EP1281796A1 - Fadenleitelement - Google Patents

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EP1281796A1
EP1281796A1 EP02405545A EP02405545A EP1281796A1 EP 1281796 A1 EP1281796 A1 EP 1281796A1 EP 02405545 A EP02405545 A EP 02405545A EP 02405545 A EP02405545 A EP 02405545A EP 1281796 A1 EP1281796 A1 EP 1281796A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thread
shed
lubricants
thread guide
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02405545A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Krumeich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sulzer Markets and Technology AG
Original Assignee
Sulzer Markets and Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sulzer Markets and Technology AG filed Critical Sulzer Markets and Technology AG
Priority to EP02405545A priority Critical patent/EP1281796A1/de
Publication of EP1281796A1 publication Critical patent/EP1281796A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D41/00Looms not otherwise provided for, e.g. for weaving chenille yarn; Details peculiar to these looms
    • D03D41/005Linear-shed multiphase looms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H57/00Guides for filamentary materials; Supports therefor
    • B65H57/24Guides for filamentary materials; Supports therefor with wear-resistant surfaces
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01HSPINNING OR TWISTING
    • D01H13/00Other common constructional features, details or accessories
    • D01H13/04Guides for slivers, rovings, or yarns; Smoothing dies
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01HSPINNING OR TWISTING
    • D01H13/00Other common constructional features, details or accessories
    • D01H13/30Moistening, sizing, oiling, waxing, colouring, or drying yarns or the like as incidental measures during spinning or twisting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00Handled material; Storage means
    • B65H2701/30Handled filamentary material
    • B65H2701/31Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention relates to a thread guide element and a method for Coating a surface of a thread guide according to the General term of the independent claim of the respective category.
  • Thread guide elements Numerous components in textile machines that are in contact with threads, that are carried out at high speed are special loads exposed by frictional forces.
  • Components of textile machinery in contact with guided threads stand and / or are intended to guide threads as Thread guide elements called.
  • the term includes the following Fadens in addition to textile threads, consisting of different fabrics, such as for example wool, cotton or silk, also yarns or threads like e.g. Paper yarn, cellulose yarn or synthetic yarn made of Perlon, nylon, Dralon or other synthetic materials, as well as threads in the broadest sense, i.e. for example, wires made of glass, metal or other materials.
  • Particularly large frictional forces occur in places where the Thread pressed onto the corresponding thread guide element with great force becomes.
  • Thread guide elements which are entirely are made of ceramic materials.
  • the disadvantage of such Thread guiding elements consists on the one hand in that in the manufacturing process considerable effort must be made to precisely meet the required adhering to geometrical error tolerances, on the other hand, show ceramics basically significantly worse than with metals Thermal conductivity properties, so that the frictional heat generated during operation only insufficiently dissipated.
  • thread guide elements are also known which are made entirely of metal are made.
  • the surfaces of such thread guide elements are then common hardened with special processes to wear the relatively soft Reduce metal body in operation.
  • the precise is true to size Manufacturing such thread guide elements technically and economically guaranteed, however, the susceptibility to wear is in comparison with that from ceramic materials manufactured thread guide elements despite hardened Surfaces still significantly higher.
  • hardened surfaces usually have a high resistance compared to the investment and / or storage of third-party components demonstrate. This means in particular that carried along by the thread or on lubricants and / or lubricants supplied in other ways are either at all not or only insufficiently on and / or in the surface of the Can attach thread guide.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved thread guide develop that the frictional forces between guided thread and Thread guiding element reduced to a minimum, thereby reducing the friction Wear of the thread guiding element is substantially prevented and thus the Lifespan is increased massively and moreover economically and can be made to size with the highest precision.
  • the thread guide element according to the invention for guiding threads is thereby characterized in that a surface of the body of the thread guide at least in the area in which the thread is guided, with a Surface coating is provided, which is designed as a matrix Has structure for receiving lubricants and / or lubricants.
  • Such a thin film of lubricants and / or lubricants between Thread and surface coating of the thread guide element leads to the fact that the friction between thread and thread guide element to a considerable extent is reduced.
  • both the mechanical wear of Thread, thread guide element and system or contacting them Machine components reduced in operation, as well as the production of Frictional heat further reduced.
  • the life of the thread guide and the system or machine components in contact with it is significantly increased and the tissue quality is significantly improved.
  • the inevitable residual heat due to an incomplete vanishing friction coefficient for the friction between thread and Thread guiding element is due to the good thermal conductivity of the Thread guide element according to the invention reliably discharged.
