TWI681861B - 拉伸裝置或輸送鏈及用於拉伸裝置或輸送鏈的滑動元件 - Google Patents

Abstract

一種用於拉伸裝置或輸送鏈的改良滑動元件，其包括石墨或電石，該滑動元件具有尺寸

Description

拉伸裝置或輸送鏈及用於拉伸裝置或輸送鏈的滑動元件

本發明係關於一種滑動元件，特別是有關於一種用於拉伸裝置或輸送鏈的滑動元件，並且根據申請專利範圍第1項的前序部分所述之相關拉伸裝置或輸送鏈的滑動元件。

本發明之拉伸裝置主要用於塑膠膜的生產。

連續拉伸裝置係為習知設備，其中塑膠膜在兩個連續階段中被拉伸，例如首先在縱向方向上然後在橫向方向上(或反之亦然)進行拉伸。

同時已為習知者還有所謂的同步拉伸裝置，其中塑膠膜可以在橫向和縱向上同時拉伸。

按，從US 5797172A，WO 2014/94803A1或DE 19857289C1專利案中係揭示了習知的橫向拉伸裝置或拉伸裝置內之橫向拉伸階段。根據上述該等專利案，待進行拉伸的幅材，通常是一大片塑膠膜，藉由固定於鏈條之夾具，其可移動地配置於循環式導軌上之待進行拉伸幅材之兩側。將夾具依序地從入口區域，通過拉伸區再移動到出口區域，然後再返回到入口區域。例如待進行拉伸的塑膠薄膜之邊緣將被涵蓋於該入口區域中。其中於拉伸區域中具有橫向分量的導軌段上的相對夾具係朝輸送方向 而彼此遠離分開。其中出口區域中的薄膜例如可以進行一定的鬆弛或熱處理。該橫向拉伸裝置包括導軌，該導軌沿著輸送鏈而被引導。

由此依次從入口區通過一個拉伸區域(其中對置夾持器移動從與橫向分量的導軌段遠發散到彼此的傳輸方向)到出口區，然後(其中例如一個被檢測出的邊緣被拉伸塑膠膜)返回到入口區域過程，出口區域中的薄膜，例如，可以進行一定的鬆弛或熱處理。該橫向拉伸系統包括導軌，輸送鏈沿著該導軌被引導。

一般的輸送鏈和尤其是夾具本體，其係設計成在輸送鏈的縱向方向上交錯設置在鏈節上具有滑動元件或滾動元件，該滑動元件或該滾動元件係與該夾具連動，並抵靠於相對的兩個彼此背離的垂直且相互平行的滑動表面。該等設置於鏈節上的支撐體可以在多個滑動平面中具有習知的滑動元件。在同步拉伸裝置中，導軌元件和控制軌道元件都可以配置滑動元件。

DE 19857289C1德國專利案係揭示了一種用於潤滑輸送系統及其部件的改進方法，特別是用於潤滑一拉伸裝置和改進的潤滑劑裝置的相應部件的改進方法。具有改進潤滑效果的相應輸送系統透過連續的微量潤滑的進行可以減少潤滑劑消耗。

含有石墨滑動元件或石墨顆粒的彈性體，熱塑性塑膠或熱固性材料原則上係已由WO 2014/94803A1和DE 3925737A1專利案所揭示。

EP 0138117A2歐盟專利案亦揭示了一種幅材輸送鏈，其中在鏈條縱向方向上觀察，其固定有一夾具所使用的支撐體被固定用於夾子，並且鏈條橫截面中的該等鏈節大致呈一側面U形。在該等具有特殊形狀的每一個鏈節上，於下方U形臂以及上方連接臂上，鉚接有由無需潤滑之滑動材料所製成，優選由低摩擦的聚四氟乙烯所製成的大型特殊形狀之 板材。該等滑動材料所製成的板材係為特別塑造，以便於它們透過相關鏈節之凹部而彼此對應匹配。但是這種結構設計需要為此目的而專門設計的基礎鏈條，並為單個支撐體提供精心設計的鏈節。

WO 2014/94803 A1專利案係揭示了可吸收薄膜和鏈條力道以及鏈條重力之滑動元件。

EP 0471329B1以及EP 1652877B1係揭示使用樹脂結合的浸漬石墨作為滑體。

因此，本發明之主要目的，係在提供一種滑動元件，特別用於拉伸裝置或輸送鏈的滑動元件以及相關的拉伸裝置或輸送鏈，其中滑動元件和裝設有滑動元件的拉伸裝置或輸送鏈被設計為使得相對傳統的滑動元件或拉伸設備或輸送鏈，在潤滑劑需求上可有顯著減少的效果。

本發明目的係根據申請專利範圍第1項所述的滑動元件以及根據申請專利範圍第11項所述特徵的拉伸鍊或輸送鏈來實現。本發明的有利實施例係於申請專利範圍附屬項中進行說明。

非常令人驚訝的是，使用本發明的滑動元件可讓(於導軌上以及同步系統中的控制軌上移動的)輸送鏈，特別是用在拉伸裝置的運作使用上時，相對於習知技術，其所需的潤滑劑可以大大減少。

就習知技術而言，使用石墨滑動元件已是眾所周知。如上所述，由EP 0471329B1以及DE 19749785A1所揭示由石墨構成或包含石墨的滑動體係屬已知。這些已知的滑動體係用無機鹽然後用聚合物進行浸漬添加。

