[0001] Die Erfindung betrifft einen Garniturring für eine Auflösewalze einer Offenend-Spinnvorrichtung, mit wenigstens zwei übereinander aufgetragenen Oberflächenbeschichtungen, von denen die untere Schicht eine verschleissfeste härtere Schicht und die obere Schicht eine weniger harte, jedoch faserschonendere Schicht mit maximal 5 mu m Schichtdicke ist.
[0002] Garniturringe für Auflösewalzen sind hoch beanspruchte Verschleissteile, die bisweilen gegen neue Garniturringe ausgetauscht werden müssen. Der Verschleiss rührt daher, dass die Garnitur der Garniturringe, üblicherweise Nadeln oder Sägezähne, beim Spinnprozess in ein zugeführtes Faserband eingreifen und dabei durch schnelle Rotation der Auflösewalze Einzelfasem aus dem Faserband herauslösen.
Das Beschleunigen der Einzelfasern erfolgt dabei mittels von der Garnitur aufgebrachten Reibungskräften, was mit der Zeit zu einem Verschleiss der Garnitur führt.
[0003] Um den Verschleiss der Garniturringe in Grenzen zu halten, werden die Garniturringe und insbesondere deren Garnitur heute üblicherweise mit einer verschleissfesten Nickel-Diamant-Beschichtung versehen. Die Oberflächenstruktur der Garnitur erhält dadurch eine gewisse Rauigkeit, die sich jedoch bei der Verarbeitung von Baumwollfasern bewährt hat. Für die Bearbeitung von Synthetikfasern hingegen ist die Nickel-Diamant-Beschichtung zu rau, die Fasern werden geschädigt. Man ist deshalb bei der Verarbeitung von synthetischen Fasern dazu übergegangen, serienmässig entweder unbeschichtete Garniturringe oder mit einem chemischen Nickelüberzug versehene Garniturringe einzusetzen.
Die Standzeit derartiger Garniturringe ist jedoch nicht ausreichend.
[0004] Durch die DE 4 008 637 A1 ist ein Garniturring der eingangs genannten Art bekannt, bei dem nacheinander zwei unterschiedliche Beschichtungen aufgetragen sind, die getrennte Funktionen haben. Eine erste untere Schicht, vorzugsweise eine Metallkarbid-Beschichtung, dient dem Verschleissschutz, während eine anschliessend aufgebrachte Beschichtung, die weniger verschleissfest ist, die Oberfläche des Garniturringes glatter macht und das zu verarbeitende Fasermaterial schonen soll. Es handelt sich hierbei um eine chemische Nachvernickelung mit einer Schichtdicke von 3 bis 5 mu m.
[0005] Durch die DE 4 101 680 A1 ist ein nicht gattungsgemässer Garniturring bekannt geworden, auf den nacheinander zwei Beschichtungen aufgetragen sind, die beide verschleissfest sind.
Die erste Schicht besteht vorzugsweise aus Wolframkarbid. Die zweite Schicht besteht vorzugsweise aus Chrom- oder Titannitrid, welche insbesondere im PVD-Verfahren aufgebracht ist und eine Schichtdicke zwischen 5 und 35 mu m aufweist. PVD ist die Abkürzung für die heute gebräuchliche Physical Vapour Deposition, ein Verfahren, welches beispielsweise in der Form des lonenplattierens eingesetzt wird. Die untere Schicht ist etwas rauer, mit mikroskopischen Spitzen und Tälern. Die obere Schicht wird derart aufgebracht, dass sie die Spitzen der unteren Schicht nur dünn überzieht und die Täler im Wesentlichen ausfüllt.
[0006] Es ist weiterhin Stand der Technik, Garniturringe, welche für die Verarbeitung von synthetischen Fasern vorgesehen sind, ausschliesslich mit der PVD-Beschichtungstechnologie zu beschichten.
Eine solche Schicht ist sehr verschleissfest und ermöglicht bei der Verarbeitung von Synthetikmaterial deutlich höhere Standzeiten. Diese PVD-Beschichtung besitzt momentan jedoch den Nachteil, dass der Schichtaufbau nicht gleichmässig erfolgt. Es treten verfahrensbedingt Schichtstörungen auf, so genannte Droplets. Diese Droplets bilden sich als Erhebungen auf der Oberfläche ab und führen so zu einer vergleichsweise rauen Oberfläche, wobei die Oberflächenrauheit allerdings geringer ist als bei dem weiter oben erwähnten Nickel-Diamant-Beschichten.
Die Droplets sind deutlich weicher als die ansonsten vorhandene, durch die PVD-Beschichtung erzeugte Oberflächenschicht.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, unter Beibehaltung der an sich bekannten Vorteile der PVD-Beschichtungstechnologie die Garniturringe noch standfester und faserschonender zu machen.
