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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Zähne
für ein
Webblatt in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine (Webstuhl) und
ein Verfahren zur Herstellung derselben und, spezieller, eine Beschichtung,
die die Beständigkeit
von ein Webblatt bildenden Zähnen
erhöht
und die Produktivität
von Verfahren zur Herstellung der Zähne verbessert.
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Stand der Technik
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Ein
Webblatt ist ein kammähnliches
Zubehör
für eine
Webmaschine, das einen Webblattrahmensatz mit mehreren parallelen.
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Zähnen aufweist,
die aus dünnen
Metallstreifen ausgebildet und in kleinen Abständen angeordnet sind, und verwendet
wird, um die Kettgarne gleichmäßig zu beabstanden
und Füllgarne
anzuschlagen.
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Im
allgemeinen sind Zähne
zur Verwendung in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine aus einem rostfreien
Stahl hergestellt. Die Beständigkeit
von Zähnen
ist in den vergangenen Jahren aufgrund des zunehmenden Anstiegs
der Betriebsgeschwindigkeit von Webmaschinen, der vorherrschenden
Verwendung von verschiedenen synthetischen Fasern einschließlich hochfesten
Fasern und Fasern mit modifizierten Querschnitten und verschiedenen
Schlichtemitteln, wodurch ein schneller Zähneabrieb verursacht wird,
ein wichtiges Anliegen gewesen.
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Da
abgeriebene Zähne
einen Fasern und Garnriß verursachen,
müssen
abgeriebene Zähne
durch neue ersetzt werden, was viel Zeit und Mühe erfordert. Somit beeinflußt die Beständigkeit
von Zähnen
erheblich die Betriebseffizienz der Webmaschine und die Kosten des
Stoffes.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung schlugen bisher in der
EP 0 550 752 A1 Verbesserungen
vor, um die Beständigkeit
von Zähnen
durch Beschichten der gesamten Oberfläche jedes Zahnes oder wenigstens eines
Teils der Oberfläche
jedes Zahnes, der einen Bereich einschließt, der einem intensiven Abrieb
ausgesetzt ist, mit einer diamantähnlichen Kohlenstoffschicht
(nachfolgend "DLC-Schicht" genannt) zu erhöhen.
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Die
DLC-Schicht ist eine harte amorphe Kohlenstoffhydridschicht, die,
z.B., durch ein Dampfphase-Abscheideverfahren, wie z.B. ein Plasma-CVD
(chemical vapor deposition)-Verfahren
unter Verwendung eines Kohlenwasserstoffgases, wie z.B. Methangas,
gebildet ist.
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8 zeigt
beispielhaft ein Webblatt, das in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine
zu verwenden ist, in einer Vorderansicht. Ein Blatt 10 weist
einen Webblattrahmen 16, der durch sicheres Zusammenpassen eines
oberen und eines unteren Rahmenträgers 12 und eines
rechten und eines linken Querträgers 14 gebildet ist,
ein Paar Schraubenfedern 18, die sich entlang des oberen
und des unteren Rahmenträgers 12 erstrecken, und
mehrere Zähne 20 auf,
die zwischen den benachbarten Windungen des Paares von Schraubenfedern 18 an
dem oberen und dem unteren Ende derart fest gehalten werden, daß sie parallel
zueinander in kleinen Abständen
angeordnet sind.
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Zähne zur
Verwendung bei Wasserstrahl-Webmaschinen und Luftstrahl-Webmaschinen
schließen
einen flachartigen Zahn 20A, der, wie in 9 gezeigt,
die Gestalt eines einfachen Streifens aufweist, und einen tunnelartigen
Zahn 20B ein, der, wie in 10 gezeigt,
eine besondere Gestalt aufweist.
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Schattierte
Bereiche a und b dieser Zähne 20A und 20B sind
als die sich am meisten abreibenden Teile angesehen worden, die
dem intensivsten Abrieb durch Garne ausgesetzt sind.
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Somit
sind wenigstens die Oberflächen
eines aus einem rostfreien Stahl hergestellten Basisstreifens 21,
die flache Bereiche einschließen,
die den Bereichen a oder b entsprechen, mit einer DLC-Schicht 22 beschichtet,
wie in 11 gezeigt. Eine Zwischenschicht 23 ist
gebildet, um die Haftung der DLC-Schicht 22 an dem Basisstreifen 21 zu
erhöhen.
