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Dokumentenidentifikation DE4480113B4 18.10.2007
Titel Zähne für ein Webblatt in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine und ein Verfahren zur Herstellung derselben
Anmelder Citizen Holdings Co., Ltd., Nishitokyo, Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Enomoto, Mitugu, Tanashi, Tokio/Tokyo, JP;
Shinomiya, Hideo, Tanashi, Tokio/Tokyo, JP;
Miya, Yukio, Tanashi, Tokio/Tokyo, JP;
Nanya, Takanori, Tanashi, Tokio/Tokyo, JP;
Ikeda, Shinji, Tanashi, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter BOEHMERT & BOEHMERT, 28209 Bremen
DE-Anmeldedatum 22.12.1994
DE-Aktenzeichen 4480113
WO-Anmeldetag 22.12.1994
PCT-Aktenzeichen PCT/JP94/02193
WO-Veröffentlichungsnummer 1995017541
WO-Veröffentlichungsdatum 29.06.1995
Date of publication of WO application in German translation 05.12.1996
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.10.2007
IPC-Hauptklasse D03D 49/62(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C23C 16/26(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   C23C 16/50(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Zähne für ein Webblatt in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine (Webstuhl) und ein Verfahren zur Herstellung derselben und, spezieller, eine Beschichtung, die die Beständigkeit von ein Webblatt bildenden Zähnen erhöht und die Produktivität von Verfahren zur Herstellung der Zähne verbessert.

Stand der Technik

Ein Webblatt ist ein kammähnliches Zubehör für eine Webmaschine, das einen Webblattrahmensatz mit mehreren parallelen.

Zähnen aufweist, die aus dünnen Metallstreifen ausgebildet und in kleinen Abständen angeordnet sind, und verwendet wird, um die Kettgarne gleichmäßig zu beabstanden und Füllgarne anzuschlagen.

Im allgemeinen sind Zähne zur Verwendung in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine aus einem rostfreien Stahl hergestellt. Die Beständigkeit von Zähnen ist in den vergangenen Jahren aufgrund des zunehmenden Anstiegs der Betriebsgeschwindigkeit von Webmaschinen, der vorherrschenden Verwendung von verschiedenen synthetischen Fasern einschließlich hochfesten Fasern und Fasern mit modifizierten Querschnitten und verschiedenen Schlichtemitteln, wodurch ein schneller Zähneabrieb verursacht wird, ein wichtiges Anliegen gewesen.

Da abgeriebene Zähne einen Fasern und Garnriß verursachen, müssen abgeriebene Zähne durch neue ersetzt werden, was viel Zeit und Mühe erfordert. Somit beeinflußt die Beständigkeit von Zähnen erheblich die Betriebseffizienz der Webmaschine und die Kosten des Stoffes.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung schlugen bisher in der EP 0 550 752 A1 Verbesserungen vor, um die Beständigkeit von Zähnen durch Beschichten der gesamten Oberfläche jedes Zahnes oder wenigstens eines Teils der Oberfläche jedes Zahnes, der einen Bereich einschließt, der einem intensiven Abrieb ausgesetzt ist, mit einer diamantähnlichen Kohlenstoffschicht (nachfolgend "DLC-Schicht" genannt) zu erhöhen.

Die DLC-Schicht ist eine harte amorphe Kohlenstoffhydridschicht, die, z.B., durch ein Dampfphase-Abscheideverfahren, wie z.B. ein Plasma-CVD (chemical vapor deposition)-Verfahren unter Verwendung eines Kohlenwasserstoffgases, wie z.B. Methangas, gebildet ist.

8 zeigt beispielhaft ein Webblatt, das in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine zu verwenden ist, in einer Vorderansicht. Ein Blatt 10 weist einen Webblattrahmen 16, der durch sicheres Zusammenpassen eines oberen und eines unteren Rahmenträgers 12 und eines rechten und eines linken Querträgers 14 gebildet ist, ein Paar Schraubenfedern 18, die sich entlang des oberen und des unteren Rahmenträgers 12 erstrecken, und mehrere Zähne 20 auf, die zwischen den benachbarten Windungen des Paares von Schraubenfedern 18 an dem oberen und dem unteren Ende derart fest gehalten werden, daß sie parallel zueinander in kleinen Abständen angeordnet sind.

