EP1099783B1 - Sägezahndraht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sägezahndraht zur Herstellung einer Sägezahn-Ganzstahlgarnitur für den Tambour einer Karde nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Faserverarbeitung wird die Karde zur Parallelisierung der Einzelfasern eines aus ungeordneten Fasern bestehenden Rohmaterials eingesetzt. Dazu weist die Karde üblicherweise einen kreiszylinderförmigen Tambour und eine Anzahl von über die Umfangsfläche des Tambours verteilten Deckelstäben auf. Zum Zweck der Parallelisierung sind sowohl der Tambour als auch die Deckelstäbe üblicherweise mit durch Sägezahndrähte gebildeten Ganzstahlgarnituren ausgestattet, zwischen denen der Parallelisierungsvorgang stattfindet. Dabei ist die Sägezahn-Ganzstahlgarnitur des Tambours üblicherweise in Form eines die Kreiszylindermantelfläche des Tambours wendelförmig umlaufenden Sägezahndrahtes gebildet, während die Sägezahn-Ganzstahlgarnitur der Deckel durch nebeneinander angeordnete Sägezahndrahtstreifen gebildet sein kann. Mit derartigen Karden können mehr als 120 kg Rohmaterial pro Stunde verarbeitet bzw. parallelisiert werden. Dabei kann eine zufriedenstellende Kardierleistung sichergestellt werden, wenn für den Tambour der Karde Sägezahn-Ganzstahlgarnituren nach der EP 0 360 961 B2 eingesetzt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese bekannten Sägezahn-Ganzstahlgarnituren während des Betriebs insbesondere bei den vorstehend erwähnten hohen Produktionsleistungen einem starken Verschleiß unterliegen.

In der CH 660 884 A5 ist das Problem des starken Verschleisses von Kardengarnituren bereits angesprochen. Zur Lösung dieses Problems wird in der genannten Schrift der Einsatz besonderer Stahllegierungen zur Herstellung dieser Kardengarnituren vorgeschlagen. Dabei ist jedoch bereits das weitere Problem angesprochen, daß besonders verschleißfeste Stahllegierungen auch besonders teuer sind, so daß im Zusammenhang mit Kardengarnituren das Preis-Leistungsoptimum nicht bei der maximalen Verschleißfestigkeit liegt, sondern bei der Wahl eines Garniturmaterials liegt, bei der die Zunahme der Verschleißfestigkeit nicht durch die erhöhten Material- und Herstellungskosten wieder wettgemacht werden. Daher sind auch bei Einsatz der in der genannten schweizerischen Patentschrift beschriebenen legierten Stähle zur Herstellung von Kardengarnituren der in der EP 0 360 961 B2 beschriebenen Art noch die beschriebenen Probleme hinsichtlich der Verschleißfestigkeit zu beobachten.

Ferner ist in der GB 2 322 640 A ein Sägezahndraht für die Zuführwalze einer Faserverarbeitungsvorrichtung mit einer besonders gesingen Zahneinschnittiefe angegeben.

Angesichts der vorstehend erläuterten Probleme im Stand der Technik liegt dieser Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Sägezahndraht zur Herstellung einer Sägezahn-Ganzstahlgarnitur für den Tambour einer Karde bereitzustellen, der unter Vermeidung übermäßiger Materialkosten und Sicherstellung einer zufriedenstellenden Kardierleistung eine hohe Verschleißfestigkeit während des Kardierbetriebes aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die ein kenzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Weiterbildung der bekannten Sägerahndrahte gelöst.

Die Erfindung geht auf die Erkenntnis zurück, daß der während des Betriebs der bekannten Karden beobachtete Verschleiß der Tambourgarnituren in erste Linie auf die von den zwischen den Blattabschnitten der einzelnen Wendel der Garnitur festgehaltenen Fasern auf die Blattflanken ausgeübten Kräfte zurückzuführen ist. Mit der erfindungsgemäßen Weiterbildung der Sägezahndrähte wird die Breite der Garniturgassen zwischen den einzelnen Wendeln der Tambourgarnitur im Verhältnis zur Blattbreite erhöht, um so das Lösen der in diesen Garniturgassen eingelagerten Fasern zu erleichtern und die Beanspruchung der Blattflanken durch diese Fasern zu reduzieren. Mit anderen Worten wird durch die erfindungsgemäße Weiterbildung der bekannten Sägezahndrähte der Freiraum zwischen der Fußschulter und der Zahnspitze vergrößert, so daß das Fasermaterial mehr Platz hat und einfacher wieder aus diesem Freiraum entfernt werden kann. Das ist im besonderen bei hohen Produktionsleistungen und/oder bei der Verarbeitung von Langstapelbaumwolle im Hinblick auf den Erhalt einer hohen Verschleißfestigkeit von besonderer Bedeutung. Es hat sich gezeigt, daß durch diese Weiterbildung mit nur einer Tambourgarnitur ohne nennenswerten Verschleiß Durchsatzmengen von 1000 t und mehr erzielt werden können.

