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Verfahren zur Herstellung von Mehrloch-Spinndüsen
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Vielloch-Werkzeug zur Gewinnung von langgestreckten Körpern mit im Querschnitt unterschiedlicher Struktur zu schaffen. Ein solcher Körper soll aus beliebigem anorganischen, z. B. metallischen oder organischen, z. B. hochmolekularem Werkstoff bestehen und beliebigen, z. B. faden- oder bandförmigen Querschnitt besitzen können. Als Beispiel für einen solchen langgestreckten Körper sei ein Draht erwähnt, dessen aus einem bestimmten Metall bestehender Kern mit einem Mantel aus anderem Metall oder aus Glas, Email od. dgl. umgeben ist.
Vor allem ist aber an die Gewinnung von Kunstfasern gedacht, die den mehrschichtigen Aufbau natürlicher Fasern aufweisen, auf dem bekanntlich zahlreiche günstige Eigenschaften der Naturfasern beruhen, die den heute bekannten Kunstfasern noch mangeln.
Vielloch-Spinndjsenkörper, bei denen eine Vielzahl einfacher Lochdüsen in einem Träger vereinigt sind, sind an sich bekannt und werden z. B. in der Weise hergestellt, dass eine Vielzahl von mit Edelmetall oder chemisch inaktivem Kunststoff umgebenen, chemisch leicht herauslösbaren Metalldrähten oder Fasern in Bohrungen oder Nuten des Düsenkörpers eingesetzt und nach dem Zusammenpressen des Dtisenkörpers die Draht- oder Faserseelen zwecks Bildung der Düsenkanäle chemisch entfernt werden.
Es ist auch bereits bekannt, in eine mit weiten Austrittsöffnungen versehene Vielloch-Spinndüse einen Behälter einzusetzen, dessen Boden mit zahlreichen, weit herausragenden Düsenrohren solcher Lage und solchen Ausmasses versehen ist, dass'sie durch die weiten Austrittsöffnungen hindurchzutreten vermögen. Solche zusammensetzbare und zwecks Reinigung wieder auseinandernehmbare Spi'111düsenaggre-. gate sind wegen der erforderlichen hohen Fabrikationsgenauigkeit kostspielig und ausserdem wegen der hohen Bruchgefahr der langen Düsenrohre wenig haltbar und daher unwirtschaftlich. Fernerhin lassen letztere sich nur mit Mühe in zentrischer Lage halten.
Es ist weiterhin bereits bekannt, Hohlfäden mit verfestigter Innenwand oder einem oder mehreren losen Kernfäden mit Hilfe einer aus drei gleichmittigen Rohren bestehenden und aus verschiedenen Speiseräumen gespeisten Einzeldüse herzustellen. Solche Einzeldüsenaggregate sind wegen ihrer geringen Mengenleistung unwirtschaftlich und besitzen wegen ihrer technischen Herstellungsweise verhältnismässig grosse und daher ungeeignete Abmessungen.
Schliesslich ist mehrfach vorgeschlagen worden, zur Erzeugung von zusammengesetzten Fäden Spinndüsenkörper mit Speiseräumen für mehr als eine Spinnflüssigkeit zu verwenden und die aus den Speiseräumen austretenden Flüssigkeitsstrahlen entweder nebeneinander oder unter Ausnutzung des zentralen Düsensogs ineinander aus einfachen Düsen austreten zu lassen. Infolge der unvermeidlichen Unterschiede in den Fliesseigenschaften der verschiedenen Spinnflüssigkeiten besitzen die gewonnenen Fäden zwangsläufig unregelmässige und insbesondere fadenlängs sich ändernde Querschnittform, die sich als entsprechende Unregelmässigkeiten, insbesondere der mechanischen Eigenschaften des fertigen Fadens, auswirken und seine Weiterverarbeitung erschweren.