  • the inventive method for coating a Thread guide element produced on the surface of the body of the Thread guide element at least in the area in which the thread is guided becomes a surface coating that has a structure formed as a matrix for receiving lubricants and / or lubricants.
  • the surfaces of thread guide elements can be in different ways are treated and are often wholly or partly with Surface layers, consisting of various materials, Mistake. These surface layers are preferably used in Range of chemically, thermally or mechanically stressed Make the workpiece and usually have the job of Susceptibility to wear due to mechanical loads or corrosion reduce and thus increase the life of the workpiece.
  • the problem is the dimensional accuracy of the treated workpiece very often a central point as to the possible uses of different Coating techniques restricted or in the special case entirely can ban.
  • the thickness of the layers applied is not uncommon due to the process outside tolerable tolerances, so that coated workpiece mechanically or chemically in complex processes must be reworked.
  • the coating of metallic workpieces or workpieces made of plastic are suitable for the case that the dimensional accuracy of the workpiece with high precision must be guaranteed to process the workpiece itself during the Only slightly stress the coating process and moreover very thin surface layers with thicknesses in the range of a few Generate micrometers.
  • a thread guide for guiding of threads in which a surface of the body of the Thread guide element at least in the area in which the thread is guided is provided with a surface coating one as a matrix trained structure for the absorption of lubricants and / or lubricants has a compartment holding element is described in the following, as in Row shed weaving machines is used, as well as a suitable one Process for producing a thin ceramic Surface coating specified.
  • a thread guide can also in other forms, e.g. as a ring, eyelet, roll, comb, groove or on one other way to be carried out concretely.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an inventive Shed holding element 1 for a row shed weaving machine.
  • the one made of metal Manufactured body 3 of the compartment holding element 1 is completely or partially with a Ceramic surface layer 5 and is by the pin 6 in Web rotor anchored.
  • the warp thread 8 is used for shed formation during operation the compartment holding element 1 perpendicular to the section line II - II along the direction I - I passed over the coated surface of the compartment holding element 1.
  • the weft thread is guided through the weft insertion channel 2 perpendicular to the plane spanned by the section line II-II and the direction I-I .
  • Fig. 2 shows the same compartment holding element 1 in section along the section line II - II, additional layers and a warp thread 8 are shown.
  • Row shed weaving machines are multi-phase weaving machines, in which several weft threads shifted against each other in stages in rotating Weaving fans are entered, the weaving chain using a weaving rotor is performed, the continuous rotation of which is an essential component representing specialist training.
  • the complete specialist training is done through the interaction of several functional elements.
  • Compartment holding elements 1 the compartments arranged one behind the other. In doing so the warp threads 8 are positioned by a suitable device so that they when lifting by a compartment holding element 1 either form the high compartment or remain in the low position.
  • this includes autismhaltelement 1 a body 3, which is delimited by an edge layer 4. It is known that the edge layers 4 of the compartment holding elements carbonitride to achieve a hardening of the surfaces and thus the Reduce wear from friction. A major disadvantage of the However, carbonitriding consists in the fact that the surface layers are treated in this way 4 generally a high resistance to deposition and / or Show storage of substances on and / or in the surface.
  • Compartment holding element 1 with integrated weft insertion channel 2 consists of a body 3 made of metal, the one Has edge layer 4, which is made of the same material as the body 3 itself exists and at least one additional ceramic surface layer 5.
  • the edge layer 4 of the metallic body 3 of the compartment holding element 1 is carbonitrided. Carbonitriding is a special type of Surface treatment of a metallic thread guide. there in a thermochemical process, the surface layers of the Thread guiding element enriched with carbon and nitrogen. On the Carbonitrided edge layer 4 of the compartment holding element 1 becomes a maximum layer 5, ten micrometers thick, consisting of a ceramic material applied by deposition from the gas phase.
  • Titanium oxide is used for the coating material.
  • the special advantages of sputtering over others Coating methods include the low one Deposition temperature and in the possibility of uniform thin Produce layers with controlled stoichiometry in the micrometer range can. Time-consuming reworking of the layers by mechanical or chemical process is not necessary.
  • the points in the process of Sputtering applied ceramic surface formed as a matrix Structure that is suitable for the absorption of lubricants and / or lubricants is; so that the lubricants and / or lubricants in this matrix-like trained structure of the coated surface and / or can be stored.
  • the warp thread 8 When processing the warp thread 8 in textile machines, the warp thread 8 generally not processed dry, but for various reasons impregnated with a mixture of different components, which besides other properties also certain lubrication and / or sliding properties having.