然而，在本發明的範圍內，已經發現習知技術中已知的石墨 滑動元件，特別是上述石墨滑動元件不太適合於輸送鏈的使用，特別是在拉伸裝置中。

如果實現一個或多個以下較佳實施例或滿足相關的條件時，則可以在本發明的範圍內達到特別好的結果：滑動元件係可浸漬添加，優選以無機鹽的形式，特別是磷酸鹽(正磷酸的鹽和酯)來進行浸漬添加；滑動元件浸漬添加金屬鹽，特別是以磷酸鋁(AlPO4)的形式來進行浸漬添加；無機鹽，尤其是磷酸鹽形式，特別優選磷酸鋁形式的無機鹽以1-20wt%的比例摻入滑動元件或滑動體中；磷酸鹽，特別是金屬磷酸鹽，應優選具有d50=30μm，d90=100μm和d50=5μm，d90=15μm，特別優選d50=7μm，d90=30μm範圍內的粒度；滑動元件不僅可以在表面範圍或表面層達1毫米或2毫米的深處，而且最好是全面性地浸漬添加；製造滑動元件所需的起始材料係透過合適的方法，例如透過等靜壓製而被“烘烤”在一起，藉此最後製造出該等滑動元件；用作製造滑動元件的起始材料的石墨顆粒或電石顆粒的粒度和粒度分佈也應規範在一定範圍內。用作起始材料的石墨顆粒或電石顆粒以及通過壓縮所製造的滑動元件的粒度分佈(平均粒度，期望值)的最大值在3-15μm之間，其大小端視所需的機械值而定，例如抗彎強度。平均粒度優選在7-10μm之間已被證明是合適的。作為中位數而言，d(50)測量值為14-18μm，d(10)測量值為2-4μm，d(90)測量值為42-50μm之間(數值d₁₀，d₅₀和d₉₀係用於表示粒度分佈。d₅₀的數值定義為平均粒度分佈[DIN 13320]。d₁₀和d₉₀的數值用於描述粒度分佈的寬度dwidth=d₉₀-d₁₀)。

滑動元件的孔隙的開孔尺寸或孔隙分佈至少為

8Vol%或較佳為

9Vol%,10Vol%,11Vol%,12Vol%,13Vol%,14Vol%或

15Vol%。滑動元件的孔隙的開孔尺寸的對應數值應

20Vol%，特別

18Vol%,16Vol%,15Vol%,14Vol%,13Vol%,12Vol%或特別

11Vol%。

滑動元件的滑動表面具有一最大粗糙度，其中高度偏差小於5μm，特別是小於4μm，3μm或以小於2μm或1μm為佳。

該等滑動元件具有例如油飽合孔隙或是由一般液體填充的孔隙，而且是在一般的作業條件下，例如在空氣濕度

5(較佳為8-20)[g/m³]。

透過滑動元件的孔隙盡可能完全浸泡在油中，例如藉由滑動元件在安裝於軸承元件之前置於油浴中浸泡數個小時的實驗結果經發現該作法特別有利的。該類的油飽和度顯著降低了磨損。

石墨的顆粒大小和顆粒分佈例如對於滑動元件的機械特性基本上是很重要的。這不僅影響磨損性能，而且例如也會影響材料抗彎強度。同樣地，石墨顆粒(作為初始材料或在最終滑動元件生產之後以壓縮形式呈現)的粒度和分佈也會影響熱行為和化學行為。

無機鹽及其大小和尺寸分佈將影響摩擦行為，並因此影響磨損行為。

實現本發明的優點的最重要條件是該等滑動元件具有規範的最小孔徑。如果該等滑動元件如所提及的使用無機鹽(特別是磷酸鹽)接受相應的浸漬添加或已經接受等靜壓處理，則可以實現額外的改進。

當實現上述全部三個條件時，在本發明中最大的優點即可實現。

用聚合物塗覆滑動元件或石墨滑動元件或用聚合物(如EP 0471329 B1中所述)填充孔隙(特別是潤滑劑表面上的孔隙)甚至會造成本發明滑動作用方面的缺點，因為此將造成摩擦力再次增加，並且必須使用更大量的滑動劑或潤滑劑。特別是在拉伸裝置中存在被拉伸的塑膠膜受到潤滑劑污染和尤其是潤滑劑液滴污染的風險。

另一方面，如果將本發明的這種滑動元件或滑動元件配對元件配合輸送鏈使用，並且特別是在拉伸裝置中使用，那麼可以達到上述的油耗急劇的減少。因此，本發明的滑動體遠優於習知的石墨滑動元件，因為習知技術中已知的滑動元件或石墨滑動元件具有高磨損性，特別是在重載曲線部分中，以及特別是在拉伸區域中的拉伸裝置中。

因此，在本發明可實現一些顯著的優點。

故，磨損可以在約1-2小時的磨合階段顯著減少。

由於潤滑量急劇減少，故可減少或避免因為冷凝沉澱物和微滴而造成薄膜的污染。

透過本發明的滑動元件，也可以提高滑動配對元件中涉及的材料的溫度。

由於採用了新材料，因此可以在不同系列的鏈條輸送系統中使用統一的基礎部件，這些部件只需透過適配器的解決方式來配合夾具和導軌(以及控制軌道)即可。

透過新材料還可以使用除了高性能潤滑油以外的其他流體作為滑動配對元件之間的中間層。

本發明的石墨滑動元件尤其可以用於滑軌潤滑以及用於鏈銷潤滑。

該等石墨也可以結合到聚合物基體中，並顯示出與“純”石墨元素，例如Tecasint，Sintimit(Ensinger，DuPont SCP的註冊商標)等的 類似行為。

在本發明的範圍內，出現了更令入驚訝的結果。所提及的優點不僅在使用本發明的滑動體時實現，而且在本發明的滑動體與特定的滑動配對情況下使用時，也就是說，使用帶有具有特定材料或表面特性的導軌或控制軌道時，亦可有意想不到的效果。