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Es
ist bewiesen worden, daß die
DLC-Schicht, d.h. eine harte Kohlenstoffschicht, die die Oberfläche des
Zahns umgibt, die den sich am meisten abreibenden Teil einschließt, die
Beständigkeit
des Zahns merklich verbessert.
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Wenn
die DLC-Schicht über
die gesamte Oberfläche
oder einen Bereich der Oberfläche,
die den Bereich a des in 9 gezeigten flachartigen Zahns 20A oder
den Bereich b des in 10 gezeigten tunnelartigen Zahns 20B einschließt, durch
ein Dampfphase-Abscheideverfahren,
wie z.B. ein Plasma-CVD-Verfahren gebildet wird, nimmt jeder Zahn
einen großen
Plasmaraum ein und ist somit die Produktivitätseffizienz des Dampfphase-Abscheideverfahrens
sehr gering.
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Da
wenigstens beide flachen Bereiche um den Teil des Zahns herum, der
in Schleifkontakt mit Garnen ist, mit der DLC-Schicht bedeckt werden
müssen,
müssen
die Zähne
mit einem beträchtlich
großen
Abstand zwischen den flachen Bereichen der Oberflächen von
benachbarten Zähnen
in einem Plasmaraum (einer schichtbildenden Atmosphäre) gehalten
werden. Wenn die DLC-Schicht nur auf einem Teil der flachen Bereiche
des Zahns ausgebildet werden muß,
muß die
von dem Teil der flachen Bereiche verschiedene Oberfläche des
Zahns mit einer Maske abgedeckt werden und Abstandshalter zwischen
die flachen Bereiche der benachbarten Zähne geschoben werden.
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Das
aus der
EP 0 550 752
A1 bekannte Verfahren zum Ausbilden der DLC-Schicht auf
Zähnen
benötigt
viel Zeit und Arbeit für
die Vorbereitung und es kann nur eine Charge mit einer kleinen Anzahl
von Zähnen für das DLC-Schicht-bildende
Verfahren auf einmal verarbeitet werden und somit ist die Produktivitätseffizienz des
DLC-Schicht-bildenden Verfahrens gering.
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Die
DE 2 220 859 A Offenbart
einen Rietstab, bei dem auf die gesamte Längskante ein hartes Material aufgebracht
wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die vorangehenden Probleme
zu lösen,
und es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Beständigkeit
von Zähnen
durch Beschichten der Zähne mit
einer harten Kohlenstoffschicht merklich zu erhöhen und ein Ausbilden einer
harten Kohlenstoffschicht über die
notwendigen Bereiche der Oberflächen
der Zähne
mit einer sehr hohen Produktivität
zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch einen Zahn für ein Webblatt
in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine, bestehend aus: einem flachen
Streifen aus rostfreiem Stahl, bei dem nur die Oberfläche eines
Arbeitskantenrandbereiches, der in Schleifkontakt mit einem Garn
kommt, mit einer durch ein Plasma-CVD-Verfahren gebildeten harten Kohlenstoffschicht
versehen ist.
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Diese
Aufgabe wird zudem gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung gelöst
durch einen Zahn für ein
Webblatt in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine, bestehend aus:
einem flachen Streifen aus rostfreiem Stahl, bei dem nur die Oberflächen beider
Arbeitskantenrandbereiche des flachen Streifens mit einer durch ein
Plasma-CVD-Verfahren gebildeten harten Kohlenstoffschicht versehen
sind.
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Der
hierin verwendete Begriff "Arbeitskantenrandbereich" bezeichnet einen
Bereich, der sich entlang der Längskantenlinie
des Zahnes erstreckt und gekrümmte
oder geneigte Oberflächen
einschließt,
die sich auf jeder Seite in bezug auf die Längskantenlinie erstrecken,
und kann kleine Bereiche mit flachen Seitenflächen benachbart zu den gekrümmten oder
geneigten Oberflächen
einschließen.
Vorzugsweise ist die harte Kohlenstoffschicht derart gebildet, daß sie jeweils
weniger als 2 mm breite Bereiche der flachen Seitenflächen benachbart
zu der Kantenlinie auf den gegenüberliegenden
Seiten der Kantenlinie bedeckt.
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Bei
dem Zahn gemäß dem ersten
und gemäß dem zweiten
Aspekt kann vorgesehen sein, daß die
harte Kohlenstoffschicht auf jeder Seite in Bezug auf die Längskantenlinie
des Arbeitskantenrandbereiches bzw. des jeweiligen Arbeitskantenbereiches
in einer Breite gebildet ist, die nicht kleiner als die Dicke des
flachen Streifens und nicht größer als
die doppelte Dicke des dünnen
flachen Streifens ist.