Dabei hat es sich bei Einsatz erfindungsgemäßer Sägezahndrähte zur Herstellung einer Sägezahn-Ganzstahlgarnitur für den Tambour einer Karde überraschenderweise gezeigt, daß die dadurch erreichte Verbreiterung der Garniturgassen im Verhältnis zur Breite der Blattabschnitte keinen nennenswerten Einfluß auf die Kardierleistung, d.h. den Grad der durch den Kardiervorgang erzielten Parallelisierung hat. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß besonders gute Kardierergebnisse erzielt werden können, wenn das Verhältnis der Fußbreite zur Blattbreite an der Stelle des tiefsten Zahneinschnitters kleiner als 3 ist und die Fußbreite 0,2 bis 0,6 mm beträgt. Bei Verwendung erfindungsgemäßer Garnituren kann der gewünschte große Freiraum zwischen der Fußschulter und der Zahnspitze unter Vermeidung einer zu geringen Stabilität des Blattabschnittes bei gleichzeitiger Sicherstellung eines besonders guten Kardierergebnisses verwirklicht werden, wenn die Blattbreite ausgehend von dem dem Fußabschnitt abgewandten Rand des Blattabschnittes in Richtung auf den Fußabschnitt zumindest abschnittweise stetig zunimmt und das Verhältnis der Fußbreite zur Blattbreite am Fuß größer als 1,4, vorzugsweise etwa 1,6 ist. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Blattbreite an dem dem Fußabschnitt abgewandten Rand des Blattabschnittes etwa 0,02 bis 0,2 mm, vorzusweise etwa 0,5 mm beträgt und die Blattbreite am Fuß etwa 0,2 bis 0,3 mm, vorzugsweise etwa 0,24 mm beträgt.

Eine weitere, die Verschleißfestigkeit des erfindungsgemäßen Sägezahndrahtes vergrößernde Erhöhung des Freiraumes zwischen der Fußschulter und der Zahnspitze wird bei gleichzeitiger Sicherstellung eines zufriedenstellenden Kardierergebnisses durch Verwendung entsprechender Sägezähne ermöglicht, wenn das Verhältnis der Blatthöhe zur Zahneinschnittiefe mehr als 1,5, vorzugsweise mehr als 1,8, besonders bevorzugt etwa 2 beträgt, wobei die zur Herstellung von ein zufriedenstellendes Kardierergebnis ermöglichenden Sägezähnen benötigte Zahneinschnittiefe etwa 0,4 mm betragen kann.

Dabei ist jedoch darauf zu achten, daß der vergrößerte Freiraum zwischen Fußschulter und Zahnspitze erfindungsgemäßer Sägezahndrähte auch zu einer Erhöhung des während des Kardiervorganges durch das Rotieren des Tambours mitgeführten Luftvolumens führt, welches wiederum das Kardierergebnis beeinflussen kann. Zur Vermeidung eines übermäßigen Freiraums zwischen Fußschulter und Zahnspitze wird das Verhältnis der Blatthöhe zur Zahneinschnittiefe zweckmäßigerweise auf höchstens 3,5, vorzugsweise höchstens 2,5 begrenzt.

