NO169668B

NO169668B - Fremgangsmaate og apparat for elektroplettering av fibre

Info

Publication number: NO169668B
Application number: NO842528A
Authority: NO
Inventors: Louis George Morin; Robert E Hoebel
Original assignee: American Cyanamid Co
Priority date: 1983-06-24
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1992-04-13
Also published as: AU572748B2; FI77900C; KR910001121B1; DE3482273D1; SG2092G; IL72210A; IL72210A0; AU2977384A; KR910001120B1; HK15092A; FI842529A0; NO169668C; EP0137912A1; FI77900B; DK307084D0; EP0137912B1; KR910001125B1; FI842529A; KR850000043A; DK307084A

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et apparat for elektroplettering av fibre.

Fibre eller filamenter omfattende ikke-metaller og halvmetaller, såsom karbon, bor, silisiumkarbid, polyester, nylon, aramid, bomull, rayon og lignende, i form av mono-filamenter, garn, tau, matter, tøy og oppkappet tråd er kjent for å være egnet til forsterkning av metaller og organiske polymere materialer. Artikler omfattende metaller eller plasttyper forsterket med slike fibre finner utbredt anvendelse som erstatning for tyngre bestanddeler fremstilt av konvensjonelle materialer med mindre styrke såsom aluminium, stål, titan, vinylpolymerer, nylon-typer, polyester osv. i luftfartøyer, biler, kontorutstyr, sportsvarer og på mange andre områder.

Et alminnelig problem ved anvendelse av slike fibre eller filamenter, også dessuten glass, asbest og andre, er en tilsynelatende mangel på evne til å overføre egenskapene hos filamentene, som har stor styrke, til det materiale som de kommer i endelig og intim kontakt med. Selv om det anvendes et filament med høy styrke, er filamentene egentlig bare mekanisk innfanget, og den resulterende kompositt ryker i stykker eller brister ved skuffende svake pålagte krefter.

Problemene er blitt delvis overvunnet ved at ett eller flere lag av metaller er blitt avsatt på de individuelle filamenter før de er blitt inkorporert i det bindende materiale, for eksempel metall eller plast. Metallavsetning er blitt utført ved vakuum-avsetning, for eksempel nikkel på fibre som beskrevet i US-patent 4 132 828; og ved strømløs avsetning fra kjemiske bad, for eksempel nikkel på grafitt-filamenter, som beskrevet i US-patent 3 894 677; og ved elektrolytisk avsetning, for eksempel nikkel-elektroplettering på karbonfibre som beskrevet i Saras US-patent 3 622 283 og i Saras US-patent 3 807 996. Når de raetall-belagte filamenter ifølge slike fremgangsmåter vris eller bøyes skarpt, flakner en meget vesentlig mengde av metallet av eller faller av som pulver. Når slike metallbelagte filamenter anvendes til forsterkning av enten metaller eller polymerer, er evnen til å motstå trykkspenning og strekkspenning mye mindre enn det som man ville vente på basis av enkelt-komponentene, og dette tyder sterkt på at svikten i effektiv forsterkning skyldes dårlig binding mellom filamentet og metallbelegget.

Det er nå blitt oppdaget at hvis elektroplettering velges og hvis en mengde spenning velges og anvendes utover det som fordres for kun å dissosiere (redusere) det elektrolytisk avsetningsbare metallion på filamentoverflaten, dannes det en utmerket binding mellom filament og metall-lag. Styrken er slik at når det metall-belagte filament bøyes skarpt, kan belegget gå i stykker, men det vil ikke skalle av. Videre kan kontinuerlige lengder av slike metallbelagte filamenter knyttes og vris uten vesentlig tap av metallet som flak eller pulver. Høy spenning antas å være viktig for å tilveiebringe eller lette ensartet nukleering av det elektrisk avsetningsbare metall på filamentet og for å overvinne en eventuell fjernende eller inhiberende effekt av materialer som er absorbert på filamentoverflaten.

Skjønt det fordres en del elektrisitet for elektrolytisk avsetning av metall på filamentoverflaten, kan en økning i spenningen for å øke strømstyrken forårsake at filamentene brenner, hvilket vil forstyrre en kontinuerlig prosess. Det forannevnte Saras patent nr. 3 807 966 anvender en kontinuerlig prosess for nikkel-plettering av grafitt-garn, men anvender en pletteringsstrøm på bare 2,5 ampere og lange opp-holdstider, for eksempel 14 minutter, og derfor lave og konvensjonelle spenninger. Ved en annen kontinuerlig prosess, beskrevet i britisk patent nr. 1 272 777, elektro-pletteres de individuelle fibre i en fiberbunt uten at de brennes opp ved at bunten ledes gjennom en stråle av elektrolytt som bærer pletteringsmaterialet, idet bunten holdes ved et negativt potensial i forhold til elektrolytten når det gjelder sølv på grafitt, idet potensialet mellom anoden og fibrene er konvensjonelle 3 volt.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et effektivt apparat som letter økningen av potensialet mellom anoden og den kontinuerlige filament-katode, siden det er et nøkkel-aspekt ved den foreliggende oppfinnelse å øke spenningen for å oppnå meget gode metall-belagte fibre. Siden det gir mulighet for at ekstra elektrisk energi kan innføres i systemet uten at filamentene brennes opp, forkortes dessuten

(Oppholdstiden, og produksjonshastighetene økes enormt i forhold til produksjonshastigheter som er tilveiebrakt ifølge teknikkens stand. Som det vil være klart ut fra

den detaljerte beskrivelse som følger, anvendes det nye hjelpemidler for å tilveiebringe høy-spenningsplettering, strategisk avkjøling, effektiv kontakt mellom elektrolytt

og filament og filament-transport ved høy hastighet i forskjellige kombinasjoner, idet alt dette resulterer i for-økelse av produksjonshastigheten og kvaliteten av metall-belagte filamenter. Slike filamenter finner betydelig anvendelse når de for eksempel inkorporeres i termoplastiske og varmeherdede formnings-forbindelser for beskyttelse av luftfartøyer mot lynnedslag, EMI/RFI-skjerming og for andre anvendelser hvor det fordres elektrisk/termisk ledningsevne. De er også egnet i elektroder med stor overflate for elektrolyse-celler. Kompositter hvori slike filamenter er ordnet på en hovedsakelig parallell måte dispergert i en matriks av metall, for eksempel nikkelbelagt grafitt i en bly- eller sink-matriks er karakterisert ved lett vekt og meget god motstandsdyktighet overfor trykk- og strekkspenning. Apparatet ifølge denne oppfinnelse kan også anvendes for å forøke produksjonshastigheten og produkt-kvaliteten ved elektro-plettering av normalt ikke-ledende kontinuerlige filamenter, for eksempel polyaramider eller bomull osv., hvis det først er avsatt et vedheftende elektrisk ledende indre lag, for eksempel på kjemisk måte, på det ikke-ledende filament.

Det er et basis-formål med den foreliggende oppfinnelse

å tilveiebringe fibre dannet av en ledende halvmetallisk kjerne med metalliske belegg.

Det er et annet formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte hvor elektro-pletteringen av fibrene utføres under betingelser for høy-spennings-elektro-plettering.

Videre er det et formål med den foreliggende oppfinnelse

å tilveiebringe en fremgangsmåte og et apparat hvorved man effektivt og hurtig vil kunne belegge fibre med metalliske belegg og lette skyllingen og oppsamlingen av det ferdige produkt.

Enda et formål i^d den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe fibre som er jevnt plettert rundt sin diameter i en slik utstrekning at enhver avvikelse i tykkelsen av plet-ter ingen er mindre enn 10%.

Det er dessuten et formål med den foreliggende oppfinnelse å plettere alle fibrene i et tau med den samme material-bredde, innenfor 10%, uten hensyn til om taubredden er liten eller stor, dvs. fra 3K til 12 x 12K.

Disse og andre formål oppnås ved tilveiebringelse av en fremgangsmåte og et apparat slik som definert i de vedføyde patentkravene.

