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Verfahren zur Herstellung von Matrizen für die Erzeugung metallischer
Siebe oder Filter auf galvanoplastischem Wege Feine Metallsiebe oder -filter werden
auf galvanoplastischem Wege hergestellt, indem man das fotografische Bild eines
Siebes oder Rasters in natürlicher Größe oder (wegen des Seitenwachstums des galvanischen
Niederschlages an Kanten) in einem maßstäblichen Verhältnis auf eine ätzbare Platte
überträgt, die nicht belichteten Stellen - d. h. das Lochraster
- anätzt, die Vertiefungen mit einernnicht leitenden Lack abdeckt und dann
die so gewonnene Matrize als Elektrode im Bade verwendet. Auf ihr scheidet sich
ein metallischer Niederschlag ab, der, nachdem er die gewünschte Stärke erreicht
hat, von der Matrize abgezogen wird.
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Auf diese Weise lassen sich auch Siebe herstellen, die im Gebrauch
einer hohen verschleißenden Beanspruchung ausgesetzt sind, z. B, als Reib- oder
Schneidwerkzeug verwendet werden. Beispiele hierfür sind die Relbscheiben in Zentrifugen
für Nahrungsmitteluntersuchungen oder die Schersiebe für Trockenrasiergeräte. Es
lassen sich Nickel-Siebfolien herstellen, die durch Härtezusätze zum Bade trotz
sehr geringer Stärke von 30 bis 50 #t eine hohe Standfestigkeit als
Werkzeug aufweisen. Nachteilig an den bekannten Herstellungsverfahren ist jedoch,
daß die Lackschichten in den angeätzten Löchern der Matrize gegenüber der Badlösung
nicht beständig genug sind und unterwandert oder porenartig durchschlagen werden,
so daß der abgedeckte Lochgrund stellenweise angegriffen und die Matrize unbrauchbar
wird. Ein Ausbessern ist nicht möglich, vielmehr muß die ganze Matrizenober:fläche
bis unter den Lochgrund abgetragen und dann das ganze Herstellungsverfahren neu
in Gang gebracht werden.
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Bei der Herstellung von Sieben mit erhabenen (verstärkten) Lochkanten
kommt erschwerend hinzu, daß die die Sieblöcher darstellenden Vertiefungen in der
Matrize so ausgefüllt werden müssen, daß die Oberfläche der Deckschicht um einen
bestimmten, gleichmäßigen Betrag tiefer liegt als die Matrizenoberfläche, damit
die Lochkanten des galvanischen Niederschlages um den geforderten Betrag in die
Vertiefungen »hineinwachsen« können. Dieses Maß einzuhalten, stößt in der Massenfertigung
auf unüberwindliche Schwierigkeiten.
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Eine andere Herstellungsweise der Matrize besteht darin, daß auf eine
Metallplatte oder -folie das Lochraster des Siebes auf fotomechanischern Wege aufgebracht,
die lichtempfindliche Schicht an den unbelichteten Stellen entfernt und dann im
galvanischen Bade ein Niederschlag erzeugt wird, der die verlangte Gitterstruktur
aufweist und von der Matrize abgezogen wird. Hierbei zeigen Siebe von
30
und mehr R Stärke infolge des Seitenwachstums des Niederschlages im Bade
eine gewisse Konizität der Löcher, die in manchen Fällen, so insbesondere bei Verwendung
als Schersieb in Trockenrasiergeräten, den Schneideffekt ungünstig beeinflussen.
Außerdem können nach diesem Verfahren Siebe mit erhabenen Lochkanten überhaupt nicht
hergestellt werden. Andererseits kann die Matrize ohne große Kosten und ohne Materialverlust
erneuert werden, wenn die die Sieblöcher darstellenden Inseln des isolierenden Materials
unterwandert oder porenartig durchschlagen oder beim Abziehen des Siebes beschädigt
worden sein sollten.
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Die Erfindung weist einen anderen Weg zur Herstellung der Matrize,
der die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet und in der Massenfertigung wesentlich
billiger ist. Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine
Metallfolie als Matrize nach einem beliebigen bekannten Verfahren mit dem Muster
des Lochfeldes abgedeckt und anschließend an den dem Gitter des Siebes entsprechenden
Stellen ein Gerüst galvanisch aufgebaut wird, dessen Dicke der Höhe der Lochkantenverstärkung
größer als die Dicke der Lochfeldabdekkung ist, und darauf die Matrize zur Verwendung
als Badelektrode für die Erzeugung des Siebes in an
sich bekannter
Weise -durch, eine oxydierende Behandlung präpariert wird.
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Das Metallgeräst schützt nicht nur die das Lochfeldmuster bildenden
Inseln aus isolierendem Werkstoff beim Abziehen ßes fertigen Siebes von der Matrize,
sondern. erlaubt auch eine verschiedenartige Formgebung der Gitter'stäbe des Siebes,
je nachdem, wie dick der das Geffist bildende Niederschlag gewählt wird.
Ein weitererVorteil der Erfindung besteht darin, daß die nach dem' 'neuen Verfahren
hergestellte Matrize biegsam ist und nach ihrer Fertigstellung zur Herstellung von
gewölbten oder anders geformten Siebkörpern nahezu beliebig verformt werden kann.