[0008] Die Aufgabe wird bei einem Garniturring der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die untere Schicht als so genannte Droplets enthaltende PVD-Beschichtung aufgetragen ist und die obere Schicht in ihrer Dicke wenigstens der Höhe der Droplets entspricht.
Vorzugsweise ist dabei die obere Schicht eine chemisch aufgetragene Nickelschicht.
[0009] Gemäss der Erfindung wird somit die zunächst aufgebrachte, bezüglich der Droplets noch unbefriedigende PVD-Beschichtung mit einer weiteren Schicht überzogen, welche die Schichtdicke von 5 mu m nicht überschreitet, jedoch im Minimum die Höhe der Droplets aufweist. Bei Betrieb des Garniturringes kommt dann zunächst die obere Schicht, vorzugsweise die chemische Nickelschicht, während einer Einlaufphase zum Tragen. In dieser Phase ist die Verschleissrate sehr hoch, da die Härte der oberen Schicht relativ gering ist. Gleichzeitig werden aber auch die relativ weichen Droplets abgetragen. Nach einer Einlaufphase kommt dann die untere PVD-Schicht zum Einsatz.
Diese besitzt jetzt eine ebene faserfreundliche Oberfläche und auf Grund der hohen Härte einen hohen Verschleisswiderstand.
[0010] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
[0011] Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer eine Auflösewalze enthaltenden Auflöseeinrichtung einer Offenend-Spinnvorrichtung,
<tb>Fig. 2<sep>in vergrösserter Darstellung einen axial geschnittenen Garniturring für eine Auflösewalze,
<tb>Fig. 3<sep>in etwa 20-facher Vergrösserung zwei Zähne eines Garniturringes in einer Ansicht nach Fig. 1,
<tb>Fig. 4<sep>in ebenfalls etwa 20-facher Vergrösserung zwei Zähne eines Garniturringes in einer Ansicht nach Fig. 2,
<tb>Fig. 5<sep>in stark vergrösserter Darstellung einen Axialschnitt durch einen Teil eines Garniturringes zum Erläutern der aufgebrachten Beschichtungen.
[0012] Von einer nicht näher dargestellten Offenend-Spinnvorrichtung ist in Fig. 1 nur schematisch eine Auflöseeinrichtung gezeigt. Die Auflöseeinrichtung dient dem Zuführen eines Faserbandes 1 und dessen Auflösen zu Einzelfasern 2. Hierfür ist unter anderem eine in Drehrichtung A angetriebene Zuführwalze 3 vorgesehen, an die ein Zuführtisch 4 elastisch andrückbar ist. Der Zuführtisch 4 ist um eine Schwenkachse 5 schwenkbar und durch eine nicht dargestellte Belastungsfeder gegen die Zuführwalze 3 belastet. Dadurch wird zwischen der Zuführwalze und dem Zuführtisch 4 eine Klemmstelle gebildet, an der das Faserband 1 während seiner Transportbewegung geklemmt wird.
Der Zuführwalze 3 ist ein Einlauftrichter 6 für das Faserband 1 vorgeschaltet.
[0013] Die Zuführwalze 3 bietet das zu Einzelfasern 2 aufzulösende Faserband 1 einer wesentlich schneller angetriebenen Auflösewalze 7 dar, die gleichlaufend mit der Zuführwalze 3 in Umlaufrichtung B angetrieben ist. Die Auflösewalze 7 ist mit einer nadel- oder sägezahnartigen Garnitur 8 versehen, welche die Einzelfasern 2 aus dem Faserband 1 herauslöst.
[0014] Zwischen dem Zuführtisch 4 und der Auflösewalze 7 ist eine stationäre Faserbartstütze 9 angeordnet, die das Ende des aufzulösenden Faserbandes 1, den so genannten Faserbart 10, von der rückwärtigen Seite in die Garnitur 8 der Auflösewalze 7 hineindrückt.
[0015] Die genannten Bauteile sind an einem Auflösewalzengehäuse 11 angeordnet.
Dieses weist wenigstens eine Umfangsfläche 12 auf, welche die Auflösewalze 7 über einen Teil ihres Umfanges unter Bildung eines Ringraumes 13 umgibt. Im Auflösewalzengehäuse 11 beginnt ein Faserzuführkanal 14, der die aufgelösten Einzelfasern 2 von der Garnitur 8 der Auflösewalze 7 bis zu einem nicht dargestellten Spinnrotor zuführt. Hierfür ist der Spinnrotor und somit der Ringraum 13 an eine nicht dargestellte Unterdruckquelle angeschlossen, die dem Transport der Einzelfasern 2 dient.
