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Spinndüse für Kunstseide und Verfahren zu deren Herstellung Spinndüsen
für die Herstellung von Kunstseide sind schon vielfach aus Metall hergestellt worden.
Hierbei ist es insbesondere für gewisse Spinnverfahren erforderlich, daß der Stoff,
aus dem die Spinndüse besteht, nicht nur gegen mechanische, sondern auch insbesondere
gegen chemische Einflüsse eine hoheWiderstandsfähigkeit besitzt. Die Löcher der
Spinndüse sind im allgemeinen von sehr geringem Durchmesser (z. B. i/10 mm und weniger)
und müssen außerdem außerordentlich sauber ausgebildet sein. Schon geringe Ausfransungen
der Löcher und Ungleichmäßigkeiten des Düsenkanals ergeben einen schlechten Faden,
so daß eine Düse, die derartige Schäden aufweist, nicht verwendet werden kann. Man
ist ,daher dazu übergegangen, Düsen aus teueren Edelmetallen, wie Platin, Gold,
Palladium, oder Legierungen dieser Metalle herzustellen. Man hat auch versucht,
Spinndüsen ausTantalmetall herzustellen, das ebenfalls eine gute chemische Widerstandsfähigkeit
besitzt; jedoch ist Tantalmetall verhältnismäßig weich, so daß die mechanische Widerstandsfähigkeit
vielfach in nicht genügender Weise gewährleistet ist. Diese Düsen müssen daher verhältnismäßig
stark in der Wandung sein und werden infolgedessen bei dem hohen Tantalpreis ziemlich
teuer. Auch bietet die Herstellung der feinen Löcher beim Tantalmetail wegen seiner
besonderen mechanischen Eigenschaften gewisse Schwierigkeiten. Man hat auch weiter
die billigeren Edelstähle. für die Herstellung von Spinndüsen verwendet, aber dieses
an sich hervorragende Material weist doch für- die hohe chemische und auch mechanische
Beanspruchung nicht die genügende Widerstandsfähigkeit auf, so daß sich hier häufig
Beschädigungen der feinen Löcher nach einer gewissen Gebrauchszeit vorfinden.
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Besonders für die Herstellung von Düsen mit hoher Lochzahl hat man
versucht, auf ein Band aus Edelstahl in regelmäßigen geringen Abständen senkrecht
zur Längsrichtung des Bandes feine, dem Durchmesser der Düse entsprechende Drähte
aus hartem Stahl aufzubringen, sodann dieses Band spiralig aufzuwickeln und durch
hohen allseitig angewendeten Druck die aufgebrachten Drähte so fest in den Edelstahl
einzudrücken, daß dieser die Stahldrähte vollständig umgibt: Darauf wurden die Stahldrähte
aus dem so hergestellten Düsenboden mittels einer Säure o. dgl. herausgelöst, so
daß die feinen, für das Spinnen der Kunstseidefäden erforderlichen Öffnungen zurückblieben.
Bei dieser Herstellungsmethode treten aber doch noch bisweilen Unzuträglichkeiten
auf, insbesondere gelingt es vielfach nicht, einen so hohen und gleichmäßigen Druck
anzuwenden, daß das gerollte Band an allen Stellen gleichmäßig fest aufliegt und
keinerlei feinste Schlitze mehr vorhanden sind. =Auch ist, wie schon angegeben,
der Edelstahl chemisch doch nicht so widerstandsfähig, um eine längere Benutzung
der
mit einem solchen Boden hergestellten Düse zu ermöglichen, vielmehr
werden die Löcher verhältnismäßig. schnell abgenutzt.
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Die vorliegende Erfindung bringt nun eine wesentliche Verbesserung
für die Herstellung derartiger Metalldüsen. Die Düse nach der Erfindung kennzeichnet
sich dadurch, daß der Düsenboden aus Lamellen aus säurefestem Material und zwischen
diesen eingelagerten, die Düsenlöcher tragenden Lamellen a_ us edlerem Metall zusammengesetzt
ist.
