutio on 40 A tai parempi.

35 Keksinnön eri muotoihin kuuluvat solmittavissa ole vat, uusista yhdistelmäkuiduista valmistetut köydet ja 8 75876 langat, tällaisista langoista kudotut kankaat, tällaisista kuiduista valmistetut kuitulevyt, matot ja paperit, tällaisista kuiduista valmistetut pilkotut liuskat sekä tuotteet, jotka sisältävät tällaisia kuituja yhtenäisesti ja-5 kautuneina metallin tai orgaanisen polymeerisen materiaalin muodostamaan matriisiin. Edullisissa toteutusmuodoissa on päällystemetalleina nikkeli, hopea, sinkki, kupari, lyijy» arseeni, kadmium, tina, koboltti, kulta, indium, iridium, rauta, palladium, platina, telluuri, volframi 10 tai minkä tahansa edeltävien metallien seokset rajoittamattomasti, edullisesti kiteisessä muodossa.

Keksinnön kohteena on myös menetelmä hyvin lujista yhdistelmäkuiduista muodostuvien jatkuvien lankojen tai köysien valmistamiseksi, jossa menetelmässä 15 a) muodostetaan jatkuva rata useista sähköä johta vista hiili-, boori- tai piikarbidiydinkuiduista, b) upotetaan jatkuvatoimisesti ainakin osa mainittujen kuitujen muodostamasta radasta kylpyyn, jolla on kyky saostaa elektrolyyttisesti ainakin yhtä metallia, 20 c) kytketään kuitujen ja kylvyn välille ulkopuoli nen jännite.

Menetelmälle on tunnusomaista, että käytetään vähintään 10 voltin ulkopuolista jännitettä metallin disso-sioimiseksi hyvin syvälle kuitujen joukkoon ja dissosi-25 oituneen metallin nukleoimiseksi yhtenäisesti minkä tahansa sulkukerroksen läpi mainittujen kuitujen pinnalle, ja pidetään yllä mainittua jännitettä riittävän kauan ohuen, yhtenäisen, tiukasti kiinnittyneen, sähköä johtavan elektrolyyttisesti saostettua metallia olevan ker-30 roksen muodostamiseksi mainitulle ytimelle.

Saadussa tuotteessa mainitun sähköisesti saostetun kerroksen ja mainitun ytimen välisen sidoksen voimakkuus ei ole oleellisesti pienempi kuin noin 10 % metallin vetolujuudesta.

9 75876

Erikoisen edullisissa muodoissa menetelmässä käytetään ydinkuituja, jotka muodostuvat hiilifibrilleistä.

Eräässä edullisessa toteutusmuodossa lukuisat ydin-kuidut muodostavat hiilikuitukÖyden, ja tuloksena on yh-5 distelmäkuituköysi, joka voidaan solmia poistamatta metal- likerrosta tai osia siitä ydinkuiduista.

Muissa edullisissa muodoissa kudotaan menetelmällä valmistetuista langoista kangasta, valmistetaan niistä kuitulevyjä, tai katkotaan ne lyhyiksi kappaleiksi.

10 Muissa edullisissa muodoissa menetelmä toteutetaan elektrolyysikylvyssä, joka kierrätetään kosketukseen kuitujen kanssa välittömästi ennen niiden upottamista kylpyyn» jotta saataisiin aikaan parempi virrankuljetuskapa-siteetti kuiduille ja täydennettäisiin elektrolyyttisyöt-15 töä kuitujen pinnalle.

Kuvissa 1 ja la esitettyjä jatkuvia lankoja ja köysiä, jotka soveltuvat käytettäviksi ytimeen 2 keksinnön mukaisesti, on saatavana kaupallisesti lukuisilta valmistajilta. Soveltuvia hiilikuitulankoja myyvät esimer-20 kiksi Hercules Company, Hitco, Great Lakes Carbon Company, AVCO Company, ja muut vastaavat valmistajat Yhdysvalloissa ja muualla. Kaikki on yleensä valmistettu US-patentti-julkaisussa 3 677 705 kuvatulla menetelmällä. Kuidut voivat olla pitkiä ja jatkuvia tai lyhyitä, esimerkiksi 25 1-15 cm pitkiä. Kuten edellä mainittiin, kaikki täl laiset hiilikuidut sisältävät ohuen, epätäydellisen raja-kerroksen (ei kuvassa), joka muodostuu kemiallisesti sitoutuneesta hapesta ja kemiallisesti tai mekaanisesti sitoutuneista muista materiaaleista, kuten orgaanisista ai-30 neista.