Oppfinnelsen vil lettere forstås når man betrakter den i forbindelse med de følgende tegninger. Fig. 1 er en skjematisk oversikt over den totale fremgangsmåte i den foreliggende kontinuerlige elektrolytiske pletterings-fremgangsmåte, bortsett fra en utstikkings-montasje. Fig. 2 er et oppriss av utstiknings-seksjonen anordnet spesifikt for samtidig levering av en mangfoldighet av fibre til den elektrolytiske pletteringsoperasjon.

Fig. 3 er et grunnriss av utstiknings-montasjen på

fig. 2.

Fig. 4 er et vertikalsnitt av utstikningsrull-montasjen.

Fig. 5 er et tverrsnitt gjennom linje 5-5 på fig. 4.

Fig. 6 er et isometrisk riss av fukte- og strammerullene mellom utstiknings-anordningen og elektrolysebadet. Fig. 7 er et vertikalsnitt av forbehandlingstanken og tilknyttet apparat.

Fig. 8 er et oppriss av én elektrolysetank.

Fig. 9 er et grunnriss av tanken på fig. 8.

Fig. 10 er et vertikalsnitt gjennom linje 10-10 på fig. 8. Fig. 11 er et isometrisk riss av kommuteringsfingrene. Fig. 12 er et isometrisk riss av én kontaktrull i forbindelse med innretningene for tilveiebringelse av kjøle-middel til fibrene og et strømbærende medium fra kontaktrullen til badet. Fig. 13 er et oppriss av en seksjon av elektrolysetanken som viser en anode-kurv. Fig. 14 er et grunnriss av innretningen for levering av elektrolytt til de fibre som stikker ut av kontaktrullen til elektrolysebadet. Fig. 15 er et detalj-grunnriss av dysene på sprøyte-montasjen ifølge fig. 12. Fig. 16 er et skjema av den elektrolytiske kjølekanal og en kontaktrull. Fig. 17 er et vertikalsnitt av en kontaktrull i prosess-montasjen. Fig. 18 er en detaljtegning av endedekslet på rullen ifølge fig. 17. Fig. 19 er en del detalj-tegning av den motsatte ende av rullen ifølge fig. 17. Fig. 20 er et delvis utspilt vertikalsnitt av kontakt-festet for anode-kurven. Fig. 21 er et isometrisk snitt av anode-kurven ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 22 er et riss av det elektriske system ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 23 er et vertikalsnitt av skylle-tankene og tilknyttede apparater. Fig. 24 er et vertikalsnitt av vaske-T'en ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 25 er et riss gjennom linje 25-25 på vaske-T'en

ifølge fig. 24.

Fig. 26 er'et riss gjennom linje 26-26 på vaske-T'en ifølge fig. 24. Fig. 2 7 er en tegning av mekanismen for synkron-kjøring av apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 28 er et grunnriss gjennom linje 28-28 i seksjonen ifølge fig. 27. Fig. 29 er et side-oppriss av rull-montasjen i tørke-seksjonen i systemet. Fig. 30 er et snitt av en føringsrull vist gjennom linje 30-30 på fig. 29. Fig. 31 er et skjematisk tverrsnitt på tvers av et metallbelagt filament med rugjort overflate ifølge denne oppfinnelse.

Fig. 3 2 er et skjematisk tverrsnitt i lengderetningen

av et metallbelagt filament med rugjort overflate ifølge denne oppfinnelse.

Fig. 33 er et skjematisk forstørret riss av en del av fig. 32. Fig. 34 er et skjematisk del-tverrsnitt av en polymer-matriks forsterket med metallbelagte filamenter oppnådd ved anvendelse av denne oppfinnelse. Fig. 35 er et skjema av et apparat for utførelse av ru-gjøringen og den kjemiske avsetning av det metalliske mellomlag ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 36 er et skjematisk tverrsnitt på tvers av en metallbelagt fiber fremstilt ved den forbedrede fremgangsmåte ifølge denne oppfinnelse. Fig. 36a er et skjematisk tverrsnitt i lengderetningen av en metallbelagt fiber fremstilt ved den forbedrede fremgangsmåte ifølge denne oppfinnelse.

Fig. 37 og 37a er skjematiske tverrsnitt, henholdsvis

på tvers og i lengderetningen av en kjernefiber belagt med metall ikke ifølge denne oppfinnelse, som illustrerer den ikke-ensartede plettering som er et resultat av forurensning med organiske forbindelser.

Fig. 38 er et forstørret fotografisk snitt av en metallbelagt fiber ifølge denne oppfinnelse, som har et ensartet belegg fordi det var tilveiebrakt en kjernefiber fri for

forurensning med organiske forbindelser.

Fig. 39 er et forstørret belegg av en fiber ikke ifølge denne oppfinnelse, som har et ikke-ensartet belegg fordi det var tilveiebrakt en kjernefiber forurenset med adsorberte organiske forbindelser. Fig. 4 0 er et skjematisk tverrsnitts-oppriss av den fremgangsmåte og det apparat som ble anvendt til liming og/eller overflateoksydering av metalliske filamenter, for eksempel metallbelagte fibre med høy styrke.

Fremgangsmåten og apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse er rettet mot tilveiebringelse av en effektiv og fullstendig innretning for metallplettering av ikke-metalliske og halvmetalliske fibre.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen beror på anvendelse

av meget høy spenning og strøm for å bevirke tilfredsstillende plettering. Som et resultat av den høye spenning og strøm er det blitt utviklet et apparat som kan fremstille store volumer av plettert materiale under høyspennings-betingelser.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse og

det apparat som er spesielt egnet for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er beskrevet i den foretrukkede utførelsesform hvori den spesifiserte fiber som skal pletteres, er en karbon- eller grafitt-fiber og pletteringsmetallet er nikkel. Imidlertid er fremgangsmåten og apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse egnet for praktisk talt hele spektret av metallplettering av ikke-metalliske og halvmetalliske fibre.

Den totale fremgangsmåte og skjema over apparatet bortsett fra utstikningsmontasjen er generelt vist på fig. 1.

Den fungerende fremgangsmåte innbefatter i det vesentlige

en utstikningsmontasje for fordeling av multiple fibre i parallelle strammeruller 6, en forbehandlingsseksjon 8, et pletteringsanlegg 10, en rensestasjon 12, en tørkeseksjon 14 og oppspolingssneller 16.

Mer spesielt innbefatter forbehandlingsseksjonen 8, vist generelt på fig. 1, en trinatriumfosfat-renseseksjon 26 og en tilknyttet vaske-T 28, skylleseksjon 30 og tilknyttede vaske-T'er 32 og 32A, en saltsyreseksjon 34 og tilknyttet T 36 og skylleseksjon 38 med tilknyttede vaske-T'er 40 og 4OA, som alle er beskrevet på fig. 7. Pletteringsanlegget 10 består av en flerhet av elektrolyse-tanker anordnet i serie, vist illustrativt på fig. 1 som tanker 18, 20, 22 og 24, og hver av disse er ladet med strøm ved hjelp av en adskilt likeretter, som bedre kan sees på fig. 8 og 22. Skylleseksjonen 12, vist generelt på fig. 1, består av

tank- og T-montasjer som ligner forbehandlingsapparatet.'

Et arrangement av kaskade-tanker 42 og T'er 44, 44A og 44B sirkulerer skylleoppløsning av vann og elektrolytt over fibrene 2. Deretter ledes rent vann over fibrene 2 i renseseksjonen 4 8 forsynt med tanker og vaske-T<*>er 48 og 48A,

som kan sees mer spesifikt på fig. 26. Den skyllede fiber 2 føres gjennom seksjon 50 hvor den luftblåses i sekundær seksjon 53 og deretter vanndampbehandles i seksjon 55 under frembringelse av en oksyd-overflate på metallovertrekket. Fremgangsmåten fullføres ved at den metallbelagte fiber 2 føres gjennom tørkeenheten 14 og oppspoling av de ferdige fibre på oppspolingssneller 17 i oppspolingsseksjonen 16.

