DE3703078A1

DE3703078A1 - Fadenfuehrer mit verschleissarmer oberflaechenbeschichtung

Info

Publication number: DE3703078A1
Application number: DE19873703078
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Frehn
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1986-02-08
Filing date: 1987-02-03
Publication date: 1987-08-20
Also published as: DE8603396U1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fadenführer mit einer verschleißarmen Oberflächenbeschichtung.

Fäden im Sinne dieser Patentanmeldung sind quasi endlose, linienförmige Gebilde, insbesondere Chemiefasern, Glasfasern, Kohlenstoffasern, sowie schmale Folienbändchen, Monofile und Drähte. Dabei umfassen die zuerst genannten Fäden sowohl endlos gesponnene Synthesefasern als auch Fasergarne, die insbesondere über den Umweg der Herstellung von Stapelfasern oder eines Spinnbandes wieder zu einem endlosen Faden versponnen werden.

Fadenführer im Sinne dieser Anmeldung sind Bauteile in Spinn- oder Textilmaschinen, wie Zwirn-, Streck-, Texturier- oder Spulmaschinen, die den Fadenlauf zwischen den Bearbeitungsstellen der Maschine bestimmen und ständig mit dem laufenden Faden in Berührung, vorzugsweise in Gleitbewegung bei hohen Differenzgeschwindigkeiten stehen.

Die genannten Fadenführer weisen üblicherweise eine verschleißarme Oberflächenbeschichtung auf, um den Verschleiß zwischen den mit hoher Geschwindigkeit laufenden Fäden und den Umlenk- oder Überlaufflächen an den Fadenführern zu mindern. Dieser Verschleiß tritt insbesondere auf, wenn ein Faden schleißende Zusätze, beispielsweise Farbpigmente oder Mattierungsmittel wie Titandioxid, enthält und praktisch ohne Changierung immer über die gleiche Stelle der Fadenführungsfläche läuft, wobei er allmählich Rillen bildet und sich in diese hineinschneidet. Die Höhe des Verschleißes ist außerdem abhängig von der Reibung zwischen dem Fadenführer und dem Fadenmaterial. Dies bedeutet, daß bei einer Vielzahl unterschiedlicher Spinnmaterialien und unterschiedlicher Arten von Additiven die Oberflächenbeschichtung der Fadenführer und ihre Standzeit aufgrund der Beanspruchung sehr unterschiedlich sein kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, für einen Fadenführer der oben definierten Art eine verschleißarme Oberflächenbeschichtung zu finden, die der Beanspruchung durch die Fäden besser gerecht wird als die bisher verwendeten Oberflächenbeschichtungen und die sich durch eine besonders hohe Standzeit und universellere Anwendbarkeit auszeichnet.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Oberflächenbeschichtung nach dem Kennzeichenteil des Anspruchs 1 vorgeschlagen, die mit den Maßnahmen der Ansprüche 2 und 3 in vorteilhafter Weise modifiziert und weitergebildet ist.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es gelungen, ein seit langem, insbesondere bei den Chemiefaserherstellern und -verarbeitern bestehendes Bedürfnis zur Lösung der beschriebenen Verschleißprobleme zufriedenstellend zu befriedigen. Aus der Vielzahl der Möglichkeiten bei der Werkstoffwahl für die Oberflächenbeschichtung der Fadenführer, wie beispielsweise die Verwendung oxidkeramischer Werkstoffe (vergl. Chemiefasern/Textil-Industrie Mai 1976, Seite 413 bis 416), die Verwendung von Hartstoffen, Hartverchromen, Nitrieren oder sonstiges Vergüten von Spezialstählen hat sich die gemäß der Erfindung getroffene Wahl der Oberflächenbeschichtung in besonderem Maß bewährt.