Metallikerros 4 voi olla mitä tahansa elektrolyyttisesti saostettavissa olevaa metallia, ja se on sähköisesti jatkuva. Voidaan käyttää kahta ja jopa useampaa kerrosta metallia, ja metallit voivat olla joko samoja 35 tai eri metalleja, kuten esimerkeissä ilmenee. Joka tapa uksessa sisin kerros on niin tiukasti kiinnittynyt ytimeen 10 75876 2, että terävässä kulmassa tapahtuva taivutus (kuva 3) saa aikaan metallin litistymisen ja kiinni pysymisen kuituyti-messä sekä sen katkeamisen taivutuksen vetopuolella, kun sen kimmoraja ylitetään. Tämä tapahtuu siten, että metal-5 li ei irtoa katketessaan (kuva 3a), mikä on ongelmana kuiduissa, jotka on päällystetty metalleilla tunnetuin menetelmin. Toisena erona tunnettuihin menetelmiin nähden on se, että keksinnön mukainen metallikerros täyttää kuitujen huokoset ja "halkemat" täydellisesti ja yhtenäisesti, ku-10 ten kuvista 2 ja 2a ilmenee.

Keksinnön mukaisia hyvin lujia metallipäällystei-siä kuituja voidaan käyttää tavanomaisin menetelmin yhdistelmävalmisteisiin, jollainen on kuvassa 5, jossa matriisina 6 on muovi, esimerkiksi epoksihartsi, tai metal-15 li, esimerkiksi lyijy, jolloin matriisi lujittuu hyvin lujien kuituytimien 2 läsnäolon vaikutuksesta.

Metallipäällysteen muodostaminen keksinnön mukaisella elektrolyyttisellä saostusmenetelmällä voidaan toteuttaa monilla tavoilla. Voidaan esimerkiksi upottaa 20 joukko ydinkuituja elektrolyyttikylpyyn ja kytkeä soveltuvien sähköliitäntöjen avulla tarvittava korkea ulkopuolinen jännite. Eräässä menetelmän toteutustavassa käytetään suurta jännitettä lyhyen aikaa. Pulssigeneraattori esimerkiksi lähettää elektrolyytin läpi ylijänniteaal-25 lon, joka on kyllin voimakas työntämään tai pakottamaan metalli-ionin rajakerroksen läpi kosketukseen hiilen tai muun katodina olevan kuidun kanssa. Pulssin lyhyt kesto estää lämmön kerääntymisen kuituun ja kuidun palamisen. Koska kuidut ovat niin pieniä, esimerkiksi 5-10 ^um 30 halkaisijaltaan, ja koska sisimmät kuidut ovat tavallisesti satojen tai jopa tuhansien muiden kuitujen ympäröimiä (vaikkakin ainoastaan 0,5-2,6 volttia tarvitaan dis-sosioimaan elektrolyyttimetalli, esim. nikkeli, kulta,hopea tai kupari ioneiksi) käytetystä suolasta riippuen, 35 tarvitaan suuria ulkopuolisia jännitteitä, jotka ovat suuruusluokaltaan 5-kertaisia dissosiaatiojännitteisiin nähden, viemään ionit yhtenäisesti kuitukimpun läpi sisim- 75876 11 mälle kuidulle ja sitten rajakerroksen läpi. Edellinen ulkopuolinen jännite on vähintään 10-50 V tai jopa suurempi .