Som det vil sees generelt av fig. 1, er apparatet forsynt med innretninger til å lede fibrene 2 hurtig gjennom systemet uten at fibrene 2 abraderes. Kombinasjonen av strategisk anbrakte føringsruller 51, strammeruller 6, kraft-påleggende ruller i tørkeseksjonen 14 og en synkron kjørings-montasje vist på fig. 27 leder fibrene 2 hurtig gjennom apparatet uten abrasjon på fibrene 2.

Driften begynner med utstikningsmontasjen 4 vist på fig. 2 og 3. Funksjonelt leveres fibrene 2 fra utstiknings-montasjen 4 over en føringsrull 5 gjennom strammerullene 6 til forbehandlingsseksjonen 8. Som det best vil kunne sees på fig. 2 og 3 består ut-stikningsmontas jen 4 av en ramme 52 på hvilken utstiknings-rullene 54 er festet. Rullenes 54 konstruksjon sees bedre av fig. 4 og 5 og vil bli beskrevet mer spesielt i forbindelse med fig. 4 og 5. Utstikningsrullene 54 er festet på rammen 52 på en skinneanordning 5 6 og en skinneanordning 58. Rullene 54 på skinneanordning 56 er anordnet for utstikning av fibrene

2 til elektropletteringssystmet, mens skinneanordningen 58

er en hjelpe-skinneanordning tilpasset til å feste reserve-rullene 54 slik at de er tilgjengelige til å tilveiebringe

skift-ytelse. En skinneanordning 60 fester føringsrull 62 over hvilken fibrene 2 fra utstikningsrullene 54 går for å komme til strammerullene 6.

Som det best vil sees på fig. 2, har fibrene 2 en utstrekning fra de respektive ruller 54 over individuell føringsrull 62 forbundet med en spesiell rull 54 til den felles føringsrull 5 og inn i strammeru11-montasjen 6. Føringsskinner 59 er tilveiebrakt for å føre fibrene 2 fra utstikningsrullene 54 til de tilknyttede føringsruller 62.

Som det vil sees av fig. 3, er føringsrullene 62 anordnet i umiddelbar nærhet av hverandre for å unngå gjen-sidig påvirkning mellom fibrene 2, siden en flerhet av fibre 2 samtidig leveres til systemet for behandling og plettering.

Konstruksjonen av utstikningsrullene 54 sees best_på

fig. 4 og 5. Utstikningsrullene 54 består i det vesentlige av en sentralt oppstilt stang 66 med ende-bærestykker 68 og 7 0 og er anordnet slik at de er tilpasset en kompressjons-ramme 64 dannet av strenger 72. Praksis har vist at fire elastiske strenger 7 2 anordnet 90° fra hverandre vil danne en ramme 64 egnet for festing av de fleste kommersielle fiberspoler. Bærestykket 68 er anordnet til å bære mot enten skinneanordningen 56 eller skinneanordningen 58 i utstiknings-montas jen 4.

Stangen 66 er forsynt med en gjenget ende 76 som går gjennom en åpning i skinneanordningene 56 eller 58. En konvensjonell mutter (ikke vist) er anvendt for å feste utstiknings-rullen 54 som således blir montert som en utkragning, idet fri-ende-bærestykket 7 0 har en glidende tilpasning til stangen 66. Hvis således utstikningsrull-rammestrengene 72 sammenpresses, kan bærestykket 70 beveges i tverretningen på stangen 66. Videre er rammestrengene 72 på rullfestet 64 forsynt med avskrånende ender 74 som et resultat av av-skråningen i rammestrengene 72 og det transverselt bevegbare bærestykke 70 kan kompressjonsrammen 64 justeres til å motta fiberspoler med forskjellig diameter.

Utstikningsmontasjen 4 leverer fibrene 2 over en førings-rull 5 til en fukterull 80 og deretter til strammerullene 6. Et fuktekar 84 er forsynt med vann som fukter fibrene 2 og muliggjør passende og mer effektiv rensing og skylling av fibrene 2 under for-behandlingen. Strammerullene 6 som sees

på fig. 1, er vist mer detaljert på fig. 6.

Strammerullene 6 omfatter en montasje med fem ruller

90, som alle drives ved en enkelt, kontinuerlig kjede 87

ved hjelp av en vanlig kilde såsom en motor 92 med regulerbar hastighet. Hver rull 90 er festet på en aksel 89 som også fester et fastsittende drev 91, rundt hvilket kjeden 87 er anordnet. Mellomruller 97 er også anordnet slik at de griper inn i kjeden 87. Et drev 93 som rager ut fra akselen 95 på motoren 92 med regulerbar hastighet, driver den kontinuerlige kjede 87 ved hjelp av en kjede 101 og et drev 103 som sitter fast på akselen 89 på en rull 90. Det er nødvendig at det tilveiebringes stramming på fibrene 2 på et sted i rekken som er oppstrøms for den første pletterings-kontaktrull. Pletterings-kontaktrullen og fibrene 2 må være i tett kontakt for å lette driften ved de høye spennings- og høye strøm-nivåer som er nødvendig for prosessen. Med tett kontakt tilveiebringes lav motstand mellom fibrene 2 og kontaktrullene,

og således vil den høye strøm som går gjennom system-kretsen, ikke overbelaste fibrene 2 slik at det forårsakes ødeleggelse av fibrene. Som et resultat av dette er strammerull-montasjen 6 anbrakt oppstrøms for elektropletteringstankene 18, 20, 22

og 24 (fig. 1) for tilveiebringelse av denne stramning. På

den annen side bør fibrene underkastes så lite dragning som mulig. Fibrene 2 har en iboende tendens til å deles på overflaten og opphope lo. Motoren 92 med regulerbar hastighet er koblet til alle de fem rullene 90 for tilveiebringelse av varierende hastighet for rullene med en hastighet som er lik eller mindre enn hastigheten for fibrene 2. Ved omhyggelig regulerte hastigheter tilveiebringes den nødvendige stramning uten at det bevirkes at lo opphopes på fibrene. Apparatet og fremgangsmåten er utformet slik at man får en strammerull-montasje 6 hvori strammerullene 90 går ved lavere hastighet enn fibrene 2. Strammingen av fibrene 2 opprettholdes ved at man varierer hastigheten av strammerullen 90 som svar på synlig bestemmelse av stramningen.

I henhold til det nye og forbedrede apparat og fremgangsmåte ifølge den foreliggende oppfinnelse underkastes de fibre som skal belegges, først rensning i forbehandlingsseksjon 8. Forbehandling tilveiebringer en forbedring som omfatter tilveiebringelse av kjernefibre hvis overflater er hovedsakelig fri for adsorberte organiske forbindelser som forstyrrer den elektrolytiske avsetning av metallet. Overflaten som er hovedsakelig fri for adsorberte organiske forbindelser,

kan tilveiebringes ved at de fjernes fra kjernefiberen for eksempel ved løsningsmiddel-rensning, ved kjemisk rensning, ved høytemperatur-rensning og lignende.

Betegnelsen "hovedsakelig fri" som anvendt i det foreliggende og i de tilknyttede krav, betyr en meget liten mengde adsorberte organiske forbindelser, dvs. en mengde som ikke påvirker pletteringen og bidrar til et ikke-ensartet belegg. Det er meget vanskelig å fjerne eller unngå alle spor, men vanligvis kan en mengde på opp til ca. 5 % av overflate-arealet av en kort lengde dekkes og tåles uten alvorlig skade.

Ved én for-rensningsbehandling tilveiebringes overflaten hovedsakelig fri for adsorberte organiske forbindelser ved fjerning av hovedsakelig alle eventuelle slike forbindelser ved at kjernefibrene bringes i kontakt med et løsningsmiddel for slike forbindelser. Et egnet løsningsmiddel er 1,1,1-trikloretan. Dette kan anvendes i en konvensjonell av-fettingsanordning. På grunn av høy-renhet-fordringene for den rensede fiber må løsningsmidlet utskiftes eller renses ofte.

