Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von nahtlosen zylindrischen Hülsen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von nahtlosen zylindrischen Hülsen, insbesondere von perforierten Hülsen für zylindrische Siebdruckschablonen, wobei auf einer hohlzylindrischen Matrize auf galvanischem Wege ein zylindrischer Metallfilm gebildet ist, welcher anschliessend von der Matrize gelöst wird.
Die Herstellung nahtloser zylindrischer Metallkörper auf galvanoplastischem Wege ist an sich bereits bekannt.
Die Ablösung des galvanischen Niederschlags vom Elektrodenkern bzw. von der Matrize erfolgt dabei nach einer bekannten Methode so, dass der Umfang der niedergeschlagenen Metallhülse durch Einwirkung von Druckrollen gestreckt wird. Ausserdem ist es bekannt, einen Elektrodenkern bzw. eine Matrize aus einem leicht schmelzbaren Material zu verwenden, das nach Beendigung der Galvanisierung ausgeschmolzen wird. Weiters wurde vorgeschlagen, das Matrizenmaterial durch Auflösen auf chemischem Wege vom galvanischen Niederschlag zu trennen.
Schliesslich besteht ein anderes bekanntes Verfahren darin, dass an einer zylindrischen Metallmatrize auf galvanischem Wege ein zylindrischer Metallfilm gebildet wird, dessen Material einen vom Material der Matrize verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, worauf der hohlzylindrische Metallfilm von der Matrize durch Temperaturänderung abgelöst wird.
Bei all diesen bekannten Methoden ist das Ablösen des galvanischen Niederschlags vom Elektrodenkern bzw. von der Matrize nicht befriedigend, sei es deshalb, weil ein ausreichender Durchmesserunterschied zwischen dem Aussendurchmesser der Matrize und dem Innendurchmesser des galvanischen Niederschlags nicht erreicht werden kann bzw. auf praktische Schwierigkeiten stösst.
Dieser Mangel wird erfindungsgemäss dadurch behoben, dass als Matrize ein zylindrischer, mindestens teilweise mit einem Druckmedium füllbarer Hohlkörper mit wenigstens einem Mantel verwendet wird, wobei dieser Mantel aus einem elastisch dehnbaren, elektrisch leitenden Werkstoff besteht und während des galvanischen Aufbringens des Metallfilms durch erhöhten Innendruck im zylindrischen Hohlkörper gedehnt wird, worauf nach Abbau des erhöhten Innendrucks und elastischer Rückformung des Mantels der galvanisch aufgebrachte Metallfilm als nahtlose zylindrische Hülse abgezogen wird.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten zylindrischen Hülsen werden bevorzugt als zylindrische Siebdruckschablonen verwendet und müssen zu diesem Zweck mit Perforationen versehen sein. Diese Perforationen kann man nach der galvanotechnischen Herstellung einer vollwandigen Hülse durch Ätzen herstellen. Man kann jedoch auch gleich schon eine mit Perforationen versehene zylindrische Hülse galvanoplastisch auf der Matrize niederschlagen. Für diesen Fall kann auf die Matrize eine isolierende Schicht mit Punktstruktur aufgebracht werden. An den Isolierpunkten der Matrize bildet sich dann kein galvanischer Niederschlag, so dass an diesen Stellen die galvanisch hergestellte zylindrische Hülse Perforationen aufweist. Die Perforationen und somit auch die Isolierpunkte auf der Matrize können gleichmässig verteilt oder auch nach einem Muster angeordnet sein.
Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens liegt vor allem in dieser galvanoplastischen Herstellung perforierter zylindrischer Hülsen, denn das erfindungsgemässe Verfahren gestattet die Aufbringung einer relativ dicken isolierenden Schicht mit Punktstruktur, was wiederum bedingt, dass der galvanische Niederschlag nur die Zwischenräume zwischen den Isolierpunkten ausfüllt und nicht aber auch sich an der Oberfläche der Isolierpunkte von deren Rand her ablagert bzw. dies nur in einem sehr geringfügigen Ausmass tut. Bisher war es nur möglich, Isolierschichten bzw.
Isolierpunkte mit geringer Schichtstärke auf der leitenden Oberfläche der Matrize anzubringen, weil es nicht möglich war, die galvanisch aufgebrachte Hülse über stärkere Erhebungen auf der Matrize abzuziehen. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren ist es jedoch auch möglich, Isolierpunkte bzw. Isolierschichten mit grösseren Schichtstärken auf der Matrize anzubringen, weil sich der Durchmesser der Matrize nach Abbau des Innendrucks erheblich verringern kann. Die Folge davon ist letztlich, dass die herzustellende zylindrische Hülse hinsichtlich ihrer Perforationen, genauer als dies bisher möglich war, dem auf der Oberfläche der Matrize aufgebrachten Vorbild entspricht.
Es wird also die Herstellung einer u.matrizengenauen zylindrischen Siebdruckschablone, mit welcher auch sogenannte Verläufe und Halbtöne hergestellt werden können, ermöglicht.