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Weiterhin
wird diese Aufgabe gelöst
durch ein Verfahren zur Herstellung von Zähnen für ein Blatt zur Verwendung
in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine, das die Schritte umfaßt: Übereinanderlegen
mehrerer dünner
flacher Streifen aus rostfreiem Stahl mit derselben Gestalt in einem
Stapel, wobei die flachen Seitenflächen der benachbarten dünnen flachen
Streifen in dichtem Kontakt miteinander sind; Anordnen des Stapels
mit dünnen
flachen Streifen in einer schichtbildenden Atmosphäre, wobei
Kantenrandbereiche gegenüber den
Arbeitskantenrandbereichen, die mit Garn in Schleifkontakt kommen
werden, von einer Zahnausrichtschablone gehalten werden; und Beschichten
nur der Arbeitskantenrandbereiche der dünnen flachen Streifen, die der
schichtbildenden Atmosphäre
ausgesetzt sind, mit einer harten Kohlenstoffschicht mittels eines
Plasma-CVD-Verfahrens.
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Bei
dem Verfahren kann vorgesehen sein, daß eine negative Vorspannung
durch die Zahnausrichtschablone an die dünnen flachen Streifen angelegt
wird, wenn die harte Kohlenstoffschicht auf den Oberflächen der
Arbeitskantenrandbereiche der dünnen
flachen Streifen, die in Schleifkontakt mit einem Garn kommen, durch
ein Plasma-CVD-Verfahren gebildet wird.
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Darüber hinaus
wird diese Aufgabe gelöst
durch ein Verfahren zur Herstellung von Zähnen für ein Blatt zur Verwendung
in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine, das die Schritte umfaßt: Übereinanderlegen mehrerer
dünner
flacher Streifen aus einem rostfreiem Stahl mit derselben Gestalt
in einem Stapel, wobei die flachen Seitenflächen der benachbarten dünnen flachen
Streifen in dichtem Kontakt miteinander sind; Anordnen des Stapels
mit dünnen
flachen Streifen in einer schichtbildenden Atmosphäre, wobei
gegenüberliegende Längsseiten
der dünnen
flachen Streifen von einer Zahnausrichtschablone ausgerichtet werden;
und Beschichten nur der Oberflächen
beider Arbeitskantenrandbereiche der dünnen flachen Streifen, die
der schichtbildenden Atmosphäre
ausgesetzt sind, mit einer harten Kohlenstoffschicht mittels eines
Plasma-CVD-Verfahrens.
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Bei
dem Verfahren kann vorgesehen sein, daß eine negative Vorspannung
durch die Zahnausrichtschablone an die dünnen flachen Streifen angelegt
wird, wenn die harte Kohlenstoffschicht auf Oberflächen bei
der Arbeitskantenrandbereiche der dünnen flachen Streifen durch
ein Plasma-CVD-Verfahren gebildet wird.
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Diese
Verfahren ordnen den Stapel mit mehreren dünnen flachen Streifen, die
mit den flachen Bereichen derselben in dichtem Kontakt miteinander übereinandergelegt
sind, in der schichtbildenden Atmosphäre an und bilden die harte
Kohlenstoffschicht auf den notwendigen Bereichen des dünnen flachen
Streifens Demgemäß müssen die
dünnen
flachen Streifen nicht maskiert werden, ist keine Arbeit mit dem
Zwischenlegen von Abstandhaltern zwischen den benachbarten dünnen flachen
Streifen notwendig und kann die harte Kohlenstoffschicht auf einer
erheblich erhöhten
Anzahl von dünnen
flachen Streifen gleichzeitig gebildet werden, wodurch die Produktivitätseffizienz
des Verfahrens erheblich verbessert werden kann. Es wurde bewiesen,
daß die
Beständigkeit
der Zähne
der vorliegenden Erfindung bei weitem höher als diejenige der herkömmlichen Zähne ist,
die mit einer harten Kohlenstoffschicht versehen sind, die nur die
Vorderseiten oder einen Teil der Vorderseiten derselben abdeckt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines flachartigen Zahns in einer ersten
Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung und eines mit dem Zahn verbundenen Garns;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines tunnelartigen Zahns in einer
zweiten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung und eines mit dem Zahn verbundenen Garns;
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3 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
entlang der Linie X-X in 1;
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4 ist
eine Draufsicht auf einen flachen Zahn in einer dritten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 ist
