Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Spinndüsen. welche beispielsweise zum Extrudieren viskoser Substanzen mit faserhildenden Eigenschaften verwendet werden können.
Spinndüsen zur Herstellung künstlicher Filamente bestehen meist aus einer Platte mit einer oder mehreren durchgehenden Öffnung(en). durch welche bei Spinnen das faserbildende Material gepresst wird. Im allgerneinen kann eine solche durchgehende Öffnung in einer Spinndüsenplatte in drei Abschnitte unterteilt werden, niimlich in die Einlaufbohrung, in den sich zur Austrittsseite der Platte hin meist verjüngenden Nlittelteil und in den in die Austrittsseite der Düsenplatte mündenden Kapillarteil.
Die Fertigung der Einlaufhohrung stellt wegen der relativ grossen Querschnittsdimensionen meist keine Schwierigkeit dar. Oer sich verjüngende Nlitteltei kann bei kreisrunden Kapillaröffnungen in Form eines Kegelstum pfes ausgefiihrt werden. Bei nicht kreisrunden Kapillar öffnungen ist die Herstellung eines konvergierenden Mittelteils.
der einen ungehemmten Huss der Spinnmasse von der Einlaufbohrung zur Kapillare ohne tote Winkel gewährleistet, mit konverntionellen Niethoden nicht oder nur mit grossem Aufwand möglich. Die Herstellung der Kapillarbohrung erfolgt meist mechanisch oder elektroerosiv und in letzter Zeit mittels l aserstrahl.
Die Wandungen der Spinnöffnungen miissen sehr glatt sein, insbesondere in denjenigen Ahschnitten der Spinndüse. durch welche die Spinnmasse mit grosser Geschwindigkeit strömt.
Diese Bedingung macht bei den heutigen Fertigungsverfahren meist ein zeitraubendes Nachbearbeiten der Rohlöcher notwendig.
In einer Düsenplatte befinden sich meist mehrere Spinnöffnungen. Für die Qualität des ersponnenen Produkts ist es oft von grosser Bedeutung. dass alle Öffnungen in einer Platte genau die gleichen Abmessungen. insbesondere in bezug auf Kapillarquerschnitt, Kapillarlänge und Form des Mittelteils, aufweisen. Diese Konstanz der Abmessungen ist bei konventionellen Fertigungsverfahren nur in gewissen Grenzen einhaltbar und erfordert äusserst sorgfältiges Arbeiten.
Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das die vorstehend beschriebenen Nachtteile nicht aufweist und auch die Fertigung von bisher nicht herstellharen Düsenformen erlaubt.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass zumindest ein Teil der Wandung des Düsenlochs durch stromlose oder elektrolytische Metallabscheidung gebildet wird, wobei die Form des betreffenden Teils der Wandung durch ein Negativmodell vorbestimmt ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise erläutert. In den Zeichnungen wurden für gleiche Teile gleiche Indexziffern eingesetzt; es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Metallabscheidung, wobei das Negativmodell in eine konisch auslaufende Vorbohrung in der Düsenplatte eingesetzt ist;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, wobei die Metallabscheidung auf den freistehenden Formteil des Negativmodells und von diesem ausgehend erfolgt;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Negativmodells zur Herstellung einer einfachen Lochform it rundem Querschnitt des Einlauf-, Mittel- und Kapillarteils:
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Fig. 4 eine schematische Darstellung einer komplizierteren Negativform, beispielsweise zur Herstellung von trilobalen Filamenten, bei welcher ein Einlaufteil über einen Mittelteil graduell in einen sternförmig, dreizackigen Kapillarteil übergeht.
Anstatt wie bisher üblich in eine Metallplatte ein Düsenloch der geforderten Form und Oberflächengüte einzubringen, wird erfindungsgemäss ein Negativmodell der gewünschten Lochform bzw. eines Abschnitts der gewünschten Lochform verwendet. Durch Abscheidung von Metall um dieses Negativmodell herum wird ein Nletallstück erzeugt, das ein Düsenloch bwz. einen Düsenlochahschnitt der gewünschten Form umschliesst. Da der Prozess der Metallabscheidung relativ langsam verläuft. ist es vorzuziehen, nicht die gesamte Düsenplatte auf diese Weise herzustellen.
