KR20200026824A - 특히 연신 장치 및/또는 컨베이어 체인용 슬라이딩 요소, 및 관련 연신 장치 또는 컨베이어 체인 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흑연 또는 인조 흑연을 포함하는, 특히 연신 장치 및/또는 컨베이어 체인을 위한 슬라이딩 요소에 관한 것이며, 슬라이딩 요소는 7.5 체적% 이상의 개방 기공 크기를 갖는 기공을 갖고 있고, 슬라이딩 요소의 출발 재료로서 사용된 흑연 입자의 입자 크기는 3 내지 15 ㎛이다.

Description

특히 연신 장치 및/또는 컨베이어 체인용 슬라이딩 요소, 및 관련 연신 장치 또는 컨베이어 체인
본 발명은 청구항 1의 서문에 따른 특히 연신 장치 및/또는 컨베이어 체인용 슬라이딩 요소, 및 관련 연신 장치 또는 컨베이어 체인에 관한 것이다.
연신 장치는 특히 플라스틱 재료 필름 생산에 사용된다.
플라스틱 재료 필름이 예를 들어 초기에 길이 방향으로 그리고 이어서 횡방향으로(또는 그 반대로), 2개의 연속 단계로 연신되는 순차 연신 장치가 공지되어 있다.
플라스틱 재료 필름이 횡방향 및 종방향으로 동시에 연신될 수 있는 동시 연신 장치도 공지되어 있다.
일반적인 횡방향 연신 장치 또는 연신 장치 내의 횡방향 연신 단계가 US 5797172 A, WO 2014/94803 A1 또는 DE 198 57 289 C1로부터 알려져있다. 이들 종래 기술 공보에서, 연신될 재료 웹, 따라서 일반적으로 플라스틱 재료 필름은 페그(peg)를 사용하여 파지되며, 페그는 체인에 고정되고 연신될 재료 웹의 양쪽 측면에서 주변 가이드 레일 상에 변위 가능하게 배치된다. 이와 관련하여, 페그는 진입 구역(연신될 플라스틱 재료 필름의 에지가 파지됨)으로부터 연신 영역(대향하는 페그들이 이송 방향으로부터 분기하는 횡방향 구성요소로 가이드 레일 부분에서 서로 멀어지게 이동됨)을 통해 출구 구역까지 연속적으로 변위되고, 후속해서 복귀 경로에서 진입 구역으로 되돌아가고, 필름은 예를 들어 출구 구역에서 어느 정도의 이완 및/또는 열적 후처리에 노출될 수 있다. 횡방향 연신 장치는 컨베이어 체인이 안내되는 가이드 레일을 포함한다.
일반적으로 컨베이어 체인 및 컨베이어 체인의 길이 방향으로 체인 링크 상의 오프셋 위치에 형성되는 특히 페그 본체들은, 페그와 함께 이동되고 서로 떨어져서 마주하며 수직 및 상호 평행하게 연장되는 2개의 주행 면 또는 슬라이딩 면에 위치되는 슬라이딩 요소 또는 롤러 요소를 갖는다. 이와 관련하여, 체인 링크에 부착된 캐리어 본체는 복수의 슬라이딩 평면에 존재하는 슬라이딩 요소를 가질 수 있다. 동시 연신 장치에서, 가이드 레일 요소 및 제어 레일 요소 모두에 슬라이딩 요소가 장착될 수 있다.
DE 198 57 289 C1은 컨베이어 시스템 및 그 일부를 윤활하기 위한, 특히 연신 장치의 상응하는 부분을 윤활하기 위한 개선된 방법 및 개선된 윤활 장치를 개시하고 있다. 해당 컨베이어 시스템은 연속적인 극소량 윤활의 결과로서 윤활이 개선되고, 윤활유 소모량을 감소시키는 것을 가능하게 한다.
흑연 슬라이딩 요소 및/또는 흑연 입자를 포함하는 엘라스토머, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지가 원칙적으로 WO 2014/94803 A1 및 DE 39 25 737 A1으로부터 알려져있다.
EP 0 138 117 A2는 패브릭 웹 컨베이어 체인을 또한 개시하며, 여기서 페그 용 캐리어 본체는 체인 길이 방향으로 고려되는 바와 같이 고정되고 이들 체인 링크는 체인 단면에서 대략 U자 형상 측면을 갖는다. 이들 특수 형상의 체인 링크 각각에서, 윤활유가 없는 슬라이딩 재료, 바람직하게는 저마찰 폴리테트라 플루오로에틸렌의 넓은 면적의 특수 형상의 플레이트가 리벳에 의해 하부 U자 형상 림에 고정된다. 이들 슬라이딩 재료 플레이트는 또한 관련 체인 링크에서 상응하여 만들어진 리세스와 함께 맞추어지는 방식으로 특별하게 형성된다. 이 구조적인 배치구성은 개별 캐리어 본체를 위한 복잡한 체인 링크와 더불어, 이러한 목적을 위해 특별히 형성된 베이스 체인의 제조를 필요로 한다.
WO 2014/94803 A1은 필름 힘과 체인 힘 및 체인의 중력을 모두 흡수할 수 있는 슬라이딩 요소를 개시하고 있다.
EP 0471329 B1 및 EP 1652877 B1은 슬라이딩 본체로서 합성 수지 결합된 함침 흑연의 사용을 기술하고 있다.
이러한 배경에 대하여, 본 발명의 목적은 한편으로 특히 연신 장치 및/또는 컨베이어 체인을 위한 슬라이딩 요소, 그리고 다른 한편으로는 관련 연신 장치 또는 컨베이어 체인을 제공하는 것이며, 슬라이딩 요소 및 슬라이딩 요소가 장착된 연신 장치 또는 컨베이어 체인은 종래의 슬라이딩 요소 또는 연신 장치 또는 컨베이어 체인과 비교하여 윤활유 요구량이 상당히 감소될 수 있는 방식으로 형성된다.
본 발명의 목적은 슬라이딩 요소에 대한 청구항 1에 명시된 특징, 및 연신 장치 또는 컨베이어 체인에 대한 청구항 11에 명시된 특징에 따라 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예들는 종속항에 명시되어 있다.
컨베이어 체인[컨베이어 체인이 지지되고 지탱되는 가이드 레일(및 동시 연신 시스템에서 제어 레일) 상에서 이동되는]의 작동을 위해, 특히 연신 장치의 작동을 위해, 본 발명에 따른 슬라이딩 요소의 사용은 종래 기술과 비교하여 필요한 윤활유 요구량이 크게 감소시킬 수 있다는 것은 매우 놀라운 것으로 주목해야 한다.
흑연 슬라이딩 요소의 사용은 종래 기술에서 잘 알려져있다. 전술한 바와 같이, 흑연으로 구성되거나 흑연을 포함하는 슬라이딩 본체는 EP 0471329 B1 및 DE 19749785 A1로부터 알려진 것으로서 얻어질 수 있다. 이들 기존에 알려져 있는 슬라이딩 본체들은 무기염으로 그리고 다음에 중합체로 함침된다.
그러나, 본 발명의 맥락에서 종래 기술에 공지된 흑연 슬라이딩 요소, 특히 또한 전술한 흑연 슬라이딩 요소는 컨베이어 체인에 사용하기에, 특히 연신 장치에 덜 적합하다는 것이 밝혀졌다.
본 발명의 맥락에서 다음과 같은 바람직한 변형들 및/또는 조건들 중 하나 이상이 구현되거나 충족되는 경우에 특히 우수한 결과가 달성될 수 있다:
- 슬라이딩 요소에는 바람직하게는 무기염, 특히 인산염(오르토인산의 염 및 에스테르) 형태의 함침이 제공된다.
- 슬라이딩 요소는 금속염, 특히 알루미늄 인산염(AlPO4) 형태의 금속염으로 함침된다.