Zähne zur Verwendung bei Wasserstrahl-Webmaschinen und Luftstrahl-Webmaschinen schließen einen flachartigen Zahn 20A, der, wie in 9 gezeigt, die Gestalt eines einfachen Streifens aufweist, und einen tunnelartigen Zahn 20B ein, der, wie in 10 gezeigt, eine besondere Gestalt aufweist.

Schattierte Bereiche a und b dieser Zähne 20A und 20B sind als die sich am meisten abreibenden Teile angesehen worden, die dem intensivsten Abrieb durch Garne ausgesetzt sind.

Somit sind wenigstens die Oberflächen eines aus einem rostfreien Stahl hergestellten Basisstreifens 21, die flache Bereiche einschließen, die den Bereichen a oder b entsprechen, mit einer DLC-Schicht 22 beschichtet, wie in 11 gezeigt. Eine Zwischenschicht 23 ist gebildet, um die Haftung der DLC-Schicht 22 an dem Basisstreifen 21 zu erhöhen.

Es ist bewiesen worden, daß die DLC-Schicht, d.h. eine harte Kohlenstoffschicht, die die Oberfläche des Zahns umgibt, die den sich am meisten abreibenden Teil einschließt, die Beständigkeit des Zahns merklich verbessert.

Wenn die DLC-Schicht über die gesamte Oberfläche oder einen Bereich der Oberfläche, die den Bereich a des in 9 gezeigten flachartigen Zahns 20A oder den Bereich b des in 10 gezeigten tunnelartigen Zahns 20B einschließt, durch ein Dampfphase-Abscheideverfahren, wie z.B. ein Plasma-CVD-Verfahren gebildet wird, nimmt jeder Zahn einen großen Plasmaraum ein und ist somit die Produktivitätseffizienz des Dampfphase-Abscheideverfahrens sehr gering.

Da wenigstens beide flachen Bereiche um den Teil des Zahns herum, der in Schleifkontakt mit Garnen ist, mit der DLC-Schicht bedeckt werden müssen, müssen die Zähne mit einem beträchtlich großen Abstand zwischen den flachen Bereichen der Oberflächen von benachbarten Zähnen in einem Plasmaraum (einer schichtbildenden Atmosphäre) gehalten werden. Wenn die DLC-Schicht nur auf einem Teil der flachen Bereiche des Zahns ausgebildet werden muß, muß die von dem Teil der flachen Bereiche verschiedene Oberfläche des Zahns mit einer Maske abgedeckt werden und Abstandshalter zwischen die flachen Bereiche der benachbarten Zähne geschoben werden.

Das aus der EP 0 550 752 A1 bekannte Verfahren zum Ausbilden der DLC-Schicht auf Zähnen benötigt viel Zeit und Arbeit für die Vorbereitung und es kann nur eine Charge mit einer kleinen Anzahl von Zähnen für das DLC-Schicht-bildende Verfahren auf einmal verarbeitet werden und somit ist die Produktivitätseffizienz des DLC-Schicht-bildenden Verfahrens gering.

Die DE 2 220 859 A Offenbart einen Rietstab, bei dem auf die gesamte Längskante ein hartes Material aufgebracht wird.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die vorangehenden Probleme zu lösen, und es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Beständigkeit von Zähnen durch Beschichten der Zähne mit einer harten Kohlenstoffschicht merklich zu erhöhen und ein Ausbilden einer harten Kohlenstoffschicht über die notwendigen Bereiche der Oberflächen der Zähne mit einer sehr hohen Produktivität zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch einen Zahn für ein Webblatt in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine, bestehend aus: einem flachen Streifen aus rostfreiem Stahl, bei dem nur die Oberfläche eines Arbeitskantenrandbereiches, der in Schleifkontakt mit einem Garn kommt, mit einer durch ein Plasma-CVD-Verfahren gebildeten harten Kohlenstoffschicht versehen ist.

Diese Aufgabe wird zudem gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung gelöst durch einen Zahn für ein Webblatt in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine, bestehend aus: einem flachen Streifen aus rostfreiem Stahl, bei dem nur die Oberflächen beider Arbeitskantenrandbereiche des flachen Streifens mit einer durch ein Plasma-CVD-Verfahren gebildeten harten Kohlenstoffschicht versehen sind.