Ved den foretrukkede utførelsesform illustrert på fig. 1 er overflaten som er fri for adsorberte organiske forbindelser, tilveiebrakt ved fjerning av hovedsakelig alle eventuelle slike forbindelser ved at fibrene er brakt i kontakt med en vandig oppløsning av et uorganisk rensemiddel, fortrinnsvis en uorganisk fosforholdig forbindelse innbefattende, men ikke begrenset,til, fosfater og polyfosfater, og spesielt er trinatriumfosfat foretrukket. Typisk kan det anvendes en oppløsning i vann av 60 g trinatriumfosfat pr. liter, og opp-varmning til en temperatur på fra ca. 60°C til koking letter fjerningen av eventuelle organiske forbindelser når fiber-buntene føres gjennom oppløsningen. Fordi de uorganiske rensemidler i de fleste tilfeller er alkaliske når de opp-løses i vann, og de etterfølgende pletteringsoppløsninger generelt er sure, er det et foretrukket trekk å nøytralisere de forbehandlede garn eller tau med en fortynnet uorganisk syre før neddykking i elektropletterings-oppløsningen. Saltsyre og/eller andre mineralsyrer er egnet i vandig oppløsning.

I tillegg til forbehandlingen i seksjon 8 må det ut-

vises forsiktighet gjennom hele pletteringsprosessen slik at grafitt- eller fiber-overflaten holdes fri for organiske forbindelser ved at de utelukkes fra elektropletterings-oppløsningen eller ved at det i denne tillates tilstede-værelse av bare organiske forbindelser som er istand til å reduseres til fritt svovel på katode-overflaten (selve de rene grafitt-fibre). Denne forbedring omfatter i det vesentlige streng utelukkelse av konvensjonelle elektropletterings-additiver som omfatter eller innbefatter organiske forbindelser . — såsom fuktemidler som natriumlaurylsulfat, chelaterende midler og glans-tilsatsmidler som innbefatter organiske bestanddeler. Sakkarin er for eksempel egnet som organisk korn-modifiserende middel (glans-tilsatsmiddel) fordi sakkarin har den ganske enestående evne å reduseres til elementært svovel på katoden.

Som illustrert i forbehandlingsseksjonen 8, som best

sees på fig. 1 og 7, består apparatet mer spesielt av en trinatriumfosfat-renseseksjon 26 fulgt av en skylleseksjon 30, og en syrerensningsseksjon 34 fulgt av en ny skylle-seksjon 38. Hver av forbehandlingsseksjonene 26, 30, 34 og 38 er henholdsvis forsynt med vaske-T'er 28, 32-32A, 36 og 40-4 OA vist detaljert på fig. 22-24. Hver forbehandlings-seks jon 26, 30, 34 og 38 er også forsynt med en tank til hvilken det som kommer ut fra vaske-T'ene 28, 32A, 32, 36, 4OA og 4 0 strømmer. Trinatriumfosfat-renseseksjonen 26 og syre-rensestasjonen 34 har enkelt-tanker henholdsvis 27 og 31. Skylleseksjonene 3 0 og 38 har to tanker hver, henholdsvis

33, 41 og 39, 49. Ved drift går fibrene 2 gjennom T<*>ene 28, 32A, 32, 36, 4OA og 4 0 i én retning, mens fluid går gjennom 1 den motsatte retning.

En trinatriumfosfat-renseoppløsning med generelt hvilken som helst egnet konsentrasjon kan anvendes i renseseksjonen 26. Praksis har imidlertid vist at 59,9 g trinatriumfosfat pr. liter vann ved 82,2°C vil tilveiebringe den nødvendige rensning for karbonfibre. Vann anvendes i skylleseksjonen 30 for fjerning av residual-trinatriumfosfat fra fibrene

2 som kommer ut fra trinatriumfosfat-seksjonen 26.

Fibrene går deretter gjennom T 36 i syre-renseseksjonen

34 etter som syreoppløsningen går motstrøms i forhold til fibrene 2. Den syre som er egnet for forbehandling i forbindelse med trinatriumfosfat-rensningen, er en 10 % saltsyre-oppløsning. Deretter skylles fibrene 2 med vann i skylleseksjonen 38, hvor vann igjen kommer inn gjennom toppen av T'ene 4 0 og 4OA og går ut gjennom oppstrøms-seksjonen for T-åpningen, hvorved det går motstrøms i forhold til fibrene 2.

Som det vil sees av fig. 7, er forbehandlingsseksjonen

8 innbyrdes forbundet for å lette forbehandling av fibrene

2 og for å forhindre eller minimalisere opphopning av forurenset forbehandlingsoppløsning. Hver forbehandlingstank er forsynt med et stigerør 308 som har et kurvfilter 310 anordnet over åpningen. Det som kommer ut fra tanken, pumpes fra hver tank gjennom stigerøret 308 ved hjelp av en pumpe 306. En ledning 316 fra stigerøret 308 i skylletanken 49 står i forbindelse med fluid-inntaket til T 40A som er forbundet med skylletanken 39. En ledning 326 er forbundet med inntaket til T 4 0 forbundet med tank 4 9 og en tømmeledning 32 0 er tilveiebrakt for tømning av fluid fra tank 39.

En resirkuleringsledning 314 går fra stigerør 308 i

tank 31 til fluid-inntaket til T 36 for resirkulering av saltsyre-vaskingen. En inntaktledning 324 er tilveiebrakt for levering av start- og utjevnings-saltsyre-vasking til T'ens 36 fluid-side.

Skylletankene 41 og 33 er forsynt med en ledning 325 til fluid-inntaket til T 32 som er forbundet med tank 41 og en ledning 316 fra stigerøret 308 i tank 41 til inntaket for T 32A som er forbundet med tank 33. En tømmeledning 322 er tilveiebrakt for tømning fra tank 33.

Trinatriumfosfat-tank 27 er forsynt med både en resirkuleringsledning 312 fra stigerør 308 til inntaket til T 28 og en ledning 30 0 for levering av start- og utjevnings-trinatriumfosfat til fluid-inntaket til T 28.

En nøytralisasjonstank 318 fylt med et nøytraliserings-middel 33 0 såsom dolomitt er tilveiebrakt i systemet for å motta saltsyre-tømning fra skylletank 39 og trinatriumfosfat-tømning fra skylletank 33.

I drift går fibrene 2 gjennom T'ene 28, 32A, 32, 36, 40A og 4 0 ettersom fluid går fra fluid-inntakene til T<!>ene ut gjennom oppstrøms-fiberinngangsåpningene i T'ene. Tri-natriumf osf at-vaskingen resirkuleres gjennom stigerør 308

og resirkuleringsledning 312. Etter passasje fra T 28 skylles residuum på fibrene 2 bort fra fibrene 2 med klart vann som går gjennom T 32 som er forbundet med skylle-tank 41 og utløpsstrøm fra skylletank 41 som går gjennom T 32A

som er forbundet med skylletank 33. Fluidet i skylletank 33, som blir forurenset med trinatriumfosfat, strømmer til nøytralisasjonstank 318.

Etter at fibrene 2 kommer ut fra skylle-seksjon 30

ledes saltsyre-vaskevæske over fibrene 2 i T 36. Utløps-strømmen fra T 36 resirkuleres til fluid-inntaket til T 36 gjennom stigerør 308 i tank 31 og resirkuleringsledning 314. Fibrene 2 som kommer ut fra T 36, skylles i skylleseksjon 38. Klart vann kommer inn i skylleseksjon 38 gjennom T 40 som

er forbundet med skylletank 49 og strømmer til skylletank 49. Fluidet fra skylletank 49 pumpes gjennom ledning 316 til fluidinntaket til T 40A som er forbundet med skylletank 39

og ledes over fibrene 2 inn i skylletank 39. Fluidet i skylle-tank 39 blir forurenset med saltsyre og strømmer ut gjennom ledning 320 til nøytralisasjonstanken.