Im Hinblick auf die Vermeidung übermäßiger Materialkosten unter gleichzeitiger Sicherstellung eines mit einer hinreichenden Stabilität auf den Tambour der Karde aufziehbaren Sägezahndrahtes hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Verhältnis der Blatthöhe zur Gesamthöhe des Drahtes größer als 0,3, vorzugsweise größer als 0,4, besonders bevorzugt etwa 0,45, jedoch kleiner 0,6, vorzugsweise kleiner als 0,5 ist. In diesem Zusammenhang hat es sich weiter als günstig erwiesen, wenn die Gesamthöhe des Drahtes weniger als 2,0 mm, vorzugsweise etwa 1,8 mm beträgt, wobei die Fußhöhe weniger als 1,4 mm, vorzugsweise etwa 1,0 mm betragen kann. Durch die richtige Wahl des Verhältnisses der Blatthöhe zur Gesamthöhe des Drahtes kann im bsonderen auch eine gute Verschleißfestigkeit sichergestellt werden, weil durch die Einstellung einer im Verhältnis zur Gesamthöhe hinreichend großen Blatthöhe auch ein die Verschleißfestigkeit erhöhender, besonders großer Freiraum zwischen den Zahnspitzen und der Fußschulter sichergestellt wird.

Wie eingangs bereits erläutert, hat es sich zum Erhalt einer möglichst hohen Verschleißfestigkeit als vorteilhaft erwiesen, wenn der erfindungsgemäße Sägezahndraht aus legiertem Stahl besteht. Dieser legierte Stahl kann 0,3 bis 2,0, vorzugsweise 0,8 bis 0,85 Gew.-% Kohlenstoff, 0,1 bis 0,25, vorzugsweise 0,15 bis 0,35 Gew.-% Silicium, 0,1 bis 2,0, vorzugsweise 0,4 bis 0,6 % Mangan, 0,1 bis 2,0, vorzugsweise 0,15 bis 0,2 % Vanadium, und/oder 0,1 bis 2,0, vorzugsweise 0,4 bis 0,6 Gew.-% Chrom aufweisen, wobei die Anteile von Phosphor, Schwefel, Nickel und Kupfer minimal gehalten sind. Dabei wird der Phosphoranteil zweckmäßigerweise auf weniger als 0,025 Gew.-% und der Schwefelanteil auf weniger als 0,25 Gew.-% beschränkt.

Im Hinblick auf den Erhalt einer hohen Verschleißfestigkeit hat es sich weiter als zweckmäßig erwiesen, wenn die Rauhigkeit an den Seitenflanken des Blattabschnittes zumindest im Bereich der Zähne weniger als 5 µm, vorzugsweise weniger als 4 µm beträgt, weil eine übermäßige Rauhigkeit zu einer erhöhten Reibung und damit auch zu einem erhöhten Verschleiß führt. Diese geringe Rauhigkeit kann erreicht werden, wenn die Sägezahndrähte nach einem Stanz- und Härteprozeß einem gesonderten Arbeitsgang zum Erhalt der gewünschten Oberflächeneigenschaften unterzogen werden. Dabei hat es sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, wenn die Sägezahndrähte in diesem gesonderten Arbeitsgang in einer Entgratungs- und Polieranlage einem galvanischen Polierprozeß unterzogen werden.

Darüber hinaus kann die Standzeit einer unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Sägezahndrahtes hergestellten Garnitur erhöht werden, wenn der Teilungsfehler, d.h. die Abweichung vom Sollabstand zwischen den Zahnspitzen aufeinanderfolgender Zähne weniger als 2 %, vorzugsweise weniger als 1,0 % beträgt, weil dann bei korrekter Garniturmontage ein zu einem ersten Verschleiß führender Kontrollschliff oder ein erstmaliges Egalisieren nicht mehr notwendig ist. Die Minimalisierung der Teilungsfehler kann dadurch erreicht werden, daß während der Drahtherstellung, insbesondere während des Stanzvorgangs ein Hochpräzisionsdrahtvorschub benutzt wird, der über einen Regel-Kompensationsrechner gesteuert wird. Durch ein entsprechendes Abtastverfahren, beispielsweise ein Laser-Abtastverfahren, können evtl. auftretende Teilungsfehler während der Herstellung sofort erfaßt und korrigiert werden.

Weiter hat es sich zum Erhalt einer hohen Verschleißfestigkeit als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die einzelnen Zähne des erfindungsgemäßen Sägezahndrahtes in Form von Bogenzähnen mit einer bogenförmig verlaufenden Zahnbrust gebildet sind, wobei der Krümmungsradius der Zahnbrust zweckmäßigerweise etwa 0,15 bis 0,25 mm, besonders bevorzugt etwa 0,19 mm beträgt. Dabei kann ein schonender Griff in das zu parallelisierende Fasermaterial sichergestellt werden, wenn die Zahnbrust in Richtung auf die Zahnspitze in einen geradlinig verlaufenden Abschnitt, dessen Länge vorzugsweise im Bereich von 0,02 bis 0,2 mm liegt.