Vorzugsweise werden vielmehr die durch Metallabscheidung gewonnenen Metallstücke in Vorbohrungen in einer Düsenplatte eingesetzt oder die Metallabscheidung wird direkt in einer Vorbohrung durchgeführt, die in der Düsenplatte dort angebracht ist, wo sich das Düsenloch bzw. der Düsenlochabsehnitt schlussendlich in der Düsenplatte befinden soll. Auf die letztegenannte Art kann auch gleichzeitig eine feste Verankerung des durch Metallabscheidung gewonnenen Teils erzielt werden.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform dargestellt, wobei die Diisenplatte 1 eine durchgehende. in Form eines Kegelstumpfs auslaufende Vorbohrung 2 aufweist. In dieser Vorbohrung befindet sich das Negativmodeil 4 des Kapillarteils ss und des konvergierenden Mittelteils 6 des Diisenlochs. Die Düsenplatte liegt bündig auf einer Metallplatte 3 auf. Durch eine der an sich bekannten chemischen Behandlungen wird die Oberfläche dieser Metallplatte so aufbereitet, dass sich dort niedergeschlagene Metallschichten leicht ablösen lassen. Der Prozess wird vorzugsweise so geführt, dass die Metallabscheidung von der Metallplatte 3 ausgeht.
Bei elektrolytischer Metallabscheidung wird dies beispielsweise durch elektrische Isolation erreicht, die das Fliessen von Strömen zwischen Düsenplatte 1 und Elektrolyt verhindert, bei stromloser Metallabscheidung durch eine der an sich bekannten Passivierungen für die Wandungen der Vorbohrung 2 und durch eine Aktivierung der Oberfläche der Metallplatte 3. Die sich auf der Metallplatte 3 aufbauende Metallschicht füllt den Bereich der Vorbohrung 2 zwischen Negativmodell 4 und Düsenplatte 1 aus. Sobald diese Schicht die gewünschte Höhe erreicht hat, wird die Metallabscheidung abgebrochen und die Negativform entfernt.
Bei dieser Ausführungsform ist es bei den bekannten stromlosen und elektrolytischen Metallabscheidungsverfahren ohne weiteres möglich, die mit dem abgeschiedenen Metall in Berührung stehenden Oberlächen des Negativmodells, der Metallplatte sowie die Wand der Vorbohrung in der Düsenplatte auf bekannte Art so vorzubehandeln, dass sich nach Abbruch der Metallabscheidung das Negativmodell und die Metallplatte leicht entfernen lassen, zwischen dem abgeschiedenen Metall und der Wandung der Vorbohrung in der Düsenplatte jedoch eine feste Verbindung erfolgt.
Im allgemeinen wird man vor allem die Abschnitte des Düsenlochs, die mit gängigen Verfahren schwer herstellbar sind, durch Metallabscheidung erzeugen, insbesondere also den Kapillarteil und den Mittelteil.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde der Prozess so geführt, dass die Metallabscheidung von der Metallplatte aus erfolgte. Es ist jedoch auch möglich, die Metallabscheidung so zu steuern, dass sie vom Negativmodell, von der Wand der Vorbohrung in der Düsenplatte oder zugleich von mehreren der mit dem abgeschiedenen Metall in Berührung tretenden Teile ausgeht.
Da bei elektrolytischer Abscheidung Hohlkanten eine geringere, Spitzen eine höhere Wachstumsgeschwindigkeit aufweisen, ist für komplizierte Formen häufig die stromlose Metallabscheidung vorteilhafter.
Ausser der unter Bezugnahme auf Fig. 1 gezeigten Möglichkeit, die Metallabscheidung direkt in der Vorbohrung der Düsenplatte auszuführen, kann der sich um das Negativmodell bildende Metallteil auch wie bereits erwähnt ausserhalb der Vorbohrung erzeugt und dann in eine entsprechende Vorbohrung in der Düsenplatte eingesetzt werden, wie in Fig. 2 angedeutet. Nötigenfalls können die Aussenabmessungen solcherart frei erhaltener Metallabscheidungen durch Schleifen normiert werden.
Für viele Düsenformen kann, ausgehend von einem Negativmodell des gewünschten Düsenlochs bzw. Düsenlochabschnitts, nach einem der in der Galvanoformung bekannten Verfahren eine Vielzahl von Negativmodellen erzeugt werden, die untereinander weitgehend identisch sind. Somit können im Fabrikationsprozess viele Düsenlöcher zugleich gefertigt werden und auch die Bedingung der Gleichheit der einzelnen Düsenlöcher untereinander wird leicht erfüllt.
Zur elektrolytischen und stromlosen Abscheidung eignen sich viele Metalle, beispielsweise Nickel, Chrom und Kupfer, letzteres besonders für Stellen wie Hinterfutterungen, die nicht mit der Spinnsubstanz in Berührung kommen.
Für die Badführung und Badzusammensetzung für die Metallabscheidung können die in der Galvanotechnik bzw. in der Technik der Metallabscheidung bekannten Rezepte herangezogen werden.