  • the mixture of different components is usually referred to as sizing.
  • the size is in the processing process from Warp thread 8 carried and can be at the points of contact between Warp thread 8 and compartment holding element 1 on the sputtered surface 5 of the Attach compartment holding element 1. It is not necessary that the thread carries the size to the compartment holding element 1. Rather, the size can also through special, possibly additional, devices on the surface of the compartment holding element 1 are applied.
  • the measured coefficient of friction ⁇ show Values in the order of ⁇ ⁇ 0.20 - 0.30 and are characterized by strong fluctuations in the value of the coefficient of friction ⁇ depending from time. These fluctuations in the coefficient of friction ⁇ lead to corresponding fluctuations in the mechanical tension in the warp thread 8.
  • 4 shows the results of analog measurements of the Friction coefficient ⁇ for glass 40, cotton 41 and polyester 42, which at Use of the inventive, coated with titanium oxide Compartmental element 1 were achieved. After a short time the falls The coefficient of friction ⁇ massively decreases to values in all threads examined are more than 30% lower than the uncoated Specialist elements, which on the training of the thin mentioned Sizing film 7 on the ceramic surface layer 5 of the Compartment holding element 1 is attributable (see Fig. 4).

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Abstract

Fadenleitelement zum Führen von Fäden, bei welchem eine Oberfläche des Körpers (3) des Fadenleitelementes wenigstens in dem Bereich, in dem der Faden (8) geführt wird, mit einer Oberflächenbeschichtung (5) versehen ist, die eine als Matrix ausgebildete Struktur zur Aufnahme von Schmier- und / oder Gleitmitteln aufweist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Fadenleitelement sowie ein Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines Fadenleitelementes gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs der jeweiligen Kategorie.
Zahlreiche Komponenten in Textilmaschinen, die mit Fäden in Kontakt stehen, die mit hoher Geschwindigkeit geführt werden, sind besonderen Belastungen durch Reibungskräfte ausgesetzt. Im Rahmen dieser Anmeldung werden Komponenten von Textilmaschinen, die in Kontakt mit geführten Fäden stehen und / oder zur Führung von Fäden bestimmt sind, als Fadenleitelemente bezeichnet. Dabei umfasst im folgenden der Begriff des Fadens neben Textilfäden, bestehend aus verschiedenen Stoffen, wie beispielsweise Wolle, Baumwolle oder Seide, auch Garne oder Zwirne wie z.B. Papiergarne, Zellstoffgarne oder synthetische Garne aus Perlon, Nylon, Dralon oder anderen synthetischen Stoffen, sowie Fäden im weitesten Sinne, d.h. beispielsweise auch Drähte aus Glas, Metall oder anderen Materialien. Besonders grosse Reibungskräfte treten an solchen Stellen auf, an denen der Faden an das entsprechende Fadenleitelement mit grosser Kraft angepresst wird. Wird dabei der Faden zusätzlich mit hoher Geschwindigkeit geführt, kann dies aufgrund von Reibungsverlusten die Freisetzung erheblicher Wärmemengen zur Folge haben. Die negativen Auswirkungen der beschriebenen Reibungseffekte gewinnen insbesondere dann dramatisch an Bedeutung, wenn eine sehr grosse Zahl von Fadenleitelementen auf engsten Raum miteinander in thermischem Kontakt stehen. Das führt insgesamt zu nicht vertretbaren Temperaturerhöhungen sowohl des Fadens selbst, als auch des Fadenleitelementes und mit diesem in Kontakt stehenden System- oder Maschinenkomponenten. Eine entsprechende Temperaturerhöhung kann im Zusammenspiel mit damit einhergehenden Temperaturgradienten im Material zu Verformungen von Fadenleitelement und / oder anderer beteiligter Systemoder Maschinenkomponenten führen und in manchen Fällen auch durch direkte oder indirekte Auswirkungen der verschiedenen Reibungsmechanismen die Beschädigung des geführten Fadens zur Folge haben. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass das in der Regel aggressive Scheuerverhalten des Fadens im Zusammenspiel mit den diskutierten Reibungseffekten schnell zu einer massiven mechanischen Abnutzung des Fadenleitelementes führt. Die beschriebenen Effekte führen dann in vielen Fällen letztlich zu einer Verminderung der Qualität des Endproduktes und zu einem vorzeitigen Verschleiss der beteiligten Komponenten.