Der hierin verwendete Begriff "Arbeitskantenrandbereich" bezeichnet einen Bereich, der sich entlang der Längskantenlinie des Zahnes erstreckt und gekrümmte oder geneigte Oberflächen einschließt, die sich auf jeder Seite in bezug auf die Längskantenlinie erstrecken, und kann kleine Bereiche mit flachen Seitenflächen benachbart zu den gekrümmten oder geneigten Oberflächen einschließen. Vorzugsweise ist die harte Kohlenstoffschicht derart gebildet, daß sie jeweils weniger als 2 mm breite Bereiche der flachen Seitenflächen benachbart zu der Kantenlinie auf den gegenüberliegenden Seiten der Kantenlinie bedeckt.

Bei dem Zahn gemäß dem ersten und gemäß dem zweiten Aspekt kann vorgesehen sein, daß die harte Kohlenstoffschicht auf jeder Seite in Bezug auf die Längskantenlinie des Arbeitskantenrandbereiches bzw. des jeweiligen Arbeitskantenbereiches in einer Breite gebildet ist, die nicht kleiner als die Dicke des flachen Streifens und nicht größer als die doppelte Dicke des dünnen flachen Streifens ist.

Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Zähnen für ein Blatt zur Verwendung in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine, das die Schritte umfaßt: Übereinanderlegen mehrerer dünner flacher Streifen aus rostfreiem Stahl mit derselben Gestalt in einem Stapel, wobei die flachen Seitenflächen der benachbarten dünnen flachen Streifen in dichtem Kontakt miteinander sind; Anordnen des Stapels mit dünnen flachen Streifen in einer schichtbildenden Atmosphäre, wobei Kantenrandbereiche gegenüber den Arbeitskantenrandbereichen, die mit Garn in Schleifkontakt kommen werden, von einer Zahnausrichtschablone gehalten werden; und Beschichten nur der Arbeitskantenrandbereiche der dünnen flachen Streifen, die der schichtbildenden Atmosphäre ausgesetzt sind, mit einer harten Kohlenstoffschicht mittels eines Plasma-CVD-Verfahrens.

Bei dem Verfahren kann vorgesehen sein, daß eine negative Vorspannung durch die Zahnausrichtschablone an die dünnen flachen Streifen angelegt wird, wenn die harte Kohlenstoffschicht auf den Oberflächen der Arbeitskantenrandbereiche der dünnen flachen Streifen, die in Schleifkontakt mit einem Garn kommen, durch ein Plasma-CVD-Verfahren gebildet wird.

Darüber hinaus wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Zähnen für ein Blatt zur Verwendung in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine, das die Schritte umfaßt: Übereinanderlegen mehrerer dünner flacher Streifen aus einem rostfreiem Stahl mit derselben Gestalt in einem Stapel, wobei die flachen Seitenflächen der benachbarten dünnen flachen Streifen in dichtem Kontakt miteinander sind; Anordnen des Stapels mit dünnen flachen Streifen in einer schichtbildenden Atmosphäre, wobei gegenüberliegende Längsseiten der dünnen flachen Streifen von einer Zahnausrichtschablone ausgerichtet werden; und Beschichten nur der Oberflächen beider Arbeitskantenrandbereiche der dünnen flachen Streifen, die der schichtbildenden Atmosphäre ausgesetzt sind, mit einer harten Kohlenstoffschicht mittels eines Plasma-CVD-Verfahrens.

Bei dem Verfahren kann vorgesehen sein, daß eine negative Vorspannung durch die Zahnausrichtschablone an die dünnen flachen Streifen angelegt wird, wenn die harte Kohlenstoffschicht auf Oberflächen bei der Arbeitskantenrandbereiche der dünnen flachen Streifen durch ein Plasma-CVD-Verfahren gebildet wird.

Diese Verfahren ordnen den Stapel mit mehreren dünnen flachen Streifen, die mit den flachen Bereichen derselben in dichtem Kontakt miteinander übereinandergelegt sind, in der schichtbildenden Atmosphäre an und bilden die harte Kohlenstoffschicht auf den notwendigen Bereichen des dünnen flachen Streifens Demgemäß müssen die dünnen flachen Streifen nicht maskiert werden, ist keine Arbeit mit dem Zwischenlegen von Abstandhaltern zwischen den benachbarten dünnen flachen Streifen notwendig und kann die harte Kohlenstoffschicht auf einer erheblich erhöhten Anzahl von dünnen flachen Streifen gleichzeitig gebildet werden, wodurch die Produktivitätseffizienz des Verfahrens erheblich verbessert werden kann. Es wurde bewiesen, daß die Beständigkeit der Zähne der vorliegenden Erfindung bei weitem höher als diejenige der herkömmlichen Zähne ist, die mit einer harten Kohlenstoffschicht versehen sind, die nur die Vorderseiten oder einen Teil der Vorderseiten derselben abdeckt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine perspektivische Ansicht eines flachartigen Zahns in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung und eines mit dem Zahn verbundenen Garns;