Vaikka yllä kuvattu sykäysmenetelmä on soveltuva 5 pienimittaisiin sovellutuksiin, esimerkiksi kudottujen kangaspalojen, ja lyhyiden hiilikuitulankojen ja -köysien metallointiin, on edullista toteuttaa menetelmä jatkuvana liikkuvalle kuituköydelle. Jotta estettäisiin kuitujen palaminen suurten jännitteiden takia, voidaan esimerkiksi 10 erottaa kuidut ja kaataa vettä niiden päälle niiden pitämiseksi kyllin viileinä kylvyn ulkopuolella, mutta on edullista käyttää kuvassa 5 kaavamaisesti esitettyä laitetta. Elektrolyyttikylpyliuos 8 on säiliössä 10. Laitteeseen kuuluvat myös anodikorit 12 ja säiliön 10 pohjan lähellä 15 olevat välipyörät 14. Säiliön yläpuolella on kaksi sähkökosketuspyörää 16. Köyttä 24 vedetään kuvassa näkymättömän laitteen avulla syöttökelalta 26 ensimmäisen kosketuspyörän 16 yli kylpyyn välipyörien 14 alitse, ylös kylvyn läpi, toisen kosketuspyörän 16 yli ja vastaanko ottokelalle 28. Tässä esimerkissä kylvyssä olevan köyden pituus on noin 1,8 m. Mahdollisesti, mutta hyvin edullisesti, käytetään yksinkertaista piiriä, joka muodostuu pumpusta 18, putkesta 20 ja syöttöpäästä 22. Tämä tekee mahdolliseksi kerrättää päällystysliuosta suurella virta-25 ur.nopeudella, esimerkiksi 7-11 1/min, ja pumpata sitä kosketuspyörille 16. Kun liuosta pumpataan juuri pyörien yläpuolelle, kylpyyn tuleva ja sieltä lähtevä köysi 24 kostuvat täydellisesti ja siten jäähtyvät. Kiyden kuljettamilla suurilla virranmäärillä saattaisi joissakin tapa- 2 30 uksissa muodostuva I R-lämpö tuhota köyden ennen kuin se ehtii kylpyyn, tai sen poistuessa kylvystä ilman tällaista jäähdytystä. Elektrolyyttivirtaus voittaa anisotropian. Voidaan tietenkin käyttää useampaa kuin yhtä päällystys-kylpyä sarjassa, ja kuidut voidaan huuhtoa puhtaiksi elek-35 trolyyttiliuoksesta, käsitellä muilla tavanomaisilla aineilla ja kuivata, katkoa, kutoa kankaaksi, jne. tavanomaisin menetelmin.

12 75876

Seuraavat esimerkit valaisevat keksintöä, mutteivät rajoita sitä.

Esimerkki 1

Jatkuvatoimisessa elektrolyyttisessä päällystys- 5. järjestelmässä käytetään kylpyä, jonka koostumus on seu-raava:

Aineosa „......

- Maara nikkelisulfaatti (NiSO^.61^0) 300 g/1 nikkelikloridi (NiCl2-6H20) 90 - 150 g/1 10 boorihappo (H3BC>3) 37 - 60 g/1

Kostutusainetta (WA-129,

State Chemical) 2 til-% kirkastetta (Starlite 915,

State Chemical) 2 til-% 15 o

Kylvyn lämpötila on 60 - 71 C ja pH 3,8-4,2.

Anodikorit pidetään täytettyinä elektrolvysi-nikkelipelleteillä, ja 4 köyttä (kuitukimppua), joista kukin muodostuu 12000 hiilikuidusta (7^,um paksuja) , 20 vedetään jatkuvasti kylvyn läpi ulkopuolisen jännitteen ollessa 30 V ja virran ollessa säädettynä siten, että kokonaisvirtamäärä on 600 As/1000 kuitua. Samanaikaisesti elektrolyyttiliuosta kierrätetään piirissä siten, että se joutuu kosketukseen köyden saapuvan ja läh-25 tevän osan kanssa. Seuraavaksi köysi johdetaan jatkuvasti samanlaisen kylvyn läpi nopeudella 1,5 m/min virran ollessa 180 A kussakin kylvyssä. Lopputuote on keksinnön mukaisten hyvin lujien yhdistelmäkuitujen muodostama köysi, jotka kuidut koostuvat kukin 7^um:n vti-30 mestä ja kiteisestä elektrolyyttisesti saostetusta nikkelistä (noin 50 p-% yhdistelmästä), joka on tiukasti sitoutunut ytimeen.

Jos kuitupalaa taivutetaan terävässä kulmassa ja tutkitaan sitten, taivutuskohdan venytyspuolella ei 35 metallipäällysteessä ole tapahtunut minkäänlaista kehän suuntaista säröilyä. Köyttä voidaan kiertää ja solmia päällysteen irtoamatta hiutaleina tai jauheena. Jos osa 75876 13 päällysteestä irroitetaan mekaanisesti fibrilleistä, on sen sisäpinnalla nähtävissä täydellinen fibrillien jättämä kuvio.