- 무기염, 특히 인산염 형태, 특히 바람직하게는 알루미늄 인산염 형태의 무기염이 슬라이딩 요소 또는 슬라이딩 본체에 1 중량% 내지 20 중량%의 비율로 매립된다.
- 인산염 및 특히 금속 인산염은 바람직하게는 d50 = 30 ㎛, d90 = 100 ㎛ 및 d50 = 5 ㎛, d90 = 15 ㎛, 및 특히 바람직하게는 d50 = 7 ㎛, d50 = 30 ㎛ 범위의 입자 크기를 가져야한다.
- 슬라이딩 요소는 표면 영역 또는 최대 1 mm 또는 2 mm의 표면층뿐만 아니라 바람직하게는 전체적으로 완전히 함침된다.
- 슬라이딩 요소를 제조하는 데 필요한 출발 재료은 적절한 방법, 예를 들어 등압 압축성형을 사용하여 함께 "베이킹"되고, 최종적으로 슬라이딩 요소를 생성하게 된다.
- 슬라이딩 요소를 제조하기 위한 출발 재료로서 사용되는 흑연 분말의 입자 크기 및 입자 분포가 또한 특정 범위에 있어야 한다. 출발 재료로서 사용된 흑연 분말뿐만 아니라 프레싱에 의해 제조된 슬라이딩 요소의 최대 입자 크기 분포(평균 입자 크기, 기대값)는 원하는 기계적 특성 값, 예를 들어 굽힘 강도에 의존하여 3 내지 15 ㎛ 이다. 바람직하게는, 7 내지 10 ㎛의 평균 입자 크기가 적합한 것으로 밝혀졌다. 중간 값 d(50)로서 14 내지 18 ㎛, d(10)로서 2 내지 4 ㎛ 및 d(90)로서 42 내지 50 ㎛의 크기들이 측정되었다. (d10, d50 및 d90 값들은 입자 크기 분포를 특징지는 데 사용된다. d50 값은 평균 입자 크기 분포[DIN 13320]로서 정의된다. d10 및 d90 값들은 입자 크기 분포의 폭 dwidth = d90 - d10을 설명하는 데 사용된다).
- 슬라이딩 요소의 개방 기공 크기 및/또는 기공 분포는 적어도 8 체적% 또는 바람직하게는 9 체적%, 10 체적%, 11 체적%, 12 체적%, 13 체적%, 14 체적% 또는 15 체적% 이상이다. 이와 관련하여, 슬라이딩 요소의 개방 기공 크기에 대한 상응하는 값은 또한 20 체적% 이하, 특히 18 체적%, 16 체적%, 15 체적%, 14 체적%, 13 체적%, 12 체적% 이하 또는 특히 11 체적% 이하이어야 한다.
- 슬라이딩 요소가 특히 통상적인 작동 조건하에서, 예를 들어 5 이상(바람직하게는 8 - 20) [g/m3]의 공기 습도에서, 예를 들어 오일 포화 기공 또는 일반적으로 유체 충전된 기공을 갖는다.
시험에서, 슬라이딩 요소들이 베어링 요소들에 설치되기 전에 슬라이딩 요소들을 수 시간 동안 오일 욕에 보관하는 것에 의해 슬라이딩 요소의 기공이 가능한 한 완전히 오일로 침지되는 경우 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 이 기본적인 포화는 마모를 크게 감소시킨다.
흑연의 입자 크기 및 입자 분포는 예를 들어 슬라이딩 요소의 기계적 특성을 위해 필수적이다. 이는 예를 들어 마모 특성뿐만 아니라 재료의 굽힘 강도와도 관련이 있다. 마찬가지로, 흑연 분말(출발 재료로서 또는 최종적인 슬라이딩 요소가 제조된 후에 프레스 성형된 형태)의 입자 크기 및 분포는 열적 및 화학적 거동에 영향을 준다.
무기염과 무기염의 크기 및 크기 분포는 마찰 거동 및 이에 따른 마모 거동에 영향을 준다.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 장점을 달성하기 위한 가장 중요한 조건은 슬라이딩 요소가 명시된 바와 같이 최소 기공 크기를 갖는다는 것이다. 따라서, 언급된 바와 같이 슬라이딩 요소가 무기염(특히 인산염)을 사용하여 적절하게 함침되고/되거나 등압 압축성형되는 경우 추가 개선이 달성될 수 있다.
이와 관련하여, 전술한 3개의 조건들이 모두 구현되는 경우 본 발명의 맥락에서 최고의 장점이 달성된다.
슬라이딩 요소 또는 흑연 슬라이딩 요소를 중합체로 케이싱하고/하거나 기공(특히 슬라이딩 수단의 표면상의 기공)을 중합체로 채우는 것(EP 0471329 B1에 기술된 바와 같이)은 본 발명과 비교하여 슬라이딩 효과에 관해 실제로 단점을 초래하는데, 그 이유는 이 경우에 마찰이 다시 증가되고 따라서 더 많은 양의 윤활유가 사용되어야 하기 때문이다. 따라서, 특히 연신 장치에서, 연신될 플라스틱 재료 필름이 윤활유 및 특히 윤활유 액적에 의한 오염의 더욱 큰 위험에 노출되는 위험이 있다.
따라서, 대조적으로 본 발명에 따른 이러한 유형의 슬라이딩 요소 또는 슬라이딩 요소 페어가 컨베이어 체인과 관련하여 그리고 특히 연신 장치에 사용되는 경우, 설명한 오일 매질의 급격한 감소가 달성될 수 있다. 따라서, 종래 기술에 공지된 슬라이딩 요소 또는 흑연 슬라이딩 요소는 특히 고부하 곡면 부분 및 특히 연신 장치의 연신 구역에서 높은 마모율을 가지기 때문에, 본 발명에 따른 슬라이딩 본체는 이와 관련하여 종래의 흑연 슬라이딩 요소보다 매우 우수하다.
따라서, 본 발명의 맥락에서 몇몇 중요한 이점이 달성된다.
따라서, 약 1 - 2 시간의 진입 단계에서 마모가 크게 감소될 수 있다.
윤활유 양의 급격한 감소의 결과로서, 제조될 필름이 응축 침전물 및 미세 액제에 의해 오염되는 것이 감소되거나 방지된다.
본 발명에 따른 슬라이딩 요소의 결과로서, 슬라이딩 페어에 포함되는 재료의 온도를 상승시키는 것이 또한 가능하다.
새로운 재료의 결과로서, 다른 일련의 체인 컨베이어 시스템들에 어댑터 해결방안을 사용하여 페그 및 가이드 레일(및 제어 레일)에 단순히 맞추어져야 하는 균일한 베이스 구성 요소를 사용할 수 있다.
새로운 재료의 결과로서, 고성능 오일 이외의 다른 유체가 슬라이딩 페어 사이의 중간 층으로서 사용될 수도 있다.
본 발명에 따른 흑연 슬라이딩 요소는 특히 체인 핀 윤활뿐만 아니라 슬라이딩 경로 윤활에 사용될 수 있다.
이러한 흑연은 또한 폴리머 매트릭스에도 매립될 수도 있으며, "순수" 흑연 요소 Tecasint, Sinimit(Ensinger, DuPont SCP의 등록상표) 등과 유사한 특성을 나타낸다.
본 발명의 맥락에서, 다른 놀라운 결과들이 또한 확인되었다. 따라서, 전술한 장점은 본 발명에 따른 슬라이딩 본체가 사용되는 경우뿐만 아니라 특히 본 발명에 따른 슬라이딩 본체가 특정 슬라이딩 페어 내에, 예를 들어 특별한 재료 구성 또는 표면 구성을 갖는 가이드 레일 또는 가이드 레일과 함께 사용되는 경우에도 달성될 수 있다.