2 ist eine perspektivische Ansicht eines tunnelartigen Zahns in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung und eines mit dem Zahn verbundenen Garns;

3 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie X-X in 1;

4 ist eine Draufsicht auf einen flachen Zahn in einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;

5 ist eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht einer Zahnausrichtschablone, die bei einem Verfahren zum Herstellen von Zähnen zu verwenden ist, die die vorliegende Erfindung verkörpert, wobei einige dünne flache Streifen auf die Zahnausrichtschablone gesetzt sind;

6 ist eine typische Ansicht als Hilfe beim Erklären eines Verfahrens als Beständigkeitstest zum Testen der Beständigkeit von Zähnen hinsichtlich Abrieb durch Garne;

7 eine Schnittansicht einer Zahnausrichtschablone, die bei einem Verfahren zum Herstellen von flachartigen Zähnen verwendet wird, die die vorliegende Erfindung in einem Zustand des Haltens der Zähne an ihren gegenüberliegenden Seiten verkörpert;

8 ist eine Vorderansicht eines Beispiels für ein Webblatt zur Verwendung in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine;

9 und 10 sind Draufsichten eines flachartigen Zahns und eines tunnelartigen Zahns zum Zusammensetzen von Blättern, wie z.B. dem in 8 gezeigten; und

11 ist eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht eines mit einer DLC-Schicht beschichteten Zahns, wie es früher von den Erfindern der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wurde.

Bevorzugte Ausführungsform zur Durchführung der Erfindung

Es werden nachfolgend bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.

Ausführungsformen für Zähne

Die Zähne werden in flachartige und tunnelartige eingeordnet. Die mittleren Bereiche der Längskantenrandbereiche dieser Zähne, die in Schleifkontakt mit Garnen kommen, unterliegen Abrieb. Bei einem in 1 gezeigten flachartigen Zahn 1A oder einem in 2 gezeigten tunnelartigen Zahn 1B ist nur ein Arbeitskantenrandbereich 2 (schattierter Bereich), d.h. ein Arbeitskantenrandbereich, der in Schleifkontakt mit einem Garn 4 kommt, eines den Zahn bildenden dünnen flachen Streifens mit einer harten Kohlenstoffschicht 2 beschichtet.

3 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie X-X in 1. Der flachartige Zahn 1A weist einen ungefähr 0,12 bis 0,5 mm dicken dünnen flachen Streifen 3 aus rostfreiem Stahl auf. Die Oberfläche eines Längsarbeitskantenrandbereiches 3b, d.h. eines Arbeitskantenrandbereiches, der in Schleifkontakt mit einem Garn kommt, des dünnen flachen Streifens 3 ist mit einer harten Kohlenstoffschicht 2 beschichtet, die eine Breite d entlang der Oberfläche des Arbeitskantenrandbereiches 3b aufweist und beidseitig in bezug auf die Längskantenlinie 3c des Arbeitskantenrandbereiches 3b gebildet ist. Obwohl die Breite d der harten Kohlenstoffschicht 2 von der Gestalt des Arbeitskantenrandbereiches 3b abhängt, ist die Breite d vorzugsweise nicht kleiner als die Dicke t des dünnen flachen Streifens 3 und nicht größer als die doppelte Dicke t (t ≤ d ≤ 2t).

Denn es ist bekannt, daß die Breite eines Bereiches, der eine verbesserte Abriebwiderstandsfähigkeit in der Oberfläche des Arbeitskantenrandbereichs eines Zahnes entlang der Oberfläche des Arbeitskantenrandbereiches und beider Seiten in bezug auf die Längsmittenlinie des Arbeitskantenrandbereiches eines Zahnes nicht kleiner als wenigstens die Dicke des dünnen flachen Streifens und nicht größer als höchstens die doppelte Dicke des dünnen flachen Streifens ist.

