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Verfahren zur Herstellung eines als Gasbrause, Filter, Meß- oder Spinndüse
anwendbaren Verbundkörpers Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
von Gasbrausen, Filter, Meß- und. Spinndüsen und betrifft mit Löchern versehene
plattenförmige Verbundkörper, für die kennzeichnend. ist, daß die eine Schicht aus
keramischen Baustoffen, vorzugsweise geschmolzen gewesenem gepulvertem oder gesintertem
Aluminiumoxyd besteht und mit zylindrischen, konisch oder auch stufenförmig ausgestalteten
Löchern versehen ist, während die andere Schicht aus Glas, Email, Quarzglas od.
dgl. besteht.
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Erfindungswesentlich ist somit die Kombination ven Glas mit keramischer
Masse, wobei die keramische Masse als Träger für das Glas dient, das als Lochplatte
ausgebildet ist.
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Die Erfindung löst die Aufgabe, als Gasbrausen, Filter, Meß- oder
Spinndüsen verwendbare Verbundkörper auf keramischem Wege herzustellen. Gelöst wird
diese Aufgabe dadurch, daß auf keramischem Wege zunächst Platten mit Löchern hergestellt
werden, also ein fertiggebrannter keramischer Körper, worauf in die Löcher dieses
Metalls Drähte einzuführen sind, diese sodann mit einem Glasfluß auf der Platte
und in den Löchern zu fixieren, sodann aus diesem Verbundkörper herauszulösen und.
die Platte fertigzustellen ist.
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Gewonnen werden derartige als Verbundkörper anzusprechende Lochplatten
dadurch, daß aus einem sinterfähigen keramischen Versatz eine Platte in der Weise
hergestellt wird, daß mit dem Pressen durch Einsetzen von kalibrierten, zylindrischen
oder auch 1cegelförmigenMetalldrähten bzw. -werkzeugenLöcher erzeugt werden, worauf
diese so vorbereitete, gegebenenfalls zwecks Versteifung gerippte Platte gesintert
wird. Soweit kann die Lochplatte auch nach anderen Verfahren hergestellt werden.
Nach erfolgtem Sintern der Keramik wird die Platte einseitig, bei kegelförmigen
Löchern an der Seite der Spitzen abgeschliffen so weit, bis der jeweils gewünschte
Durchmesser der einzelnen Löcher erreicht ist. Jetzt werden in einem weiteren Arbeitsgang
in diese Ichplatte kalibrierte, vorzugsweise zylindrische Metalldrähte eingesetzt,
die durch eine Haltevorrichtung parallel gehalten werden. Die eingeführten Metalldrähte
können aus Wolfram, Molybdän bzw. deren Legierungen bzw. mit Zusätzen von Chrom,
Nickel, Kobalt bzw. Eisen-Nickel-KobaIt-Legierungen mit Vorteil verwendet werden.
Als Baustoff für den Führungskörper der Metalldrähte wird man vorzugsweise Baustoffe
mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie Wolfrarn-11Tolybdän-Legierungen
bzw. keramische :Masse verwenden. Dann wird die Platte im Zustand der eingefügten
Drähte an der Schleifseite mit einem Glas- oder Emailfluß überzogen, sei es als
pulverförmiger Glassatz, sei es durch Aufsetzen einer fertigen Platte, worauf durch
Wärmebehandlung bis zur Erweichungstemperatur des Glas- bzw. Emailflusses die Verbindung
mit der Keramikplatte hergestellt wird. Ist die Verbindung hergestellt, wird nochmals
geschliffen auf die jeweils gewünschte Dicke der Glasur und der Draht schließlich
in an sich bekannter Weise chemisch entfernt. Auf diese Weise ist es möglich, unter
Verwendung von keramischen Baustoffen trotz des hohen Schwundes dieser beim Sintern
Lochplatten zu gewinnen, deren Löcher jeden gewünschten Durchmesser mit größter
Genauigkeit aufweisen, bei einer Oberflächengüte. die dem jeweiligen Verwendungszweck
angepaßt ist. Bekanntlich spielt gerade bei Verwendung derartiger Lochplatten, beispielsweise
als Spinndüse, die Oberflächenspannung des Baustoffes im Spinnkanal gegenüber der
Spinnflüssigkeit und beim Naßspinnen gegenüber den Koagulationsbädern eine ausschlaggebende
Rolle.
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In der Zeichnung ist die Herstellung einer als Spinndüse verwendbaren
Lochplatte nach der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel in den fortlaufenden
Arbeitsgängen dargestellt.