Das Erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es, Düsenformen zu erzielen, deren Herstellung bisher wegen fertigungstechnischen Schwierigkeiten kaum ausführbar war, wie z.B. die Herstellung von Düsen mit einem Kapillarteil von nicht rundem Querschnitt, bei denen der Düsenmittelteil von der Einlaufbohrung aus stetig - ohne Bildung toter Winkel zum Querschnitt des Kapillarteils überleitet. Fig. 4 zeigt als Beispiel eine Ausführungsform einer solchen Düse.
PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung einer Spinndüse, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Wandung des Düsenlochs durch stromlose oder elektrolytische Metallabscheidung gebildet wird, und dass die Form dieses Teils der Wandung durch ein Negativmodell vorbestimmt ist.
II. Nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I hergestellte Spinndüse.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren gemä.ss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass Nickel, Chrom oder Kupfer stromlos oder elektrolytisch abgeschieden wird.
2. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallabscheidung vom Negativmodell oder von einer Grundplatte oder von beiden zugleich ausgeht.
3. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Negativmodell während der Metallabscheidung in einem in eine Düsenplatte eingebrachten Vorloch befindet, so dass der entstehende Wandungsteil = Düsenlochs direkt in das Vorloeh passt und sich vorzugsweist Cest rnit dem Material der Düsenplatte verbindet, wobei die Metallabscheidung vom Negativmodell, einer Grundplatte, der Düsenplatte oder zugleich von mehreren dieser Teile ausgeht.
4. Spinndüse gemäss Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Düsenloch von der Einlaufbohrung ohne Bildung toter Winkel zum Kapillarteil hin verjüngt, insbesondere auch bei Düsen, deren Kapillarteil einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweist.
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The present invention relates to a method of making spinnerets. which can be used, for example, for extruding viscous substances with fiber-forming properties.
Spinnerets for the production of artificial filaments usually consist of a plate with one or more openings through it. through which the fiber-forming material is pressed during spinning. In general, such a through opening in a spinneret plate can be subdivided into three sections, namely into the inlet bore, into the central part, which usually tapers towards the exit side of the plate, and into the capillary part opening into the exit side of the nozzle plate.
The manufacture of the inlet hole is usually not a problem because of the relatively large cross-sectional dimensions. With circular capillary openings, the tapering middle parts can be designed in the form of a truncated cone. In the case of non-circular capillary openings, a converging central part is required.
which ensures an uninhibited flow of the spinning mass from the inlet bore to the capillary without dead angles, is not possible or only possible with great effort with conjunctional rivet testicles. The capillary bore is usually made mechanically or by electroerosion and, more recently, by means of a laser beam.
The walls of the spinning orifices must be very smooth, especially in those sections of the spinneret. through which the spinning mass flows at great speed.
With today's manufacturing processes, this condition usually makes time-consuming reworking of the blank holes necessary.
There are usually several spinning orifices in a nozzle plate. It is often of great importance for the quality of the spun product. that all openings in a plate have exactly the same dimensions. in particular with regard to capillary cross-section, capillary length and shape of the central part. This constancy of dimensions can only be maintained within certain limits with conventional manufacturing processes and requires extremely careful work.
It is the object of the present invention to create a method which does not have the above-described drawbacks and also allows the manufacture of nozzle shapes that were previously not manufacturable.
According to the invention, this is achieved in that at least part of the wall of the nozzle hole is formed by electroless or electrolytic metal deposition, the shape of the relevant part of the wall being predetermined by a negative model.
The method according to the invention is explained below with reference to the drawings, for example. In the drawings, the same index numbers have been used for the same parts; show it
1 shows a schematic representation of an arrangement for metal deposition, the negative model being inserted into a conically tapering pilot hole in the nozzle plate;
2 shows a schematic representation of an embodiment, the metal deposition taking place on the free-standing molded part of the negative model and proceeding therefrom;
3 shows a schematic representation of a negative model for the production of a simple hole shape with a round cross-section of the inlet, middle and capillary part:
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4 shows a schematic representation of a more complicated negative mold, for example for the production of trilobal filaments, in which an inlet part gradually changes over a central part into a star-shaped, three-pronged capillary part.
Instead of making a nozzle hole of the required shape and surface quality in a metal plate, as was customary up to now, a negative model of the desired hole shape or a section of the desired hole shape is used according to the invention. By depositing metal around this negative model, a metal piece is created that has a nozzle hole or encloses a nozzle hole cut of the desired shape. Because the process of metal deposition is relatively slow. it is preferable not to make the entire nozzle plate in this way.