Die vorliegende Erfindung weist Wege zur Schaffung von Vielloch-Spinndüsen von verhältnismässig einfachem Aufbau, kleinen Dimensionen und hoher Betriebssicherheit, bei denen die vorstehend erörterten Nachteile bisher bekannter Ausführungsformen vermieden sind.
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Die Besonderheit dieser auf neuartigem Wege hergestellten Mehrloch-Spinnlüsen, bei denen zur Erzeugung von zusammengesetzten Fäden oder Hohlfäden im Spinndüsenkojcpef oder im Spinnkopf axial hintereinander angeordnete Speiseräume für die Spinnflüssigkeiten vorgesehen sind, besteht darin, dass sie mit in die Speiseraum-Trennwände eingedichteten, mehrstufigen, geraden rohrförmigen Düsenkörpern mit ineinandersteckenden Düsenrohren ausgestattet ist, deren Enden einerseits in bekannter Weise in einer gemeinsamen Austrittsebene, nämlich der des Düsenmundes. anderseits je in denj zugeordneten Speiseraum liegen und dass die einzelnen Düsenrohre an örtlich begrenzten Stellen durch bezüglich der Düsen- achse :
adiale Streben zum jeweils nächstinneren und äusseren Düsenrohr stellung3justlerr sind.
In einem Parallelpatent haben die Erfinder die Lehre gegeben, diese Stellungsjustierenden Radialstreben mit beiden ineinandersteckenden Düsenrohren materiell zu vereinigen und dadurch zwischen ihnen ununterbrochene Materialbrücken zu schaffen. Die Herstellung dieser Düsen erfolgt dabei in der Weise, dass von einem an sich bekannten elektrolytisch mit einem Metall hoher chemischer Widerstandsfä- higkeit überzogenen Metalldraht geringerer chemischer Widerstandsfähigkeit ausgegangen, auf diesen Verbunddraht weitere dichte Schichten elektrolytisch aufgebracht werden.
die abwechselnd aus Metall geringerer und hoher chemischer Widerstandsfähigkeit bestehen, wobei jede widemandsschwache Metallschicht jeweils am Ort der endgültigen Radialstreben in schmalen ZonensegmeI1éen entfernt wird und gegebenenfalls nach dem Aufbringen der letzten widerstandsstarken Metallseh'. chi jede der widerstandsstar- ken Metallschichten entsprechend der Länge der einzelnen Düsenrohre, z.B. durch Abstechen, durchteilt wird und dass das widerstandsschwache Material chemisch entfernt wird.
Die Zoneflsegmeme. aus denen die widerstandsschwache Metallschicht entfernt wird, werden beim nächsten @@@urolytischen Arbeitsgang mit widerstandsstarkem Metall ausgefüllt, das an die durch das Entfernen der wülerstandsschwachen Metallschicht freigelegte Oberfläche der nächstinneren Schicht aus widerstandsstn. -cm Metall materialeinheitlich anwächst und dadurch die vorerwähnte Metallbrücke schafft.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis. dass dieses vorstehend beschriebene, neue Herstellungsprinzip, die Düsenrohre durch dimensioasgeregeltes Ajfeinandet'bn. ngen von Schalen oder Schichten aus abwechselnd widerstandsstarkem Metall als Düsenwerkstoff und widerstandsschwachem Metall als vorübergehend anwesendem Hilfswerkstoff entstehen zu lassen, deran präzis und bezüglich der Querschnittsausgestaltung mit so engen Fabrikationstoleranzen durchführbar ist, dass insbesondere bei Dü sen verhältnismässig grösserer lichter Weite auf den stellenweisen materialeiohci1lichen Zusammenhang der ineinandersteckenden Düsenrohre verzichtet werden kann.
Die erforderliche genaue Stellungsjustierung der ineinandersteckenden Düsenrohre kann auch dann erreicht werden, wenn die in den freigelegten Zonensegmenten des Hilfswerkstoffes elektrolytisch abgelagerte Schicht aus Dücenwerkstoff nicht, wie im Parallelpatent gelehrt, an die nächstinnere Schicht aus Düsenwerkstoff materialeinheitlich anwächst, sondern sich an ihr nur passgenau abformt.