本發明還涉及一種用於進一步降低輸送系統或其部件的潤滑中的潤滑劑量的方法，特別是降低潤滑油量的方法，亦即不僅透過使用特定的滑動體或滑動元件，而且特別地使用本發明的滑動體或滑動元件以及相應的導軌(和控制軌道)。因此，根據本發明，係提出了特定的滑動配對元件，這可以減少潤滑劑需求的使用。

滑動配對元件

有關滑動配對元件，一方面係理解為一導軌或(用於輸送鏈)控制軌道，亦即，拉伸裝置中的導軌或控制軌道以及相應的滑動元件，其設置或形成在鏈條或夾具鏈或五角星系統(Pentagraph system)上。如上所述，根據習知技術，該等滑動元件通常由用碳纖維，芳族聚醯胺纖維或玻璃纖維增強的塑膠組成，也例如與PTFE(所謂的聚四氟乙烯)或聚醚醚酮(PEEK)等材料的混合物混合。

如上所述，在習知技術中已經提出了具有石墨元件的滑動配對元件(例如所提及的EP 0471329 A1或EP 1652877 A1)，而沒有明確提及用於拉伸裝置及其特殊要求的用途。

在本發明的上下文中已經表明，滑動配對元件特別是有關於由本發明的滑動元件(如上所述)和其附近的導軌系統組成者，特別是在一導軌或控制軌道的一拉伸裝置的情況下，其由具有與滑動元件相同或相似的熱膨脹係數所製成者。此外，在本發明亦發現，本發明滑動元件(其 包含大比例石墨)的良好組成材料係為硬質材料，例如灰鑄鐵，硬質金屬，氧化鋁，碳化矽，玻璃，DLC塗覆的材料(所謂的類金剛石-碳，即類金剛石非晶碳)，特別是硬質合金鋼，因為它們用於拉伸裝置的導軌和控制軌道。

1‧‧‧引出方向

2‧‧‧路徑

3‧‧‧鍊條輸送系統

5‧‧‧夾具部件

6‧‧‧夾具部

7‧‧‧鏈條部

8‧‧‧邊緣

11‧‧‧承載結構

13‧‧‧輸送鏈

13.1‧‧‧鏈節

15‧‧‧導軌

15a‧‧‧外表面

15b‧‧‧外表面

17‧‧‧支撐軌

17a‧‧‧支撐軌運行表面

19‧‧‧支撐件

21‧‧‧滑塊

21'‧‧‧導軌滑動軸承

23‧‧‧凹槽

24‧‧‧滑動元件

25‧‧‧滑動底板

26‧‧‧凹槽

31‧‧‧底切

33‧‧‧凸部

35‧‧‧凹槽

41‧‧‧冷卻通道

42‧‧‧絕緣部

圖1係為一橫向拉伸裝置的俯視圖，其也可以是連續拉伸裝置的一部分。

圖2係為具有帶有相關夾具的輸送鏈的支撐裝置的剖視圖，該夾具於支撐裝置一側上係朝薄膜幅材的進給方向，於其另一側在其返迴路徑上返回。

圖3a係為用於塑膠薄膜拉伸裝置中的具有相關聯的夾具單元的輸送鏈的一部分的透視圖。

圖3b係為用於塑膠薄膜拉伸裝置中的具有相關聯的夾具單元的輸送鏈的一部分的透視圖。

圖4係為滑動元件或滑動體的立體圖，該滑動元件或滑動體具有U形橫截面並且在相互面對的內側上配設有本發明的滑動元件；圖5可以在輸送鏈或一夾具本體的底側使用或設置成與支撐軌道的對應支撐表面相互作用的滑動底部元件的立體圖；；圖6根據圖3a修改的實施例，其中滑動體直接插入輸送鏈或夾具本體中，優選可拆卸地，並可替換地固定；圖7耗油量作為薄膜厚度以及因此改變的負載的函數關係圖；圖8關於四個不同的鏈條系統的不同耗油量的關係圖，其中部分依據習知技術並且部分依據本發明的滑動元件；以及 圖9關於本發明之滑動元件在不同溫度下所得到的不同磨擦係數的關係圖。

橫向拉伸裝置的基本結構：

以下所述的箔寬幅或橫向拉伸裝置在下麵也稱為TD拉伸裝置(TD=Transverse Direction)，包括習知兩個對稱配置的驅動系統。在圖1中揭示出了垂直於繪圖平面延伸並相對於對稱平面SE呈對稱配置的兩個驅動系統，其中在兩個於封閉路徑2之間循環運行的驅動系統之間，待處理的，亦即將被拉伸的幅材，特別是沿著引出方向1(即沿機器方向MD)，以塑膠膜F的形式移動穿過。上述的TD拉伸裝置也可以是連續拉伸裝置的一部分，其通常包括一相對於橫向拉伸單元(橫向拉伸框架)上游的縱向拉伸階段(該橫向拉伸階段亦可配置在縱向拉伸階段下游的位置)。本發明原則上亦可應用於Pentagraph系統，或稱之為同步拉伸裝置，其中沿著導軌的剪切系統移動並且在分叉拉伸區域中使用控制軌道配設夾具輸送鏈，其不僅在拉伸裝置的橫向方向上移動而且在拉伸裝置的縱向方向上增加間隔以執行同步的縱向和橫向拉伸。

