DE894302C

DE894302C - Spinnduese aus keramischem Werkstoff und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE894302C
Application number: DED3877D
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Burkart
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1941-09-06
Filing date: 1941-09-06
Publication date: 1953-10-22
Also published as: FR885472A

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 22. OKTOBER 1953

D 3877 VIIj 29 a

(Ges. v. 15. 7.51)

Es wurde schon vorgeschlagen, bei der Herstellung von Spinndüsen Edelmetalle insofern einzusparen, als man nur den Düsenboden aus Edelmetall, vorzugsweise Platin u. dgl., herstellte!, während man die übrigen Teile der Düse entweder aus Unedelmetallen, die dem Angriff der Fällbadflüssigkeit möglichst wenig ausgesetzt waren oder aus Kunstharz, Porzellan od. dgl. anfertigte. Man hat auch schon vorgeschlagen, den Spinndüsenboden aus nichtmetallischem Material herzustellen, beispielsweise Porzellan u. ä. Hierbei treten jedoch Nachteile auf, besonders beim Spinnen von feinen Fäden, wie sie bei der Herstellung von Zellwolle erforderlich sind. Außerdem verändern die Spinnöffnungen durch die fortwährende Durchflußbeanspruchung unter relativ starkem Druck sehr bald ihren Durchmesser. Man ist daher sehr rasch von der Verwendung von Porzellan, Glas u. dgl. als Spinndüsienplatte abgekommen.

Es wurde nun gefunden, daß man Spinndüsen aus " keramischem Werkstoff ohne Anwendung das teuren und schwer beschaffbaren Edelmetalls, vorzugsweise Platin, herstellen kann, wenn man eine Bodenplatte verwendet, die aus Aluminiumoxyd möglichst großer Reinheit in gesintertem Zustand besteht.

Die neuartige Spinndüsenbodenplatte läßt sich entweder derart herstellen, daß eine Platte oder ein

entsprechend gestaltetes Näpfchen mit entsprechenden Bohrungen versehen wird. Die Spinnkanäle können beliebig fein gestaltet werden, soweit es eben das Material der einzelnen Bohrer zuläßt. Ernndungsgemäß läßt sich die Spinndüsenbodenplatte auf einfache Weise dadurch herstellen, daß Drähte in dem Abstand und Zwischenraum, in dem später die Spinndüsenkanäle erhalten werden sollen, auf eine geeignete Vorrichtung gespannt werden und der Zwischenraum mit dem Aluminiumoxyd, evtl. mit härtenden Zusätzen, das zweckmäßigerweise in Pastenform zur Anwendung gelangt¹, ausgefüllt wird, beispielsweise dadurch, daß die gespannten Drähte in diö Masse eingetaucht werden.

Das so vorbereitete Aluminiumoxyd wird nun in an sich bekannter Weise auf erhöhte Temperatur erhitzt, so daß ein oxydkeramischer Sinterkörper entsteht.

Die eingelagerten Drähte können aus den verschiedensten Materialien bestehen, dürfen jedoch während des Sintervorgangs nicht mit der keramischen Masse reagieren. Sie können beispielsweise aus Platin, Wolfram, Tantal oder anderen hochschmelzenden Metallen bzw. Legierungen bestehen.

^a5 Es können aber auch Kondensationsharze zur Anwendung gelangen. Bei der Verwendung von Kondensationsharzen werden die eingelagerten Fäden schon während des Übörführens des Aluminiumoxyds in den gesinterten Zustand herausbrennen, wobei jedoch die Hohlräume restlos erhalten bleiben. Bei der Verwendung von Metall- oder Metallegierungsdrähten können diese emtwender vor oder nach dem Zersägen des oxydkeramischen Körpers in Scheiben entsprechender Dicke auf geeignete Weise herausgelöst werden. Die Spinndüsenkanäle zeigen dann Durchmesser, die der Dicke des eingelagerten Drahtes oder Fadens entsprechen. Obwohl derartige Sinterkörper noch aus einzelnen Kristallen bestehen, sind die Kanäle absolut rund und einwandfrei, da die sie begrenzenden Oxydteiilchen sich im modellierbaren Zustand gleichmäßig den eingelagerten Drähten oder Fäden angelegt haben.
Es werden absolut einwandfreie Spinnkanäle erzielt, mit Hilfe derer sich gleichmäßige Fäden herstellen lassen, wobei der Durchmesser praktisch beliebig klein gestaltet werden kann, soweit es wenigstens die eingelagerten Drähte bzw. Fäden erlauben. Das Zerlegen des oxydkeramischen Körpers in die einzelnen Scheiben wird zweckmäßigerweise durch Sägen vermittels Diamantscheiben vorgenommen. Derartige Spinndüsenbodenplatten können in an sich bekannter Weise in die eigentliche Spinndüse eingesetzt werden, beispielsweise durch Umkrempeln eines stehengebliebenen Randes oder ähnlicher Maßnahmen.

Werden beim Einlagern in das pastenförmige Material Drähte verwandt, die beispielsweise aus Platin mit einem Kern aus anderem Material bestehen, so lassen sich Spinndüsenbodenplatten erzeugen, deren Kanäle beispielsweise aus Platin bestehen, nachdem der Kern erfindungsgemäß auf geeignete Weise herausgelöst oder herausgebrannt wurde, so daß die verbleibenden Mantel die Kanalwand bilden. _% .