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genen Metalldraht geringerer chemischer Widerstandsfähigkeit ausgegangen und der Metalldraht in einem späteren Verfahrensabschnitt zwecks Düsenkanalbildung entfernt wird, und kennzeichnet sich in erster Linie dadurch, dass zunächst Rohlinge der zu einer Verbunddüse ineinandersteckbaren Disenstufen hergestellt werden, indem zumindest für die Bildung der äusseren Stufen je ein Kern au :
widerstandsschwachem Metall an örtlich begrenzten Stellen mit radial einwärts erstreckten Aussparungen versehen und auf ihm eine auch die Aussparungen ausfüllende Htillschicht aus widerstandsstarkem MeL-lt in solcher Stärke aufgebracht wird, dass die Aussenfläche der Hüllschicht dem gewünschten Aussenprofil und Aussendurchmes- ser dieser Düsenstufe entspricht, wobei die Bodenflächen der Aussparungen und damit die Kappen der sie ausfüllenden Innenvorsprünge der Hüllschicht dem Aussenprofil der nächstinneren Düsenstufe passgenau entsprechen, dass ferner jeder dieser Düsenstufenrohlinge durch Entfernen von Kernmaterial soweit zentral geöffnet wird.
dass der Rohling der nächstinneren Düsenstufe möglichst passgenau eingesetzt werden kann, dass alle Rohlinge einer Verbunddüse zusammengesteckt und mindestens eine derart zusammengesetzte Verbunddüse in den die Spinnmaterial-Speiseräume enthaltenden Grundkörper eingebaut wird und dass schliesslich zwecks Freilegung der Düsenkanäle der Rest des widerstandsschwachen Kernmaterials entfernt wird.
Um das Entfernen des Kernmaterials auf das gewünschte Lichtmass zu beschränken, wird vorzugsweise der Kern aus einer inneren, chemisch spezifisch widerstandsschwachen Seele, z. B. einem entsprechend starken Silberdraht, und einer der gewünschten Kerbtiefe entsprechenden äusserem Schicht aus einem Material höherer Widerstandseigenschaft, z. B. einer elektrolytisch aufgebrachten Nickelschicht, aufgebaut, die im Gebiet der Kerben beseitigt wird. Um diese Materialbeseitigung auf die aubere Schlicht zu be-
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schränken, ist es erfahrungsgemäss zweckmässig, zwischen innerer und äusserer Kernschicht eine entsprechend widerstandsfähige Trennhaut, z. B. aus Hartchrom, anzuordnen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Verbundkern kann beispielsweise das Silber durch allodische Elektrolyse im alkalischen Cyanidbad entfernt werden, gegen die Nickel bekanntlich beständig ist, aber anderseits beispielsweise mit heisser Salpetersäure weggelöst werden kann. Die Trennhaut stört infolge ihrer äusserst geringen Stärke nicht und kann daher gegebenenfalls in der fertigen Mehrfachdüse verbleiben.
Als Metalle höherer chemischer Widerstandsfähigkeit seien Rhodium, Hartgold, Hartchrom od. dgl. genannt, während als Metall geringerer chemischer Widerstandsfähigkeit beispielsweise Kupfer, Silber od. dgl. geeignet sind.
Vorzugsweise werden die an das widerstandsschwache Kernmaterial anschliessenden Grenzschichten des Hüllenmaterial aus besonders hartem Metall, z. B. Iridium, elektrolytisch gebildet.
An Stelle der vorzugsweisen Benutzung von Metall als Baustoff beim Aufbau der Düsenkörper können auch Materialien anderer anorganischer oder organischer Natur verwendet werden, die gegenüber form- ändernden Verarbeitungsvorgängen mechanischer, thermischer oder chemischer Art unterschiedliche Widerstandsfähigkeit besitzen.