Es wird darauf hingewiesen, daß ein Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenschicht durch einen plasmaaktivierten Abscheidungsprozeß aus der Gasphase (chemical vapor deposition) an sich bekannt ist und beispielsweise in der einschlägigen Fachliteratur oder in der DE-OS 29 26 080 beschrieben wird. Aus dieser Schrift ist es auch bekannt, als Mittel zur Trockenschmierung von Gleitflächen eine Kohlenstoffschicht geringer Stärke aufzubringen, wobei der Kohlenstoff eine diamantähnliche Kristallstruktur hat. Für die Zwischenschicht zur Erhöhung der Haftung zwischen dem Grundkörper und der Verschleißschicht wird eine Schicht aus Silicium, Siliciumdioxid oder Titanoxidkarbid vorgeschlagen, die eine ähnliche Gitterstruktur aufweist wie die Verschleißschicht aus Kohlenstoff selbst.

Aus der DE-OS 32 46 361 ist es außerdem bekannt, die als Verschleißschicht vorgesehene Oberflächenbeschichtung aus Kohlenstoff mit diamantähnlicher Kristallstruktur in eine metallische Matrix einzubetten, wobei das Verhältnis von Kohlenstoff und dem metallischen Element so gewählt ist, daß es dem stöchiometrischen Verhältnis des entsprechenden Metallkarbides nicht entspricht.

Aus der Vielzahl von möglichen, in der DE-OS 32 46 361 als gleichwertig nebeneinandergestellten metallischen Werkstoffen werden für die Fadenführer nach der vorliegenden Erfindung insbesondere die Elemente Nickel, Chrom, Molybdän und Wolfram ausgewählt, und zwar im Hinblick auf das Spinnen und Verarbeiten von Polyamid- und Polyesterfasern. Für andere Synthesefaserwerkstoffe und die spezielle Beanspruchung der Fadenführer, sei es für glatte oder texturierte, für avivierte, trockene oder befeuchtete Fasern, lassen sich weitere Matrixmetalle in Versuchen ermitteln, wobei zunächst Stoffe, wie Bor und Titan, zugrunde gelegt werden, mit denen bereits jetzt gute Verschleißergebnisse erzielt wurden. Die Dicke der Verschleißschichten beträgt etwa 10 µm oder ist noch geringer.

Schließlich können drehend angetriebene Fadenführer nach dieser Erfindung auch Galetten oder Überlaufrollen von Streckwerken sein, die von den Fäden mehrfach umschlungen sind und insbesondere in einem Spinnstreckprozeß Verwendung finden.

In vorteilhafter Weise können die Fadenführer nach dieser Erfindung sowohl als hin- und hergehende Changierfadenführer, beispielsweise in Spulmaschinen, oder als ortsfeste oder drehend angetriebene Fadenführer ausgeführt sein. So kann beispielsweise der Streckstift zum Fixieren des Streckpunktes bei der Herstellung von Polyamidfäden, der üblicherweise aus Achat oder Sinterkeramik hergestellt ist, aus Stahl hergestellt sein und eine Oberflächenbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 aufweisen. Es wurden hierfür ein geringerer Abrieb und wesentlich erhöhte Standzeiten festgestellt.

Als weitere fadenführende Elemente kommen in Fadenbearbeitungsmaschinen, insbesondere Texturiermaschinen, Reibelemente von Friktionsfalschdrallern in Betracht, die allgemein, beispielsweise aus der DE-PS 22 13 881, in ihrem Aufbau bekannt sind und deshalb hier keiner weiteren Erläuterung bedürfen.

Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Fadenführern, die im wesentlichen durch Oberflächenverschleiß beansprucht werden, sind die Reibelemente der Friktionsfalschdraller vorzugsweise aktiv angetriebene oberflächenbeschichtete Scheiben, die den laufenden Faden führen und am Umfang antreiben, um einen Drall in den Faden einzubringen, wozu - abhängig vom zulässigen Schlupf - ein bestimmter Reibungsbeiwert der Scheiben erforderlich ist.