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Fig. 1 zeigt den Querschnitt des keramischen, vorzugsweise aus gesintertem
Aluminiumoxyd hergestellten Körpers - der Einfachheit der Zeichnung halber nur mit
einer kegelförmigen Vertiefung dargegestellt - es sind in der Technik bis zu mehreren
Tausend möglich - der Lochplatte. Es bezeichnet 1 den Keramikkörper, 2 die kegelförmige
Vertiefung. Dieser keramische Körper 1 wird sodann bis zu der gestrichelten Linie3
abgeschliffen und sodann in einem zweiten Arbeitsgang, der in Fig. 2 dargestellt
ist, mit einer Glasplatte 7 durch Aufschmelzen bedeckt. Dieses Aufschmelzen wird
man
zweckmäßig bei möglichst tiefer Temperatur vornehmen. Um den
Aufschmelzvorgang zu beschleunigen, empfiehlt es sich, auf der einen Seite der Lochplatte
erhöhten Gasdruck, auf der anderen Seite verminderten Gasdruck anzuwenden. Als Gasatmosphäre
verwendet man vorzugsweise eine solche- von Wasserstoff oder Edelgas bzw. Mischungen.
In der Technik wird man in einem Arbeitsgang nicht nur ein Werkstück behandeln,
sondern zahlreiche. Vor dem Aufschmelzen ist durch die kegelförmige Vertiefung 2
des keramischen Körpers der zylindrische oder sonst geformte .letalldraht 4 eingeführt
worden, dessen Durchmesser dem späteren Durchmesser der gewiinschten Lochplatte
entspricht. Dieser Draht -wird während des Rufschmelzens teilweise in die Glasplatte
7 vorgeschoben, auf jeden Fall bis zu jener Tiefe, bis zu der beim nachträglichen
Abschleifen das Glas entfernt wird. Nach dem Erkalten wird sodann die Glasplatte
bis zur in der Zeichnung gestrichelt dargestellten Linie 6 erneut abgeschliffen.
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Fig. 3 zeigt die fertige Spinndüse, in der die abgeschliffene Platte
7 nunmehr als 7' bezeichnet ist.
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In den Fig.4 und ff. ist die Herstellung einer Spinndüse in einem
anderenAusführungsbeispiel dargestellt. Es bedeutet wieder 1 den durch Sintern hergestellten
Keramikkörper, auf den die Glasplatte 7 aufgeschmolzen ist. Im Keramikkörper 1 findet
sich wieder die kegelförmige Vertiefung 2. Jetzt wird mit Hilfe eines Führungskörpers
8 der kalibrierte Draht4 in den Konus eingeführt und der Keramikkörper mit dem Glas
auf die Erweichungsfemperatur des Glases erwärmt.
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Die nächste Arbeitsstufe ist in Fig. 5 dargestellt. Es wird nämlich
der Draht 4 nunmehr in das erweichte Glas eingedrückt, sodann his zur Linie 6 abgeschliffen
und hierauf der Draht chemisch herausgelöst.
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Die Lochplatte muß, um beim Beispiel einer Spinndüse zu bleiben, mit
dem Spinnhütchen nicht aus einem Stück bestehen. Die Fassung kann auch aus beliebig
anderen Baustoffen, sei es Keramik, sei es Metall oder Glas, hergestellt sein. In
diesem Fall wird man nur die Lochplatte nach den vorhergehenden Beispielen herstellen
und diese fertige Lochplatte in die Fassung einsetzen, wozu man zweckmäßig bei Verwendung
als Spinndiise zwecks Vermeidung der Kapillarkorrosion zwischen der Lochplatte und
der Fassung einen aus besonders korrosionsfähigen Baustoffen gefertigten Ring, in
der Technik der Viskoseverarbeitung einen sowohl gegen Alkalien wie gegen Säuren,
in denen noch Salze gelöst sein können, wie sie beispielsweise im Zuge der Viskosekunstseideherstellung
als sogenannte Müller-Bäder in der Technik bekannt sind, korrosionsfähigen Metallring,
der etwa aus Tantal, Niob, Zirkonium, Wolfram, Molybdän, Nickel, Kobalt, Edelmetallen
bzw. Legierungen der genannten Metalle usw. bestehen kann, einfügen. Dieser Ring
muß nicht eingewalzt sein, er kann auch gleicher Weise eingeschweißt sein.
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Fig. 6 zeigt ein derartiges Ausführungsbeispiel. Es bedeutet 10 die
Fassung, 11 die Lochplatte und 12 den erfindungsgemäß vorgesehenen, eingewalzten
Ring. Es ist nicht notwendig, daß man einen derartigen Ring einwalzt. Man kann auch
einen derartigen, nach mechanischer Fertigungsweise gewonnenen korrosionsfesten
Ring auf die Lochplatte aufsetzen und dann die derart armierte Lochplatte in die
Fassung einsetzen, etwa wieder durch Einschrumpfen.
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Die Lochplatte kann in das Hütchen auch eingeschrumpft werden unter
Verwendung von Dichtungsinaterialien, wie etwa Polytrifluorchloräthylen. Weiterhin
hat sich gezeigt, daß die neuen Lochplatten es auch erlauben, einem alten Wunsch
der Kunstseidenindustrie gerecht zu werden, nämlich Spinndüsen zu schaffen, deren
Fleisch an der Druckseite möglichst gering ist. Fig. 7 zeigt die Lochplatte einer
derartigen Spinndüse nach der Erfindung, in der die Öffnung der Spinnkanäle ca an
der Druckseite sehr groß ist gegenüber dem Durchmesser der Spinnöffnungen b.