이와 관련하여, 또한 본 발명은 특정 슬라이딩 본체 또는 슬라이딩 요소를 사용할뿐만 아니라 특히 상응하는 가이드 레일(및 제어 레일)과 함께 본 발명에 따른 슬라이딩 본체 또는 슬라이딩 요소를 사용함으로써 컨베이어 시스템 또는 그 부품의 윤활에서 윤활유 및 특히 오일량을 추가로 감소시키는 방법에 관한 것이다. 따라서, 본 발명에 따라, 윤활유 요구량을 감소시킬 수 있는 특정 슬라이딩 페어가 제안된다.
슬라이딩 페어
슬라이딩 페어가 언급될 때, 이는 체인 또는 페그 체인 또는 펜타그래프 시스템에 제공되거나 형성되는 대응하는 슬라이딩 요소뿐만 아니라 가이드 레일 또는 제어 레일(컨베이어 체인을 위한), 환언하면 특히 연신 장치에서의 가이드 및/또는 제어 레일을 포함하는 것을 의미한다는 것으로 이해된다. 종래 기술에서, 전술한 바와 같이, 종종 이들 슬라이딩 요소는 예를 들어 PTFE, 다시 말하면 폴리테트라 플루오로에틸렌 또는 PEEK, 다시 말하면 폴리에테르 에테르 케톤과 같은 재료의 첨가를 포함하는 탄소 섬유, 아라미드 섬유 또는 유리 섬유로 강화된 플라스틱 재료로 구성된다.
앞서 언급한 바와 같이, 종래 기술에서 흑연 요소를 포함하는 슬라이딩 페어들이 제안되었는데(예를 들어, 전술한 EP 0471329 A1 또는 EP 1652877 A1), 연신 기계에서 이들의 사용 및 특별한 요건은 명시적으로 논의되지 않았다.
한편, 본 발명의 맥락에서 (위에서 다룬 바와 같이) 본 발명에 따른 슬라이딩 요소 및 추가로 레일 시스템, 특히 연신 장치의 경우에 상기 슬라이딩 요소와 동일하거나 유사한 열팽창 계수를 갖는 재료로 구성되는 가이드 또는 제어 레일로 구성된 슬라이딩 페어가 특히 적합하다는 것이 밝혀졌다. 또한, 본 발명의 맥락에서 (높은 비율의 흑연을 포함하는) 본 발명에 따른 슬라이딩 요소에 대한 양호한 카운터 파트너는 회주철, 경금속, 산화 알루미늄, 실리콘 카바이드, 유리, DLC("diamond-like carbon", 다이아몬드와 유사한 비정질 카본)로 코팅된 재료과 같은 경질 재료, 및 특히 연신 장치의 가이드 레일 및 캐리어 레일에 사용되는 것과 같은 경합금 강이라는 것이 또한 밝혀졌다.
이하에서, 본 발명은 실시예를 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 순차 연신 장치의 일부일 수도 있는, 횡방향 연신 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 캐리어 장치의 한쪽에서 필름 웹의 진행 방향으로 안내되고 반대쪽에서 복귀 경로로 다시 운반되는, 관련 페그를 갖는 컨베이어 체인을 포함하는 캐리어 장치를 통한 단면도이다.
도 3a는 플라스틱 재료 필름 연신 장치에 사용되는 것과 같은, 페그 유닛을 갖는 컨베이어 체인의 세부 사항의 3차원 도면이다.
도 3b는 컨베이어 체인의 체인 핀을 통한 부분적인 단면도로 도시된, 도 3a에 대응하는 도면이다.
도 4는 상호 대향하는 내부 면에 본 발명에 따른 슬라이딩 요소가 장착되고 U자형 단면을 갖는, 슬라이딩 요소 또는 슬라이딩 본체의 3차원 도면이다.
도 5는 캐리어 레일의 대응하는 캐리어 면과 상호 작용하기 위해 컨베이어 체인 및/또는 페그 본체의 바닥에 사용 및/또는 제공될 수 있는, 슬라이딩 베이스 요소의 3차원 도면이다.
도 6은 슬라이딩 본체가 컨베이어 체인 본체 및/또는 페그 본체에 직접 삽입되고, 바람직하게는 분리 가능하게 및 교체 가능하게 고정되어 있는, 도 3a로부터 변형된 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 필름 두께 및 따라서 변경 하중의 함수로서 오일 소모량의 그래프이다.
도 8은 일부는 종래 기술이고 일부는 본 발명에 따른 슬라이딩 요소의 구성을 갖는, 4개의 상이한 체인 시스템에 대한 상이한 오일 소모량의 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 슬라이딩 요소의 마찰 계수의 그래프이다.
횡방향 연신 장치의 기본적인 구조
공지된 방식으로, 아래에서 설명되고 또한 단거리의 TD 연신 장치(TD = transverse direction)라고도 칭하는, 필름 측방향 또는 횡방향 연신 장치는 대칭적으로 형성된 2개의 구동 시스템을 갖는다. 도 1은 도면의 평면에 대해 수직으로 연장되고 대칭 평면(SE)에 대해 대칭적으로 배열되는 2개의 구동 시스템을 도시하며, 처리될 다시 말하면 연신될 재료 웹, 특히 플라스틱 재료 필름(F) 형태의 재료 웹은 폐쇄 경로(2)에서 순환하는 2개의 구동 시스템 사이에서 도면 방향(1)(환언하면, 기계 방향(MD))을 따라 이동된다. 이와 관련하여, 설명한 TD 연신 장치는 통상적으로 횡방향 연신 장치(횡방향 연신 프레임)로부터 상류에 종방향 연신 스테이지를 포함하는 순차 연신 장치의 일부일 수도 있다(의심의 여지를 회피하기 위해, 이러한 종방향 연신 스테이지는 횡방향 연신 스테이지로부터 하류에 있을 수도 있음). 그러나, 본 발명은 원칙적으로 펜타그래프 시스템, 즉 동시 연신 장치에서 사용될 수 있는데, 동시 연신 시스템에서는 시저스 시스템에 의해 발산 연신 구역에서 제어 레일을 사용하여, 가이드 레일을 따라 이동하고 페그로 장착되는 컨베이어 체인들이 종방향 및 횡방향의 동시 연신을 실행하기 위하여 연신 장치의 횡방향으로 멀어지게 이동될뿐만 아니라 연신 장치의 종방향으로 점차 이격된다.
따라서 도 1에 도시된 연신 장치는 순환 방향으로 2개의 주변 경로(2)에서 구동되는 2개의 체인 컨베이어 시스템(3)을 포함한다.
단일축 또는 일축 필름(F)(종방향 연신 장치가, 도시된 횡방향 연신 장치로부터 상류에 있는 경우) 또는 미연신 필름(F)(일반적으로 처리 웹(F)은 이러한 유형의 연신 장치를 사용하여 상응하게 처리되고 횡방향으로 신장될 수 있더라도, 이하에서는 필름으로 지칭되며, 이와 관련하여 본 발명이 플라스틱 재료 필름 웹으로 제한되지 않음을 의미함)은 이후에 추가로 설명되며 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 양쪽 에지(8)에서, 구체적으로 작업자측(OS) 및 구동기측(DS) 양쪽에서 페그에 의해 파지되고 클램핑되는 입구 영역(E)에서 연신 장치로 들어간다. 이어서 필름(F)은 하류 예열 구역(PH)에서 가열되고, 후속해서 횡방향(TD)으로 연신되도록 연신 구역(R)으로 공급된다. 이어서, 연신된 필름(F)은 다양한 열처리 구역(HT)을 통과하는데, 이 구역에서 필름이 이완될 수도 있다. 연신 장치의 끝, 출구 구역(A)에서, 필름은 적절한 수단을 사용하여 고정 해제된 후에 횡방향 연신 기계, 즉 횡방향 연신 장치(TD)를 떠난다.