Um den durch Reibungsmechanismen hervorgerufenen Verschleiss zu reduzieren, sind Ausführungen von Fadenleitelementen bekannt, die gänzlich aus keramischen Materialien gefertigt sind. Der Nachteil solcher Fadenleitelemente besteht einerseits darin, dass im Herstellungsprozess ein erheblicher Aufwand betrieben werden muss, um präzise die geforderten geometrischen Fehlertoleranzen einzuhalten, andererseits zeigen Keramiken grundsätzlich im Vergleich mit Metallen deutlich schlechtere Wärmeleiteigenschaften, so dass die im Betrieb erzeugte Reibungswärme nur ungenügend abgeführt werden kann.
Andererseits sind auch Fadenleitelemente bekannt, die vollständig aus Metall gefertigt sind. Die Oberflächen solcher Fadenleitelemente werden dann häufig mit speziellen Verfahren gehärtet um die Abnutzung des relativ weichen Metallkörpers im Betrieb zu reduzieren. Zwar ist die präzise masshaltige Fertigung solcher Fadenleitelemente technisch und wirtschaftlich gewährleistet, jedoch ist die Verschleissanfälligkeit im Vergleich mit den aus keramischen Werkstoffen gefertigten Fadenleitelementen trotz gehärteter Oberflächen immer noch signifikant höher. Darüber hinaus ist bekannt, dass solche gehärteten Oberflächen in der Regel einen hohen Widerstand gegenüber dem Anlagern und / oder Einlagern von Fremdkomponenten zeigen. Das heisst insbesondere, dass vom Faden mitgeführte oder auf anderem Wege zugeführte Gleit- und / oder Schmiermittel sich entweder gar nicht oder nur ungenügend an und / oder in der Oberfläche des Fadenleitelementes anlagern können. Dabei sind gerade diese Effekte häufig erwünscht, weil dadurch die Möglichkeit zur Ausbildung eines zusätzlichen Gleit- und / oder Schmierfilms zwischen Faden und Oberfläche des Fadenleitelementes besteht, der die relevanten Reibungskoeffizienten zusätzlich reduzieren und damit sowohl die Erzeugung von Reibungswärme als auch den mechanischen Verschleiss von Faden und Systemkomponenten durch Reibung drastisch herabsetzen kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Fadenleitelement zu entwickeln, das die Reibungskräfte zwischen geführtem Faden und Fadenleitelement auf ein Minimum reduziert, wodurch die reibungsbedingte Abnutzung des Fadenleitelementes im wesentlichen verhindert und damit die Lebensdauer massiv erhöht wird und das darüber hinaus wirtschaftlich und mit höchster Präzision masshaltig gefertigt werden kann.
Die diese Aufgaben in verfahrenstechnischer und apparativer Hinsicht lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs der jeweiligen Kategorie gekennzeichnet.
Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Das erfindungsgemässe Fadenleitelement zum Führen von Fäden ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des Körpers des Fadenleitelementes wenigstens in dem Bereich, in dem der Faden geführt wird, mit einer Oberflächenbeschichtung versehen ist, die eine als Matrix ausgebildete Struktur zur Aufnahme von Schmier- und / oder Gleitmitteln aufweist.
Ein derartiger dünner Film aus Schmier- und / oder Gleitmitteln zwischen Faden und Oberflächenbeschichtung des Fadenleitelementes führt dazu, dass die Reibung zwischen Faden und Fadenleitelement in erheblichem Masse vermindert wird. Dadurch wird sowohl der mechanische Verschleiss von Faden, Fadenleitelement und mit diesen in Kontakt stehenden System- oder Maschinenkomponenten im Betrieb herabgesetzt, als auch die Produktion von Reibungswärme weiter reduziert. Die Lebensdauer des Fadenleitelementes und der mit ihm in Kontakt stehenden System- oder Maschinenkomponenten wird dadurch signifikant erhöht und die Gewebequalität deutlich verbessert. Die unvermeidlich entstehende Restwärme aufgrund eines nicht vollständig verschwindenden Reibungskoeffizienten für die Reibung zwischen Faden und Fadenleitelement wird aufgrund der guten Wärmeleiteigenschaften des erfindungsgemässen Fadenleitelementes zuverlässig abgeführt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Beschichten eines Fadenleitelementes erzeugt auf der Oberfläche des Körpers des Fadenleitelementes wenigstens in dem Bereich, in dem der Faden geführt wird eine Oberflächenbeschichtung, die eine als Matrix ausgebildete Struktur zur Aufnahme von Schmier- und / oder Gleitmitteln aufweist.