Es wurde zu diesem Zweck schon eine Oberflächenbeschichtung der Scheiben vorgeschlagen, bei der auf die Scheibenrohlinge Diamantsplitter aufgebracht werden, die in eine Nickelmatrix eingebettet sind. Trotz aller Vorteile hinsichtlich der Standzeit der Friktionsscheiben und des günstigen Reibverhaltens in Bezug auf den Falschdrallprozeß haben sich die bekannten Diamantbeschichtungen nicht durchgesetzt, da vor allem die schonende Behandlung des Fadens und die daraus resultierenden Ablagerungen (Schnee) in der Falschdrallkräuselmaschine zu wünschen übrig lassen. Diese Nachteile werden bei den erfindungsgemäßen Friktionsscheiben dadurch vermieden, daß sich die Oberflächenstruktur der verschleißfesten Schicht durch entsprechende mechanische oder chemische Vorbehandlung des Basismaterials beeinflussen läßt und durch die verschleißfeste Schicht sich nur eine "Verrundung" dieser vorgegebenen Struktur des Basiswerkstoffes ergibt, sich aber keine fadenschädigenden scharfen Kanten oder Spitzen an der mit dem Faden in Berührung stehenden Oberfläche ausbilden.

Fig. 1 zeigt einen Fadenführer gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung mit zu- und weglaufendem Fadentrum.

Fig. 2 zeigt in Vergrößerung einen Abschnitt des Fadenführers nach Fig. 1 im Querschnitt, aus dem der Aufbau der das Filamentbündel berührenden Oberfläche zu sehen ist.

In der Zeichnung haben die Bezugszeichen die Bedeutung: 1. Fadenführer
2. Welle, Antriebswelle
3.1 zulaufendes Fadentrum, gedrehtes Filamentbündel
3.2 weglaufendes Fadentrum, entzwirntes Filamentbündel
4. Fadenführerrand
5. Fadenführer
6. Zwischenschicht
7. Kohlenstoffschicht mit diamantähnlicher Kristallstruktur
8. Drehrichtung des Fadenführers
9. Fadenlaufrichtung

Claims

1. Fadenführer mit einer verschleißarmen Oberflächenbeschichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung eine in einem plasmaaktivierten Abscheidungsprozeß aus der Gasphase, bei der die Gasatmosphäre kohlenwasserstoffhaltige Gase enthält, aufgebrachte Kohlenstoffschicht von geringer Schichtdicke ist, wobei der Kohlenstoff eine diamantähnliche Kristallstruktur aufweist und die Schicht auf dem insbesondere metallischen Grundkörper mit oder ohne Zwischenschicht festhaftend aufgebracht ist.

2. Fadenführer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoffschicht mit diamantähnlicher Kristallstruktur in einer Matrix aus metallischen Elementen eingelagert ist.

3. Fadenführer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoff und die metallischen Elemente in einem Verhältnis vorliegen, das nicht dem stöchiometrischen Verhältnis der Metallkarbide entspricht.

4. Fadenführer nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenführer ein hin- und hergehender Changierfadenführer ist.

5. Fadenführer nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenführer ein ortsfester Fadenführer, insbesondere Sauschwanzfadenführer ist.

6. Fadenführer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenführer ein vom Faden umschlungener Streckstift ist.

7. Fadenführer nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenführer ein drehend antreibbarer Fadenführer ist.

8. Fadenführer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenführer eine vom Faden umschlungene Galette ist.

9. Fadenführer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenführer eine den Faden am Umfang antreibende Reibscheibe insbesondere eines Friktionsfalschdrallers ist.

10. Fadenführer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Friktionsfalschdraller aus einer Mehrzahl von Reibscheiben besteht, die auf antreibbaren Wellen in axialem Abstand angeordnet sind, welche Wellen in den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks derart angeordnet sind, daß die Reibscheiben verschiedener Wellen in axialer Richtung im Wechsel angeordnet sind und sich gegenseitig teilweise überlappen.