이하에서, 페그 컨베이어 유닛(KT)이 또한 논의되며, 때때로 페그 체인 유닛(KK)으로도 지칭된다(도 2). 이 페그 컨베이어 유닛(KT) 또는 페그 체인 유닛(KK)은 다양한 기술적 배치구성/변형예를 가질 수 있다. 여기서는 단지 하나의 변형예가 설명될 것이며, 다른 변형예들은 종래 기술로부터 당업자에게 공지되어 있다. 전술한 페그 컨베이어 유닛(KT) 또는 페그 체인 유닛(KK)은 체인부 또는 컨베이어부(7)에 연결된 페그부(6)를 포함한다. 컨베이어 체인이 사용되는 설명된 예에서, 체인부(7)는 바람직하게는 페그 체인 유닛(KK)의 부분을 의미하는 것이다.
알려진 바와 같이 그리고 도 2에 단면도로 도시된 바와 같이, 이들 페그 체인 유닛(KK) 즉, 전술한 페그부(6) 및 체인부(7)는 캐리어 구조체, 다시 말하면 캐리어 구조체(11) 및 전술한 페그부(6)가 동반되도록 고정되거나 형성되는 주변 컨베이어 체인(13)을 포함하는 주변 컨베이어 시스템(3)에 위치된다. 캐리어 구조체(11)는 가이드 레일(15)을 포함한다. 이 가이드 레일(15) 이외에, 체인 및 페그의 무게를 수용하는 가중 주행 레일(17)로서 이하에서 때때로 지칭되는 캐리어 레일(17)이 또한 추가로 제공된다. 아래의 설명으로부터 또한 알 수 있는 바와 같이, 컨베이어 체인은 그와 함께 변위 가능한 페그와 함께 본 발명에 따라 구성되어 컨베이어 체인의 아래에, 특히 함께 동반되도록 페그 또는 페그 본체에 제공되거나 장착된 슬라이딩 본체(GK)들을 사용하여 가이드 레일(15)에서 안내되고 지지된다.
설명한 캐리어 구조체는 연신 또는 처리측(RS) 및 복귀측(RL) 모두에서 컨베이어 시스템을 위한 공유 캐리어 구조체로서 사용될 수 있다(도 1 및 도 2). 캐리어 구조체가 가이드 또는 제어 레일에 의해 제공되는 다른 변형예들은 또한 종래 기술로부터 당업자에게 공지되어 있다.
도 2는 중앙에 배치된 비교적 수직으로 연장되는 캐리어(19)뿐만 아니라 그에 의해 지지되는 횡방향 캐리어(21)를 포함하는 컨베이어 시스템, 특히 공유 캐리어 구조체(11)를 구비한 컨베이어 시스템의 횡단면도이며, 상부로부터 하부로 연장하고 전체적으로 단면이 직사각형인 레일(15)이 서로 떨어져 마주하는 상기 캐리어의 양쪽 단부의 각각에, 구체적으로 한편으로는 연신측(RS) 및 다른 한편으로는 후방측(RL)에 장착된다. 예를 들어, 이러한 유형의 공유 캐리어 장치에서, 전체로서 컨베이어 시스템은 노(O) 내부에 위치된다. 입구 및 출구 측에 제공된 편향 및 구동 시스템만이 최종적으로 노(O) 외부에 위치하게 되는 방식으로, 노는 예열 구역(PH), 연신 구역(R) 및 후가열 구역 또는 이완 구역(HT)을 둘러싼다.
언급한 바와 같이, 컨베이어 체인(13)은 출구 및/또는 입구 휠(AR 및 ER)에 의해 출구측 및 입구측 모두에서 구동되고 편향된다.
이와 관련하여, 도 3a는 일례의 컨베이어 체인(13)의 세부 사항을 보여주는데, 컨베이어 체인은 공지된 방식으로 각 경우에 서로 관절식으로 연결되는 체인 링크(13.1)들을 포함한다.
이와 관련하여, 도 3b는 페그가 없이 컨베이어 체인의 도 3a에 대응하는 예시적인 도면이며, 특히 체인 링크를 통과하는 체인 핀을 통해 연장되는 부분적으로 단면도로 도시된 도면이다. 이 단면도는 슬라이딩 블록(21)에서 U자형 리세스(23)에 삽입되는 가이드 레일용 슬라이딩 요소(24)뿐만 아니라 컨베이어 체인이 이를 통해 가이드 레일의 슬라이딩 면의 대응하는 상부에 위치되게 하는 베이스 슬라이딩 플레이트(25)를 보여준다. 이와 관련하여, 대응하는 슬라이딩 블록(21)이 도 4에 도시되어 있고 슬라이딩 베이스 요소(25)가 3차원 도면으로 도 5에 도시되어 있다.
이와 관련하여, 슬라이딩 블록(21) 자체는 바람직하게는 PEEK(폴리에테르 에테르 케톤)의 형태인 섬유 강화 열가소성 플라스틱 재료로 구성되거나 또는 주로 포함할 수 있으며, 여기서 가이드 레일(15)의 2개의 대향하며, 측방향이고 대체로 수직의 가이드 면들과 상호 작용하여, 본 발명에 따라 구성된 대응하는 슬라이딩 요소들 또는 슬라이딩 플레이트(24)들 뿐만 아니라 이 사용될 뿐만 아니라, 가이드 레일(15)의 대체로 위쪽을 향하는 가이드 면과 상호 작용을 위해서 도 5에 도시된 슬라이딩 베이스 요소 또는 플레이트(25)가 사용된다.
전체 배열은 예를 들어 하부 브리지부(B)(이를 통해 페그부가 체인부에 연결됨)를 형성하도록 U자형 리세스(26)가 페그부(6)(즉, 실제 페그부)와 체인부(7)(즉, 실제 체인부) 사이에 제공되며, 때때로 이하에서 슬라이딩 블록(21)으로도 표시되는 대응하는 가이드 레일 슬라이딩 베어링(21')이 삽입된다.
따라서, 이 가이드 레일 슬라이딩 베어링(21')은 여기에서 대응하는 가이드 힘을 흡수하기 위해 가이드 레일(15)의 방향으로 적절한 폭 또는 길이를 갖는 U자형 단면의 슬라이딩 본체 또는 슬라이딩 블록(21)을 포함한다. 슬라이딩 요소는 임의의 원하는 형상일 수 있으며 전술한 U 형상으로 제한되지 않는다는 것이 강조되어야 한다.
도 3a 및 도 3b으로부터 일탈에서, 도 6은 슬라이딩 요소(24)가 컨베이어 체인 및 특히 페그 본체의 대응하는 리세스에 또한 직접 삽입, 바람직하게는 분리 가능하고 따라서 교체 가능하게 삽입될 수 있다는 것을 보여준다. 이와 관련하여, 도브테일 언더컷(31)이 슬라이딩 요소(24)를 그 안에서 슬라이딩 또는 클립하기 위해 제공될 수 있다. 마찬가지로, 슬라이딩 베이스 요소(25)가 바닥에 고정될 수 있다. 고정 유형 및 변형에는 원칙적으로 제한이 없다. 이와 관련하여 임의의 수정이 가능하다.
그렇지 않으면, 삽입된(바람직하게 분리 가능하게 삽입된) 관련 슬라이딩 요소(24)를 갖는 완전한 슬라이딩 블록(21)이 페그 본체의 대응하는 리세스(35) 내로 슬라이딩될 수 있는 예를 들어 돌출부(33)에 의한 것을 포함하는, 페그 본체를 형성하기 위해 U자형 리세스 내로 삽입될 수 있다(도 4).
도 1의 개략적인 평면도에 도시된 횡방향 연신 장치(예를 들어, 순차 횡방향 연신 장치에서의 제1 또는 제2 단계를 나타낼 수도 있음)를 사용하여, 실제 오일 소모량에 관한 시험이 상이한 슬라이딩 요소들을 사용하여 수행될 수 있다 .