Die Oberflächen von Fadenleitelementen können auf unterschiedliche Weise behandelt werden und sind häufig ganz oder teilweise mit Oberflächenschichten, bestehend aus den verschiedensten Materialien, versehen. Diese Oberflächenschichten finden bevorzugt Verwendung im Bereich von chemisch, thermisch oder mechanisch stark beanspruchten Stellen des Werkstückes und haben in der Regel die Aufgabe, die Verschleissanfälligkeit durch mechanische Belastungen oder Korrosion zu vermindern und damit die Lebensdauer des Werkstückes zu erhöhen.
Es sind eine ganze Reihe verschiedener Verfahren zum Aufbringen von Oberflächenschichten bekannt, die auf ganz unterschiedlichen Prinzipien beruhen können. So sind beispielsweise Verfahren zum Oberflächen-Legieren eines Basis-Metalls mittels Hochenergiestrahlen wie Laser- oder Elektronenstrahlen wohlbekannt, wobei die aufgeschmolzene Oberfläche des Basis-Metalls mit dem Legiermetall legiert wird. Auch das Aufbringen von zusätzlichen neuen Oberflächenschichten zum Beispiel mittels thermischer Spritzverfahren, durch Plasmaspritzen oder elektrodenlose Tauchverfahren sind bekannte Techniken.
Dabei ist die Problematik der Masshaltigkeit des behandelten Werkstückes sehr häufig ein zentraler Punkt, was die Einsatzmöglichkeiten verschiedener Beschichtungstechniken einschränkt oder im speziellen Fall gänzlich verbieten kann. Nicht selten ist die Dicke der aufgebrachten Schichten verfahrensbedingt ausserhalb vertretbarer Toleranzen, so dass das beschichtete Werkstück mechanisch oder chemisch in aufwendigen Verfahren nachbearbeitet werden muss. Insbesondere für die Beschichtung von metallischen Werkstücken oder Werkstücken aus Kunststoff bieten sich für den Fall, dass die Masshaltigkeit des Werkstückes mit hoher Präzision gewährleistet sein muss, Verfahren an, die das Werkstück selbst während des Beschichtungsvorganges thermisch nur wenig belasten und darüber hinaus sehr dünne Oberflächenschichten mit Dicken im Bereich von wenigen Mikrometern erzeugen.
Als bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Fadenleitelementes zum Führen von Fäden, bei welchem eine Oberfläche des Körpers des Fadenleitelementes wenigstens in dem Bereich, in dem der Faden geführt wird, mit einer Oberflächenbeschichtung versehen ist, die eine als Matrix ausgebildete Struktur zur Aufnahme von Schmier- und / oder Gleitmitteln aufweist, wird im folgenden ein Fachhalteelement beschrieben, wie es in Reihenfachwebmaschinen zum Einsatz kommt, sowie ein geeignetes Verfahren zur Erzeugung einer dünnen keramischen Oberflächenbeschichtung angegeben. Dabei kann ein Fadenleitelement auch in anderen Formen, z.B. als Ring, Oese, Rolle, Kamm, Nut oder auf eine andere Weise konkret ausgeführt sein.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
schematische Darstellung eines Fachhalteelementes mit integriertem Schusseintragskanal für den Einsatz im Webrotor einer Reihenfachwebmaschine,
Fig. 2
Schnitt durch einen Teil eines oberflächenbeschichteten Fachhalteelementes nach Fig. 1 entlang der Schnittlinie II - II,
Fig. 3
Reibungskoeffizient µ in Abhängigkeit von der Zeit für geschlichtete Fäden bestehend aus verschiedenen Materialien bei Einsatz von herkömmlichen unbeschichteten Fachhalteelementen,
Fig. 4
wie Figur. 3, aber für erfindungsgemässe Fachhalteelemente.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein erfindungsgemässes Fachhalteelement 1 für eine Reihenfachwebmaschine. Der aus einem Metall gefertigte Körper 3 des Fachhalteelementes 1 ist ganz oder teilweise mit einer keramischen Oberflächenschicht 5 versehen und wird durch die Zapfen 6 im Webrotor verankert. Zur Fachbildung wird im Betrieb der Kettfaden 8 durch das Fachhalteelement 1 senkrecht zur Schnittlinie II - II entlang der Richtung I - I über die beschichtete Oberfläche des Fachhalteelementes 1 geführt.