eine vergrößerte fragmentarische
Schnittansicht einer Zahnausrichtschablone, die bei einem Verfahren
zum Herstellen von Zähnen
zu verwenden ist, die die vorliegende Erfindung verkörpert, wobei
einige dünne
flache Streifen auf die Zahnausrichtschablone gesetzt sind;
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6 ist
eine typische Ansicht als Hilfe beim Erklären eines Verfahrens als Beständigkeitstest
zum Testen der Beständigkeit
von Zähnen
hinsichtlich Abrieb durch Garne;
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7 eine
Schnittansicht einer Zahnausrichtschablone, die bei einem Verfahren
zum Herstellen von flachartigen Zähnen verwendet wird, die die
vorliegende Erfindung in einem Zustand des Haltens der Zähne an ihren
gegenüberliegenden
Seiten verkörpert;
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8 ist
eine Vorderansicht eines Beispiels für ein Webblatt zur Verwendung
in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine;
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9 und 10 sind
Draufsichten eines flachartigen Zahns und eines tunnelartigen Zahns
zum Zusammensetzen von Blättern,
wie z.B. dem in 8 gezeigten; und
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11 ist
eine vergrößerte fragmentarische
Schnittansicht eines mit einer DLC-Schicht beschichteten Zahns,
wie es früher
von den Erfindern der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wurde.
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Bevorzugte
Ausführungsform
zur Durchführung
der Erfindung
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Es
werden nachfolgend bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
werden.
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Ausführungsformen
für Zähne
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Die
Zähne werden
in flachartige und tunnelartige eingeordnet. Die mittleren Bereiche
der Längskantenrandbereiche
dieser Zähne,
die in Schleifkontakt mit Garnen kommen, unterliegen Abrieb. Bei
einem in 1 gezeigten flachartigen Zahn 1A oder
einem in 2 gezeigten tunnelartigen Zahn 1B ist
nur ein Arbeitskantenrandbereich 2 (schattierter Bereich),
d.h. ein Arbeitskantenrandbereich, der in Schleifkontakt mit einem Garn 4 kommt,
eines den Zahn bildenden dünnen
flachen Streifens mit einer harten Kohlenstoffschicht 2 beschichtet.
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3 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
entlang der Linie X-X in 1. Der flachartige Zahn 1A weist einen
ungefähr
0,12 bis 0,5 mm dicken dünnen
flachen Streifen 3 aus rostfreiem Stahl auf. Die Oberfläche eines
Längsarbeitskantenrandbereiches 3b,
d.h. eines Arbeitskantenrandbereiches, der in Schleifkontakt mit
einem Garn kommt, des dünnen
flachen Streifens 3 ist mit einer harten Kohlenstoffschicht 2 beschichtet,
die eine Breite d entlang der Oberfläche des Arbeitskantenrandbereiches 3b aufweist
und beidseitig in bezug auf die Längskantenlinie 3c des
Arbeitskantenrandbereiches 3b gebildet ist. Obwohl die
Breite d der harten Kohlenstoffschicht 2 von der Gestalt
des Arbeitskantenrandbereiches 3b abhängt, ist die Breite d vorzugsweise
nicht kleiner als die Dicke t des dünnen flachen Streifens 3 und
nicht größer als
die doppelte Dicke t (t ≤ d ≤ 2t).
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Denn
es ist bekannt, daß die
Breite eines Bereiches, der eine verbesserte Abriebwiderstandsfähigkeit in
der Oberfläche
des Arbeitskantenrandbereichs eines Zahnes entlang der Oberfläche des
Arbeitskantenrandbereiches und beider Seiten in bezug auf die Längsmittenlinie
des Arbeitskantenrandbereiches eines Zahnes nicht kleiner als wenigstens
die Dicke des dünnen
flachen Streifens und nicht größer als
höchstens
die doppelte Dicke des dünnen
flachen Streifens ist.
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Die
Oberfläche
des Arbeitskantenrandbereiches 3b, der mit der harten Kohlenstoffschicht
beschichtet ist, schließt
die Längskantenlinie 3c und
eine gekrümmte
oder geneigte Oberfläche
ein, die sich auf beiden Seiten entlang und an gegenüberliegenden
Seiten der Längsmittenlinie 3c erstreckt;
und kann kleine Bereiche der flachen Seitenflächen 3a benachbart
zu der gekrümmten
oder geneigten Oberfläche
einschließen.