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Es wurde zwar schon früher ein Verfahren zur galvanoplastischen Herstellung
dünner Siebe vorgeschlagen, bei dem vor dem Erzeugen des Siebes ein metallischer
Niederschlag auf die Matrize aufgebracht und durch oxyAerende Behandlung passiviert
wird, jedoch wird hier ausschließlich das Seitenwachstum eines galvanischen Niederschlages
ausgenutzt, um die auf die Matrize, beispielsweise durch Einätzen und Ausfüllen
von Vertiefungen, aufgebrachten Inseln aus Isoliermasse einzurahmen und dadurch
festzuhalten.
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Als besonders günstig hat sich eine Matrize aus unlegiertein Stahlblech
erwiesen, die riß- und porenfrei geschliffen wird, und zwar vorzugsweise beidseitig,
so daß von einer Matrize in einem Arbeitsgang mindestens zwei Siebe erhalten werden.
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An Stelle des fotomechanischen Verfahrens kann die Siebstruktur mittels
des in der Drucktechnik bekannten Siebdruckes unter Verwendung eines alkali-und
säurefesten Lackes auf die Metallfolie aufgebracht werden. Hierbei entfällt die
Notwendigkeit, mit lichtempfindlichen Schichten arbeiten zu müssen, die entwickelt,
fixiert und dann an den unbelichteten Stellen ausgewaschen werden müssen, bevor
sich das Anätzen der Platte als nächster Verfahrensschritt anschließen kann. Vorteilhaft
wird ein Lack verwendet der bei Temperaturen von 200 bis 300'C
eingebrannt
werden kann. Einbrennlacke sind in galvanischen Bädern wesentlich beständiger als
die fotomechanisch erzeugten Schichten, so daß die Matrizen eine wesentlich längere
Lebensdauer haben.
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Um die Haftung des Abdecklackes auf der Metallfolie zu verbessern,
ist es vorteilhaft, vor dem Drukken eine Haftschicht aufzutragen. So wird bei einer
Stahlfolie eine feinkristalline Phosphatschicht aufgetragen, die nach dem Einbrennprozeß
an den nicht abgedeckten Stellen 'in einem sauren oder alkalischen '
Atzbad
wieder entfernt wird, so daß die Oberfläche der Folie wieder metallisch rein hervortritt.
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Zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfmdung sind in der Zeichnung
verschiedene Stufen des Herstellungsverfahrens schematisch dargestellt.
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Mit 1 ist ein unlegiertes, auf einer oder beiden Flächen riß-
und porenfrei geschliffenes Stahlblech von 0,5 bis 3 mm Stärke bezeichnet.
Auf die so vorbehandelte Fläche wird eine feinkristalline Phosphatschicht 2 aufgebracht
und auf diese mittels Siebdruck das Lechmuster aufgedruckt. Die überhöht dargestellten
Farbinseln sind mit 3 bezeichnet. Die phosphatierte Oberfläche bildet einen
guten Verankerungsgrund für die aufgedruckte Farbe, die alkali- und säurefrei sein
muß und bei Temperaturen von 200 bis 3001C eingebrannt wird. Das bedruckte
Blech wird nach dem Einbrennen des Lackes in einem sauren oder alkalischen Ätzbad
behandelt. Hierbei wird auf den nicht bedruckten Stellen die Phosphatschicht entfernt,
so daß die Oberfläche des Stahlbleches wieder metallisch rein hervortritt. Dieser
Zustand ist bei 4 dargestellt.
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- Nach einer elektrolytischen Entfettung wird die Matrize in
einem galvanischen Nickelbad behandelt und eine beliebig starke Nickelschicht
5 aufgetragen, die das Oberflächenmuster des späteren Siebes aufweist. Der
Nickelniederschlag ist höher als der aufgedruckte Lack, er kann z. B. das Doppelte
der Lackschicht betragen.
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Wenn die Matrize aus dem Nickelbad entnommen ist, wird der Nickelniederschlag
in einer oxydierenden Lösung behandelt, um später das Ablösen des galvanisch
- niedergeschlagenen Nickelsiebes zu erleichtern. Die Matrize ist damit fertig.
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Für die Herstellung der Siebe wird die Matrize in ein galvanisches
Nickelbad gehängt. Der mit 6
skizzierte Stromverlauf bewirkt einen Nickelniederschlag,
der sich auch über die Flanken des Nickelgerüstes 5 - der Matrize hinwegzieht,
so daß ein Sieb 7 mit erhöhten Lochkanten 8 entsteht.
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Nach dem Abziehen dieser zweiten Nickelschicht ist die Matrize wieder
für weitere Niederschläge verwendbar. Sollte die aufgedruckte Farbschicht mit der
Zeit durchschlagen werden, so daß sich Nickelkristalle in der Lackschicht ansetzen,
wird die Matrize in einer chemischen Entnickelungslösung behandelt. In diesem stark
alkalischen Bad werden sämtliche Schichten restlos entfernt, ohne daß das Grundmaterial
angegriffen wird. Auf der Stahlunterlage 1 kann also wieder eine neue Matrize
aufgebaut werden. Das Verfahren ist wesentlich wirtschaftlicher als das bekannte
Verfahren, das mit tiefgeätzten Kupfennatrizen arbeitet, und hat mehr Anwendungsmöglichkeiten
als das Verfahren, die mit ungeätzten Matrizen ohne Zwischenschichten arbeiten.