실행된 시험에서, 종래 기술에 공지된 슬라이딩 요소로 시작하여 상이한 슬라이딩 요소들이 사용되었다. 특히, 컨베이어 체인의 개별 페그에 부착되고 가이드 레일 및/또는 캐리어 레일의 슬라이딩 면과 상호 작용하고 종래 기술에 따라 섬유 강화 PEEK 재료로 구성된 슬라이딩 요소들이 사용되었다. 이어서, 이하에서 간단히 B21로 약칭되는 본 발명에 따른 슬라이딩 요소들에 대해 상응하는 측정이 수행되었다. 따라서, 실제 오일 소모량 값은 연신 장치의 실제 생산 조건에서 측정될 수 있다. 이와 관련하여, 간접 변수로서, 연신 장치의 입구 및 출구에서 구동 모터들의 토크가 기준이었다. 이들 변수를 사용하여, 대응하는 슬라이딩 페어의 마찰 계수가 간접적으로 결정될 수 있다.
도 1에 따라, 예를 들어 다음과 같은 실제 결과가 일어난다.
- 입구 모터의 토크는 예를 들어 전체 토크의 55%이고(여기서는 4,400 [Nm]),
- 구동기측(DS)에서 출구 토크는 예를 들어 전체 토크의 31%이고(여기서는 18,400 [Nm]),
- 작업자측(OS)에서 출구 토크는 예를 들어 전체 토크의 28%이다(여기서는 18,400 [Nm]).
도 1에서, 연신 구역 및 열처리/냉각 구역의 개별 위치에서, 온도는 각각의 경우에 가이드 레일/캐리어 레일의 상부 및 하부에서 명시된다.
도 1에 따른 설명된 시험 장치에서, 예를 들어 4개의 윤활 조립체가 사용되는데, 특히 입구, 중간 구동기측의 영역, 중간 작업자측 및 출구에 사용된다.
이와 관련하여, 다음의 표는 4개의 윤활유 공급 장치에 대해서 해당 일일 윤활유 양, 특정 속도 인자(1.2) 및 적용되는 특정 두께 인자(1.0)의 예를 명시한다.끝에서 두 번째 컬럼은 하루에 대해 이론적으로 결정된 0.483 리터의 값을 제공한다.
마지막 컬럼은 4개의 윤활유 공급 지점에서 실제로 측정된 윤활유 평균, 즉 실제 오일 소모량을 나타내며, 마지막 행은 총 일일 윤활유 양을 명시한다.
Figure pct00001
본 발명에 따른 슬라이딩 요소 또는 슬라이딩 본체
종래 기술은 흑연으로 구성되거나 상당한 비율의 흑연을 포함하는 슬라이딩 본체 또는 슬라이딩 요소를 이미 제안하였다. 전술한 바와 같이, 종래 기술에서 중합체를 사용하여 함침된 흑연 슬라이딩 요소를 사용하는 것이 제안되었다.
그러나, 본 발명의 맥락에서 이러한 유형의 중합체의 사용은 단순히 흑연 슬라이딩 본체에 기공이 있는 경우에 이들 기공이 충진되는 것을 의미하는 것으로 밝혀졌다. 이는 오일과 같은 윤활유가 이들 기공에 침투하고, 궁극적으로 슬라이딩 능력을 실제로 감소시킬 수 없는 결과를 나타낸다.
따라서, 본 발명의 맥락에서 흑연 특히 최소 기공 크기를 갖는 인조 흑연(electrographite)으로 제조된 슬라이딩 본체가 사용되어야 한다는 것이 밝혀졌다.
이 최소 기공 크기는 약 8% 또는 8% 이상이어야 한다. 기공 크기가 최소 9% 또는 10% 이상이면 양호한 값이 달성될 수 있다. 이와 관련하여 25% 미만의 값이면 전적으로 충분하고 만족스럽다.
이러한 기공 크기의 결과로서, 오일과 같은 윤활유가 이들 기공으로 침투할 수 있어, 종래의 해결책과 비교하여 이러한 유형의 흑연 슬라이딩 요소의 장기적인 슬라이딩 능력이 크게 개선될 수 있다. 궁극적으로, 모세관 힘의 결과로서, 윤활유가 이들 기공 개구 내로 침투하여 전체 윤활유 요구량을 감소시키는 데 기여할 수 있다. 시험에서, 슬라이딩 요소의 기공이 예를 들어 베어링 요소에 설치되기 전에 수 시간 동안 오일 욕(oil bath)에 저장함으로써 가능한 한 완전히 오일로 침지되는 것이 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 이러한 일차적인 포화가 마모를 마모를 크게 감소시킨다.
이 효과는 최소 비율의 무기염 및 특히 금속염이 함침된 흑연 슬라이딩 본체를 사용함으로써 더욱 향상될 수 있다. 특히 인산염(예를 들어, 3차 오르토인산염) 형태의 금속염에 의한 함침은 특히 좋은 결과를 가져온다. 특히, 여기에서 인산 알루미늄(AlPO4)이 언급될 수 있다. 사용되는 흑연 분말을 슬라이딩 요소의 제조 공정 동안에 등압 압축성형을 추가로 적용함으로써 추가의 개선이 달성될 수 있다. 마지막으로, 금속염으로 함침하는 동안, 입자 크기가 3 ㎛ 이상이고 바람직하게는 150 ㎛ 미만의 범위인 특히 금속 인산염과 같은 금속염 화합물이 사용되어야 한다.
결론적으로, 본 발명에 따른 슬라이딩 본체는 다음 특징 중 하나 이상에 의해, 특히 조합에 의해 구별되는 것이 확립될 수 있다.
- 슬라이딩 요소에는 바람직하게는 무기염의 형태로, 특히 인산염(오르토인산의 염 및 에스테르)으로 함침이 제공된다.
- 슬라이딩 요소는 금속염, 특히 알루미늄 인산염(AlPO4)으로 함침된다.
- 무기염, 특히 인산염, 특히 바람직하게는 알루미늄 인산염이 슬라이딩 요소 또는 슬라이딩 본체에 1 중량% 내지 20 중량%의 비율로 매립된다.
- 인산염 및 특히 금속 인산염은 바람직하게는 d50 = 30 ㎛, d90 = 100 ㎛ 및 d50 = 5 ㎛, d90 = 15 ㎛, 특히 바람직하게는 d50 = 7 ㎛, d50 = 30 ㎛ 범위의 입자 크기를 가져야한다.
- 슬라이딩 요소는 표면 영역 또는 최대 1 mm 혹은 2 mm의 표면층뿐만 아니라 바람직하게는 전체적으로 완전히 함침된다.
- 슬라이딩 요소를 제조하기 위해 필요한 출발 재료는 적절한 방법, 예를 들어 등압 압축성형을 사용하여 함께 "베이킹(baked)"되며, 최종적으로 슬라이딩 요소를 생성하게 된다.
- 슬라이딩 요소를 제조하기 위한 출발 재료로서 사용되는 흑연 분말의 입자 크기 및 입자 분포는 또한 특정 범위에 있어야 한다. 출발 재료로서 사용된 흑연 분말뿐만 아니라 압축성형에 의해 제조된 슬라이딩 요소의 최대 입자 크기 분포(평균 입자 크기, 예상 값)는 원하는 기계적 값, 예를 들어 굽힘 강도에 따라. 3 내지 15 ㎛이다. 바람직하게는, 7 내지 10 ㎛의 평균 입자 크기가 적합한 것으로 밝혀졌다. 중간값 d(50)으로서 14 내지 18 ㎛, d(10)으로서 2 내지 4 ㎛, d(90)으로서 42 내지 50 ㎛의 크기가 측정되었다. (d10, d50 및 d90 값은 입자 크기 분포를 특성화하는 데 사용된다. d50 값은 평균 입자 크기 분포 [DIN 13320]로 정의된다. d10 및 d90 값은 입자 크기 분포의 폭 dwidth = d90 - d10을 설명하는 데 사용된다).