Wenn es auch schon bekannt war, Spinndüsenbodemplatten beispielsweise aus Glas· oder Porzellan dadurch herzustellen, daß in die Masse Metallfäden eingelagert wurden, so war es doch keineswegs zu erwarten, daß diese Methoden sich auch bei der Verarbeitung von oxydkeramischem Material anwenden lassen. Bei der Verwendung von Glas oder Porzellan u. dgl. handelt es sich um eine homogene Masse, die sich gleichmäßig den eingelagerten Drähten anlegt und auch nach dem Brennen ihre eigentliche Struktur nicht nennenswert verändert. Bei der Verwendung von Aluminiumoxyd mit anschließendem Sintern zu einem oxydkeramischen Erzeugnis, bei der ein anisotropes kristallines Gefüge entsteht, war jedoch nicht damit zu rechnen, daß auch durch Bohren feine Kanäle mit absolut glatter Oberfläche und scharfem Rand hergestellt werden konnten. Vielmehr mußte'befürchtet werden, daß das kristalline Sintergefüge zu Oberflächenrauhigkeiten in den Spinnkanälen und zu Ausbröckelungen in der Randzone führen würde. Eine derartige Ausbildung der Bohrungen hätte jedoch die Erzeugung eineis brauchbaren Spinnfadens nicht erlaubt. Ähnliche Überlegungen gelten auch für die Herstellung von Spinnkanälen durch Einlagerung von Manteldrähten, bei denen der aus einem anderen Material bestehende Kern nachträglich herausgelöst wird. Auch hier war zu erwarten, daß die Gleichmäßigkeit und Oberflächenglätte der Bohrungen nach dem Sintern für eine sichere und dauerhafte Fixierung der durch das Herauslösen der Manteldrahtkerne gebildeten Platinröhrchen nicht ausreichen würde.

Wider Erwarten hat sich jedoch gezeigt, daß bei den erfinidunigsgemäßen Spinndüsenbodenplatten derartige Schwierigkeiten nicht auftreten und in den Bodenplatten feine Spinnkanäle erzeugt werden können, die allen Ansprüchen für die Herstellung einwandfreier Spinnprodukte genügen.

Es ist übrigens auch schon bekanntgeworden, Spinndüsen mit Drahteinlagen unter Verwendung von Böden aus einem plastisch verformbaren Werkstoff herzustellen, um die Stahldrähte durch nachträgliches Stauchen des Bodens sicher in diesem befestigen zu können; diese Maßnahme berührt jedoch den Erfmdungsgedanken nicht, da es hierbei erst in zweiter Linie darauf ankommt, durch Einlagerung von Drähten in die Bodenplatte aus¹ oxydkeramischem Material Bohrungen anzubringen und überdies ein plastischer Zustand des Spinndüsenbodens bei dem oxydkeramischen Material zu einem Zeitpunkt, in dem die Befestigung der Drähte erfolgt, nicht vorliegt.

Man hat zwar auch schon Aluminiumoxyd in gesintertem Zustand für Ziehsteine verwendet, hat aber dabei bewußt auf eine amorphe Struktur hingearbeitet. Dieser Unterschied allein schließt jedoch keineswegs den Erfindungsigedanken in sich, da ein Ziehstein in seiner Bohrung einen Durchmesser von einigen Millimetern und mehr aufweist, so daß in diesem Fall hinsichtlich der Bohrungen

völlig andere Abmessungen in Betracht kommen als bei der Spinndüsenbodenplatte nach der vorliegenden Erfindung. Gerade die Frage der Abmessung der Spinndüsenbohrungen bringt bekanntlich erheblicha Schwierigkeiten und damit gegebenenfalls auch Nachteile bei den bisherigen Ausführungsformen mit sich. Was die schon erwähnte kristallinische Struktur bei der vorliegenden Erfindung beitrifft, so ist .im Hinblick auf die erwähnten bekannten Ziehsteine noch zu bemerken, daß man in den Fachkreisen allgemein darauf hinweist, ausdrücklich solche Werkstoffe zu verwenden, die eine nichtkristallinische Struktur besitzen, da nur diese einwandfreie Ränder und glatte Bohrungswände ergeben.

Es war daher für den Fachmann keineswegs naheliegend, die bestehenden technischen Hemmungen zu überwinden und unter Verwendung eines oxydkeramischen Materials den Anforderungen zu genügen, die bei Spinndüsen an maßliche und strukturelle Gleichmäßigkeit der engen Spinnkanäle gestelltwerden; denn es ist bekannt, daß¹'beim Sintern der Oxyde ein beträchtlicher Schwund auftritt, der sowohl, den gewünschten Durchmesser als auch die Form der Bohrungen beeinflussen und diese sogar in axialer Richtung versetzen oder krümmen kann. Es war demnach das Vorhandensein der erforderlichen Eigenschaften, die einer Düse ein gutes Spinnveirmögen verleihen, bei dem erfindungsgemäß gewählten Material keineswegs vorausschaubar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Spinndüse aus keramischem Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte aus Aluminiumoxyd hoher Reinheit in gesintertem Zustand besteht.

2. Verfahren zur Herstellung von Spinndüsen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinnkanäle der Bodenplatte durch die Einlagerung von Drähten, Fäden od. dgl. erzeugt werden, die nachträglich ganz oder teilweise entfernt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einlagerung Manteldrähte verwendet werden, deren bleibende Mäntel nach Entfernung der Kerne die Kanalwandungen bilden.

Angezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 284808, 640175; französische Patentschrift Nr. 523215;
Keramische Rundschau und Kunst-Keramik, 41. Jahrg., Nr. 3 vom 19. 1. 33, 'S. 32, linke Spalte, 5. bis 9. Abs., Heft 22 vom 28. 5. 41, S. 216, rechte Spalte, 2. Abs.

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