Esimerkki 2 5 Kun esimerkin 1 mukainen menettely toistetaan, mutta käytetään sarjassa kahta kylpyä, joiden koostumukset ovat seuraavat, ja hopeaa anodikoreissa, saadaan keksinnön mukaisia hopealla päällystettyjä grafiittikuituja. Aineosa Ensimmäinen kylpy Toinen kylpy 10 hopeasyanidi 0,75 ^ 2,2 g/1 52 - 82 g/1 kalsiumsyanidi 90 - 150 g/1 90 g/1 kaliumhydroksidi --- 7,5 - 15 g/1 Käyttöjännite ensimmäisessä kylvyssä on 12 - 36 V ja lämpötila huoneen lämpötila; toisessa kylvyssä jän-15 nite on 6 - 18 V ja lämpötila huoneen lämpötila.

Esimerkki 3

Esimerkin 2 mukaista menettelyä voidaan muuntaa käyttämällä syöttönä esimerkin 1 mukaisesti valmistettuja nikkelipäällysteisiä grafiittikuituja ja alentamalla ensim-20 mäisen kylvyn jännitettä noin 18 volttiin. Täten saadaan keksinnön mukaisia hyvin lujia yhdistelmäkuituja, joissa hopeapäällyste ympäröi grafiittikuituytimen ympärillä olevaa nikkelipäällystettä.

Esimerkki 4 25 Esimerkin 1 mukaista menettelyä voidaan muuntaa korvaamalla nikkelikylpy kylvyllä, jonka koostumus on seuraava, käyttämällä sinkkiä anodikoreissa, jolloin saadaan keksinnön mukaisia sinkillä päällystettyjä grafiitti-kuituja: 30 Aineosa Määrä sinkkisulfaatti 60 g/1 ammoniumaluna 22 - 30 g/1 kaliumhydroksidi 120 g/1 kaliumsyanidi 22 g/1 35 Ajolämpötila on 38°C ja ulkoinen jännite 18 V.

14 7 5 8 7 6

Esimerkki 5

Esimerkin 1 mukaista menettelyä voidaan muuntaa korvaamalla nikkelikylpy seuraavalla kylvyllä, käyttämällä kuparia anodikoreissa, jolloin saadaan kuparilla päällvstet-5 tyjä grafiittikuituja, jotka ovat keksinnön mukaisia:

Aineosa Määrä kuparisyanidi 26 g/1 natriumsyanidi 34 g/1 natriumkarbonaatti 30 g/1 10 natriumhydroksidi 3,7 g/1

Rochelle-suola 45 g/1

Kylvyn lämpötila on 60°C ja ulkopuolinen jännite 18 V. Kuparilla päällystetyt kuidut tulisi pestä natrium-dikromaattiliuoksella välittömästi päällystyksen jäl-15 keen himmenemisen estämiseksi. Jos toistetaan esimerkin 3 mukainen menettely, mutta käytetään tämän esimerkin mukaista kuparikylpyä hopeakylvyn sijasta, saadaan hyvin lujia keksinnön mukaisia yhdistelmäkuituja, joissa kupari-päällyste ympäröi grafiittikuitujen päällä olevaa nikkeli-20 päällystettä.

Esimerkki 6

Esimerkin 1 mukaista menettelyä voidaan muuntaa korvaamalla nikkelikylpy kahdella kylvyllä, joiden koostumus on seuraava, ja käyttämällä tavanomaisia 80%Cu/20%Zn-25 anodeja, jolloin saadaan keksinnön mukaisia messingillä päällystettyjä grafiittikuituja.

Aineosa Määrä kuparisyanidi 30 g/1 30 sinkkisyanidi 9,4 g/1 natriumsyanidi 56 g/1 natriumkarbonaatti 4 g/1

Molempien kylpyjen käyttölämpötila on 43 - 49°C.

Koska kolmasosa messingistä saostuu ensimmäisessä kyl- 75876 vyssä jännitteellä 24 V, ja kaksi kolmasosaa toisessa jännitteellä 15 V, jakautuu virta vastaavasti. Vedellä huuhtelun jälkeen messingillä päällystetyt kuidut pestään natriumdikromaattiliuoksella himmenemisen estämiseksi 5 ja huuhdotaan sitten kahdesti vedellä.