Beskaffenheten av trinatriumfosfatet og saltsyren i kombinasjon med et kalsium-basert materiale såsom dolomitt nøytraliserer spillvæsken og minimaliserer den tilleggsbe-handling som fordres for spillvæsken før den ledes bort gjennom ledning 328.

De forbehandlede fibre 2 blir deretter elektroplettert. Som det vil sees av fig. 1, er det tilveiebrakt en flerhet

av elektropletteringstanker 18, 20, 22 og 24 i serie. Under de høye spennings- og strømbetingelser i prosessen utgjør serie-anordningen av elektropletteringstank 18, 20, 22 og 24 et hjelpemiddel for tilveiebringelse av diskret spenning og strøm til fibrene 2 som en funksjon av opphopning av metalloverdrag på fibrene 2. Således kan, avhengig av mengden av metalloverdrag på fibrene 2, pletteringsspenningen og -strømmen innstilles på nivåer som er best egnet for den spesielle motstand som fermbringes av fiberen og metallet.

Elektrolyse-pletteringstank 18 er vist på fig. 8, 9 og

10 og er i oppbygningen identisk med pletteringstanker 20,

22 og 24, vist på fig. 1. Tank 18 er anordnet slik at den rommer et elektrolysebad. Til tank 18 er det montert kontaktruller 100 og anode-bærer-staver 102 som er anordnet i kretsen. Kontaktrullene 100 mottar strøm fra samle-

skinne 104, og anode-bærer-stavene 102 er direkte forbundet med en samleskinne 106. Hver av pletteringstankene 18,

20, 2 2 og 2 4 er forsynt med lignende men adskilt uavhengig strømkrets-utsty.r som vist på fig. 22. Anode-bærer-stavene 102 har påmontert anodekurver 110 anordnet for å holde og overføre strøm til pletteringsstykker av nikkel eller annet metall.

Hver tank 18, 20, 22 og 24 er dessuten forsynt med varmevekslere 114 for oppvarming av elektrolysebadet under oppnåelse av den ønskelige start-temperatur ved oppstartning og avkjøling av elektrolytten under høy-intensitetsstrøms-driften.

Tank 18 er forsynt med en brønn 103 avgrenset av en massiv vegg 105 hvori det er montert en nivå-regulator 107

og med en resirkulasjonsledning 109. Resirkulasjonsledning 109 innbefatter en pumpe 111 og et filter 113 og fungerer slik at elektrolytt kontinuerlig resirkuleres fra brønnen 103 til tanken 18. Under normale driftsbetingelser vil resirkulert elektrolytt komme inn i tank 18 og gjøre at elektrolytten i tanken stiger til et nivå som er høyere enn veggen 105 og strømmer inn i brønnen 103. Når elektrolytt har for-dampet fra tanken, vil nivået i brønnen falle og fordre utjevning fra nedstrøms-skylleseksjon 12, vist på fig. 26.

Tank 18 er dessuten forsynt med en ledning 132 og pumpe 134 gjennom hvilke det pumpes elektrolytt til et grenrør 128 som leverer elektrolytten til sprøytedysen 130 over kontaktrullene 100.

Som vist mer detaljert på fig. 13, går fibrene 2 over kontaktrullene 100 og rundt mellomruller 112 som er anbrakt i nærheten av bunnen av tanken. Mellomrullene 112 er tilveiebrakt i par rundt hvilke fibrene 2 går slik at de beveges i kontakt med den etterfølgende kontaktrull 100.

Rullene 100 i tanken 18 står i forbindelse med samleskinne 104 gjennom kontaktelement 118. Detaljtegning av kontaktelement 118, som sees på fig. 11, viser at kontakt-elementene 118 er dannet av en kobberstav 12 0 og en rekke av flere fosfor-bronse-fingre 122 og 124, som til sammen tilveiebringer den positive kontakt over et tilstrekkelig stort område på kontaktrull 100 til å unngå at det dannes høy motstand ved kontaktpunktet. Fingrene 122 og 124 er elastisk festet på staven 120 og presses ifølge materialets beskaffenhet i kontakt med kontaktrullen 100 til alle tider.

Således er det tilveiebrakt en positiv elektrisk kontaktmontasje med høy styrke for et miljø hvor konvensjonelle lamell-kontakter er dårlig egnet.

Høyspennings-høystrøms-fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse gjøres også lettere ved hjelpemidler " til beskyttelse av fibrene 2 under passasjen mellom elektrolyse-badet og de forskjellige kontaktruller. Systemet innbefatter resirkulerings-sprøytesystemet 126 vist generelt på fig. 8 og 9, gjennom hvilket elektrolytten resirkuleres fra pletteringstankene og sprøytes gjennom sprøytedysene 130 på fibrene 2 ved kontaktpunkter på kontaktrullene 100.

Sprøytedysene 13 0 er anordnet med to parallelle rør-formige armer 136 og 138 med dyseåpninger 139 anbrakt på sine under-overflater. Som det best vil kunne sees av fig. 15, er én rørformet arm 136 på sprøytedysen 130 anordnet for å styre elektrolytt tangentielt på fibrene 2 ved det punkt hvor fibrene 2 går ut av kontaktrull 100. Den andre rør-formede arm 138 på sprøytedysen 130 er anordnet for å levere elektrolytt direkte på toppen av kontaktrull 100 ved det punkt hvor fiberen 2 kommer i kontakt med kontaktrull 100. Som tidligere angitt er det avgjørende at det påføres tilstrekkelig spenning på fibrene 2 til at man er sikker på at fibrene 2 holdes i en stram direkte linje mellom kontaktrullene 100 og mellomrullene 112. Behovet for en stram linje er for å sikre at den lave kontaktmotstand som er egnet for strømvandring, er tilgjengelig med høy ledningsevne gjennom fibrene 2 fra kontaktrullene 100 til elektrolysebadet. Den elektrolytt som resirkuleres over kontaktrullene 100 og fibrene 2, tilveiebringer en parallell motstand i kretsen og tjener til avkjøling av fibrene 2.

Det er kjent at fibrene 2 som pletteres, har lav smelte-strøm, såsom 10 ampere for et 12K-tau med diameter ca. 7 ym. Imidlertid fordrer fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse ca. 25 ampere mellom kontaktene eller ca. 125 ampere

pr. kordel i hver tank.

Videre må både kontaktmotstand og anisotropisk motstand overvinnes. Kontaktmotstanden for 12K-tau på ca. 7 um av ublandet, rent kobber er ca. 2 ohm, og således fordres det ved 45 volt 22,5 ampere før det kan skje plettering. Den anisotropiske motstand er 1000 ganger den lange akse. Således må kontaktarealet være 1000 ganger tau-diameteren,

som for 7 ym er 0,8 6 cm. Praksis har vist at 1,27 cm kontakt passende vil møte systemets elektriske fordring ved plettering av tau på 7 um, og følgelig anvendes det kohtakt-ruller 100 på 5,08 og 7,62 cm. Det er også avgjørende at kontaktrullene 100 er anbrakt i en spesifisert avstand over elektrolyse-badet for at systemet skal kunne drives ved de høye spenninger som er nødvendig for oppnåelse av pletteringen ifølge fremgangsmåten. I praksis er det funnet at kontaktrullene 100 bør være anbrakt 1,27-2,54 cm fra elektrolysebadet når det påføres spenninger på 16-25 volt. Videre er det funnet at resirkulering av ca. 7,57 liter pr. minutt pr. kontaktrull som går ved en hastighet på 46-762 cm pr. minutt passende vil avkjøle fiberen og tilveiebringe en egnet parallell motstand når over 5000 ampere ledes gjennom systemet på tre celler.

Elektrolytten ved fremgangsmåten er en oppløsning som består av 60-75 g metall, fortrinnsvis i form av NiCl2 og NiS04 pr. liter oppløsning. Oppløsningens pH innstilles

til 4-4,5 og temperaturen holdes på mellom 62,8 og 65,5°C. Resirkuleringen av elektrolytten gjennom sprøytedysene 130 ved den ønskede hastighet fordrer at dyseåpningene har en diameter på 0,24 cm på 0,32 cm sentere over lengden av hver rørformet arm 136 og 138. Tilstedeværelsen av elektrolytt på fibrene er avgjørende, men det passes på at man unngår alt-for mye elektrolytt, idet kontaktrullene ellers vil bli underkastet den plettering som finner sted i elektrolytten.