因此，圖1所示的拉伸裝置包括兩個沿兩個循環路徑2以旋轉方向驅動的鍊條輸送系統3。

單軸薄膜F(如果一縱向拉伸裝置設置於該所示的橫向拉伸裝置之前方)或未拉伸薄膜F(以下稱為薄膜，儘管通常藉由這樣一個拉伸裝置可以相應地處理並橫向延伸一幅材F，因此本發明在這方面不受塑膠薄膜幅材的限制)於入口區域E中進入拉伸單元，並由仍將於下面討論的夾具在兩個邊緣8處(操作員側或驅動側)予以夾緊。該薄膜F係於一後置的前 加熱區域PH進行加熱，然後再輸送至一拉伸區域R，並於此處進行橫向TD的拉伸。隨後，該被拉伸過之薄膜F通過不同的熱處理區HAT，此處亦可進行薄膜的鬆放。在所謂的出口區域A中的拉伸裝置的末端處，薄膜透過適當方式被鬆開，然後離開該橫向拉伸機，即橫向拉伸裝置TD。其中引出方向1為圖1中的薄膜F的引出方向。

以下說明夾具輸送單元KT，其在下文中也被稱為夾具鏈條單元KK(圖2)。夾具輸送單元KT或夾具鏈條單元KK可具有不同的技術實施例/變化形。這裡將僅以舉例的方式描述一個變化形；其他變化形可由習知技術的本領域技術人員視為已知的。該夾具輸送單元KT或該夾具鏈條單元KK包括一與該鏈條部7相連接的夾具部6。應用於實施例的輸送鏈13較佳為一該夾具鏈條單元KK之鏈條部7。

如圖2剖視圖所示，該夾具鏈條單元KK，亦即在一循環的輸送系統3的該夾具部6和該鏈條部7，具有一承載結構11以及一循環的輸送鏈13，該夾具部6係連動固定並形成於該輸送鏈13上。該承載結構11具有一導軌15。於該導軌15旁另配設一支撐該鏈條和該夾具重量的支撐軌17，其於下文部分稱之為載重軌。從以下說明中將顯而易見的是，使用本發明設計的滑動體GK，利用在導軌15上的夾具在其上移動來引導和支撐輸送鏈13。該滑動體係設置在下麵的傳輸鏈上，其特別是與夾具或夾具本體連動設置。

該支撐結構也可同時用於拉伸或作業側RS以及返回側RL(圖1和2)。根據專業人員熟悉的習知技術之其它變化形，其中支撐結構可以是導軌15或控制軌。

圖2係為該輸送系統的剖視圖，亦即具有一共同的承載結構11，該承載結構11除了設置於中央位置、約略垂直延伸的支撐件19，還包 括支撐在其上的滑塊21，於其彼此背離兩端分別設置有由上至下延伸並具有方形橫截面的導軌15，亦即如上述一端是在拉伸側RS，另一端是在背側RL。例如，在這樣一個共同的承載結構11，該輸送系統係同時設置於一加熱爐O內。該加熱爐O係同時圍繞著該預熱區PH、拉伸區R和再加熱區或鬆放區HAT。因此，最後只有設置在入口側和出口側的偏轉/驅動系統位於加熱爐O的外部。

如上所述，該輸送鏈13係由出口或入口輪AR和ER被驅動並在出口側和入口側進行偏轉。

從圖2中可以看出所示拉伸裝置的更多元件。在圖1中係圖示出了薄膜F的引出方向1。在圖2中，進一步圖出了夾具部件5，該夾具部件5可沿著支撐軌17移動並且透過導軌15被對齊定位。在這種情況下，導軌15具有兩個相對的外表面15a和外表面15b。該支撐軌17本身具有支撐軌運行表面17a。此外，支撐軌17中的冷卻通道41亦於圖2中示出。在支撐軌17的下方還設有一絕緣部42。

圖3a揭示了一輸送鏈13的一個實例的一部分，該輸送鏈13係習知的方式分別包括彼此樞接的鏈節13.1。

圖3b揭示了對應於圖3a沒有夾具的輸送鏈13的示意圖，並且以穿過鏈銷的鏈節之部分橫剖圖來表示。在該橫剖圖中，不僅可以看到嵌設於滑塊21的U形凹槽23中的導軌滑動元件24，還有滑動底板25，藉由該滑動底板25，讓該輸送鏈13得設置於一導軌的滑動面之對應頂側。對應的滑塊21以及滑動底板25係分別圖示於圖4和圖5之立體示意圖中。

此外，該滑塊21本身可以由纖維增強的熱塑性塑膠構成，優選為PEEK(聚醚醚酮)，或者主要包含這種材料，在與導軌15的兩個相對的橫向且大致豎直延伸的引導表面相互作用下來形成對應的本發明之滑 動元件24或滑動板，同樣如同圖5中所示的滑動底件或滑動底板25一樣，與一導軌15的通常朝上的引導表面進行相互作用。

整個整體結構原則上於該夾具部6該鏈條部7之間設有一U形凹槽26來形成一設於下方的橋條部B(透過該橋條部B，該夾具部6和該鏈條部7形成連接，此外，其中係使用了相應的導軌滑動軸承21'，在下文中有時將其稱為滑塊21。

該導軌滑動軸承21'係包括了一個具有U形橫剖面、且具有對應長度或寬度的滑動體或滑塊21，並朝該導軌15方向延伸，以承接對應的引導力。應該強調的是，滑動元件可以具有任何形狀並且不限於所述U形。

與圖3a和3b不同的是，圖6僅示出滑動元件24也可以直接插入輸送鏈13中的相應凹槽中，並且特別是在夾具本體中，優選可拆卸地且因此可更換使用。此外，還可以設置燕尾形底切31以將滑動元件24插入或夾在其中。再者，可將該滑動底板25固定於底側。關於固定方式和變化形的類型，基本沒有限制。所有變化修改都適用於此。

另一方面，具有插入其中的(優選可拆卸地插入的)滑動元件24的完整滑塊21可被插入到該U形凹槽中到達該夾具本體中，例如也可透過凸部33，其可插入至夾具本體中的對應凹槽35內(圖4)。

