DE2151618B2 - Verfahren und Vorrichtung zum kathodischen Behandeln dünner elektrisch leitender Faserstränge bzw. -bündel - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum kathodischen Behandeln dünner elektrisch leitender Faserstränge bzw. -bündelInfo
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Description
35
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kathodischen Behandeln dünner elektrisch
leitender Faserstränge bzw. -bündel quasi unendlicher Länge.
Bei bisher bekannten Galvanisierungsverfahren wurde stets der Faserstrang durch einen mit Elektrolytflüssigkeit
gefüllten Behälter gezogen. Dieses Verfahren erwies sich jedoch nur bei geringen Ansprüchen als zufriedenstellend,
da es zu örtlicher Verarmung an entladungsfähigen Ionen des Elektrolyten sowie zu ungleichmäßigen
Metallabscheidungen am Umfang von Einzelfäden (sofern der Strang aus mehreren Einzelfäden bestand) führte.
Hinzu kam bei der Verwendung von Faserbündeln als Strang noch die Schwierigkeit, daß die äußeren Fäden
des Bündels die im Kern liegenden Fäden - entsprechend der Wirkung des Faraday'schen Käfigs - elektrisch abschirmen.
Es wurde auch ein Verfahren bekannt (DT-OS 1112 367),
bei dem der Faserstrang nach Durchlauf durch einen mit Elektrolytflüssigkeit gefüllten Durchlaufbehälter in einem
an dessen Boden angebrachten, ebenfalls mit Elektrolytflüssigkeit gefüllten Behandlungsbehälter entgegen der
von oben nach unten verlaufenden Bewegungsrichtung des Stranges schräg von unten her mit Elektrolytstrahlen
angespritzt wurde. Hierbei wird der Faserstrang zwar stets
mit frischem Elektrolyt bespritzt, so daß der örtlichen Verarmung an entladungsfähigen Ionen des Elektrolyten
begegnet wird, jedoch ist auch dieses Verfahren nicht für das galvanische Behandeln von aus vielen Einseifäden
zusammengesetzten Fasersträngen geeignet, weil die oben 6$
bereits erwähnte Abschirmwirkung der äußeren Fäden des Bündels gegenüber den innenliegenden Fäden ungeändert
bleibt, da der Gesamtfaserstrang bezüglich der Lage seiner Eirweimden zueinander wahrend des ganzen Galvanisierungsvorganges
v8lBg ungeändert bleibt. Um solche
SÄSwie aus bis zu ca. 10000 dünnen Einzelfäden
bestehen können) zu galvanisieren, versuchte man nun, sie zu entdrallen, so daß die Einzelfäden im Elektrolytbad etwa nebeneinander zu liegen kommen (R. V.
Sara· „Fabrication and properties of graphitefibei; nickelmatrix
composites", I4th National Sampe Symposium November 1968, Union Carbide Corp. Carbon Products
Division). Aber auch bei diesem Verfahren stellten sich veschiedene Mängel ein, wie z. B. eine mechanische
Beschädigung der Einzelfäden, wiederum eine ortliche
Verarmung an entladungsfähigen Ionen des Elektrolyten sowie eine ungleichmäßige Metallabscheidung am Umfang
der Einzelfäden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun dann, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens zum Beschichten bzw. Behandeln eines dünnen elektrisch leitenden Faserstranges ^*. -bündel·
quasi unendlicher Länge zu schaffen, bei dem alle davorstehend
genannten Nachteile weitgehend vermied., werden· An allen Einzelfäden im Faserbündel soll sur
demnach möglichst dicht und gleichmäßig Metall aus <k r
Elektrolyt abscheiden, ohne daß eine mechanische B, handlung (Entdrallen) und eine Beschädigung der Ein/.:
fäden zu befürchten ist. Das Verfahren soll ferner ,n
einem Arbeitsgang in einer möglichst einfachen V,„
richtung durchführbar sein, um eine weitgehende Automation zu gewährleisten.
Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgen: i.
darin, daß der Faserstrang so durch eine mit einer An.. ^ ausgestattete Wirbelkammer gezogen wird, daß er dur.r,
einen kontinuierlich oder diskontinuierlich in an sich r kannter Weise mittels Düsen eingespritzten Elektrol; ■>■
strahl aufgefächert wird. Hierdurch wird ohne mechanische
Entdrallung durch die radial nach innen auf ck-i;
Faserstrang gerichtete, in einer Wirbelkammer durch;.·.> führte Einspritzung und Verwirbelung der Elektrol;.,-flüssigkeit
ein Auffächern des (als Kathode geschaltet:·:- <
durch diese Wirbelkammer hindurchlaufenden, aus viek η kleinen Einzelfäden bestehenden Faserstranges bewirkt.
wodurch eine gute und gleichmäßige Benetzung aller Einzelfasern mit dem Elektrolyten und somit eine gleichmäßige
galvanische Beschichtung aller Einzelfäden erzieli
wird. Die Anode ist dabei innerhalb dieser Wirbelkammer angeordnet. Da der Elektrolytstrahl infolge seiner
Vorbeiführung an dir Anode gleichzeitig Stromleiter ist.
findet an all den Stellen, die der Strahl erreicht, eine Metallabscheidung statt. Der Elektrolyt erreicht dabei
auch die Fasern im Kern des Faserbündels, ohne daß abschirmende Außenfasern dazwischenliegen. Die
Auffächerung des Faserstranges durch den Elektrolytstrahlwirbel gewährleistet eine statistisch gleichmäßige,
optimale Abscheidung. Die Heranführung von frischem Elektrolyt verhindert ferner, daß örtlich eine Verarmung
an entladungsfähigen Ionen eintritt Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darüber
hinaus darin gesehen, daß jede beliebige Elektrolytflüssigkeit Verwendung finden kann (z. B. alkalischer oder
saurer Cu-Elektrolyt, Ni-Sulfamat, etc.). Weiterhin wird
durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Anode innerhalb der Wirbelkammer erreicht, daß gleich beim
Auffächern des Faserstranges die galvanische Beschichtung eingeleitet wird. Das Durchlaufen eines mit Elektrolytflüssigkeit gefüllten Durchlaufbehälters erübrigt sich
hierdurch.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht nach der Erfindung im
wesentlichen darin, daß die aus elektrisch nichHeitföbigem Material bestehende Wirbelkammer einen innen
von einer Buchse begrenzten Ringraum aufweist, der eine ringförmige Anode aufnimmt und in den die Elektrolytzufuhr einmündet
Um eine gute Verwirbelung des Elektrolytstrahls zu erreichen, wird nach einem weiteren Merkmal der Er
findung vorgeschlagen, im Mantel der Buchse radial gerichtete, sich im wesentlichen in Längsrichtung erstrekkende Schlitze (Düsen) gleichmäßig am Umfang verteilt
anzuordnen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Strom- Zuführung zum Faserstrang hinterder Wirbelkammer eine
Walze angeordnet, über die der galvanisierte Faserstrang geführt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet
sich durch einfachen Aufbau aus, der mit gleichzeitig nur geringstem baulichem Aufwand verbunden ist Die
Düsen, durch welche die Elektrolytflüssigkeit vom Ringraum zum Faserstrang austritt, können kreisrund oder
schlitzförmig ausgebildet sein, ihre Form muß jedoch gewährleisten, daß eine entsprechende, zur AufTächerung
des Faserstranges erforderliche Durchwirbelung gewährleistet ist. Eine Bewegung der Düsen sowie eine Pulsierung
des Elektrolyts kann erforderlichenfalls einen zusätzlichen Vorteil bringen. Die Verwendung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist nicht nur auf das Galvanisieren von Fasersträngen beschränkt; es ist auch z. B. möglich, die Vorrichtung
zum elektrolytischen Ätzen oder Spülen von Faserbündeln einzusetzen.
Die Erfindung ist anhand eines Beispiels schematisch dargestellt:
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Gesamtansicht,
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Wirbelkammer.