Anode-bærer-staven 102 for anodekurven 110 er vist detaljert på'fig. 20 og består av idet vesentlige tre lag.

En stål-inner-stav 150 er tilveiebrakt som en strukturell bærer for anodekurv 110. Et kobberbelegg 152, såsom et kobber-rør, over stål-staven 150 er tilveiebrakt for å gi de elektriske egenskaper som er ønskelig for strømgjennom-gang, og en isolator av ett eller annet materiale, såsom vinyl 154, er tilveiebrakt for isolering av hele anode-bærer-staven 102. På strategiske steder på staven 102 er vinylet fjernet, og innskjæringer 156 blottlegget kobber-belegget 152 for å gi elektrisk kontakt.

Som det best vil kunne sees av fig. 21, er anodekurven 110 forsynt med de konvensjonelle åpninger 158 som finnes i anodekurver, men har også et vinyl-isolert deksel 162 som går fra toppen av anodekurven 110 til et sted under overflaten av elektrolysebadet. Praksis har vist at isolering av anodekurven 110 10-30 cm fra toppen vil beskytte anode-kurven 110 mot ødeleggelse av det beskyttende oksyd under den høyintensitets-strøm og -spenning den utsettes for i prosessen. De konvensjonelle kroker 160 som finnes på anodekurvene 110 er anordnet slik at de passer inn i innskjæringene 156 tilveiebrakt på anode-bærer-staven 102. Videre er anode-kurven fortrinnsvis fremstilt av titan på grunn av beskaffenheten av høyspennings-miljøet og elektrolytten. Den høye spenning er blitt funnet å fjerne overflaten på titanet som normalt er et TiC^-lag som beskytter anodekurven 110 mot elektrolytten.

Kontaktrullene 100 er vist detaljert på fig. 17-19. Hver kontaktrull 100 er anbrakt i umiddelbar nærhet av elektrolytten i pletteringstankene og hver er tilpasset til overføring av sterk strøm gjennom systemet i et miljø med høy intensitets-spenning. Kontaktrullen 100 er således utformet for kontinuerlig utskiftning. Kontaktrull 100 er forsynt med faste ende-feste-seksjoner 170 og 172 som holder et sylindrisk kobber-rør 174. Det sylindriske kobber-rør 174 er anordnet slik at det kommer i kontakt med kommuteringsfingrene 122-124 og leverer strøm gjennom begge fibrene 2 og resirkulert elektrolytt til elektrolysebadet. Kobber-rør 174 er dannet av kon-vensjonelt kobber av type L, som må være istand til å bære 350 ampere. Rørsystemets diameter er avgjørende ved at diameteren bestemmer kontaktoverflaten for fibrene 2 og avstanden mellom kontaktrullen 100 og elektrolytt-overflaten. Som et resultat av dette er festene 170 og 172 fast anordnet på

rekke i forhold til hverandre for demonterbart å understøtte røret 174 på kontaktrull 100. Festet 170 er forsynt med en bærende understøttelse 176 gjennom hvilken det går et skrue-feste 178. Skruefestet 178 understøtter kobber-rør 174 på en

roterbar måte på en foringsunderstøttelse 180 og har en slik kapasitet at kobber-røret 174 kan frigjøres ved tilbake-trekking av foringsunderstøttelsen 180 ved inntrekking av skruen 178. Festet 172 innbefatter en foringsunderstøttelse 182 på hvilken det er dannet en stoppe-hake 184. Hvert kobber-rør 174 er forsynt med en innskåret tilpasnings-

åpning 186 for tilpassing rundt stoppe-haken 184 og be-virkning av positiv fastgjøring av kobber-rør 174 på forings-understøttelsen 182, hvorved man unngår enhver usikkerhet ved innstillingen, og ekspederingen av utskiftning av hver kobber-rør-seksjon 174 lettes.

Hele det elektriske system 188 for fremgangsmåten og apparatet er vist skjematisk på fig. 22, hvor kapasiteten for diskret påføring av spenning og strøm til hver elektrolyse-tank 18, 20, 2 2 og 24 kan sees. Konvensjonelle likerettere 189, 191, 193 og 195 er anordnet som en likestrøms-kraftkilde for levering av strøm til de respektive kontaktruller 100 på hver elektrolyse-tank. Samleskinner 104, 194, 196 og 198 er vist for illustrasjon, idet de går henholdsvis fra like-retterne 189, 191, 193 og 195 til én av de seks kontakt-

ruller 100 på eletrolysetankene 18, 20, 22 og 24. Imidler-

tid er alle de seks kontaktruller 100 på hver elektrolyse-

tank direkte forbundet med den samme samleskinne. Samleskinner 106, 202, 204 og 206 er vist, idet de går henholdsvis fra de samme likerettere 189, 191, 193 og 195 gjennom kablene 2 08 til én anode-bærer-stav 102 festet på elektrolysetankene 18, 20, 22 og 24. Igjen står de respektive anode-samleskinner i kontakt med hver anode-bærer-stav 102 festet på hver elektrolysetank som er forbundet med samleskinnen.

Som et resultat av anordningen kan diskret høy spenning leveres til hver elektrolysetank 18, 20, 22, 24 som en funksjon av metallpletteringen på fibrene 2 i hver elektrolyse-tank.

Praksis har vist at ved volum-fremstilling bør spenningen

i den første elektrolysetank 18 ikke være under 16 volt og sjeldent under 24 volt. Spenningen i den andre tank 20 bør ikke være under 14 volt, og spenningen i den tredje elektrolyse-tank 2 2 bør ikke være under 12 volt.

Illustrativt er fibre 2 blitt belagt i et system med tre likeretter-elektrolysetank-montasjer, istedenfor de fire som er vist på fig. 1 og 22, under de følgende betingelser, hvor det er blitt oppnådd utmerket belegg:

De nikkelmetall-belagte fibre 2 fremstilt under disse betingelser har de følgende egenskaper og karakteristika: Filamentform Rund (men avhengig av grafittfiber) Diameter 8 ym

Metallbelegg Ca. 0,5 ym tykt, ca. 50 % av den

totale fibervekt

Densitet 2,50-3,00 g/cm<3>

Strekkfasthet Opp til 31.646 kg/cm<2>

Strekk-koeffisient 34 M psi

Elektrisk 0,008 ohm/cm (12K tau)

Ledningsevne 0,10 ohm/1000 kordeler/cm.

Etter at nikkelpletteringer har skjedd, leveres de fullstendig pletterte fibre 2 til skylleseksjon 12 som vist på fig. 1.

Forhalingsseksjonen 4 2 og skylleseksjonen 46 er anordnet med tanker for opphopning av avløpsstrømmen fra T<*>ene 44,

44A, 44B, 48 og 48A, og begge nøytraliserer avløpsstrømmen med hensyn til avfalls-bortskaffelse og tilveiebringer et opplagssted for opphopning av utjevningsvæske for elektrolytt-tankene 18, 20, 22 og 24.

Som det best vil kunne sees på fig. 23, består tankene

1 forhalingsseksjon 42 av en kaskadetank med adskilte kamre 252, 254 og 256. Kaskadetanken er en konvensjonell tre-punkts-kaskade-motstrøms-skylletank fremstilt av National Plastics, Thermal Electron Division. Kaskadetanken tilveiebringer automatisk passasje for avløpsfluidet fra nedstrøms-tankene til oppstrøms-tanken ved passasje rundt overløps-demningene 2 58. Det fluid som er oppsamlet i tank 256, vil nå et nivå over skilleveggen 255 mellom tank 256 og tank 254 og strømme til tank 254. På lignende måte vil fluidet, når nivået i tank 2 54 er høyere enn nivået for skilleveggen 2 51, strømmer videre oppstrøms til tank 2 52.