Das Aufbringen der aussenliegenden Metallschicht erfolgt vorzugsweise auf elektrolytischem Wege, weil dieses Verfahren eine höchst präzise Schichtdickeneinstellung ermöglicht. Anderseits kann an Stelle des elektrolytischen Metallauftrags auch jedes andere, eine dichte Schichtstruktur ergebende Metallisierungsverfahren, z. B. das sogenannte Scoop'she Metallspritzverfahren, Metallaufdampfung, insbesondere im Hochvakuum, Meal1niedersch1agung durch thermische Zersetzung instabiler Metallverbindungen, z. B. Hydride, Carbonyle usw., verwendet werden.
Die metallischen Bestandteile der Einrichtung und insbesondere der Diesen können durch geeignete
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misch, d. h. durch örtliches Fortätzen, geschehen.
Bei Anwendung spanabhebender Methoden werden die für die spätere Brückenbildung erforderlichen, freigelegten Zonen in weiterer Ausbildung der Erfindung zu einer in axialer Richtung nach einer Schraubenlinie verlaufenden Kerbe oder Nut vereinigt. Dies bedeutet eine fabrikatorische Erleichterung insofern, als die erforderlicherweise sehr genaue Feineinstellung der Einwirkungstiefe des Bearbeitungswerkzeuges nur einmal vorgenommen und die Metallentfernung dann mit dieser einmaligen Einstellung axiallängs fortgesetzt werden kann.
Die nach einer Schraubenlinie verlaufende Nut hat zur Folge, dass die bei der nachfolgenden Aufbringung der nächsten Schicht aus widerstandsstarkem Material sich bildenden Überbrückungen zwischen den Düsenrohre eine sich ebenfalls in axialer Richtung schraubenlinienförmig verlaufende Rippe ergeben. Dies hat den weiteren betrieblichen Vorteil, dass sich innerhalb des Düsenrohre, wenn überhaupt, nur geregelte, in axialer Richtung fortschreitende Turbulenzen und keine kurzen Wirbel ausbilden können, die etwa die Querschnittsform des gebildeten Fadens schädlich beeinflussen könnten.
Aus dem gleichen Grunde erwies es sich erfindungsgemäss als zweckmässig, die Dfsenkörper derart auszugestalten, dass jeder Düsenkanal längs seiner axialen Erstreckung, u. zw. auch in den Überbrückungszonen, einen weiteren lichten Querschnitt als im Vorbereich vor dem Düsenmund besitzt. Mit dem Begriff"Vorbereich vor dem DUsenmund"soll derjenige axiale Bereich des Düsenkanals kurz vor dem Düsenmund bezeichnet werden, der in Längserstreckung möglichst gleichförmigen Querschnitt und möglichst glatte Wandung besitzt und in dem die Strömung des Spinnmaterials vor dem Austritt aus dem Düsenmund gleichförmig wird. Hiedurch wird die Ausbildung eines in sich geschlossenen gleichförmigen Materialstranges erreicht.
An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen die Fig. l bis 5 eine Ausführungsform des Aufbaues eines dreistufigen Düsenkörpers in verschiedenen Arbeitsstufen in schematischem Längsschnitt, Fig. 6 eine abgeänderte Endstufe ähnlich Fig. 5.
Wie an früherer Stelle bereits angegeben worden ist, besteht der Grundgedanke der Erfindung darin, die Düsenstufen-Körper getrennt voneinander herzustellen und erst beim Einbau in den Spinndtisenkörper miteinander zu vereinigen. Der innerste Düsenkörper Di besteht aus einem Kern 61 aus Nickeldraht von
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j. isenkörper- Dm besteht aus einer Kernseele 63 aus Silberdraht, dessen Stärke praktisch dem Aussendurchmesser des inneren Düsenkörpers 61, 62, d. h. 30 M, entspricht. Der Silberdraht 63 wird zunächst mit
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Die Nickelschicht wird mit Einkerbungen 66 versehen, die sich bis zur Trennhaut 64 hin erstrecken.