Durch den Schusseintragskanal 2 wird senkrecht zu der von der Schnittlinie II - II und der Richtung I - I aufgespannten Ebene der Schussfaden geführt.
Fig. 2 zeigt das gleiche Fachhalteelement 1 im Schnitt entlang der Schnittlinie II - II, wobei zusätzliche Schichten, sowie ein Kettfaden 8 dargestellt sind.
Reihenfachwebmaschinen sind Mehrphasenwebmaschinen, bei welchen mehrere gegeneinander in Stufen verschobene Schussfäden in rotierende Webfächer eingetragen werden, wobei die Webkette über einen Webrotor geführt wird, dessen kontinuierliche Rotation einen wesentlichen Bestandteil der Fachbildung darstellt. Dabei geschieht die komplette Fachbildung durch das Zusammenspiel mehrerer Funktionselemente. Auf dem Rotor selbst sind das im wesentlichen die Fachhalteelemente 1 mit integriertem Schusseintragskanal 2 sowie die Anschlagkämme. Bis zu insgesamt 10.000 der Fachhalteelemente 1 sind kammartig in axialer Richtung in mehreren Reihen auf der Oberfläche entlang des Umfangs des Webrotors angeordnet. Im Zusammenwirken von Rotorkrümmung und Rotorbewegung öffnen die Fachhalteelemente 1 die hintereinander angeordneten Fächer. Dabei werden die Kettfäden 8 durch eine geeignete Vorrichtung so positioniert, dass sie beim Anheben durch ein Fachhalteelement 1 entweder das Hochfach bilden oder in der Tieffachposition verbleiben.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Fachhaltelement 1 einen Körper 3, der von einer Randschicht 4 begrenzt wird. Es ist bekannt, dass die Randschichten 4 der Fachhaltelemente carbonitriert werden, um eine Härtung der Oberflächen zu erzielen und damit die Abnutzung durch Reibung zu reduzieren. Ein wesentlicher Nachteil des Carbonitrierens besteht jedoch darin, dass derartig behandelte Randschichten 4 im allgemeinen einen hohen Widerstand gegen die Anlagerung und / oder Einlagerung von Stoffen an und / oder in die Oberfläche zeigen.
Beim Einsatz der bekannten Fachhalteelemente in Reihenfachwebmaschinen treten erhebliche Reibungskräfte an den Kontaktstellen zwischen Kettfaden 8 und Fachhalteelement auf, deren Stärke in Abhängigkeit von der Zeit zusätzlich grosse Fluktuationen aufzeigt, was sich unter anderem im zeitabhängigen Verhalten des zugehörigen Reibungskoeffizienten widerspiegelt (siehe Fig. 3). Bedingt durch die hohe Rotationsfrequenz des Webrotors und die Kräfte, mit denen der Kettfaden 8 an das Fachhalteelement, insbesondere beim Aufbau des Fachs, angepresst wird, werden durch die auftretenden Reibungskräfte zwischen Kettfaden 8 und der Oberfläche des Fachhalteelementes beträchtliche Wärmemengen erzeugt. Dadurch, dass auf einem einzigen Webrotor insgesamt bis zu 10.000 Fachhalteelemente montiert sind, die über den Webrotor zudem in gutem thermischen Kontakt miteinander stehen, gewinnen die negativen Auswirkungen der beschriebenen Reibungseffekte zusätzlich dramatisch an Bedeutung. Die mit der Wärmeerzeugung einhergehende Temperaturerhöhung kann unter anderem zu einer Deformation des Webrotors und zur Beschädigung des Kettfadens 8 durch diverse Reibungsmechanismen führen. Das trifft insbesondere auf Glasfäden zu, so dass die Herstellung von qualitativ hochwertigem Glasgewebe mit den bisher im Einsatz befindlichen Fachhalteelementen nicht möglich ist. Als Konsequenz ergibt sich, dass die Webgeschwindigkeit von Reihenfachwebmaschinen in erster Linie durch die Reibung zwischen Kettfaden 8 und Fachhalteelement begrenzt wird.