Die meisten Bereiche der flachen Seitenflächen 3a sind nicht
mit der harten Kohlenstoffschicht 2 beschichtet.
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Obwohl
die volle Länge
des Arbeitskantenrandbereiches eines Zahnes mit einer harten Kohlenstoffschicht 2,
wie die Arbeitskantenrandbereiche 3b der die vorliegende
Erfindung verkörpernden
Zähne 1A und 1B,
die, wie in den 1 und 2 gezeigt,
mit der harten Kohlenstoffschicht 2 beschichtet sind, beschichtet sein
kann, ist es wünschenswert,
daß die
gegenüberliegenden
Seiten des Zahnes nicht mit der harten Kohlenstoffschicht beschichtet
sind, weil der Zahn durch die Schraubenfedern 18 und einen
Klebstoff, wie in 8 gezeigt, an den Rahmenelementen 12 des
Webblattrahmens 16 an seinen gegenüberliegenden Seiten fest gesichert
werden kann, wenn die gegenüberliegenden
Seiten nicht mit der harten Kohlenstoffschicht 2 beschichtet
sind.
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Vorzugsweise
werden beide Längskantenränder des
flachartigen Zahnes 1A aus rostfreiem Stahl mit Ausnahme
der Seitenbereiche 1e desselben mit einer harten Kohlenstoffschicht 2,
wie in 4 gezeigt, beschichtet. Wenn einer der Längskantenrandbereiche,
der als Arbeitsrand verwendet wird, von einem Garn abgerieben wird,
wird der flachartige Zahn 1A umgedreht, um den anderen
Längsrandbereich
als Arbeitskantenrand zu verwenden, so daß die effektive Betriebsdauer
des flachartigen Zahns 1A verlängert werden kann.
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Somit
ist nur die Oberfläche
des Kantenrandbereiches des die vorliegende Erfindung verkörpernden Zahnes 1A oder 1B einschließlich der
Bereiche der Oberfläche,
die mit einem Garn in Kontakt kommen und exponiert sind, wenn mehrere
Zähne 1A oder 1B in
einem Stapel in dichtem Kontakt miteinander übereinandergelegt sind, mit
der harten Kohlenstoffschicht 2 beschichtet.
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Verfahren
zum Herstellen von Zähnen
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Ein
Verfahren zum Herstellen von Zähnen
gemäß der vorliegenden
Erfindung, das die vorliegende Erfindung verkörpert, wird nachfolgend beschrieben
werden.
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Wie
in 5 gezeigt, werden mehrere dünne flache Streifen 3 aus
rostfreiem Stahl mit derselben Gestalt in einem Stapel übereinandergelegt,
wobei die flachen Seitenflächen 3a derselben
in dichtem Kontakt miteinander sind, wird der Stapel mit den dünnen flachen
Streifen 3 mit den Kantenbereichen 3d, die mit
von der Zahnausrichtschablone 5 ausgerichteten Garnen nicht
in Schleifkontakt kommen, auf einer Zahnausrichtschablone 5 gehalten,
und wird die die in dieser Weise die dünnen flachen Streifen 3 haltende
Zahnausrichtschablone 5 in einem eine Schicht bildenden
Vakuumgerät,
das nicht gezeigt ist, angeordnet.
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Die
Zahnausrichtschablone 5 weist ein leitfähiges Element 5a,
das in Kontakt mit den Kantenrandbereichen 3d der dünnen flachen
Streifen 3 ist, und jeweils Isolierseitenelemente 5b in
dichtem Kontakt mit den flachen Seitenflächen 3a der dünnen flachen
Streifen 3 an den gegenüberliegenden
Seiten des Stapels auf. Unter gewissen Bedingungen einschließlich derjenigen
der Gestalt der dünnen
flachen Streifen 3 und der Anzahl der dünnen flachen Streifen 3 in
dem Stapel ist es vorzuziehen, leitfähige Seitenelemente anstelle
der Isolierseitenelemente 5b zu verwenden.
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Nach
einem Evakuieren des Vakuumgerätes
auf ein vorherbestimmtes Vakuum werden die Oberflächen der
Arbeitskantenrandbereiche 3b der dünnen flachen Streifen 3,
die in Kontakt mit Garnen kommen, beschossen, und eine harte Kohlenstoffschicht
wird durch ein Gleichstrom-Plasma-CVD-Verfahren auf die Oberflächen der
Arbeitskantenrandbereiche 3b aufgebracht, während eine
negative Vorspannung Eb durch das leitfähige Element 5a der
Zahnausrichtschablone 5 an die dünnen flachen Streifen 3 angelegt
wird.