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Im folgenden ist die Herstellung der Düse nach der Erfindung in mehreren
Ausführungsmöglichkeiten an Hand der Zeichnung erläutert.
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Fig. z zeigt die Aufsicht auf einen zylindrischen Dorn A. In den Umfang
dieses Dornes sind flache Nuten eingearbeitet, in welche dünne Lamellen b in Form
von Zylinderseginenten aus Edelmetall, beispielsweise Tantal, genau passend eingefügt
sind, die durch Schrauben c festgehalten werden.
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Die Fig. 2 zeigt den zylindrischen Dorn A in der Seitenansicht. Die
Zylindersegmente b sind nur an einem Ende durch die Schrauben c festgehalten und
werden an ihrem anderen Ende durch einen losen Haltering f in ihrer Lage gehalten.
Dieser Haltering wird seinerseits durch Schrauben g an dem Dorn A befestigt. Die
Lamellen b werden durch den Haltering f genau in den Aussparungen des Dornes gehalten,
können jedoch unter diesem Haltering frei in ihrerLängsrichtung gleitend sich ausdehnen.
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Fig.3 zeigt einen Querschnitt durch den Dorn- an der Stelle, an welcher
der Haltering fangebracht ist. Der wie oben armierte Dorn A wird nun in eine Drehbank
eingespannt, und mit Hilfe eines Schneidrädchens d wird ein Schraubengewinde e in
die Lamellen b eingedrückt. Dieses Gewinde ist zur Schonung des Schneidrädchens
in etwas Breiterer Form schon vorher in die überstehenden Teile des Dornes A eingeschnitten.
Ein solches Gewinde (das an sich auch geschnitten werden könnte) läßt sich in die
duktilen Edelmetalle, z. B. in Tantal, leicht ohne das Abfallen eines Spanes eindrücken,
wobei die Zylindersegmente b sich dehnen und unter dem Haltering f hergleitend länger
werden. Nach Aufbringen dieses Gewindes werden die aus Edelmetall hergestellten
Zylindersegmente b gemäß Fig. 4 auf einen zweiten Zylinder B (zumeist von gleichem
Durchmesser, wie ihn der Zylinder A an den ausgefrästen Stellen hat) aufgebracht,
worauf 'in die Gewindevertiefungen e der Zylindersegmente b ein Stahldrähtchen k
durch Wicklung eingelegt wird, so daß nunmehr die Lamelle b im Oberschnitt das in
Fig. 5 wiedergegebene Aussehen hat. Der Zylinder B wird hierauf wieder eingespannt
und mit Hilfe einer Walzei, deren Walzfläche genau der Form des Zylinders angepaßt
ist, einem kräftigen Walzdruck ausgesetzt, wie das in Fig. 6 näher erläutert ist.
Durch dieses Walzen werden die Gewindeeinschnitte e der Edelmetallamellen b vollständig
.geschlossen, wobei die Drähte lt vollständig von dem Edelmetall umgeben werden,
wie das in dem Schnitt C-D der Fig.4 in Fig. 6 dargestellt ist. Das Edelmetall fließt
gewissermaßen vollständig um den Hartdraht herum, diesen dabei vollkommen einschließend.
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Anstatt zu walzen oder z. B. auch zu hämmern, könnte man natürlich
auch den mit den Lamellen b und den eingelagerten Drähten lt versehenen Zylinder
B einem Ziehverfahren unterwerfen, durch das ebenfalls die Einbettung :der Drähte
lz vollständig bewerkstelligt werden könnte.
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Nach erfolgter Einbettung der Drähte 1a werden die mit Schrauben auf
einer Seite auf dem Zylinder B befestigten Lamellen gelöst und unter hohem Druck
(in geschlossener Matrize) vollständig ebengepreßt (etwa 6ooo kg/cm') und nun entsprechend
der Fig. j abwechselnd mit massiven Lamellen h aus säurebeständigem Material, z.
B. aus Edelstahl, derart zusammengelegt, daß jeweils eine Edelmetallamelle b mit
eingebetteten Stahldrähten lt zwischen zwei Lamellen aus Edelstahl zu liegen kommt.