- 슬라이딩 요소의 개방 기공 크기 및/또는 기공 분포는 적어도 8 체적% 또는 바람직하게는 9 체적%, 10 체적%, 11 체적%, 12 체적%, 13 체적%, 14 체적%, 또는 15 체적% 이상이다. 이와 관련하여, 슬라이딩 요소의 개방 기공 크기에 상응하는 값은 ≤ 20 체적%, 특히 ≤ 18 체적%, 16 체적%, 15 체적%, 14 체적%, 13 체적%, 12 체적% , 또는 특히 ≤ 11 체적% 이어야 한다.
- 슬라이딩 요소는 특히 통상적인 작동 조건하에서, 예를 들어 5 이상(바람직하게는 8 - 20) [g/m3]의 공기 습도에서 예를 들어 오일 포화 기공 또는 일반적으로 유체 충진 기공을 갖는다.
이와 관련하여, 기본 원칙으로서 입자 측정은 분포 곡선, 예를 들어 이상적으로 정규 분포를 갖는다는 것을 또한 유의해야 한다.
시험
연신 장치, 특히 종래 기술에 공지된 바와 같은 섬유 강화 슬라이딩 요소를 사용하는 연신 장치와 본 발명에 따른 하나 이상의 바람직한 특징을 이미 갖는 흑연 슬라이딩 요소를 사용하는 연신 장치에 대한 일련의 시험이 수행되었다.
이를 위해, 설명의 끝에 첨부된 특성의 표를 참조하며, 이로부터 종래의 섬유 강화 흑연 슬라이딩 요소 및 본 발명에 따른 흑연 슬라이딩 요소에 관한 다양한 값이 도출될 수 있다.
설명의 끝에 첨부된 상기 특성의 표에서, 흑연 슬라이딩 본체에 대한 값은 컬럼 a, b, c, d, e, f, P, SFU 및 SR로부터 도출될 수 있으며, 이들은 종래 기술로부터 공지된 흑연 슬라이딩 본체이다.
마지막 컬럼은 명칭 B21로 나타낸 본 발명에 따른 흑연 본체에 관한 데이터를 재현한다.
이러한 유형의 섬유 강화 슬라이딩 요소 및 흑연 슬라이딩 본체를 사용하여, 일련의 시험이 수행되었으며, 종래의 섬유 강화 PEEK 슬라이딩 본체가 연신 장치에 사용될 때와 대조적으로 이미 하나, 둘 또는 세 개의 바람직한 특징을 갖는 흑연 본체가 사용될 때 필요한 윤활유 양을 설정하는 표가 아래에 재현되어 있다. 이와 관련하여, 연신 장치를 통해 연신되도록 플라스틱 재료 필름 웹을 525 m/min(미터/분)의 최대 전진 속도(제한 속도)로 이동시킬 수 있는 체인 시스템(C)이 사용되었다. 사용된 슬라이딩 본체들은 다음과 같이 구별되었다.
C1 : 슬라이딩 본체(C1)는 종래 기술에 기술된 바와 같이 중합체로 함침된 종래의 섬유 강화 슬라이딩 본체(PEEK)로 구성된다.
C2 : 예를 들어 개방 기공 크기가 10%인, 종래 기술로부터 변형된 흑연 슬라이딩 본체(C2)를 사용하여 상응하는 일련의 시험이 수행되었다.
C3 : 이 시험에서, 슬라이딩 본체(C2)를 사용한 시험 장치와 비교하여, 슬라이딩 본체(C3)은 추가로 알루미늄 인산염으로 완전히 함침되었다.
C4 : 이 슬라이딩 본체(C4)는 기공 크기가 10%이고, 알루미늄 인산염으로 추가로 함침되고, 또한 등압 압축성형된 흑연 슬라이딩 본체이다.
슬라이딩 본체들을 포함하는 상응하는 컨베이어 체인들이 최대 1000 시간 동안 및 1000 시간을 훨신 초과하는 동안 사용된 일련의 시험이 수행되었다.
이와 관련하여 아래 표의 각각의 행은 슬라이딩 본체 C1, C2, C3 및 C4에 대한 기본 인자(Bf)를 명시하는데, 이는 플라스틱의 전진 속도가 525 m/min 미만이고 필름 두께는 ≤ 20 ㎛인 경우에 슬라이딩 본체 C1, C2, C3 및 C4에 대해 1 분당 및 1 일당 윤활유의 양을 나타낸다.
Figure pct00002
다음 표는 속도 및 필름 하중에 의존하는 오일 소모량을 요약 정리한 것이다.
Figure pct00003
이와 관련하여, 제한 속도 525 m/min 및 체인 길이 350 [m]에서, 마지막 줄에 재현된 소모량 값들이 발생하였다.
보다 잘 이해할 수 있도록, 이와 관련하여 체인 길이 KL = 350 m를 갖는 표준 PEEK 슬라이딩 시스템을 포함하는 체인 시스템 C1에 대한 예시적인 계산이 제공될 것이다. 1000 시간 초과의 작동 시간 동안 사용하는 경우, 다음과 같은 기본 소모량을 나타낸다.
소모량 = KL * Bf = 14 * 350 m * 10-3 = 4.9
예 C4에 따라, 본 발명에 따른 바람직한 체인 슬라이딩 시스템의 경우, 현저하게 감소된 0.9 [l/24h]의 오일량을 나타낸다.
본 발명에 따른 흑연 슬라이딩 본체의 바람직한 값
본 발명의 설명의 끝에 첨부된 표는 본 발명에 따른 흑연 본체에 대한 바람직한 값을 명시한다.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 이점을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 흑연 본체는 적어도 바람직하게 특정한 기공 크기를 갖는다는 것이 결정적으로 중요하다.
본 발명에 따른 흑연 본체에 무기염, 특히 금속염, 바람직하게는 금속 인산염, 특히 알루미늄 인산염을 사용하여 추가로 함침시키면 윤활유 감소가 더욱 개선될 수 있다. 전술한 것에 대한 대안으로서 그리고 바람직하게는 추가로, 흑연 본체가 바람직하게 추가로 등압 압축성형되는 경우에 추가의 개선이 발생한다.
원칙적으로, 무기염에 의한 함침이 슬라이딩 본체 또는 슬라이딩 요소 상에 충분한 층을 갖는 충분한 표면층에서 실행되거나 제공된다면 충분하다. 그러나, 바람직하게는, 무기염으로 완전히 함침된 슬라이딩 요소가 사용된다.
바람직한 슬라이딩 페어
본 발명에 따른 장점을 갖는 앞에서 설명한 슬라이딩 요소 이외에, 특히 연신 장치에 또한 사용되는 것과 같은 컨베이어 체인에서, 슬라이딩 요소와 협력하는 대응하는 캐리어 요소가 또한 특정한 특성을 갖는 경우, 바람직하게는 감소한 마찰 계수 및 따라서 감소한 윤활유 요구가 발생한다.
특히 연신 장치의 경우, 컨베이어 체인 및/또는 페그와 협력하는 캐리어 요소는 가이드 레일, 캐리어 레일 및/또는 적용 가능한 경우 제어 레일이다. 이와 관련하여, 본 발명에 따른 슬라이딩 요소는 바람직하게 컨베이어 체인 또는 페그, 특히 가이드 레일 및/또는 컨베이어 레일(또는 적용 가능한 경우 제어 레일) 상의 대응하는 슬라이딩 면과 협력하는 지점에 제공된다. 동일하거나 유사한 열팽창 계수를 갖는 재료의 쌍으로 인해 우수한 물리적 호환성이 발생한다. 제형 성분의 표적화된 선택을 통해, 슬라이딩 요소 및 그와 상호 작용하는 레일 모두의 팽창 계수가 조정될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 슬라이딩 요소는 특히 연신 장치에 사용될 때 이점을 갖는다. 이것은 종래 기술에서 지금까지 별도의 검사를 받은 적이 없다.