基於根據圖1的俯視圖中所示的橫向拉伸裝置(其也可以表示例如層次狀的橫向拉伸設備中的第一或第二級)，然後可以進行與使用不同的滑動元件的實際油耗有關的實驗。

在實驗中係使用不同的滑動元件，例如可從習知技術中滑動元件開始。特別是可使用設置於輸送鏈的個別夾具之滑動元件，其係與導軌或載軌之滑動平面交互作用，並對應習知技術由纖維增強之PEEK材料 製成。本發明滑動元件係可進行對應的測量，其縮寫為B21。因此，可以在拉伸裝置的實際生產條件下測量實際油耗值。在拉伸裝置的進給和出料處的驅動馬達的轉矩係作為間接量的標準。通過這些參數可以間接確定相應滑動配對元件的摩擦係數。

依據圖1的說明例如可以得到以下的實際結果：進給馬達的轉矩例如是總轉矩的55%(這裡是4400[Nm])，出料轉矩例如在所謂的驅動側(DS=驅動側)佔總轉矩的31%(這裡是18,400[Nm])，以及所謂的操作員側(OS=操作員側)的出料轉矩例如佔總轉矩的28%(這裡如所提及的18,400[Nm])。

在拉伸區域和熱處理/冷卻區域的各個位置處，在導軌/載軌的頂部或底部處的溫度在圖1中示出。

在圖1所示的實驗結構中，例如使用四個潤滑單元，即在入口處(inlet)，中間驅動側(middledrive side)，中間操作者側(middleoperator side)和出口處(outlet)。

對於這四個潤滑劑供應單元，下表提供了相應的日常潤滑劑量的例子，其中使用了一特定的速度因數(1.2)和特定的厚度因數(1.0)。倒數第二列給出0.483 l/每天的理論測定值。

最後一欄顯示在四個潤滑劑單元供應點實際測量潤滑油值，即實際耗油量，而在最後一行顯示每日潤滑劑總量。

本發明滑動元件或滑動體

在習知技術中就已經提出了滑動體或滑動元件，其由石墨組成或包含大部分石墨。習知技術中亦揭示了使用聚合物的浸漬來讓石墨滑動元件達成防水效果。

依據本發明有下列的發現，亦即上述聚合物的使用，只要是石墨滑動體具有孔隙，這些聚合物會佔據了所有的孔隙，因此潤滑劑，例如潤滑油無法滲入孔隙中，最後甚至會降低了滑動效果。

因此，本發明亦發現，建議應使用由石墨製成，特別是由電石製成的滑動體，並且具有最小孔徑。

最小孔徑約為8%或大於8%。如果孔徑至少為9%或10%或更多，則可以獲得較佳的數值。低於25%的數值是完全充分足夠。

透過上述的孔徑大小設計，潤滑劑，例如油，即可滲透到這些孔隙中，相對於習知的解決方式，這種石墨滑動元件的長期潤滑性得到顯著改善。最後，透過毛細現象可迫使潤滑劑滲入這些孔隙中，並因此有助於減少潤滑劑的總量需求。透過實驗發現特別有利的是，若滑動元件在安裝於軸承元件之前存放於油浴中幾個小時，讓滑動元件的孔隙盡可能完全浸泡在油中，此可顯著降低了磨損的發生。

透過浸漬添加有最低成份的無機鹽，特別是金屬鹽的石墨滑體，此舉可以進一步提升上述效果。最重要的是，如果浸漬添加磷酸鹽形式的金屬鹽(例如三級正磷酸鹽)將會得到特別好的結果。特別的是，也 可以使用磷酸鋁(AlPO₄)。透過在滑動元件的生產過程中對所使用的石墨顆粒進行額外的等靜壓處理可以獲得進一步的改進。最後，應該注意的是，在浸漬添加金屬鹽時，應使用晶粒尺寸在3μm或以上，並且優選為小於150μm的金屬鹽化合物，特別是金屬磷酸鹽。

總而言之，可以這樣說明，根據本發明的滑動體透過以下特徵中的一個或另一個來區分：滑動元件係可浸漬添加，優選以無機鹽的形式，特別是磷酸鹽(正磷酸的鹽和酯)來進行浸漬添加；滑動元件浸漬添加金屬鹽，特別是以磷酸鋁(AlPO₄)的形式來進行浸漬添加；無機鹽，尤其是磷酸鹽形式，特別優選磷酸鋁形式的無機鹽以1-20wt%的比例摻入滑動元件或滑動體中，且優選具有等於或小於20%或特別是小於10%的偏差密度分佈；無機鹽係由磷酸鹽或正磷酸三正丁酯，並且以磷酸鋁組成或其三種之組合為佳；磷酸鹽，特別是金屬磷酸鹽，應優選具有d50=30μm，d90=100μm和d50=5μm，d90=15μm，特別優選d50=7μm，d90=30μm範圍內的粒度；滑動元件不僅可以在表面範圍或表面層達1毫米或2毫米的深處，而且最好是全面性地浸漬添加；製造滑動元件所需的起始材料係透過合適的方法，例如透過等靜壓製而被“烘烤”在一起，藉此最後製造出該等滑動元件；用作製造滑動元件的起始材料的石墨顆粒或電石顆粒的粒度和粒度分佈也應規範在一定範圍內。用作起始材料的石墨顆粒或電石顆粒以及通過壓縮所製造的滑動元件的粒度分佈(平均粒度，期望值)的最大 值在3-15μm之間，其大小端視所需的機械值而定，例如抗彎強度。平均粒度優選在7-10μm之間已被證明是合適的。作為中位數而言，d(50)測量值為14-18μm，d(10)測量值為2-4μm，d(90)測量值為42-50μm之間(數值d₁₀，d₅₀和d₉₀係用於表示粒度分佈。d₅₀的數值定義為平均粒度分佈[DIN 13320]。d₁₀和d₉₀的數值用於描述粒度分佈的寬度d_width=d₉₀-d₁₀)。