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, auf die hinsichtlich aller erfindungswesentlichen und in der Beschreibung nicht näher herausgestellten Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1

eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Sägezahndrahtes,

Fig. 2

eine Schnittansicht durch den in Fig. 1 dargestellten Sägezahndraht und

Fig. 3

eine Detaildarstellung eines Sägezahnes des in Fig. 1 dargestellten Sägezahndrahtes.

Der in der Zeichnung dargestellte Sägezahndraht 10 besteht im wesentlichen aus einer Fußabschnitt 20 und einem Blattabschnitt 30. Dabei wird der Fußabschnitt 20 an seiner dem Blattabschnitt 30 abgewandten Seite von einer im wesentlichen ebenen unteren Begrenzungsfläche 24 begrenzt, von der zwei einen rechten Winkel damit einschließende Flankenflächen 26 und 28 ausgehen und sich in Richtung auf den Blattabschnitt 30 erstrecken. Durch diese Form des Fußabschnittes wird erreicht, daß der in der Zeichnung dargestellte Sägezahndraht auf einen Tambour mit glatter Walzenoberfläche aufgezogen werden kann, wobei der dann wendelförmig umlaufende Sägezahndraht so angeordnet ist, daß die Flankenflächen der Fußabschnitte aufeinanderfolgender Wendel aneinander anliegen.

Der Fußabschnitt geht ausgehend von der Flankenfläche 26 über eine Fußschulter 22 in den Blattabschnitt 30 über, der mit eine Anzahl von Zähnen 32 versehen ist. Dabei sind die Zähne 32 durch sich ausgehend von dem dem Fußabschnitt 20 abgewandten Rand des Blattabschnittes 30 in Richtung auf den Fußabschnitt 20 erstreckenden Zahneinschnitten 34 gebildet sind. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist die Zahnteilung p, d.h. Abstand zwischen den Zahnspitzen aufeinanderfolgender Zähne konstant und beträgt etwa 1,669 mm. Wie besonders deutlich in Fig. 2 zu erkennen ist, ist die Flankenfläche 38 des Blattabschnitts 30 coplanar zur Flankenfläche 28 des Fußabschnittes 20 gebildet, wobei die Breite des Blattabschnittes ausgehend von den Zahnspitzen 32 in Richtung auf den Fußabschnitt 20 stetig zunimmt. Dabei beträgt die Breite b1 des Blattabschnittes im Bereich der Zahnspitzen etwa 0,05 mm, während die Breite b2 des Blattabschnittes 30 am Fuß 20 etwa 0,24 mm beträgt, wobei die Breite b4 an der dazwischen liegenden Stelle des tiefsten Zahneinschnitts etwa 0,15 mm beträgt. Die Breite b3 des Fußabschnittes ist über dessen gesamte Höhe etwa konstant und beträgt bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Erfindung 0,4 mm.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Gesamthöhe des Sägezahndrahtes h1 1,8 mm, die Höhe h2 des Fußabschnittes 1,0 mm, die Zahneinschnittiefe h4 0,4 mm und die Höhe h5 des Blattabschnittes 0,8 mm.

Wie besonders deutlich in Fig. 3 dargestellt, sind die einzelnen Zähne 32 in Form von Bogenzähnen mit einer in Richtung auf die Zahnspitze 32c nach vorne gebogenen Krümmung gebildet. Dabei beträgt der Krümmungsradius r 0,19 mm. In Richtung auf die Zahnspitze 32c läuft der gekrümmte Abschnitt 32a der Zahnbrust der Zähne 32 in einem geradlinigen verlaufenden Abschnitt 32b aus. Durch diesen geradlinig verlaufenden Abschnitt wird ein schonender Eingriff der Zähne in das Fasermaterial ermöglicht. Die Zähne 32 des in der Zeichnung dargestellten Sägezalindrahtes weisen im Bereich ihrer Spitzen 32c in gestrecktem Zustand einen Brustwinkel α von 40° auf. Der Winkel β zwischen dem etwa geradlinig verlaufenden Zahnrücken und einer senkrecht zur unteren Begrenzungsfläche 24 des Drahtes 10 verlaufenden Geraden beträgt 65°, so daß sich ein Keilwinkel von 25° ergibt. Durch die erläuterte Abstimmung der Fußbreite b3 auf die Blattbreite b2 am Fuß, die Blattbreite b4 an der Stelle des tiefsten Zahneinschnitts und die Blattbreite b1 an der Zahnspitze wird bei einer aus dem in der Zeichnung dargestellten Sägezahndraht hergestellten Garnitur ein besonders großer Freiraum zwischen der Fußschulter 22 und der Zahnspitze 32c sichergestellt, mit dem unter Sicherstellung einer guten Kardierwirkung auch dann eine hohe Verschleißfestigkeit erreicht werden kann, wenn der Sägezahndraht aus einer vergleichsweise preisgünstigen Stahllegierung der eingangs beschriebenen Art hergestellt ist.