Rather, the metal pieces obtained by metal deposition are preferably used in pilot holes in a nozzle plate or the metal deposition is carried out directly in a pilot hole that is made in the nozzle plate where the nozzle hole or nozzle hole section is ultimately to be located in the nozzle plate. In the last-mentioned way, a solid anchoring of the part obtained by metal deposition can also be achieved at the same time.
In Fig. 1, an embodiment is shown, wherein the nozzle plate 1 is a continuous. has a pilot bore 2 which tapers off in the form of a truncated cone. The negative model part 4 of the capillary part ss and of the converging central part 6 of the nozzle hole is located in this pilot hole. The nozzle plate rests flush on a metal plate 3. One of the chemical treatments known per se prepares the surface of this metal plate in such a way that metal layers deposited there can be easily removed. The process is preferably carried out in such a way that the metal deposition starts from the metal plate 3.
In the case of electrolytic metal deposition, this is achieved, for example, by electrical insulation, which prevents the flow of currents between the nozzle plate 1 and the electrolyte, in the case of electroless metal deposition by one of the known passivations for the walls of the pilot hole 2 and by activating the surface of the metal plate 3 The metal layer building up on the metal plate 3 fills the area of the pilot hole 2 between the negative model 4 and the nozzle plate 1. As soon as this layer has reached the desired height, the metal deposition is broken off and the negative mold is removed.
In this embodiment it is easily possible with the known electroless and electrolytic metal deposition processes to pretreat the surfaces of the negative model, the metal plate and the wall of the pilot hole in the nozzle plate that are in contact with the deposited metal in a known manner so that, after the metal deposition has been broken off The negative model and the metal plate can be easily removed, but a firm connection is made between the deposited metal and the wall of the pilot hole in the nozzle plate.
In general, the sections of the nozzle hole that are difficult to manufacture using conventional methods will be produced by metal deposition, in particular the capillary part and the central part.
In the embodiment described above, the process was carried out in such a way that the metal deposition was carried out from the metal plate. However, it is also possible to control the metal deposition in such a way that it starts from the negative model, from the wall of the pilot hole in the nozzle plate, or at the same time from several of the parts that come into contact with the deposited metal.
Since, with electrolytic deposition, hollow edges have a lower growth rate and tips have a higher growth rate, electroless metal deposition is often more advantageous for complicated shapes.
In addition to the possibility, shown with reference to FIG. 1, of carrying out the metal deposition directly in the pilot hole of the nozzle plate, the metal part that forms around the negative model can also be produced outside the pilot hole as already mentioned and then inserted into a corresponding pilot hole in the nozzle plate, such as indicated in FIG. If necessary, the external dimensions of such freely obtained metal deposits can be normalized by grinding.
For many nozzle shapes, starting from a negative model of the desired nozzle hole or nozzle hole section, a large number of negative models can be produced according to one of the methods known in electroforming, which are largely identical to one another. In this way, many nozzle holes can be produced at the same time in the manufacturing process and the condition that the individual nozzle holes are identical to one another is easily met.
Many metals are suitable for electrolytic and electroless deposition, for example nickel, chromium and copper, the latter especially for areas such as back linings that do not come into contact with the spinning substance.
For the bath management and bath composition for the metal deposition, the recipes known in electroplating or in the technology of metal deposition can be used.
The method according to the invention makes it possible to achieve nozzle shapes, the production of which was previously hardly feasible due to manufacturing difficulties, e.g. the production of nozzles with a capillary part of non-round cross-section, in which the nozzle middle part from the inlet bore leads continuously - without forming dead angles to the cross-section of the capillary part. 4 shows an embodiment of such a nozzle as an example.
PATENT CLAIMS 1. A method for producing a spinneret, characterized in that at least part of the wall of the nozzle hole is formed by electroless or electrolytic metal deposition, and that the shape of this part of the wall is predetermined by a negative model.
II. Spinneret produced by the process according to claim I.
SUBCLAIMS
1. The method according to patent claim I, characterized in that nickel, chromium or copper is deposited electrolessly or electrolytically.
2. The method according to claim I, characterized in that the metal deposition starts from the negative model or from a base plate or from both at the same time.
3. The method according to claim 1, characterized in that the negative model is located in a pre-hole made in a nozzle plate during the metal deposition, so that the resulting wall part = nozzle hole fits directly into the pre-hole and preferably Cest connects with the material of the nozzle plate, whereby the metal deposition starts from the negative model, a base plate, the nozzle plate or at the same time from several of these parts.
4. Spinneret according to claim II, characterized in that the nozzle hole tapers from the inlet bore to the capillary part without forming dead angles, in particular also in the case of nozzles whose capillary part has a non-circular cross-section.
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