滑動元件的孔隙的開孔尺寸和/或孔隙分佈至少為

8Vol%或較佳為

9Vol%,10Vol%,11Vol%,12Vol%,13Vol%,14Vol%或

15Vol%。滑動元件的孔隙的開孔尺寸的對應數值應

20Vol%，特別

18V_ol%,16Vol%,15Vol%,14Vol%,13Vol%,12Vol%或特別

11Vol%.該等滑動元件具有例如油飽合孔隙或是由一般液體填充的孔隙，而且是在一般的作業條件下，例如在空氣濕度

5(較佳為8-20)[g/m³]。

值得一提的是，測得的粒子具有一分佈曲線，例如較佳具有一高斯分佈曲線圖。

實驗

此發明係針對拉伸裝置進行無數的實驗，並且一方面使用習知的纖維強化滑動元件，另一方面使用具有本發明較佳特徵之一或更多特徵的石墨滑動元件。

此外請參考本說明書最後附加的特徵表，從這份特徵表中可看到有關習知纖維強化的石墨滑動元件以及本發明石墨滑動元件的不同特徵數值。

本說明書最後附加的特徵表係可從欄位a,b,c,d,e,f,P,SFU以及SR來取得石墨滑動體的數值，其係為與習知的石墨滑動體有關的資料。

在最後一個B21的欄位係為一個與本發明石墨本體有關的資料說明。

針對該等纖維強化的滑動元件以及石墨滑動體係進行了無數的實驗。依據下列說明的表格可看出當一習知的纖維強化PEEK滑動體，以及當一具有一項、二項或三項較佳特徵之石墨本體應用於一拉抻裝置時，其分別是需要多少潤滑劑量。此外，另應用了一種鏈條系統，其中一欲進行拉伸的塑膠薄膜輻材以一最大進給速度(極限速度)525m/min來穿過該拉伸裝置。所使用的滑動體係可作以下的區分：

C1：該滑動體C1係由一習知的纖維強化之滑動體(PEEK)所構成，其如習知技術所說明的浸漬添加有聚合物。

C2：使用與習知技術不同的石墨滑動體C2來進行一連串的實驗，該石墨滑動體例如具有10%的孔隙大小。

C3：相對於使用滑動體C2的實驗結構，在該實驗中該滑動體C3係額外地完全浸漬添加磷酸鋁。

C4：該滑動體C4係有關於一個具有10%的孔隙大小的石墨滑動體為基礎，並且額外地浸漬添加磷酸鋁。並且施予等靜壓處理。

在一連串的實驗進行中係使用具有該滑動體的對應輸送鏈至1000個小時或更多的作業時間。

此外，在下列表格的個別單列中係分別針對C1，C2，C3和C4提出了一個基礎因數Bf，其說明瞭每分鐘和每天的滑動媒介的數量，而該塑膠薄膜的進給速度小於525m/min，而薄膜厚度

20μm。

下列表格說明瞭與速度和薄膜負載有關的耗油量

用525m/min的極限速度和350[m]的鏈長係顯示於在最後一行的的消耗數據。

為了更好地理解，以下提供在鏈長KL=350m的標準PEEK滑動系統的鏈系統C1的示例計算。當使用超過1000個工作小時時，其所導致的基本消耗如下：消耗=KL * Bf=14 * 350m * 10^-3=4.9

對於根據本發明實施例C4優選的鏈滑動系統則得到顯著減少的耗油量僅為0.9[升/24小時]。

根據本發明的石墨滑動體的優選值

在說明書的末尾附加的本發明表格中係提供了根據本發明的石墨本體之優選數值。

決定實現本發明的成功關鍵在於本發明的石墨本體具有至少優選的特定孔徑。

如果根據本發明的石墨本體進一步用無機鹽，特別是金屬鹽，優選用金屬磷酸鹽，特別是用磷酸鋁浸漬添加，則可以進一步改善潤滑劑的減少。當石墨本體優選地另外施予等靜壓的程式時，則可得到進一步的改進結果。

原則上，用無機鹽浸漬添加在滑動體或在滑動元件上具有足夠表面層中進行浸漬添加就足夠了。然而，使用以無機鹽來進行完全浸漬添加的滑動元件為佳。

優選的滑動配對元件

除了具有本發明優點的上述滑動元件外，本發明的優點還具有有利的較低摩擦係數，並因此降低了潤滑劑需求，特別是對於該等輸送鏈，當與滑動元件配合之相應的支撐元件也具有特定性質，該等輸送鏈亦可用於拉伸裝置中。

特別是在拉伸裝置的情況下，與輸送鏈和/或夾具相互作用的支撐元件係為導軌，支撐軌道和/或的控制軌道。根據本發明的滑動元件以設置於輸送鏈或夾具上為佳，並且是與設置於導軌和/或運輸軌道(或可能的控制軌道)上的相應滑動表面進行相互作用的位置。良好的物理相容性是由具有相同或相似熱膨脹係數的材料配對產生的。透過有目的性地選用組成元件可以有效調節滑動元件和與之進行交互作用的導軌的膨脹係數。

當用於拉伸裝置時，根據本發明的滑動元件尤其具有優點。這在習知技術中從未被受過單獨的討論。配備有根據本發明的滑動元件的輸送鏈/輸送夾具之良好的配合部件係為例如是由硬質材料，例如灰鑄鐵， 硬質金屬，氧化鋁，碳化矽，玻璃，DLC塗層材料以及特別是硬質合金鋼製成的軌道。因此這些材料是特別用於軌道的材料，亦即為使用於拉伸裝置中的導軌和支撐軌道的材料。