Die Oberfläche des Arbeitskantenrandbereiches 3b, der mit der harten Kohlenstoffschicht beschichtet ist, schließt die Längskantenlinie 3c und eine gekrümmte oder geneigte Oberfläche ein, die sich auf beiden Seiten entlang und an gegenüberliegenden Seiten der Längsmittenlinie 3c erstreckt; und kann kleine Bereiche der flachen Seitenflächen 3a benachbart zu der gekrümmten oder geneigten Oberfläche einschließen. Die meisten Bereiche der flachen Seitenflächen 3a sind nicht mit der harten Kohlenstoffschicht 2 beschichtet.

Obwohl die volle Länge des Arbeitskantenrandbereiches eines Zahnes mit einer harten Kohlenstoffschicht 2, wie die Arbeitskantenrandbereiche 3b der die vorliegende Erfindung verkörpernden Zähne 1A und 1B, die, wie in den 1 und 2 gezeigt, mit der harten Kohlenstoffschicht 2 beschichtet sind, beschichtet sein kann, ist es wünschenswert, daß die gegenüberliegenden Seiten des Zahnes nicht mit der harten Kohlenstoffschicht beschichtet sind, weil der Zahn durch die Schraubenfedern 18 und einen Klebstoff, wie in 8 gezeigt, an den Rahmenelementen 12 des Webblattrahmens 16 an seinen gegenüberliegenden Seiten fest gesichert werden kann, wenn die gegenüberliegenden Seiten nicht mit der harten Kohlenstoffschicht 2 beschichtet sind.

Vorzugsweise werden beide Längskantenränder des flachartigen Zahnes 1A aus rostfreiem Stahl mit Ausnahme der Seitenbereiche 1e desselben mit einer harten Kohlenstoffschicht 2, wie in 4 gezeigt, beschichtet. Wenn einer der Längskantenrandbereiche, der als Arbeitsrand verwendet wird, von einem Garn abgerieben wird, wird der flachartige Zahn 1A umgedreht, um den anderen Längsrandbereich als Arbeitskantenrand zu verwenden, so daß die effektive Betriebsdauer des flachartigen Zahns 1A verlängert werden kann.

Somit ist nur die Oberfläche des Kantenrandbereiches des die vorliegende Erfindung verkörpernden Zahnes 1A oder 1B einschließlich der Bereiche der Oberfläche, die mit einem Garn in Kontakt kommen und exponiert sind, wenn mehrere Zähne 1A oder 1B in einem Stapel in dichtem Kontakt miteinander übereinandergelegt sind, mit der harten Kohlenstoffschicht 2 beschichtet.

Verfahren zum Herstellen von Zähnen

Ein Verfahren zum Herstellen von Zähnen gemäß der vorliegenden Erfindung, das die vorliegende Erfindung verkörpert, wird nachfolgend beschrieben werden.

Wie in 5 gezeigt, werden mehrere dünne flache Streifen 3 aus rostfreiem Stahl mit derselben Gestalt in einem Stapel übereinandergelegt, wobei die flachen Seitenflächen 3a derselben in dichtem Kontakt miteinander sind, wird der Stapel mit den dünnen flachen Streifen 3 mit den Kantenbereichen 3d, die mit von der Zahnausrichtschablone 5 ausgerichteten Garnen nicht in Schleifkontakt kommen, auf einer Zahnausrichtschablone 5 gehalten, und wird die die in dieser Weise die dünnen flachen Streifen 3 haltende Zahnausrichtschablone 5 in einem eine Schicht bildenden Vakuumgerät, das nicht gezeigt ist, angeordnet.

Die Zahnausrichtschablone 5 weist ein leitfähiges Element 5a, das in Kontakt mit den Kantenrandbereichen 3d der dünnen flachen Streifen 3 ist, und jeweils Isolierseitenelemente 5b in dichtem Kontakt mit den flachen Seitenflächen 3a der dünnen flachen Streifen 3 an den gegenüberliegenden Seiten des Stapels auf. Unter gewissen Bedingungen einschließlich derjenigen der Gestalt der dünnen flachen Streifen 3 und der Anzahl der dünnen flachen Streifen 3 in dem Stapel ist es vorzuziehen, leitfähige Seitenelemente anstelle der Isolierseitenelemente 5b zu verwenden.