Die Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die Matrize aus einem zylindrischen Hohlkörper besteht, welcher einen durch wenigstens ein Ventil zugänglichen gas- oder flüssigkeitsdichten Hohlraum mit wenigstens einem Mantel aufweist, wobei dieser Mantel aus einem elastisch dehnbaren, elektrisch leitenden Werkstoff besteht. Zweckmässig ist es. wenn ein an den elektrisch leitenden Mantel angrenzender innerer Mantel aus gummielastischem Material vorgesehen ist, welcher den gas- und flüssigkeitsdichten Hohlraum der Matrize abdichtet. wobei vorzugsweise der innere Mantel an die Stirnwände der Matrize gas- oder flüssigkeitsdicht angeschlossen ist.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein. Die Fig. 1 bis 4 zeigen schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in verschiedenen Stadien des Verfahrens.
Fig. 5 und 6 zeigen stark vergrösserte Ausschnitte der galvanischen Ablagerung.
Gemäss Fig. 1 bis 4 besteht die Matrize aus einer Trägerwelle 1, auf welcher Stirnscheiben 2 drehfest und dicht aufsitzen. Auf den beiden Stirnscheiben 2 ist ein Gummimantel 3 und über diesem eine elektrisch leitende Mantelfläche 4, z.B. eine Nickelfolie, letztere über Ringe 5, aufgespannt. Das Innere der Schablone ist ein nach aussen abgedichteter und nur durch ein Ventil 6 zugänglicher Hohlraum.
Der innere Hohlraum, welcher das gasförmige oder flüssige Druckmedium aufnimmt, muss sich nicht auf den ganzen Innenraum des zylindrischen Hohlkörpers der Matrize erstrecken. Beispielsweise würde es auch genügen. wenn - abwechselnd von Fig. 1 bis 4 - bloss ein im Mantelbereich liegender Ringhohlraum gas- oder flüssigkeitsdicht abschliessbar ist und zur Aufnahme des für die Dehnung des äusseren Mantels der Matrize bestimmten Druckmediums dient.
Fig. 1 zeigt den Zustand, bei welchem der Innendruck im Hohlraum gleich dem Aussendruck ist. Wird der Innendnid erhöht - pneumatisc oder hydraulisch dann dehnt sich der Gummimantel 3 und mit ihm der leitende Mantel 4 (Fig. 2). Nun erst wird in einem galvanischen Bad bei gegenüber den Anoden 7 rotierender Matrize ein galvanischer Niederschlag in Form eines nahtlosen zylindrischen Metallfilms 8 aufgebracht. Sodann wird der Innendruck im inneren Hohlraum der Matrize wieder abgebaut, wodurch sich die leitende Mantelfläche elastisch zurückformt und wieder den Ausgangsdurchmesser erhält.
Der galvanisch niedergeschlagene zylindrische Metallfilm 8. der nicht elastisch verspannt ist. behält jedoch seinen Durchmesser, wodurch sich der zylindrische Metallfilm 8 lockert und von der Matrize leicht abgezogen werden kann (Fig. 4).
Die besonderen Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens bei der galvanoplastischen Herstellung von perforierten zylindrischen Hülsen werden durch Fig. 5 und 6 veranschaulicht. Um auf galvanischem Wege eine perforierte Hülse herzustellen, muss man auf der leitenden Mantelfläche 4 der Matrize isolierende, im wesentlichen punktfönnige Abdeckungen 9, z.B. nach dem Photokopierverfahren, anbringen. Wenn diese isolierenden Abdeckungen 9 wesentlich niedriger sind als die Wandstärke der herzustellenden perforierten Hülse 8, dann lagert sich der galvanische Niederschlag merklich auch an der Oberfläche der isolierenden Abdeckungen 9 ab. Die Perforationen im galvanischen Niederschlag der Hülse 8 werden demnach kleiner sein als die Abdeckungen 9, die Perforationen wachsen gewissermassen zu.
Bei den bisherigen Verfahren, nach welchen nur mit etwa 0,01 mm starken Abdeckungen 9 bei einer Stärke von etwa 0,08 mm der galvanisch aufgebrachten Hülse 9 gearbeitet werden konnte, zeigten sich derartige nachteilige Ausbildungen. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren sind jedoch wesentlich höhere isolierende Abdeckungen 9 möglich, bis zur Stärke des galvanischen Niederschlags der Hülse 8 und sogar darüber. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, kann dann der galvanische Niederschlag nicht mehr oder nur sehr wenig auf die isolierenden Abdeckungen 9 wachsen, so dass die Umrisse der Perforationen der Hülse 8 praktisch gleich den Umrissen der Abdeckungen 9 sind.
Je grösser die Schichtdecke der isolierenden Abdeckungen 9 im Vergleich zur Sichtdecke des galvanischen Metallfilms herzustellenden Hülse 8 ist, um so ematrizengenauer werden die Perforationen Während bisher das Verhältnis der genannten Schichtstärken 1:10 bis höchstens 1: 8 betragen hat, kann man jetzt mit Schichtdickenverhältnissen (isolierende Abdekkung: galvanischer Metallfilm) über 1: 4, vorzugsweise über 1: 2, bis zum Verhältnis 1:1 und sogar darüber arbeiten.