Von einer Abwickelspule 1 läuft der aus ca. 10000 einzelnen Kohlenstoffaserfäden bestehende Faserstrang 2
in etwa in axialer Richtung durch eine Wirbelkammer 3 und über eine Walze 4 zu einer Aufwickelspule 5. Im
Ringraun. 6 der in Fig. 2 näher beschriebenen Wirbelkammer 3 ist eine ringförmige Anode 7 angeordnet, die
über eine mit einem Amperemeter A versehene elektrische Leitung 8 mit einer Stromquelle 9 in Verbindung
steht, deren Spannung mit einem Spannungsmesser V gemessen wird, in den Ringraum 6 führt außerdem eine
Zuführleitung M), über die der Elektrolyt K mittels einer
Pumpe H von einem Vorratsbehälter Xl durch die Dösen 13 gegen den Faserstrang I gefördert wird. Die
vom Faserstrang abfließende, überflüssige Eiektrolytflüssigkeit
tropft in den Vorratsbehälter ab. Nachdem der Faserstrang 2 in der Wirbelkammer 3 beschichtet worden
ist, wird er über die Walze 4 geführt, die über eine elektrische Leitung M mit der Kathode der Stromquelle 9
angeschlossen ist. Der galvanisierte Faserstrang wird
ίο schließlich nach einem (nicht eingezeichnetem)
Trocknungsvorgang in PfeUrichtung auf die Aufwickelspule
5 aufgewickelt.
Die Wirbelkammer3 (Fig. 2) besteht im wesentlichen
aus zwei miteinander verbundenen Gehäuseteilen 15 und 16 aus elektrisch nicht leitendem Material, die den Ringraum
6 bildet Der Gehäuseteil 15 weist eine Scheibe auf, an deren in der Achse A liegender Bohrung sich eine
Buchse 15a anschließt Der Mantel dieser Buchse weist sechs am Umfang gleichmäßig verteilte Düsen 13 auf.
die etwa nach einer Sinuslinie achsparallel (Achse A) verlaufen.
Ihre auf die Achse A prjizierte Länge entspricht in etwa der Höhe der Anode 7. Die Form der Düsen
kann jedoch beliebig ausgeführt werden; es können Bohrungen oder Schlitze beliebiger Form angeordnet sein,
die jedoch gewährleisten müssen, daß der sich in der Aa:se A bewegende Faserstrang am ganzen UmLiig
gleichmäßig vom turbulenten Elektrolytstrahl angesprüht und aufgefächert wird.
Die ringförmige Anode7 und der Wandteil des zweiten
Gehäuseteils 16 sitzen auf der Scheibe des Gehäuseteils 15 auf. Die Berührungsflächen der beiden Gehäuseteile 15
und 16 sind mit Dichtungen 17 und 18 versehen, die somit den Ringraum 6 entsprechend abdichten. Im Gehäuseteil
16 sind ferner Bohrungen Iff und 19 für die Zufuhrleitung 10 des Elektrolyts sowie für die Anodenleitung
8 vorgesehen. Die Bohrungen 20 sind für die Gehäuseschrauben vorgesehen.
Im Rahmen der Erfindung sind noch andere Ausführungsformen der Wirbelkammer, insbesondere der D üsen,
denkbar, durch welche der Effekt der Auffächerung des Faserstranges mit Hilfe des Elektrolytstrahles erzielt wird.
So könnten beispielsweise die Düsen bewegbar, deren Querschnitt veränderbar oder die ringförmige Anode
während des Betriebes im Umfang verstellbar sein.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zum katbodiscben Behandeln dünner
elektrisch leitender Faserstränge bzw.-bündel quasi unendlicher Länge, d ad u rc h gekennzeichnet,
daß der Faserstrang so durch eine mit einer Anode ausgestattete Wirbelkammer gezogen wird, daß er
durch einen kontinuierlich oder diskontinuierlich in an sich bekannter Weise mittels Düsen eingespritzten
Elektrolytstrahl aufgefächert wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus elektrisch nicht leitendem Material bestehende
Whbelkammer (3) einen innen von einer Buchse (ISe)
begrenzten Ringraum (S) aufweist, der eine ringförmige
Anode (7) aufnimmt und in den die Elektrolyt-Zufuhrleitung (10) einmündet
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Mantel der Buchse (15a) radial
gerichtete, sich im wesentlichen in Längsrichtung erstreckende Schlitze (Düsen 13) gleichmäßig am
Umfang verteilt angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stromzuführung zum
Faserstrang (2) hinter der Wirbelkammer eine Walze (4) angeordnet ist.
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