Skylleseksjonen innbefatter tanker 250 og 260. Begge

tanker 250 og 260 er forsynt med stigerør 268 med kurv-

filtere 270 anordnet ved toppåpningen. En transporterings-ledning 261 er.forbundet med stigerøret 268 i tank 260

og er forsynt med pumpe 264. Avløpsstrømmen fra tank 260 pumpes til T 4 8A som er forbundet med tank 2 50 for skylling av fibrene 2. Avløpsstrømmen fra tank 250 leveres gjennom ledning 276 til kaskadetank-montasjen, eller alternativt gjennom ledning 278 for avfalls-bortskaffelse.

En ledning 271 er tilveiebrakt for forbindelse av av-løpsstrømmen i tank 252 til tankene 18, 20, 22 og 24, som er forsynt med nivåreguleringsanordninger 107 som åpner solenoid-ventil 273 når nivået i en tank 18, 20, 22 eller 24 faller til et nivå som fordrer elektrolytt.

I drift går fibrene 2 gjennom T'ene 44B, 44A, 44, 48A

og 48 og skylles med vann. Det klare vann leveres til systemet gjennom ledning 267 til T 48 og strømmer motstrøms i forhold til fibrenes 2 retning for tømming gjennom den oppstrømsende av T 48 til tank 260. Avløpet fra tank 260 pumpes til fluid-inntaket til T 48A og tømmes gjennom den oppstrømsende av T 48A til tank 250. Fluidet i tank 250 er forholdsvis fortynnet på grunn av den tidligere skyllebehandling av fibrene 2, og således kan det tømmes gjennom ledning 278 som spillvæske eller leveres til tank 256 etter behov. Tankene 256, 254 og 252 drives kontinuerlig etter resirkulerings-metoden, hvorved det dannes et fluid som stadig blir rikere på elektrolytt. Som et resultat av dette dannes et minimum av forurenset vann i systemet, mens en elektrolytt-rik opp-løsning dannes for elektrolytt-utjevning.

En T, betegnet 28, anvendt i system-forbehandlingsseksjon

8 og skylleseksjon 12, er vist på fig. 24-26. Som tidligere angitt er T<*>ene utformet for å gi motstrøms-vandring for opp-løsning i forhold til fibrene 2. I praksis er T'ene 28 utformet med en oppstrøms-åpning 210 og en nedstrøms-åpning 212 for passasje av fibrene 2 gjennom disse. T'ene 28 er også forsynt med et kuppelhus 214 gjennom hvilket oppløsningen såsom skyllevann kan komme inn og bade fibrene 2 ettersom fibrene 2 går gjennom T 28. T'ene 28 er også forsynt med en hylse 216 som danner et trykkhode som leder vann i oppstrøms-retningen. Dessuten er T'ene utformet med åpning 210 for passasje av fibrene 2 i en høyde som er litt under åpningen 212. Således er den vei hvor vann kommer ut av T'en, fra leveringsrør 218 gjennom åpning 210. Kombinasjonen av høyde-forskjellen for åpningene 210 og 212 og tilstedeværelsen av hylse 216 som er anbrakt i nedstrøms-seksjonen av T 28,. be-fordrer vandring av oppløsningen i en retning oppstrøms ettersom fibrene beveges nedstrøms.

Apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse er anordnet for synkron-drift, som vist på fig. 27-29. En motor 222 er tilveiebrakt for å sikre at kontaktrullene 100 og førerullene 51 roterer med samme hastighet for forhindring av abradering av fibrene 2.

Motor 222 driver direkte en montasje av ruller 223 anordnet for frembringelse av et gangspill. Rullene 223 er anbrakt i tørkeinnretningen 14 og bevirker, som det best vil kunne sees av fig. 29, at fibrene forandrer retning seks ganger. Forandringen i retning er tilstrekkelig til at det påtvinges en kraft på fibrene 2 som vil trekke fibrene gjennom apparatet uten at slakk tillates.

Dessuten er motoren 222 tilknyttet ved en drev- og kjede-montasje slik at hver kontaktrull 100 og hver føringsrull 51 drives ved samme hastighet.

I det vesentlige består drev- og kjede-montasjen av førings-drivverk-montasjer 225, som best vil kunne sees av fig. 28, og kontaktrull-driwerk-montasjer 227. Hver førings-drivverk-montas je 225 innbefatter driwerk-overføringsdrev 230 montert på aksler 231, et drev 224 fast festet på førings-rull 51 og en kjede 233 som griper inn i drevene 230 og 224.

Kontaktrull-driwerk-montasjen innbefatter driwerk-overf øringsdrev 23 9 montert på akslene 231 som er felles for drevene 23 0, et drev 241 som er fast festet til hver kontaktrull 100 og en kjede 243 som griper inn i både drevene 239 og hver av drevene 241 på de seks kontaktruller 100 som er forbundet med hver elektrolytt-tank.

Som det vil kunne sees av fig. 30, er hver føringsrull 51 dannet med furer 280 med koniske sider 282 og flate overflater 284. Diameteren av føringsrullen ved overflaten 284 er den samme som diameteren av kontaktrull 100 og gangspill-rullene 223, og således erfarer fibrene 2 konstant hastighet

på veien gjennom apparatet.

De flate overflater 284 tilveiebringer et hjelpemiddel ved hvilket fibrene eller tauene 2 spredes slik at enten tørking eller fukting lettes, avhengig av den virkning som ønskes.

Plasseringen av gangspillrullene 223 i tørkeinnretningen 14 forøker tørkingen. Den flate overflate og kraft påført fibrene 2 sprer fibrene og påskynder derved tørkingen.

Systemet innbefatter også en koplings-overridnings-drivmotor 219 med variabel hastighet for oppspolingssnellene 17. Den kraft som genereres ved motoren 219 med variabelt vridningsmoment bevirker at kraften trekker fibrene 2 gjennom systemet. Imidlertid tilveiebringer gangspill-rullene 223

et hjelpemiddel for isolasjon av den direkte kraft som påtvinges fibrene 2 ved oppspolingssnellene 17 fra fibrene 2 oppstrøms for gangspill-rullene.

Apparatet og pletteringsfremgangsmåten som er beskrevet ovenfor, kan anvendes for tilveiebringelse av fibrer med fast vedheftet metallbelagg, ikke bare på halvledende fibre såsom karbon- eller grafittfibre, men kan også anvendes for dannelse av fast vedheftede metallbelegg på ikke-ledende fibre.

EKSEMPEL 1

Fire tau (fiberbunter) med 12 000 kordeler hver a. v 7 ym grafittfibre ble kontinuerlig trukket gjennom en oppløsning på 6 0 g/liter av trinatriumfosfat oppvarmet ved 82-93°C, deretter gjennom to skylletanker. Avløpsstrømmen fra den annen skylletank ble returnert til den første. Tauene ble deretter ført gjennom en nøytralisasjonstank som inneholdt 10 % vandig oppløsning av CP. (kjemisk ren?) saltsyre (35 %) og så gjennom to skylletanker. Avløpsstrømmen fra den annen av disse to skylletanker ble returnert til den første, og spillvæsken fra alle tanker ble samlet for selv-nøytralisasjon.

I et kontinuerlig elektropletteringssystem ble det tilveiebrakt en pletteringsoppløsning med følgende sammensetning :

Badet ble oppvarmet til 60-71°C og hadde en pH på 3,8-4,2.

Anodekurvene ble holdt fylt med pellets av elektrolytisk nikkel, og fire tau (fiberbunter) med 12 000 kordeler hver av 7 ym karbonfibre avdrevet for organiske forurensninger som beskrevet ovenfor, ble kontinuerlig trukket gjennom badet med en tau-hastighet på 152 cm/minutt og med 120 ampere strøm, justert til å gi 5 ampere-minutter pr. 1 000 kordeler totalt. Spenningsfallet fra anode til katode var 3 0 volt. På samme tid ble elektrolytisk oppløsning resirkulert gjennom en sløyfe i kontakt med tauets inngående og utgående baner. Tauet ble deretter kontinuerlig ført gjennom et identisk bad med en tau-hastighet på 152 cm/minutt med en strøm på 180 ampere. Sluttproduktet var et tau med belagte fibre med høy styrke ifølge denne oppfinnelse omfattende en kjerne av 7 ym fiber, og ca. 50 vekt% av den belagte fiber av krystallinsk elektrolytisk avsatt nikkel var fast vedheftet til kjernen. Metallbelegget var ensartet og fritt for bare flekker.