동일하거나 유사한 열팽창 계수를 갖는 재료를 페어링한 결과, 양호한 물리적 호환성이 발생한다. 본 발명에 따른 슬라이딩 요소가 제공된 컨베이어 체인/컨베이어 페그에 대한 양호한 카운터 파트너는 예를 들어 회주철, 경금속, 산화 알루미늄, 실리콘 카바이드, 유리, DLC로 코팅된 재료 및 특히 경합금 강과 같은 경질 재료로 형성된 레일이다. 따라서, 이들은 연신 시스템에서 임의의 경우에 특히 레일, 즉 가이드 레일 및 캐리어 레일에 사용되는 것과 같은 재료이다.
전적으로 예를 들는 방식으로, 수행된 테스트에 사용된 가이드 레일 형태의 이러한 유형의 카운터 파트너의 특성들이 재현될 것이다:
재료 1.7225 = 42CrMo4V (담금질 및 템퍼링 강)
표면 거칠기 : Rz5 (연마)
경도 : 표면 > 600 - 650 HV 0.5
깊이 0.2에서 > 400 HV 0.5
코어 경도 0.3 > 300 + 50 HV 0.5
20℃ - 200℃에서 열팽창 계수 : 12.1 × 10-6 K-1
추가 인자의 함수로서 필요한 윤활유 양의 변화
원칙적으로, 윤활유 양의 변화를 야기하는 추가 인자들이 언급될 수 있다.
이하에서 논의되는 윤활유 양의 변화가 종래의 흑연 본체에서도 발생하지만, 본 발명에 따른 흑연 본체가 사용될 때 상응하는 효과는 특히 놀라운 것이다. 이와 관련하여, 본 발명에 따른 흑연 본체 또는 바람직하게는 본 발명에 따라 적절하게 개발된 흑연 본체가 사용되는 경우, 특히 PEEK 슬라이딩 본체가 사용되는 경우에 필요한 윤활유 양은 견줄만한 종래 기술의 해결책보다 훨씬 낮다는 것이 모든 경우에서 보장된다.
이와 관련하여, 종래 기술에서와 같이 이들 슬라이딩 본체는 바람직하게는 가이드 레일/캐리어 레일(및/또는 제어 레일)과 접촉하여, 특히 레일이 또는 기존 재료로서 강으로 구성되거나 강을 포함하는 연신 장치에서 사용되는 것으로 가정한다.
속도 의존적인 인자
제한 속도 이상에서는, 위의 표에서 재현한 기본 값에 외에 속도 의존적인 추가 오일 소모량이 선형적으로 증가한다.
시험에서, 다음의 관계가 확인되었다.
Fv = (vE - vG) [m/min] * 0.3 [% min/m] + 1
여기에서, Fv는 필름 두께 20 ㎛에 기초한 최종 속도 vE에서 추가 오일 소모량의 인자이다. 이와 관련하여, 제한 속도 vG는 해당 체인 시스템에 의존한다. 현재 고려하고 있는 체인 시스템 C에 대해, vG는 300 [m/min]이다. vG까지, 일정한 오일 소모량 값이 설정된다.
하중 의존적인 인자
20 ㎛보다 큰 필름 두께에 대해, 다음의 관계에 따라 더 두꺼운 필름 두께로 인한 추가적인 힘의 결과로서 오일 소모량이 증가한다.
FD = (th - 20) [㎛] * 1.5 [%/㎛] + 1
여기에서, FD는 필름 두께(th)에 대한 인자이다.
상응하는 관계는 도 6(그래프)으로부터 알 수 있고, 상기 정의에 대응하는 흑연 슬라이딩 본체(C1, C2, C3 또는 C4)가 사용되는 경우 사용된 윤활유 양을 보여주는 그래프가 누락되거나 부정확하게 특징지어진다.
따라서 전술한 보충적인 값을 사용함으로써 도 7에 도시된 바와 같이 가이드 레일 상에서 설명한 슬라이딩 본체와 함께 이동하는 컨베이어 체인을 사용하는 상응하는 연신 장치에서 일일 오일 또는 윤활유 소모량을 제공한다.
이와 관련하여, 도 7은 슬라이딩 스톤(C1, C2, C3, C4)이 사용되는지 여부에 따른, 속도 의존적인 인자 Fv 및 하중 의존적인 인자 FD와 함께 오일 소모량을 보여준다. 이와 관련하여, 사용된 슬라이딩 스톤(C1 - C4)의 함수로서, 도 7은 a1, a2, a3 또는 a4로 축약된 속도 의존적인 인자 Fv 및 b1, b2, b3 또는 b4로 축약된 하중 의존적인 인자 FD를 보여준다.
또한, 이로부터 본 발명에 따른 슬라이딩 본체는, 특히 다음과 같은 경우에 윤활유 요구량의 급격한 감소로 이어진다는 것을 알 수 있다.
- 기공 크기 만이 원하는 최소 치수(8% 초과이고 바람직하게는 20% 미만)를 갖는 경우,
- 추가로, 슬라이딩 스톤(C3)의 경우, 흑연 본체에 금속염 바람직하게는 금속 인산염 형태, 환언하면 도시된 실시예에서 알루미늄 인산염을 사용하여 추가로 함침된 경우,
- 이러한 방식으로 제조된 슬라이딩 본체에 추가로 등압 압축성형이 실행된 경우.
도 7은 좌측에 종래 기술의 연신 본체(C1)(PEEK 슬라이딩 시스템)를 사용하고, 우측에 슬라이딩 본체(C4)를 포함하는 본 발명에 따른 바람직한 변형예를 사용하는 연신 장치에 대한 오일 소모량을 보여준다.
슬라이딩 페어(가이드 레일/슬라이딩 요소)의 고온으로 윤활유 소모량 감소
마지막으로, 종래 기술의 흑연 슬라이딩 본체가 사용되는 경우 및 본 발명에 따른 흑연 슬라이딩 본체가 사용되는 경우 모두에서, 마찰 계수는 슬라이딩 페어(가이드 레일/슬라이딩 요소)의 더욱더 온도가 높아짐에 따라 감소한다는 것을 또한 유의해야한다.
이것은 도 9에 도시되어 있다.
따라서, 슬라이딩 페어(F)가 적절한 더욱 높은 온도 레벨이 되면 윤활유 요구량이 추가로 감소시킬 수도 있다.
도 9에서 마찰 계수는 3개의 섹션으로 분할, 즉 제조업체 사양에 따른 마찰 계수에 관한 제1 섹션(R1), 시험 장치로부터 결정된 마찰 계수에 관한 섹션(R2), 그리고 R1 및 R2에 따른 처음 2개의 마찰 계수에 기초하여 선형 외삽법으로부터 도출될 수 있는 마찰 계수에 관한 섹션(F3)으로 분할된다.
적절하게 길들여진 흑연 요소가 연마된 흑연 슬라이딩 본체 표면을 갖게되는 결과로서 마찰 감소 및 결과적인 윤활유 요구량의 감소
사용된 및 이미 삽입된 흑연 슬라이딩 요소의 비교는 외형(topography)에 현저한 차이를 보여준다. 새로운 흑연 슬라이딩 요소는 일반적으로 페이스 요소 당 최대 약 5 ㎛의 높이 프로파일 차이를 갖는 반면, 사용된 흑연 슬라이딩 요소에서 이러한 높이 프로파일 차이는 종종 약 1 ㎛의 높이 차이로만 유지된다.
따라서, 높이 구조는 길들여진 슬라이딩 요소에서 균일화되고, 흑연 본체 슬라이딩 면의 피크는 연마되어 진다. 이러한 외형의 균일화는 또한 길들여진 슬라이딩 요소가 낮은 오일 소모량을 보이는 것에 기여하며 그러한 이유를 설명해준다.
본 발명에 따른 슬라이딩 요소
아래 페이지에 재현된 특성들의 표는 이미 언급되었다.