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Auch können die neuen Lochplatten noch dahin abgeändert werden, daß
aus Glasflüssen oder Emailflüssen nur die eigentlichen Spinnöffnungen hergestellt
sind, wie in Fig. 8 schematisch in einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt.
Es bedeutet 13 die mit Glas- oder Emailflüssen ausgeführten Vertiefungen an den
keramischen Platten.
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Fig. 9 endlich zeigt verschiedene Querschnittsgestaltungen der Löcher,
wie sie nach dem neuen Verfahren hergestellt werden können. Es bedeutet 14 die keramische
Platte, 15 die - wie in den vorhergehenden Beispielen beschriebene - vorgesehene
Glasur aus Glas oder Email. Die Lochform zc ist zylindrisch, die Lochform v zeigt
einen zylindrischen Querschnitt in der Keramik und einen kegelförmigen in der Glasur,
w zeigt eine absatzweise Form, x desgleichen, bei der nur die O_uerschnittsdurchmesser
in der Glasur und in der Keramik große Verschiedenheiten aufweisen.
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Zur Einführung der Drähte in die Lochplatten ist man nicht gezwungen,
einen Führungskörper zu verwenden, wie dies im Ausführungsbeispiel, das in Fig.
5 dargestellt ist, man kann auch die zur Herstellung der Löcher notwendigen Drähte
durch hitzebeständige Preßmassen an sich beliebiger chemischer Zusammensetzung,
etwa auch durch keramische Massen, selbst halten und so ein bürstenförmiges Gebilde
gewinnen, das man in die keramischen Lochplatten in der vorher beschriebenen Weise
einführt.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens kann die Keramik
der Lochplatte auch durch Glas ersetzt werden. In diesem Fall ist der auf der Lochplatte
bzw. auf diese Art Drahtbürste aufgebrachte Überzug ebenfalls aus Glas oder Email.
Dieser muß nicht durchsichtig sein. Er kann, und zwar mit besonderem Vorteil, teilweise
oder ganz undurchsichtig sein, sei es durch Färbung mit Metalloxyden, beispielsweise
Nickel- oder Kobaltoxyd, oder durch Trübung mit Zirkonoxyd. Die Menge der Zusätze
wird man so wählen, daß sich außer der Farbe die anderen physikalischen und chemischen
Eigenschaften des Glases nicht wesentlich ändern.
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Die neuen Lochplatten können auch durch aufgedampfte Metallschichten
bzw. Metallverbindungen auf der Innen- oder Außenseite versehen werden, was für
die Kontrolle der Öffnungen der Lochplatte im technischen Betrieb von Vorteil ist.
Derartige, vorzugsweise aufgedampfte Schichten beeinflussen nicht den Spinnvorgang
an der Düsenoberfläche, da sich gezeigt hat, daß sich der Spinnvorgang vorwiegend
in der Nähe der Lochöffnung innerhalb des Loches abspielt, also an der Stelle, wo
der Überzug aus Metall bzw. Metallverbindungen nicht vorhanden ist, was an sich
nicht Gegenstand der Erfindung ist.
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Man kann den Verbundkörper auch so aufbauen, daß an Stelle der Email-
bzw. Glasschicht ebenfalls eine Keramik vorgesehen wird, die insbesondere an den
Innenflächen der Löcher mit einer Glasur überzogen ist, die man beispielsweise durch
Aufdampfen von Siliciumdioxyd oder Glasdämpfen erzielen kann, woben die Löcher erfindungsgemäß
an der engsten Stelle bei der Herstellung mit Drähten ausgefüllt sein
können.
Als Einschmelzdrähte verwendet man vorzugsweise solche aus Wolfram oder Molybd.än
oder Legierungen derselben mit einem geringen Gehalt an Nickel oder Kobalt. Bestimmend
für die Wahl ist der thermische Ausdehnungskoeffizient und die Wärmefestigkeit des
Metalls bzw. der Legierungen, die möglichst in Übereinstimmung mit der Glasur und
der Keramik gewählt werden müssen.
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Im vorstehenden ist die Herstellung der neuenLochplatten in mehreren
Ausführungsformen im Hinblick auf ihre Verwendung als Spinndüsen dargestellt worden.
Damit erschöpft sich aber deren Anwendbarkeit in keiner Weise. Sie können in gleicher
Weise überall dort Verwendung finden, wo es sich um die Herstellung bestimmter,
dimensionierter Lochplatten, wie etwa an Filtersieben, Gasverteilungseinrichtungen
wie Gasbrausen bestimmter Größenordnung, handelt.
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Das erfindungswesentliche des neuen Verbundkörpers ist somit die Kombination
von Glas mit keramischer Masse. Die keramische Masse dient als Träger für das Glas.
Der neue Verbundkörper wirkt, wenn er als Spinndüse benutzt wird, wie eine Glasdüse,
-d. h. wie eine Düse, deren Spinnorgan Glas ist, so daß die bei Glas herrschenden
Verhältnisse gegenüber der Spinnlösung vorliegen, die durch einen keramischen Träger
getragen wird.