Når en lengde av fiberen ble bøyet skarpt og deretter undersøkt, var det ingen perifer sprekkdannelse på metallbelegget på bøyningens spenningsside. Tauet kunne tvinnes og knyttes uten at det forårsaket at belegget flaknet av eller gikk av som pulver.

EKSEMPEL 2

Når fremgangsmåten ifølge eksempel 1 ble gjentatt med substituering av grafitt-tau som var blitt ført gjennom varm væske og kondenserende damper av 1,1,1-trikloretan i en av-fettingsinnretning for å avdrive dem fri for organiske stoffer, ble ensartede metallbelegg til slutt dannet.

For illustrasjon av de skadelige virkninger av organiske forbindelser, når konsentrasjonen av organiske urenheter i avfettingsinnretningen ifølge eksempel 2 fikk hopes opp, gjen-forurenset de organiske stoffer grafitt-fibrene, og nikkelbelegget ble uensartet. Når trinatriumfosfat-rense-

badet i eksempel 1 ble erstattet med fuktemidler som inne-

holdt organiske stoffer (rensemidlet Wyandotte BN, rense-

midlet Oakite 190 eller vaskemidlet Ivory Liguid), var nikkel-pletteringen til slutt uensartet.

EKSEMPEL 3

Et kontinuerlig tau som besto av aramid-filamenter med glatt overflate (4 000 fibre pr. bunt, gjennomsnittlig diameter 12 um, poly(parafenylentereftalamid), DuPont KEVLAR

49) ble mekanisk abradert med silika, størrelse 120 mesh, oppslemmet i vann i et gass/fluidisert sjikt inntil over-

flaten på hver fiber var rugjort. Tauet ble dyppet i en vandig oppløsning av 10 g/l tinn(II)-klorid og 10 ml/l konsentrert saltsyre oppvarmet til 60°C og fikk bli i denne i ett minutt og skyllet. Tauet ble deretter dyppet i en vandig opp-løsning av 2,8 g palladiumklorid og 10 ml konsentrert vandig saltsyre pr. liter, oppvarmet til 60°C og fikk bli i denne i ett minutt og skyllet. Denne teknikk ble gjentatt, og det ble dannet en ru, sensibilisert overflate på filamentene. Deretter ble tauet neddykket i en vandig oppløsning av 31 g/l sølvnitrat og så uten skylling i en oppløsning av 85 % vandig hydrazin-hydrat (Hummel Chemical Corp., No. 85). Et sølv-mellomlag ble derved avsatt på en fast vedheftende måte. Det ble tatt en prøve som ble vasket og tørket, og motstanden ble målt med et ohmmeter. Hvis det var nødvendig ble sølvavsetnings-fremgangsmåten gjentatt inntil motstanden hos tauet på 4K, 12 um var redusert til 0,66 ohm pr. cm, ved hvilken tid det var egnet for elektroplettering.

I et kontinuerlig elektropletteringssystem ble det tilveiebrakt en pletteringsoppløsning med følgende sammensetning:

Badet ble oppvarmet til 60-71°c og hadde en pH på 3,8-4,2.

Anodekurvene ble holdt fylt med pellets av elektrolytisk nikkel, og fire tau (fiberbunter) med 4 000 kordeler hver av 12 ym karbon-metalliserte aramid-filamenter trekkes kontinuerlig gjennom badet med en tau-hastighet på 152 cm/minutt mens det påføres en ytre spenning på 30 volt ved en strøm på 160 ampere. På samme tid ble elektrolytisk oppløsning resirkulert gjennom en sløyfe i kontakt med tauets innkommende og utgående baner. Tauet ble deretter ført kontinuerlig gjennom et identisk bad med en tau-hastighet på 152 cm/minutt med 160 ampere strøm. Det endelige produkt var et tau med kompositt-fibre med høy styrke ifølge denne oppfinnelse omfattende en 12 ym fiberkjerne, et tynt sølv-mellomlag og ca. 5 0 vekt% av kompositten av krystallinsk elektrolytisk avsatt nikkel var fast vedheftet til kjernen gjennom mellomlaget.

Hvis en lengde av filamentet bøyes skarpt, som ved veving eller strikking, og deretter undersøkes, kan metallbelegget gå i stykker, men det vil ikke skalle av.

Claims

1. Fremgangsmåte til elektroplettering av fiber (2), karakterisert ved de følgende trinn: fiberen (2) føres kontinuerlig gjennom en elektrolytt-oppløsning i en tank (18) hvori det er neddykket en metallanode (110), likestrøm ledes gjennom fiberen (2) til anoden (110), og spenningen over elektrolytten fra fiberen (2) til anoden (110) holdes på over 16 volt, hvorved metall fra anoden (110) vandrer til fiberen (2) og bindes til denne, idet fiberen (2) kjøles ved at den føres kontinuerlig over en kontaktanordning (100) med en elektrisk strømførende overflate anbrakt over elektrolytt-oppløsningen, og til elektrolytt-oppløsningen, idet kjølevæske ledes til fiberen (2) ved det punkt hvor fiberen (2) kommer i kontakt med den strømførende overflate (100) og det punkt hvor fiberen (2) forlater den strømførende overflate (100), og idet det bevirkes en stramming på fiberen (2) for å sikre en direkte, stram vei fra fiberen ved kontaktpunktet til elektrolytten i tanken (18).

2. Apparat for elektroplettering av fiber (2), karakterisert ved(a) en likeretter (189), (b) en elektrolytt-tank (18) til hvilken likeretteren (189) under drift leverer strøm, og som under drift er tilsatt en elektrolytt, (c) en metallanode (110) omfattende en anode-festeskinne (102) festet til elektrolytt-tanken (18) mellom et par kontakt-ruller (100), og en anodekurv (110) som henger ned fra anode-festeskinnen (102), (d) innretninger (51) for kontinuerlig føring av fiberen (2) gjennom elektrolytten, omfattende det nevnte par av roter-bare kontaktruller (100) festet til toppen av tanken (18) som fiberen (2) er tilpasset til å passere gjennom, videre et par mellomruller (112) anbrakt ved bunnen av elektrolytt-tanken (18), anbrakt på vertikal linje med kontaktrullene (100) for passasje av fiber (2) rundt disse, samt innretninger (6) til å opprettholde stramming på fiberen (2) for å sikre en direkte, stram vei fra fiberen (2) ved kontaktpunktet til elektrolytten i tanken (18), (e) innretninger (100) for levering av likestrøm fra likeretteren (189) gjennom fiberen (2) til elektrolytten, omfattende en samleskinne (104) som går fra likeretteren (189) til elektrolytt-tanken (18), en elektrisk ledende skinne (120) som har en utstrekning fra samleskinnen (104) til en kontaktrulle (100), og en rekke ledende fingre (122) som rager ut fra den elektrisk ledende skinne (120) i kontakt med kontaktrullen (100), hvilken kontaktrulle (100) befinner seg like over elektrolytt-overflaten og påsprøytes elektrolytt for avkjø-ling, (f) innretninger til å holde spenningen mellom fiberen (2) og anoden (110) på over 16 volt, samt (g) en brønn (103) i elektrolytt-tanken (18), med innretninger (109) for sirkulering av elektrolytt fra brønnen (103) til resten av tanken (18), innretninger (107) til å avføle elektrolytt-nivået i brønnen (103), og innretninger til levering av utjevningsvæske til elektrolytten når nivået i brønnen (103) er ved et forutbestemt lavt nivå.