Esimerkki 7

Esimerkin 1 mukaista menettelyä voidaan muuntaa korvaamalla nikkelikylpy kylvyllä, jonka koostumus on seuraava, ja käyttämällä kiinteitä lyijytankoja anodi-10 koreissa, jolloin saadaan keksinnön mukaisia lyijyllä päällystettyjä grafiittikuituja.

Aineosa Määrä lyijyfluoboraatti, Pb(BF4)2 105 g/Pb/1 15 fluoboorihappo, HBF^ 97 g/1

Mahdollisesti lisätään noin 2 g/1 /3 -naftolia ja gelatiinia, pH on alle 1, käyttölämpötila 27°C ja ulkopuolinen jännite 12 V. Jos päällysteen paksuus ylittää 0,5 pm, pyrkii lyijy muodostamaan siltoja kuitujen vä-20 lille.

Esimerkki 8

Esimerkin 1 mukaisesti, mutta korvaamalla nikkeli-kylpy tavanomaisella kultakylvyllä, ja käyttämällä riittävää ulkopuolista jännitettä, voidaan valmistaa hyvin 25 lujia kuituja, jotka muodostuvat grafiittiytimestä ja kultapäällysteestä.

Esimerkki 9

Piikarbidisäikeitä ja boorikuituja päällystetään nikkelillä sijoittamalla ne katodeiksi esimerkin 1 mu-30 kaiseen nikkelipäällystyskylpyyn ja käyttämällä ulko puolista 30 V:n jännitettä.

16 75876

Esimerkki 10

Tehdään yhdistelmävalmiste pilkkomalla esimerkin 1 mukaiset yhdistelmäkuidut pieniksi paloiksi, jotka ovat 3,2 - 2,5 mm pitkiä, sekoitetaan ne sitten huolellisesti 5 termoplastiseen polyamidiin suulakepuristimessa, ja pilkotaan suulakepuriste valupelleteiksi tavanomaisin menetelmin. Pelleteistä ruiskuvaletaan laattoja, joiden koko on 10 x 20 x 0,32 cm. Laatta on yhdistelmäkuitujen lujittama. Metallipitoisuutensa ansiosta se ei myöskään varaudu 10 staattisesti, ja sitä voidaan käyttää sähkölaitteiden suojauksessa.

Esimerkki 11

Esimerkin 1 mukaisesti valmistettuja, noin 25 mm pitkiä nikkelillä päällystettyjen grafiittikuitujen 15 muodostamia nippuja sekoitetaan suhteessa 1:9 päällystämättömiin grafiittikuituihin, ja seoksesta valmiste- o taan kuitumattoa, jonka pintapaino on 34 g/m . Maton metallipitoisuus on noin 0,5 p-% nikkeliä, ja se voidaan kyllästää kuumakovettuvilla hartsilakoilla ja 20 liittää lämmön ja paineen avulla lujitetuiksi laminaa- teiksi, jotka ovat hyvin lujia, ja joilla on erinomaiset sähkönjohto-ominaisuudet.

Esimerkki 12

Yleisellä, esimerkin 1 mukaisella menetelmällä 25 valmistettuja pitkiä, nikkelillä päällystettyjä grafiit-tilankoja vetopuristetaan suurella nopeudella sulan lyijyn kanssa laitteessa, josta tulee ulos 3,2 mm paksua kiinteää tankoa, jonka keskellä kulkee nikkelipäällys-teistä grafiittikuitua . Lyijy lejeerautuu nikkeliin 30 aiheuttamatta nikkelin täydellistä liukenemista, ja nikkeli pysyy hyvin kiinnittyneenä grafiittifibrilleihin. Tästä on seurauksena hyvä grafiittikuitujen fysikaalisen lujuuden siirtyminen nikkelikerroksen läpi, nikkeli/lyijy-välikerrokseen ja lyijymatriisiin. Tankoa venytetään 17 75876 laitteessa murtolujuuden mittaamiseksi. Verrattuna yhtä paksuun lyijytankoon on keksinnön mukaisten nikkelipääl-lysteiden grafiittikuitujen murtolujuus hyvin paljon suurempi .