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Fachhalteelementes 1 mit integriertem Schusseintragskanal 2 nach Fig. 1 und Fig. 2 besteht aus einem aus Metall gefertigten Körper 3, der eine Randschicht 4 aufweist, die aus dem gleichen Material wie der Körper 3 selbst besteht und mindestens einer zusätzlichen keramischen Oberflächenschicht 5. Die Randschicht 4 des metallischen Körpers 3 des Fachhalteelementes 1 ist carbonitriert. Unter Carbonitrieren versteht man eine spezielle Art der Oberflächenbehandlung eines metallischen Fadenleitelementes. Dabei werden in einem thermochemischen Verfahren die Oberflächenschichten des Fadenleitelementes mit Kohlenstoff und Stickstoff angereichert. Auf die carbonitrierte Randschicht 4 des Fachhalteelementes 1 wird eine höchstens zehn Mikrometer dicke Schicht 5, bestehend aus einem keramischen Material durch Abscheidung aus der Gasphase aufgebracht. Bevorzugt wird zur Beschichtung als spezielles Verfahren, die Methode des Sputterns angewendet, die im folgenden erläutert wird. Als bevorzugtes Beschichtungsmaterial kommt Titanoxid zum Einsatz. Zur Beschichtung der Randschichten 4 des Fachhaltelementes 1 wird hoch reines Titan in einer Vakuum Kammer unter Anwesenheit von Sauerstoff aus einem Titan-Target herausgelöst. Der Sauerstoff wird in einer chemischen Reaktion vom Titan aufgenommen, wobei die Stöchiometrie der entstehenden Titanoxid-Verbindungen durch den Partialdruck des Sauerstoffes bestimmt wird. Die so entstandenen Titanoxid-Verbindungen lagern sich dann auf der Randschicht 4 des Fachhalteelementes 1, die sich gemeinsam mit dem Titan-Target ebenfalls in der Vakuum Kammer befinden, an und bilden in Abhängigkeit von der Reaktionsdauer eine Oberflächenschicht 5 bestimmter gleichmässiger Dicke aus. Die besonderen Vorzüge des Sputterns gegenüber anderen Beschichtungsmethoden liegen unter anderem in der niedrigen Abscheidungstemperatur und in der Möglichkeit, gleichmässige dünne Schichten mit kontrollierter Stöchiometrie im Mikrometerbereich herstellen zu können. Aufwendiges Nachbearbeiten der Schichten durch mechanische oder chemische Verfahren ist nicht notwendig. Dabei weist die beim Vorgang des Sputterns aufgebrachte keramische Oberfläche eine als Matrix ausgebildete Struktur auf, die zur Aufnahme von Schmier- und / oder Gleitmitteln geeignet ist; so dass-die Schmier- / und oder Gleitmittel in diese matrixartig ausgebildete Struktur der beschichteten Oberfläche angelagert und / oder eingelagert werden können.
Bei der Verarbeitung des Kettfadens 8 in Textilmaschinen wird der Kettfaden 8 in aller Regel nicht trocken verarbeitet, sondern aus verschiedenen Gründen mit einem Gemisch aus verschiedenen Komponenten getränkt, das neben anderen Eigenschaften auch gewisse Schmier und / oder Gleiteigenschaften aufweist. Das Gemisch aus verschiedenen Komponenten wird üblicherweise als Schlichte bezeichnet. Die Schlichte wird im Verarbeitungsprozess vom Kettfaden 8 mitgeführt und kann sich an den Berührungsstellen zwischen Kettfaden 8 und Fachhalteelement 1 an der aufgesputterten Oberfläche 5 des Fachhalteelementes 1 anlagern. Dabei ist es nicht notwendig, dass der Faden die Schlichte zum Fachhalteelement 1 mitführt. Vielmehr kann die Schlichte auch durch spezielle, eventuell zusätzliche, Vorrichtungen auf die Oberfläche des Fachhalteelementes 1 aufgebracht werden. Im Betrieb bildet sich nach einer kurzen Anlaufzeit ein dünner stabiler Film 7 aus Schlichte zwischen der beschichteten Oberfläche 5 des Fachhalteelementes 1 und dem mit Schlichte getränkten Kettfaden 8 aus. Im Zusammenspiel mit der relativ hohen Luftfeuchtigkeit von ca. 70% - 80%, wie sie in der Umgebung des Webrotors einer Reihenfachwebmaschine typischerweise eingestellt wird, führt der dünne Schlichte-Film 7 zu einer bedeutenden Absenkung des Reibungskoeffizienten µ. In Fig. 3 ist die zeitliche Entwicklung der Reibungskoeffizienten µ dargestellt, wie sie für geschlichtete Fäden 8 unterschiedlicher Materialien beim Einsatz der herkömmlichen unbeschichteten Fachhalteelemente gemessen wurden. Beispielhaft werden in Fig. 3 die entsprechenden Messkurven für Fäden aus Glas 30, Baumwolle 31 und Polyester 32 gezeigt. Die gemessenen Reibungskoeffizienten µ zeigen Werte in einer Grössenordnung von µ ≈ 0.20 - 0.30 und zeichnen sich durch starke Fluktuationen des Wertes