當拉伸裝置用於輸送鏈的配對對象時，以導軌或支撐軌道或控制軌道的形式提供支撐結構者為佳，其熱膨脹係數對應於滑動元件的熱膨脹係數，或者偏離小於25%，特別是小於20%，15%，10%或小於5%。

其中，導軌或支撐軌道或控制軌道係由具有對應於該滑動元件的硬度或小於25%的硬度的材料構成，特別是小於20%，15%，10%或小於5%者。

僅作為示例，如同在所進行的實驗中所使用，以導軌形式的這種配合部件的特徵將說明於後：材料：1.7225=42CrMo4V(回火鋼)

表面粗糙度：Rz5(研磨過)

硬度：表面>600-650 HV 0.5

深度 0.2>400 HV 0.5

核心硬度 0.3>300+50 HV 0.5

熱膨脹係數

在20℃-200℃：12.1×10 -6 K -1

根據其他因數的變化所需的潤滑劑量

以下將說明導致潤滑劑量變化的因數。

雖然以下討論的潤滑劑量的變化也在習知的石墨體中發生，但是當使用根據本發明的石墨體時，相應的效果有時特別令人驚訝。在使用根據本發明的石墨體或根據本發明的石墨體優選進一步改良設計下，可確保實現所需量的潤滑劑明顯低於根據習知技術的可比較方案，特 別是使用所謂的PEEK滑動體。

我們假定，如習知技術那樣，這些滑動體優選地用於與導軌/支撐軌道(和/或控制軌道)接觸，特別是在其軌道由鋼構成或者包含鋼在基礎材料中的拉伸裝置中。

與速度有關的因數

對於上表中所呈現的基本值，在極限速度之後會有一個線性增加的、與轉速相關的額外耗油量。

在實驗中，已經得到以下的關係：F_V=(_vE-_VG)[m/min] * 0,3[% min/m]+1

其中，在20微米的膜厚度情況下，Fv是以最終速度_vE為基礎的額外耗油量的因數。該極限速度_VG取決於各自的鏈條系統。對於這裡考慮的鏈條系統C，vG是300[m/min]。直到vG使用恆定的耗油值。

與負載有關的因數

對於大於20微米的薄膜厚度，由於較高薄膜厚度所產生的額外力道將根據以下關係導致油耗的增加：F_D=(th-20)[μm] * 1,5[%/μm]+1

其中，F_D為相對於薄膜厚度th的因數。

圖6中缺少了相應的關係，或者是標記不正確，而其中可看出當使用如上定義的石墨滑動體(C1，C2，C3或C4)時所使用的潤滑劑量。

因此，使用這些上述補充值即可得到在應用一輸送鏈的一相應的拉伸裝置中每日耗油量或每日消耗潤滑劑量，該輸送鏈係連同上述的滑動體於導軌上進行縱向移動，可參閱圖7。

同時，圖7亦顯示了是否使用滑動體C1，C2，C3，C4的耗油量，並且加入了與速度相關的因數F_V和與負載相關的因數F_D。視所使用的不同滑動體C1-C4，與速度相關的因數F_V在圖7中縮寫為a1，a2，a3和a4以及與負載相關的因數F_D縮寫為b1，b2，b3或b4。

由此也可以看出，根據本發明的滑動體導致潤滑劑需求的急劇減少，尤其是在下列情況滿足時：如果只有孔徑具有期望的最小尺寸(大於8%並且優選小於20%)；此外，在滑動體C3的情況下，石墨體係額外地用金屬鹽進行浸漬添加，優選以金屬磷酸鹽的形式，在所示的實施例中係使用磷酸鋁；如果相應製備的滑動體另外接受等靜壓處理。

其中，圖7左側係圖示出使用習知技術C1的滑動體(PEEK滑動系統)的拉伸裝置的耗油量，而在圖7右側係圖示出使用滑動體C4之根據本發明優選的實施例。

滑動配對元件(導軌-滑動元件)的溫度越高，潤滑油消耗越低

最後，值得一提的還有，不管是使用根據習知技術的石墨滑動體或是使用根據本發明的石墨滑動體時，滑動配對元件(導軌-滑動元件)隨著溫度越來越高而摩擦係數係可降低。

此係可於圖9中看出。

因此，如果滑動配對元件F已經達到相應的較高溫度時，則潤滑劑需求也可以進一步降低。

圖9中的摩擦係數細分為三部分，其中第一部分R1涉及根 據製造商所提供的摩擦係數，R2為由實驗設備所得知的摩擦係數，R3為反映根據R1和R2前兩個摩擦係數曲線的線性預測所推導出來的摩擦係數。

透過適當磨合的石墨元件和磨亮的石墨滑動體表面可降低摩擦和並隨之減少潤滑劑需求。

對使用過的和已經使用過的石墨滑動元件進行了比較，結果顯示在圖形上有顯著差異新的石墨滑動元件通常具有高達約5μm的每個表面元件的高度偏差，而在使用過的石墨滑動元件的情況下，這些高度偏差通常僅約為1μm的高度差。

高度結構因此在運行滑動元件中均勻化，其中在石墨體滑動表面上尖端將被磨掉。這種圖形的均勻化也有助於解釋為什麼磨合滑動元件具有較低的油耗。

本發明的滑動元件

上述的特徵表格中將於後針對對應不同實驗結構的滑動元件的數值進行說明。

具有各別特徵的滑動元件a,b,c,d,e,f,P,SFU,SR,B21係於相同實驗和實驗結構進行確認。該等滑動元件a-f,P SFU,SR係已於習知技術中所揭示。在倒數第二欄中所指定的並由標號B21所指定的滑動元件係為根據本發明所優選的滑動元件。