Schliesslich wird auf den Verbundkern 63,64, 65 das eigentliche, mittlere Düsenrohr 67 aus etwa 20 u dicker Edelmetallschicht aufgebracht. Das mittlere Düsenrohr hat also einen Aussendurchmesser von rund 112 u. Der äussere Düsenkörper Da wird ebenso wie der mittlere Düsenkörper aus einer Silberdraht-Seele 68 von rund 1121l Stärke, einer rund 1 u starken Trennhaut 69 aus Hartchrom, einer äusseren Kernhülle 70 aus 20 Il dicker Nickelschicht und dem eigentlichen Düsenrohr 72 aufgebaut, das an den Kerben 71 durch die Nickelschicht 70 bis an die Hartchrombchicht 69 einwärts reicht.
Die in passender Länge hergestellten oder vorzugsweise aus einem längeren Vorratsstück abgelängten und kantenrund gemachten Düsenkörper Di, Da und Dm werden zunächst, soweit es Dm und Da betrifft, z. B. durch anodische Elektrolyse im alkalischen Cyanidbad von ihren Silberdrahtseelen befreit und gemäss Fig. 4 ineinandergesteckt, Eine solche, bis auf die kleinen Kerbstellen (bei 66, 71) aus vollem Material bestehenden, mehrstufigen Düsenrohlinge werden nun in einen Spinndtisent : örper eingesetzt und anschliessend durch siedende, zigue Salpetersäure von den Nickelschichten 61, 65 und 70 befreit. Sie besitzen dann die in Fig. 5 (getrennt vom Spinndüsenkörper dargestellte) Ausgestaltung, bei der die unteren Stirnflächen der drei Düsenrohre in einer Ebene liegen.
Die einzelnen Dilsenrohre können aber auch so miteinander vereinigt werden, dass sie etwa gemäss Fig. 6 in verschiedener Höhe enden. Für bestimmte Spinnverfahren ist diese oder eine ähnliche Düsenanordnung zweckmässiger,
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Mehrloch-Spinndüsen, bei dem von einem elektrolytisch mit einem Metall hoher chemischer Widerstandsfähigkeit überzogenen Metalldraht geringerer chemischer Widerstandfähigkeit ausgegangen und der Metalldraht in einem späteren Verfahrensabschnitt zwecks Düsenkanalbildung entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst Rohlinge der zu einer Verbunddüse ineinandersteckbaren Düsenstufen hergestellt werden,
indem zumindest für die Bildung der äusseren Stufen je ein Kern aus widerstandsschwachem Metall an örtlich begrenzten Stellen mit radial einwärts erstreckten Aussparungen versehen und auf ihm eine auch die Aussparungen ausfüllende Hüllschicht aus widerstandsstarkem Metall in solcher Stärke aufgebracht wird, dass die Aussenfläche der Hüllschicht dem ge- wünschten Aussenprofil und Aussendurchmesser dieser Düsenstufe entspricht, wobei die Bodenflächen der Aussparungen und damit die Kappen der sie ausfüllenden Innenvorsprünge der Füllschicht dem Aussenprofil der nächstinneren DUsenstufe passgenau entsprechen, dass ferner jeder dieser Düsenstufenrohlinge durch Entfernen von Kernmaterial soweit zentral geöffnet wird,
dass der Rohling der nächstinneren Düsenstufe möglichst passgenau eingesetzt werden kann, dass alle Rohlinge einer Verbunddüse zusammengesteckt und mindestens eine derart zusammengesetzte Verbunddüse in den die SpinnmateriaJ-Speiseräume enthaltenden Grundkörper eingebaut wird und dass schliesslich zwecks Freilegung der Düsenkanäle der Rest des widerstandsschwachen Kernmaterials entfernt wird.