des Reibungskoeffizienten µ in Abhängigkeit von der Zeit aus. Diese Fluktuationen des Reibungskoeffizienten µ führen zu entsprechenden Fluktuationen der mechanischen Spannung im Kettfaden 8. Fig. 4 zeigt dagegen die Ergebnisse analoger Messungen des Reibungskoeffizienten µ für Glas 40, Baumwolle 41 und Polyester 42, die bei Verwendung des erfindungsgemässen, mit Titanoxid beschichteten Fachhalteelementes 1 erzielt wurden. Bereits nach kurzer Zeit fällt der Reibungskoeffizient µ bei allen untersuchten Fäden massiv auf Werte ab, die um mehr als 30% niedriger liegen, als bei den unbeschichteten Fachhalteelmenten, was auf die Ausbildung des erwähnten dünnen Schlichtefilms 7 auf der keramischen Oberflächenschicht 5 des Fachhalteelementes 1 zurückzuführen ist (siehe Fig. 4). Darüber hinaus bleibt der Wert des Reibungskoeffizienten µ im zeitlichen Verlauf deutlich stabiler, das heisst, die Fluktuationen der mechanischen Spannungen im Kettfaden 8 werden in erheblichem Masse reduziert und damit der Kettfaden 8 wesentlich schonender verarbeitet. Durch die Herabsetzung der Reibungskräfte und die damit einher gehende deutlich verringerte Wärmeproduktion wird auch die Auswahl der Materialien, die als Substratmaterial für den Körper des erfindungsgemässen Fachhaltelementes 1 in Frage kommen, deutlich verbreitert. So können neben metallischen oder keramischen Substratmaterialen durchaus auch Kunststoffe wie Polyetheretherketon (PEEK), Polyamid (PA) oder verschiedene gefüllte Kunststoffe (Composits) in Betracht kommen. Letztlich führt die-massive Herabsetzung der Reibungskräfte zwischen Kettfaden 8 und Fadenleitelement 1 dazu, dass der für den Antrieb des Webrotors eingesetzte elektrische Antrieb eine geringere Leistungsaufnahme zeigt, was somit zur Einsparung von elektrischer Energie führt.

Claims (10)

  1. Fadenleitelement zum Führen von Fäden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des Körpers (3) des Fadenleitelementes wenigstens in dem Bereich, in dem der Faden (8) geführt wird, mit einer Oberflächenbeschichtung (5) versehen ist, die eine als Matrix ausgebildete Struktur zur Aufnahme von Schmier- und / oder Gleitmitteln aufweist.
  2. Fadenleitelement nach Anspruch 1, mit einer Oberflächenbeschichtung (5) aus Keramik, die eine Dicke von weniger als zehn Mikrometern aufweist.
  3. Fadenleitelement nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Körper (3) aus Metall, das eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 20 W·m-1·K-1 besitzt oder mit einem Körper (3) aus Kunststoff, wie zum Beispiel Polyehteretherketon (PEEK), Polyamid (PA) oder mit einem Körper (3) aus einem gefüllten Kunststoff (Composit).
  4. Fadenleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Fachhalteelement (1) für einen Webrotor einer Reihenfachwebmaschine.
  5. Webrotor für eine Reihenfachwebmaschine mit Fachhalteelement (1 ) nach Anspruch 4.
  6. Reihenfachwebmaschine mit einem Webrotor nach Anspruch 5.
  7. Verfahren zum Beschichten eines Fadenleitelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des Körpers (3) des Fadenleitelementes wenigstens in dem Bereich, in dem der Faden (8) geführt wird, mit einer Oberflächenbeschichtung (5) versehen ist, die eine als Matrix ausgebildete Struktur zur Aufnahme von Schmier- und / oder Gleitmitteln aufweist.
  8. Verfahren zum Beschichten von Oberflächen von Fadenleitelementen nach Anspruch 7 mittels Abscheidung aus der Gasphase durch Sputtern.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei für die Oberflächenbeschichtung (5) eine Keramik, die vorzugsweise Titanoxid umfasst, verwendet wird.
  10. Fachhalteelement (1) für Rotoren in Reihenfachwebmaschinen mit einer nach einem Verfahren nach Anspruch 7 bis 9 erzeugten Oberflächenbeschichtung (5), die eine Dicke von weniger als zehn Mikrometern besitzt.
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