對於本發明的滑動元件B21以及習知技術滑動元件的特徵表中可以看出密度，硬度，抗彎強度，抗壓強度，彈性模量，熱膨脹值，導熱率等的相應值。

在最後一欄E中指出，根據本發明的滑動元件的優選值是例如比根據本發明的滑動元件B21的倒數第二欄中給出的值低75%，並且比該值高25%者。

因此，在最後一欄E中，優選的範圍內容係可反映根據本發明的滑動元件的優選特性。

這表示，例如在根據本發明的滑動元件B21中以10Vol%給出的孔隙率可以從7.5Vol%變化到12.5Vol%。

在這種情況下，偏差可以位於該範圍內的所有數值。

換言之，例如如果是給出-

25%時，每個值優選小於-25%，-24%，-23%，-22%，...，-5%，-4%，-3%，-2%或更小於-1%來偏離最佳值。

同樣地，如果是給出+

25%，這些值應該例如，優選不大於+ 25%，特別是不大於+ 24%，+ 23%，+ 22%，...，+ 5%，+ 4%，+ 3%，+ 2%或相對於倒數第二欄中給出的值不大於+ 1%。

上述偏差在孔隙率方面尤其重要。其它值方面則可以高於或低於指定的範圍限制。

綜上所述，本發明所揭示之構造，為昔所無，且確能達到功效之增進，並具可供產業利用性，完全符合發明專利要件，祈請 貴審查委員核賜專利，以勵創新，無任德感。

惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。

1‧‧‧引出方向

2‧‧‧路徑

3‧‧‧鍊條輸送系統

8‧‧‧邊緣

Claims (18)

1. 一種滑動元件，包括石墨或電石，其中：滑動元件具有孔隙，其中開孔尺寸

   

   7.5Vol%，並且用作滑動元件起始材料的石墨顆粒或電石顆粒的粒度在3μm至15μm之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之滑動元件，其中該開孔尺寸至少

   

   8Vol%或優選

   

   9Vol%，10Vol%，11Vol%，12Vol%，13Vol%，14Vol%或

   

   15Vol%。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之滑動元件，其中該滑動元件的該開孔尺寸至少

   

   20Vol%，特別

   

   18Vol%,16Vol%,15Vol%,14Vol%,13Vol%,12Vol%或特別

   

   11Vol%。
4. 如申請專利範圍第1項所述之滑動元件，其中該滑動元件係浸漬添加無機鹽或將無機鹽摻入該滑動元件中。
5. 如申請專利範圍第1項所述之滑動元件，其中用作該滑動元件起始材料的石墨顆粒的粒度大於或等於4μm,5μm,6μm,7μm,8μm,9μm或10μm或小於14μm,13μm,12μm,11μm,10μm,9μm,8μm,7μm,6μm或小於5μm。
6. 如申請專利範圍第1或5項所述之滑動元件，其中用作製造該滑動元件的起始材料的石墨顆粒以粒度分佈存在，其中中值d(50)，粒度14μm至18μm和d(10)位於2μm至4μm之間，d(90)位於42μm至50μm之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之滑動元件，其中在該滑動元件中設置的該孔隙至少60%，優選地大於65%，70%，75%，80%，85%，90%， 並且特別是超過95%或優選至少96%，97%，98%，特別是99%或100%浸泡在油中。
8. 如申請專利範圍第4項所述之滑動元件，其中無機鹽至少摻入於該滑動元件的表面層中或在該區域中的該滑動元件的表面層中用該無機鹽浸漬添加，其中該滑動元件優選浸漬添加該無機鹽，優選具有等於或小於20%或特別是小於10%的偏差密度分佈。
9. 如申請專利範圍第1項所述之滑動元件，其中該滑動元件浸漬添加無機鹽或摻入無機鹽，該無機鹽係由磷酸鹽或正磷酸三正丁酯，並且以磷酸鋁組成或其三種之組合。
10. 如申請專利範圍第8或9項所述之滑動元件，其中該無機鹽為1-10wt%，以大於2wt%，3wt%或4wt%為佳，並且以小於10wt%，特別是小於8wt%，7wt%，6wt%或5wt%為佳。
11. 如申請專利範圍第1項所述之滑動元件，其中該滑動元件係為經過等靜壓處理的滑動元件。
12. 如申請專利範圍第1項所述之滑動元件，其中該滑動元件的滑動表面具有一表面粗糙度，其中高度偏差小於5μm，特別是小於4μm，3μm或以小於2μm或1μm為佳。
13. 如申請專利範圍第12項所述之滑動元件，其中該滑動元件的滑動表面是經研磨過的。
14. 一種拉伸裝置，並且具有如申請專利範圍第1-13項任一項所述之滑動元件。
15. 一種如申請專利範圍第14項所述之拉伸裝置，其中作為用於輸送鏈的配對對象，以導軌或支撐軌道或控制軌道的形式提供支撐結構者為佳， 其熱膨脹係數對應於該滑動元件的熱膨脹係數，或者偏離小於25%，特別是小於20%，15%，10%或小於5%。
16. 一種輸送鏈，並且具有如申請專利範圍第1-13項任一項所述之滑動元件。
17. 一種如申請專利範圍第16項所述之輸送鏈，其中作為用於輸送鏈的配對對象，以導軌或支撐軌道或控制軌道的形式提供支撐結構者為佳，其熱膨脹係數對應於該滑動元件的熱膨脹係數，或者偏離小於25%，特別是小於20%，15%，10%或小於5%。
18. 如申請專利範圍第14-17項中任一項所述之拉伸裝置或輸送鏈，其中該導軌或支撐軌道或控制軌道係由具有對應於該滑動元件的硬度或小於25%的硬度的材料構成，特別是小於20%，15%，10%或小於5%者。

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