[0016] Die Auflösewalze 7 enthält einen in Fig. 2 im Axialschnitt vergrössert dargestellten Garniturring 15, der die Garnitur 8 aufweist und auf einen nicht gezeigten Grundkörper der Auflösewalze 7 aufgeschoben ist.
[0017] Es ist durch den Stand der Technik bekannt, als Garnitur 8 einen Sägezahndraht in Wendelform auf den Umfang des Garniturringes 15 aufzuwickeln.
Es ist alternativ bekannt, die Garnitur 8 in den Umfang des Garniturringes 15 einzuschleifen, wobei dann parallele, wendelförmige Reihen von Zähnen 16 entstehen.
[0018] Auflösewalzen 7 laufen mit Drehzahlen von bis zu 8.000 min<-1>, wobei die Zähne 16 mit einer Umfangsgeschwindigkeit von bis zu 30 m pro Sekunde umlaufen. Die Zähne 16 der Garnitur 8 dringen in den Faserbart 10 ein und kämmen ihn aus. Dabei werden Einzelfasern 2 aus dem Faserbart 10 herausgezogen, sobald die Mitnahmekräfte der Auflösewalze 7 grösser als die die Einzelfasern 2 zurückhaltenden Kräfte sind.
Die Einzelfasern 2 werden dann auf dem weiteren Weg um den Umfang der Auflösewalze 7 herum beschleunigt und nach etwa 180 deg. über den etwa tangential an die Auflösewalze 7 anschliessenden Faserzuführkanal 14 zu dem Spinnrotor geführt.
[0019] Das Beschleunigen der Einzelfasem 2 erfolgt mittels von den Zähnen 16 der Garnitur 8 aufgebrachten Reibungskräften und wird durch Luftströmungen unterstützt, die die Auflösewalze 7 einerseits mitreisst und die durch den an das nicht gezeigte Ende des Faserzuführkanals 14 angelegten Unterdruck verstärkt werden. Hierbei werden Luftströmungen über eine Lufteinlassöffnung 17 angesaugt.
[0020] In den etwa 20-fach vergrösserten Fig. 3 und 4 sind einige Zähne 16 der Garnitur 8 dargestellt.
Während des Transportes um den Umfang der Auflösewalze 7 herum befinden sich die Einzelfasern 2 in Gassen 18 zwischen den Zähnen 16, wobei die Einzelfasern 2 insbesondere auf Grund von Reibung durch die Zahnflanken 19 der Zähne 16 in Umlaufrichtung B mitgenommen und beschleunigt werden.
[0021] Die Gassen 18 werden von geschlossenen Zahnfüssen 20 begrenzt, von denen dann die eigentlichen Zähne 16 aufragen, die jeweils eine Zahnbrust 21, einen Zahnrücken 22, zwei seitliche Zahnflanken 19 sowie diese verbindende Zahnspitzen 23 besitzen.
[0022] Auf Grund der Arbeitsweise der Garnitur 8 der Auflösewalze 7 ist der Garniturring 15 einem grossen Verschleiss unterworfen. Die Oberfläche der Garnitur 8 sowie vorzugsweise auch der Umfang des Garniturringes 15 werden deshalb in der Praxis durch eine verschleissfeste Beschichtung standfester gemacht.
Diese Beschichtung sollte allerdings derart sein, dass empfindliche Fasern, insbesondere synthetische Fasern, durch die Rauheit der Beschichtung nicht unnötig geschädigt werden. Aus diesem Grund sind bei dem Garniturring 15 mehrere Oberflächenbeschichtungen übereinander aufgetragen, von denen eine untere Schicht eine verschleissfeste härtere Schicht und die obere Schicht eine weniger harte, jedoch faserschonendere Schicht ist. Die untere Schicht 24 ist gemäss Fig. 5 als PVD-Beschichtung aufgetragen, welche in an sich nachteiliger Weise so genannte Droplets 25 enthält, die eingangs beschrieben worden sind. Die obere Schicht 26 ist maximal 5 mu m dick und entspricht in ihrer Dicke wenigstens der Höhe der Droplets 25.
Hierbei ist die obere Schicht 26 insbesondere eine chemisch aufgetragene Nickelschicht.
[0023] Bei Inbetriebnahme eines neuen Garniturringes 15 kommt zuerst die obere Schicht 26 zum Tragen, wobei in einer Einlaufphase die Verschleissrate dieser Schicht 26 wegen ihrer geringeren Härte sehr hoch ist. Gleichzeitig werden aber auch die relativ weichen Droplets 25 mit abgetragen. Nach einer gewissen Einlaufphase kommt dann die untere PVD-Schicht 24 zum Tragen, die jetzt eine faserfreundliche Oberfläche aufweist und auf Grund ihrer hohen Härte einen hohen Verschleisswiderstand besitzt.