Man erhält so ein quadratisches Stück, dessen Abmessung dem Durchmesser der herzustellenden
Düse entspricht. Dieses aus Lamellen bestehende quadratische Stück wird nun einem
starken Preßdruck senkrecht zur Längsausdehnung der Lamellen ausgesetzt und gleichzeitig
durch Nieten oder auf andere Weise zusammengehalten, so daß die Lamellen k aus säurefestem
Material ganz fest in die aus duktilemEdelmetall bestehenden Lamellen b eingepreßt
werden, so daß jeglicher auch noch so geringe Schlitz zwischen den einzelnen Lamellen
verschwindet. Nunmehr wird das Stück in eine Drehbank eingespannt und rund gedreht
oder geschliffen, so daß ein rundes Werkstück entsteht, dessen Durchmesser dem Durchmesser
des herzustellenden Düsenbodens entspricht. Hierauf werden die aus den einzelnen
Lamellen bestehenden rundgeschliffenen Blöcke durch Halteringe in ihrer Lage fixiert
und in einzelne Scheiben zerschnitten, deren Dicke der Dicke des herzustellenden
Düsenbodens entspricht. Diese Scheiben werden geschliffen und poliert, worauf die
Stahldrähte auf chemischem Wege herausgelöst werden. Es entsteht so ein auf beiden
Seiten hochglanzpolierter Düsenboden mit Löchern, die ebenfalls Hochglanzpolitur
und schärfste Randung aufweisen,
wenn hochglanzpolierter Hartstahldraht
verwendet wurde.
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Eine weitere Methode, die in der angegebenen Weise hergestellten Lamellen
zum Düsenboden fest zusammenzufügen, so daß ein Durchdringen der Spinnlösung zwischen
den einzelnen Lamellen unmöglich wird, ist in den Fig. 9 bis 1,4 wiedergegeben.
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Die Fig. 9 stellt einen Ring a dar, welcher die Lamellen zusammenfaßt.
Dieser Ring hat die Höhe einer Edelstahllamelle. Ein senkrechter Schnitt durch den
Ring ist in den Fig. io und 13 dargestellt. Die innere Fläche des Ringes ist keilförmig
ausgekehlt. Diese Auskehlung ist in Fig. 9 mit q bezeichnet. f- sind schmale Schlitze
in der inneren Fläche des Ringes etwa in der Breite der in den Ring einzufügenden
Lamellen. Die Fig. io zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Ring, der an den
Stellen y durch die Schlitze hindurchgelegt ist.- Die Form der aus Edelmetall bestehenden
Lamellen ist aus der Fig. 12 erkennbar. Diese Lamellen sind in ihrer Abmessung senkrecht
zur Längsausdehnung kleiner als die Edelstahllamellen in Fig. i i, was aus. den
beiden nebeneinandergestellten Abbildungen deutlich hervorgeht. Die Edellamelle
wird mit ihren spitzen Enden q' in die Schlitze r eingeschoben, die sich genau der
Auskehlung q des Ringes anpassen. Die Form der aus härterem Edelstahl bestehenden
Lamellen k ist in der Fig. i i wiedergegeben. Auch diese Lamellen haben an ihren
Enden in die Auskehlung q des Ringes einpassende winkelförmige Fortsätze q". Der
Umfassungsring o weist auf der einen Seite eine Leiste p auf, die so hoch ist, daß
sie nach Einfügen der Edelstahllamellen k in der Höhe genau mit diesen Lamellen
abschneidet. In der Fig. 13 ist ein Querschnitt durch den mit Lamellen ausgefüllten
Ring o gegeben, und zwar senkrecht zur Richtung .der eingefügten Lamellen; k sind
die aus Edelstahl hergestellten Lamellen, in die keine Drähte eingebettet sind,
während b die Edelmetallamellen sind, in welche die später herauszulösenden Hartstahldrähte
lt, eingebettet sind. Bei diesem Schnitt ist ein 'Düsenlochkanal bzw. Hartstahldraht
da nicht getroffen, was an sich hier nebensächlich ist. Wie also aus Fig.