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Die
gegenüberliegenden
Seiten der dünnen
flachen Streifen 3 können
mit der Zahnausrichtschablone 5 bedeckt werden, um Zähne zu erhalten,
deren gegenüberliegende
Seiten nicht mit der harten Kohlenstoffschicht beschichtet sind.
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In
dieser Ausführungsform
sind die Verfahrensbedingungen für
das Beschießen
und das Aufbringen der harten Kohlenstoffschicht wie folgt. Beschießen
| Gas: | Argongas |
| Vakuum: | 4
Pascal (3 × 10–3 Torr) |
| Gleichspannung: | –5 kV |
| Dauer: | 5
Minuten |
Ausbringen
der harten Kohlenstoffschicht
| Gas: | Benzolgas |
| Vakuum: | 6,5
Pascal (5 × 10–3 Torr) |
| Gleichspannung: | –3 kV |
| Schichtdicke
(Kantenrandbereich): | 1 μm |
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Die
harte Kohlenstoffschicht 2 ist auf den Oberflächen der
Kantenrandbereiche des flachartigen Zahnes 1A und des tunnelartigen
Zahnes 1B, wie in 1 und 2 gezeigt,
unter den vorangehenden Verfahrensbedingungen gebildet.
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Zähne in Beispiel
1, die mit dem Verfahren in dieser Ausführungsform hergestellt und
nur auf den Arbeitskantenrandbereichen mit der harten Kohlenstoffschicht
versehen sind, Zähne
in Vergleichsbeispiel 1, die mit der harten Kohlenstoffschicht über die
gesamten Oberflächen
derselben versehen sind, und Zähne
in Vergleichsbeispiel 2, die mit der harten Kohlenstoffschicht nur
auf Bereichen der Oberflächen
derselben einschließlich
Bereichen, die einem wie in 9 gezeigten
Bereich a oder dem in 10 gezeigten Bereich b entsprechen,
wurden hinsichtlich der Schichtaufbringrate, wie sie an einem Mittenbereich
des Arbeitskantenrandbereiches gemessen wurde, Produktivitätseffizienz
des Verfahrens (die Anzahl der verarbeiteten Zähne) und Beständigkeit
verglichen. Vergleichsergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgelistet.
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Wie
anhand der Tabelle ersichtlich ist, beträgt die Anzahl der in einer
Charge durch das Verfahren in dieser Ausführungsform verarbeiteten Zähne das
20-fache derjenigen von in Chargen durch die herkömmlichen
Verfahren verarbeiteten Zähne,
und die durch die Betriebsdauer (h-hours) ausgedrückte Beständigkeit der
Zähne in
Beispiel 1 ist weitaus länger
als diejenige von Vergleichsbeispielen 1 und 2. Obwohl die Aufbringrate
bei dem Ausbilden der harten Kohlenstoffschicht durch das Verfahren
in dieser Ausführungsform
etwas geringer als diejenigen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 ist,
weil die Chargengröße von Beispiel
1 das 20-fache derjenigen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 beträgt, ist
das Verfahren zum Aufbringen der harten Kohlenstoffschicht nur eines
der notwendigen Verfahren, die zum Ausbilden der harten Kohlenstoffschicht
auf den dünnen flachen
Streifen notwendig sind, und Arbeit zum Anordnen von Abstandhaltern
zwischen den dünnen
flachen Streifen und Entfernen der Abstandhalter, und Arbeit zum
Aufbringen einer Maske und Entfernen derselben von den dünnen flachen
Streifen sind nicht notwendig. Somit ist die Gesamtverfahrenszeit
des Verfahrens in dieser Ausführungsform
weitaus kürzer
als die für
die Vergleichsbeispiele 1 und 2 notwendigen.
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Obwohl
die Gründe
dafür,
daß die
Beständigkeit
der mittels des Verfahrens in dieser Ausführungsform hergestellten Zähne bei
weitem exzellenter als diejenige der Zähne mit flachen Oberflächen ist,
die mit der harten Kohlenstoffschicht beschichtet sind, unklar sind,
wird gefolgert, daß die
exzellente Beständigkeit
der durch das Verfahren in dieser Ausführungsform hergestellten Zähne der
Herstellung eines ungestörten
Plasmas in Räumen
zwischen den benachbarten dünnen
flachen Streifen und dem resultierenen stabilen Aufbringen einer festen
harten Kohlenstoffschicht zuzuschreiben ist.