Die Erfindung ist nicht auf das anhand der Zeichnung erläuterte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist auch an den Einsatz von Sägezahndrähten mit anderen Abmessungen gedacht. Ferner können im Rahmen dieser Erfindung auch Sägezahndrähte mit variabler Zahnteilung p eingesetzt werden. Im übrigen ist auch an den Einsatz erfindungsgemäßer Sägezahndrähte mit verriegelbaren Fußabschnitten gedacht.

Claims (12)

1. Sägezahndraht zur Herstellung einer Sägezahn-Ganzstahlgarnitur für den Tambour einer Karde mit einem Fußabschnitt (20) und einem über eine Fußschulter (22) daran anschließenden Blattabschnitt (30), wobei der Blattabschnitt (30) durch von dem dem Fußabschnitt (20) abgewandten Rand des Blattabschnitts (30) ausgehende Zahneinschnitte (34) gebildete Sägezähne (32) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Fußbreite (b3) zur Blattbreite (b4) an der Stelle des tiefsten Zahneinschnittes größer als 2 und kleiner als 3 ist, und die Fußbreite 0,2 - 0,6 mm beträgt.
2. Sägezahndraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattbreite ausgehend von dem dem Fußabschnitt (20) abgewandten Rand des Blattabschnitts (30) in Richtung auf den Fußabschnitt (20) zumindest abschnittweise stetig zunimmt und das Verhältnis der Fußbreite (b3) zur Blattbreite (b2) am Fuß größer als 1,4 ist.
3. Sägezahndraht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattbreite (b1) an dem dem Fußabschnitt (20) abgewandten Rand des Blattabschnitts (30) etwa 0,02 - 0,2 mm beträgt.
4. Sägezahndraht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Blatthöhe (h5) zur Zahneinschnittiefe (h4) größer als 1,5, vorzugsweise als 1,8, besonders bevorzugt etwa 2 ist.
5. Sägezahndraht nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Blatthöhe (h5) zur Zahneinschnittiefe (h4) kleiner als 3,5 ist.
6. Sägezahndraht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Blatthöhe (h5) zur Gesamthöhe (h1) des Drahtes (10) größer als 0,3 ist.
7. Sägezahndraht nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Blatthöhe (h4) zur Gesamthöhe (h1) des Drahtes (10) kleiner als 0,6 ist.
8. Sägezahndraht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamthöhe (h1) des Drahtes weniger als 2,0 mm beträgt.
9. Sägezahndraht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fußhöhe (h2) weniger als 1,4 mm beträgt.
10. Sägezahndraht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahndraht (10) aus legiertem Stahl besteht.
11. Sägezahndraht nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der legierte Stahl 0,3 - 2,0 Gew.-% Kohlenstoff, 0,1 - 2,5 Gew.-% Silicium, 0,1 - 2,0 Gew.-% Mangan, 0,1 - 2,0 Gew.-% Vanadium, 0,1 - 2,0 Gew.-% Chrom und/oder 0,6 - 0,7 Gew.-% Wolfram aufweist.
12. Sägezahndraht nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der legierte Stahl 0,80 - 0,85 Gew.-% Kohlenstoff, 0,40 - 0,60 Gew.-% Mangan, 0,10 - 0,30 Gew.-% Silicium, 0,60 - 0,70 Gew.-% Wolfram und/oder 0,15 - 0,20 Gew.-% Vanadium aufweist und/oder weniger als 0,02 Gew.-% Phosphor und weniger als 0,02 Gew.-% Schwefel enthält.

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