13 deutlich hervorgeht, schneiden .die Edelstahllamellen iz in ihrer Höhe genau
mit den erhöhten Innenleisten des Umfassungsringes O ab.
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Der so zusammengefügte Düsenboden wird nun gemäß Fig. 14. beispielsweise
in einen Zylinder t gebracht. Der Ring o paßt genau in die Zylinderbohrung ein.
Nunmehr wird auf die Fläche des mit Lamellen ausgefüllten Rin--2s beiderseitig durch
die Kolben t' ein Druck ausgeübt, wodurch die überstehenden Edelstahllamellen gestaucht
und seitlich ausgebaucht werden, so daß sie sich ganz fest in die Edelmetallamellen
b, in welche die Hartstahldräte la eingebettet sind, eindrücken. Auf diese Weise
wird eine vollständige Abdichtung der verschiedenen Lamellen des Düsenbodens erzielt.
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Diese Düsenböden werden nunmehr in Düsenhütchen von der für Spinndüsen
bekannten Form befestigt, wobei verschiedenartige Befestigungen Verwendung finden
können, z. B. eine solche mittels eines bajonettartigen Verschlusses, wobei an dem
Rand des Düsenbodens eine Abdichtung aus Gummi oder anderem Dichtungsmaterial Verwendung
finden kann. Die Düsenböden können auch mittels eines chemisch widerstandsfähigen
Kittes in die Düsenhütchen eingekittet werden.
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Anstatt den Hartstahldrahth inEdelmetalllamellen b einzubetten, kann
man auch so verfahren, daß man den Hartstahldraht in ein Rohr aus Edelmetall einbettet,
indem man z. B. den mit einem solchen Rohr umgebenen Draht durch feine Ziehösen
zieht, so ,daß das Edelmetall vollständig satt an dem Stahldraht anliegt und ihn
in verhältnismäßig nur dünner Schicht umgibt.
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Diese mit Edelmetall b' umschlossenen Hartstahldrähte werden dann
in Edelstahllamellen k eingepreßt, die gemäß Fig. 8 auf beiden Seiten dem Durchmesser
dieser Drähte genau angepaßte Aussparungen in aufweisen, und durch festen Druck
diese Lamellen in der früher beschriebenen Weise zusammengepreßt.
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Um, wie es die Absicht nach der vorliegenden Erfindung ist, die in
dem Düsenboden befindlichen feinen Kanäle vollständig mit einem Edelmetall zu überziehen,
kann man auch folgendermaßen verfahren: Es werden Lamellen hergestellt, die senkrecht
zur Längsrichtung gleichmäßige Vertiefungen von halbkreisförmigem Querschnitt besitzen.
Diese Lamellen werden mit einer dünnen Schicht von Edelmetall sorgfältig überzogen,
worauf in die halbkreisförmigen Vertiefungen jeweils ein satt einpassender Draht
aus Hartstahl eingebracht wird. Diese Lamellen werden dann mit einer ganz analog
geformten Lamelle überdeckt. Die Lamellen werden in einer solchen Zahl übereinandergelegt,
daß ein dem Durchmesser des Düsenbodens entsprechender Block entsteht. Nunmehr werden
dieLamellen mit solchemDruck aufeinandergepreßt, daß sie vollständig dicht und satt
aufeinanderliegen und die eingelegten Drähte vollständig dicht und satt umschließen,
was bei Verwendung des duktilen, chemisch widerstandsfähigen Edelmetalles ohne weiteres
möglich ist. Sodann wird weiter, wie oben beschrieben, verfahren.
Bei
den beiden letzten Verfahrensweisen tritt jeweils die Edelmetallschicht an die Stelle
der Edelmetallamellen.
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Es ist natürlich auch möglich, den Düsenboden aus einem anderen, auch
nichtmetalllischen Stoff herzustellen, so daß .nur die Kanäle von dem Edelmetall
umkleidet sind.