5 Edellä mainitut patentti- ja muut julkaisut anne taan tässä viitteeksi. Alan asiantuntijoille monet tämän keksinnön muunnelmat ovat mahdollisia yllä olevan yksityiskohtaisen kuvauksen valossa. Alumiinia voidaan esimerkiksi saostaa eetteriliuoksista. Metalleja, esimerkiksi 10 volframia, voidaan saostaa suolasulateliuoksista, esimerkiksi natriumvolframaattiliuoksista. Köysi voidaan käsitellä metallin poistamiseksi osittain, ja siten saadaan segmenttirakenteita, joita voidaan käyttää esimerkiksi sähkövastuksina. Kaikki tällaiset muunnokset sisältyvät 15 keksinnön piiriin, joka määritellään liitteenä olevissa vaatimuksissa.

Claims (6)

75876

1. Hyvin lujista yhdistelmäkuiduista muodostuva jatkuva lanka tai köysi, tunnettu siitä, että pääosal- 5 la kuiduista on sähköä johtava hiili-, boori- tai piikarbi-diydin ja vähintään yksi ohut, yhtenäinen, tiukasti kiinnittynyt, sähköä johtava, ainakin yhdestä sähköisesti saos-tetusta metallista muodostuva kerros mainitulla ytimellä, jolloin mainittu lanka tai köysi on valmistettu 10 a) muodostamalla jatkuva rata useista sähköä johta vista hiili-, boori- tai piikarbidiydinkuiduista, b) upottamalla jatkuvatoimisesti ainakin osa mainittujen kuitujen muodostamasta radasta kylpyyn, jolla on kyky saostaa elektrolyyttisesti ainakin yhtä metallia, ja 15 c) kytkemällä kuitujen ja kylvyn välille vähintään 10 voltin suuruinen ulkopuolinen jännite metallin disso-sioimiseksi hyvin syvälle kuitujen joukkoon ja dissosioi-tuneen metallin nukleoimiseksi yhtenäisesti minkä tahansa sulkukerroksen läpi mainittujen kuitujen pinnalle, ja pitä-20 mällä yllä mainittua jännitettä riittävän kauan ohuen yhtenäisen, tiukasti kiinnittyneen, sähköä johtavan elektrolyyttisesti saostettua metallia olevan kerroksen muodostamiseksi mainitulle ytimelle.

2. Menetelmä hyvin lujista yhdistelmäkuiduista muo-25 dostuvien jatkuvien lankojen tai köysien valmistamiseksi, jossa menetelmässä a) muodostetaan jatkuva rata useista sähköä johtavista hiili-, boori- tai piikarbidiydinkuiduista, b) upotetaan jatkuvatoimisesti ainakin osa mainittu-30 jen kuitujen muodostamasta radasta kylpyyn, jolla on kyky saostaa elektrolyyttisesti ainakin yhtä metallia, c) kytketään kuitujen ja kylvyn välille ulkopuolinen jännite, tunnettu siitä, että käytetään vähintään 10 voltin ulkopuolista jännitettä metallin dissosioimiseksi 35 hyvin syvälle kuitujen joukkoon ja dissosioituneen metallin nukleoimiseksi yhtenäisesti minkä tahansa sulkukerroksen is 75876 läpi mainittujen kuitujen pinnalle, ja pidetään yllä mainittua jännitettä riittävän kauan ohuen, yhtenäisen, tiukasti kiinnittyneen, sähköä johtavan elekrolyyttisesti saos-tettua metallia olevan kerroksen muodostamiseksi mainitulle 5 ytimelle.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukaisesti valmistetun langan tai köyden käyttö kankaan tai kolmiulotteisen tuotteen valmistamiseksi kutomalla tai neulomalla.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukaisesti valmistetun langan 10 tai köyden käyttö ei-kudotun levyn tai kolmiulotteisen tuotteen valmistukseen.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että siihen kuuluu vaihe, jossa lanka tai köysi katkotaan lyhyemmiksi pätkiksi.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 3-5 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että siihen kuuluu vaihe, jossa metalli tai orgaaninen polymeerimateriaali saatetaan läheiseen kosketukseen vähintään lujittavan määrän kanssa mainittua lankaa, köyttä, kangasta, levyä tai katkottuja kui-20 tuja lujitetun yhdistelmätuotteen valmistamiseksi. 20 7 5 8 7 6