대응하는 상이한 시험 장치를 가진 슬라이딩 요소에 대한 값을 확립한다.
슬라이딩 요소(a, b, c, d, e, f, P, SFU, SR, B21)와 함께 각각 언급된 특성들은 동일한 시험 및 시험 장치에서 결정되었다. 슬라이딩 요소(a - f, P, SFU, SR)은 종래 기술로부터 알려진 것이다. 끝에서 두 번째의 컬럼에 주어지고 B21로 표시된 슬라이딩 요소는 본 발명에 따른 최적화된 슬라이딩 요소에 관한 것이다.
밀도, 경도, 굽힘 강도, 압축 강도, 탄성률, 열팽창에 대한 관련 값, 열전도율 등에 대한 해당 값들은 종래 기술의 슬라이딩 요소들 뿐만 아니라 본 발명에 따른 슬라이딩 요소(B21)에 대한 이러한 특성들의 표로부터 확인할 수 있다.
마지막 컬럼 E는 본 발명에 따른 슬라이딩 요소에 대한 바람직한 값이 예를 들어 슬라이딩 요소(B21)에 대한 끝에서 두 번째의 컬럼에 지정된 값보다 작은 75%부터 지정된 값 이상의 최대 25%가 될 수 있음을 명시한다.
따라서, 최종 열 E는 본 발명에 따른 슬라이딩 요소에 대한 바람직한 특성을 나타내는 바람직한 범위 사양을 나타낸다.
이는 예를 들어 본 발명에 따른 슬라이딩 요소(B21)에 대해 10 체적%로 명시된 공극률이 7.5 체적%에서 12.5 체적%까지 변동될 수 있음을 나타내고자 하는 것이다.
이와 관련하여, 편차는 이 범위 사양의 임의의 하위 범위 사이일 수 있다.
환언하면, 예를 들어 사양 -≤ 25%의 경우, 각각의 값은 바람직하게는 -25%, -24%, -23%, -22%, …, -5%, -4%, -3%, -2%, 또는 -1%만큼 최적값으로부터 벗어날 수 있다.
마찬가지로, 예를 들어 사양 +≤ 25%의 경우, 값은 바람직하게는 각 경우에 끝에서 두 번째 컬럼에 지정된 값에 대해 + 25%보다 크지 않아야 하고, 특히 + 24%, + 23%, + 22%, …, + 5%, + 4%, +3%, +2% 또는 +1% 보다 크지 않아야 한다.
이와 관련하여, 전술한 편차는 특히 공극률과 관련하여 중요하다. 다른 값은 지정된 범위 한계보다 잠재적으로 낮거나 높을 수도 있다.
Figure pct00004

Claims (17)

  1. 흑연 또는 인조 흑연을 포함하는, 특히 연신 장치 및/또는 컨베이어 체인용 슬라이딩 요소로서,
    - 슬라이딩 요소는 기공을 갖고 있고, 개방 기공 크기는 7.5 체적% 이상이고,
    - 슬라이딩 요소의 출발 재료로서 사용되는 흑연 입자의 입자 크기는 3 ㎛ 내지 15 ㎛인 것을 특징으로 하는 슬라이딩 요소.
  2. 제1항에 있어서,
    개방 기공 크기가 적어도 8 체적% 또는 바람직하게는 9 체적% 이상, 10 체적% 이상, 11 체적% 이상, 12 체적% 이상, 13 체적% 이상, 14 체적% 이상 또는 15 체적% 이상인 것을 특징으로 하는 슬라이딩 요소.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    슬라이딩 요소의 개방 기공 크기는 20 체적% 이하, 특히 18 체적% 이하, 16 체적% 이하, 15 체적% 이하, 14 체적% 이하, 13 체적% 이하, 부피 12% 이하 또는 11 체적% 이하인 것을 특징으로하는 슬라이딩 요소.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    슬라이딩 요소는 무기염이 함침되고/되거나 무기염이 슬라이딩 요소에 매립되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 요소.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    슬라이딩 요소의 출발 재료로서 사용된 흑연 입자의 입자 크기는 4 ㎛, 5 ㎛, 6 ㎛, 7 ㎛, 8 ㎛, 9 ㎛ 또는 10 ㎛ 이상이거나, 또는 14 ㎛, 13 ㎛, 12 ㎛, 11 ㎛, 10 ㎛, 9 ㎛, 8 ㎛, 7 ㎛, 6 ㎛ 또는 5 ㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 슬라이딩 요소.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    슬라이딩 요소를 제조하기 위한 출발 재료로서 사용된 흑연 입자는, 입자 크기에 대한 중간 값 d(50)가 14 ㎛ 내지 18 ㎛이고, d(10)에 대한 값은 2 ㎛ 내지 4 ㎛이고 d(90)에 대한 값은 42 ㎛ 내지 50 ㎛인 입자 크기 분포에 있는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 요소.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    슬라이딩 요소에 제공된 기공의 적어도 60%, 바람직하게는 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 특히 95% 초과 또는 바람직하게는 적어도 96%, 97%, 98% 및 특히 99% 또는 100%는 오일로 침지된 것을 특징으로 하는 슬라이딩 요소.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    무기염이 적어도 슬라이딩 요소의 표면층에 매립되고/되거나 슬라이딩 요소는 이 영역에서 무기염으로 함침되고, 바람직하게는 슬라이딩 요소는 무기염으로 완전히 함침되고, 바람직하게는 동일한 밀도 분포로 또는 그로부터 20% 미만 또는 특히 10% 미만의 편차가 있는 밀도 분포로 무기염으로 함침되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 요소.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    슬라이딩 요소는 인산염 또는 삼차 오르토인산염 및 바람직하게는 알루미늄 인산염으로 구성되거나 이를 포함하는, 무기염으로 함침되거나 매립된 무기염을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 요소.
  10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    무기염이 1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 2 중량%, 3 중량% 또는 4 중량% 초과 및 바람직하게는 10 중량% 미만, 특히 8 중량%, 7 중량%, 6 중량% 또는 5 중량% 미만인 것을 특징으로 하는 슬라이딩 요소.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    슬라이딩 요소는 등압 압축성형된 슬라이딩 요소로서 형성되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 요소.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    슬라이딩 요소의 슬라이딩 표면은 높이 편차가 5 ㎛ 미만, 특히 4 ㎛ 미만, 3 ㎛ 미만, 또는 바람직하게는 2 ㎛ 미만 또는 1 ㎛ 미만인 최대 거칠기를 갖는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 요소.
  13. 제12항에 있어서,
    슬라이딩 요소의 슬라이딩 표면은 연마되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 요소.
  14. 제1항 내지 제13항 중 적어도 한 항에 따른 슬라이딩 요소를 포함하는 연신 장치 또는 연신 장치용 컨베이어 체인.
  15. 제14항에 있어서,
    컨베이어 체인의 카운터 파트너로서, 바람직하게는 가이드 레일 및/또는 캐리어 레일 및/또는 제어 레일 형태의 캐리어 구조체가 제공되고, 그 열팽창 계수는 슬라이딩 요소의 열팽창 계수에 상응하거나 25% 미만, 특히 20%, 15%, 10% 또는 5% 미만의 차이가 있는 것을 특징으로 하는 연신 장치 또는 연신 장치용 컨베이어 체인.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    가이드 레일 및/또는 캐리어 레일 및/또는 제어 레일은 슬라이딩 요소의 경도에 상응하거나 25% 미만, 특히 20%, 15%, 10% 또는 5% 미만의 차이가 있는 경도를 갖는 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 연신 장치 또는 연신 장치용 컨베이어 체인.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    가이드 및/또는 캐리어 및/또는 제어 레일은 마찰 계수를 감소시키는 온도 한계 값 이상으로 가열되는 것을 특징으로 하는 연신 장치 또는 연신 장치용 컨베이어 체인.
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