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Ein
Verfahren zum Testen der Beständigkeit
wird nachfolgend beschrieben werden. 6 ist eine
typische Ansicht als Hilfe beim Erklären eines Verfahrens als Beständigkeitstest
zum Testen des Abriebwiderstands von Zähnen, wenn sie von einem Garn
gerieben werden.
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Vier
Probezähne
sind an dem Umfang einer Probehaltewalze 30 in Winkelabständen von
90° derart angebracht,
daß sie
sich entlang der Achse der Probehaltewalze 30 erstrecken
und radial von derselben vorragen. Ein Garn 31, das aus
einem Garnkörper
herausgezogen wird, wird durch Führungsrollen 32 derart
gezogen, daß es
sich in einen Bereich erstreckt, in dem die Testzähne 1 gedreht
werden. Das Garn 31 wird auf einer Wickelspule 33 aufgenommen.
Das Garn 31 wird von einer Spannfeder 34 mit 30
g gespannt. Die Spannung des Garns 31 wird von einem Spannungsmesser 35 gemessen
und der Zustand des Garns 31 wird reguliert, um die feste
Spannung aufrechtzuerhalten.
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Das
Garn 31 ist ein 50 Denier-24 Filament-Polyester-Filamentgarn.
Die Wickelspule 33 wird mit 200 Umdrehungen pro Minute
(rpm) und die Zahnhaltewalze 30 mit 1000 Umdrehungen pro
Minute (rpm) gedreht.
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Die
Zahnhaltewalze 30 und die Wickelspule 33 werden
periodisch angehalten, um das Garn 31 anzuhalten, und die
Probezähne 1 werden
hinsichtlich Abriebkerben untersucht. Die Untersuchung wird periodisch wiederholt,
um die Zeit zu messen, bei der die Probezähne 1 von dem Garn 31 abgerieben
werden, bevor Abriebkerben in den Probezähnen 1 ausgebildet
sind.
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Die
so gemessenen Zeiten in Stunden (h) sind in der oben gezeigten Tabelle
aufgelistet. Die Zeiten für die
Zähne,
die vollständig
mit einer Chromschicht durch Verchromung beschichtet sind, und rostfreie
Zähne, die
mit keiner Schicht beschichtet sind, bevor Abriebkerben ausgebildet
wurden, betrugen jeweils ungefähr
30 Stunden und ungefähr
10 Stunden.
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Übrigens
können
durch die folgenden Verfahren nur die Oberflächen beider Längskantenrandbereiche des
flachartigen Zahnes 1A mit einer harten Kohlenstoffschicht,
wie in 4 gezeigt, beschichtet werden.
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Unter
Bezugnahme auf 7 werden mehrere dünne flache
Streifen 3 aus rostfreiem Stahl mit derselben Gestalt in
einem Stapel in einer Richtung senkrecht zu der Fläche mit
den flachen Seitenflächen 3a desselben
in dichtem Kontakt miteinander übereinandergelegt,
wobei der Stapel mit den dünnen
flachen Streifen 3 auf einer Zahnausrichtschablone 6 mit
den gegenüberliegenden
Längsseiten 3e der
dünnen
flachen Streifen 3 in Kontakt mit den leitfähigen Elementen
der Zahnausrichtschablone 6 gehalten wird. Die Zahnausrichtschablone 6,
die den Stapel aus den dünnen
flachen Streifen 3 hält,
wird in einer in einem Vakuumgerät
erzeugten schichtbildenden Atmosphäre angeordnet, eine negative
Vorspannung Eb wird durch die Zahnausrichtschablone 6 an
die dünnen
flachen Streifen 3 angelegt, und eine harte Kohlenstoffschicht
wird auf die Oberflächen der
Längskantenrandbereiche 3b, 3d der
dünnen
flachen Streifen 3, die durch ein Gleichstrom-Plasma-CVD-Verfahren
der schichtbildenden Atmosphäre
ausgesetzt sind, aufgebracht.
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Die
Bedingungen für
das Beschießen
und die Schichtbildung in dieser Ausführungsform können dieselben
wie in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel
sein.
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Obwohl
die vorangehenden Ausführungsformen
die harte Kohlenstoffschicht direkt auf der Oberfläche des
Kantenrandbereiches des Zahnes ausbilden, kann eine Zwischenschicht
zwischen der Oberfläche
des Randbereiches des Zahnes und der harten Kohlenstoffschicht ausgebildet
werden, um die Haftung der harten Kohlenstoffschicht an der Oberfläche des
Kantenrandbereiches des Zahnes zu erhöhen.
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Die
Zwischenschicht kann eine zusammengesetzte Zwischenschicht sein,
die aus einer Chrom (Cr) oder Titan (Ti)-Schicht und einer Silizium-Schicht,
einer aufgekohlten Schicht, die durch Aufkohlen der Oberflächenschicht
des dünnen
flachen Streifens gebildet wird, oder einer Schicht aus einem Carbid
aus einem Metall der Gruppe IVa oder Va bestellen. Die effektivste
Zwischenschicht ist eine Titancarbid-Schicht mit einem überschüssigen Kohlenstoffgehalt.
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Die
harte Kohlenstoffschicht wurde durch das Gleichstrom-Plasma-CVD-Verfahren
gebildet, kann aber durch verschiedene Dampfabscheideverfahren,
wie z.B. ein RF (Radio Frequency)-Plasma-CVD-Verfahren und ein ECR (Electron
Cyclotron Resonance), gebildet werden. Natürlich kann das Prozeßgas irgendein geeignetes
von verschiedenen Kohlenwasserstoffgasen sein.
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Wie
anhand der vorangehenden Beschreibung ersichtlich ist, weist jeder
Zahn gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Arbeitskantenrandbereich auf, der in Schleifkontakt
mit einem Garn kommt, wenn er auf einen Webblattrahmen gesetzt und
in einer Webmaschine verwendet wird, der mit der harten Kohlenstoffschicht
fest beschichtet ist, und eine erheblich verbesserte Beständigkeit
gegenüber
Abrieb durch ein Garn aufweist. Da die flachen Seitenflächen der
Zähne kaum
mit der harten Kohlenstoffschicht beschichtet sind, können verschwenderische
Kosten für
das Ausbilden einer unnötigen
harten Kohlenstoffschicht gespart werden, sind die Abmessungen der
Zähne und
die innewohnenden Eigenschaften der dünnen flachen Streifen einschließlich Zähigkeit
kaum verändert
und können
die Zähne
somit durch das herkömmliche
Verfahren gestaltet werden.
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Die
Zähne gemäß der vorliegenden
Erfindung können
durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
mit einer hohen Produktivitätseffizienz
und geringen Herstellungskosten hergestellt werden, das weder irgendwelche
Abstandhalter, die zwischen die benachbarten dünnen flachen Streifen geschoben
werden müssen,
um die dünnen
flachen Streifen von einander zu beabstanden, noch irgendeine Maske
zum Bedecken der dünnen
flachen Streifen benötigt,
wenn die harte Kohlenstoffschicht auf den Oberflächen der Arbeitskantenrandbereiche
der dünnen
flachen Streifen gebildet werden, und fähig ist, die harte Kohlenstoffschicht
nur auf den Oberflächen
der Arbeitskantenrandbereiche mehrerer in einem Stapel mit den flachen
Seitenflächen der
benachbarten dünnen
flachen Streifen in dichtem Kontakt miteinander übereinandergelegter dünner flacher
Streifen auszubilden. Demgemäß wird die
Arbeitseffizienz merklich verbessert und die Anzahl von dünnen Platten,
die in dem Plasmaraum in einer Charge verarbeitet werden können, ist
bei weitem größer als
diejenige von dünnen
Platten, die durch das herkömmliche
Verfahren verarbeitet werden, um herkömmliche Zähne zu bilden.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung erhöht
die Beständigkeit
von Zähnen
für ein
Webblatt zur Verwendung in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine
merklich, und der Zahn der vorliegenden Erfindung kann mit einer Produktivitätseffizienz
hergestellt werden, die zwanzigmal grö ßer als diejenige ist, mit
der die herkömmlichen Zähne, die
mit einer harten Kohlenstoffschicht beschichtet sind, hergestellt
werden.
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Demgemäß liefert
die vorliegende Erfindung ein hochbeständiges Webblatt mit geringen
Kosten, erhöht
sie nicht die Kosten des Webblattes für die Webmaschine erheblich,
verlängert
sie die Auswechselperiode für
das Webblatt erheblich, reduziert sie die Wartungskosten erheblich
und ermöglicht
sie die Herstellung von Stoffen guter Qualität mit niedrigen Kosten.