Nach einem Evakuieren des Vakuumgerätes auf ein vorherbestimmtes Vakuum werden die Oberflächen der Arbeitskantenrandbereiche 3b der dünnen flachen Streifen 3, die in Kontakt mit Garnen kommen, beschossen, und eine harte Kohlenstoffschicht wird durch ein Gleichstrom-Plasma-CVD-Verfahren auf die Oberflächen der Arbeitskantenrandbereiche 3b aufgebracht, während eine negative Vorspannung Eb durch das leitfähige Element 5a der Zahnausrichtschablone 5 an die dünnen flachen Streifen 3 angelegt wird.

Die gegenüberliegenden Seiten der dünnen flachen Streifen 3 können mit der Zahnausrichtschablone 5 bedeckt werden, um Zähne zu erhalten, deren gegenüberliegende Seiten nicht mit der harten Kohlenstoffschicht beschichtet sind.

In dieser Ausführungsform sind die Verfahrensbedingungen für das Beschießen und das Aufbringen der harten Kohlenstoffschicht wie folgt. Beschießen Gas: Argongas Vakuum: 4 Pascal (3 × 10–3 Torr) Gleichspannung: –5 kV Dauer: 5 Minuten
Ausbringen der harten Kohlenstoffschicht Gas: Benzolgas Vakuum: 6,5 Pascal (5 × 10–3 Torr) Gleichspannung: –3 kV Schichtdicke (Kantenrandbereich): 1 &mgr;m

Die harte Kohlenstoffschicht 2 ist auf den Oberflächen der Kantenrandbereiche des flachartigen Zahnes 1A und des tunnelartigen Zahnes 1B, wie in 1 und 2 gezeigt, unter den vorangehenden Verfahrensbedingungen gebildet.

Zähne in Beispiel 1, die mit dem Verfahren in dieser Ausführungsform hergestellt und nur auf den Arbeitskantenrandbereichen mit der harten Kohlenstoffschicht versehen sind, Zähne in Vergleichsbeispiel 1, die mit der harten Kohlenstoffschicht über die gesamten Oberflächen derselben versehen sind, und Zähne in Vergleichsbeispiel 2, die mit der harten Kohlenstoffschicht nur auf Bereichen der Oberflächen derselben einschließlich Bereichen, die einem wie in 9 gezeigten Bereich a oder dem in 10 gezeigten Bereich b entsprechen, wurden hinsichtlich der Schichtaufbringrate, wie sie an einem Mittenbereich des Arbeitskantenrandbereiches gemessen wurde, Produktivitätseffizienz des Verfahrens (die Anzahl der verarbeiteten Zähne) und Beständigkeit verglichen. Vergleichsergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgelistet.

Wie anhand der Tabelle ersichtlich ist, beträgt die Anzahl der in einer Charge durch das Verfahren in dieser Ausführungsform verarbeiteten Zähne das 20-fache derjenigen von in Chargen durch die herkömmlichen Verfahren verarbeiteten Zähne, und die durch die Betriebsdauer (h-hours) ausgedrückte Beständigkeit der Zähne in Beispiel 1 ist weitaus länger als diejenige von Vergleichsbeispielen 1 und 2. Obwohl die Aufbringrate bei dem Ausbilden der harten Kohlenstoffschicht durch das Verfahren in dieser Ausführungsform etwas geringer als diejenigen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 ist, weil die Chargengröße von Beispiel 1 das 20-fache derjenigen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 beträgt, ist das Verfahren zum Aufbringen der harten Kohlenstoffschicht nur eines der notwendigen Verfahren, die zum Ausbilden der harten Kohlenstoffschicht auf den dünnen flachen Streifen notwendig sind, und Arbeit zum Anordnen von Abstandhaltern zwischen den dünnen flachen Streifen und Entfernen der Abstandhalter, und Arbeit zum Aufbringen einer Maske und Entfernen derselben von den dünnen flachen Streifen sind nicht notwendig. Somit ist die Gesamtverfahrenszeit des Verfahrens in dieser Ausführungsform weitaus kürzer als die für die Vergleichsbeispiele 1 und 2 notwendigen.

Obwohl die Gründe dafür, daß die Beständigkeit der mittels des Verfahrens in dieser Ausführungsform hergestellten Zähne bei weitem exzellenter als diejenige der Zähne mit flachen Oberflächen ist, die mit der harten Kohlenstoffschicht beschichtet sind, unklar sind, wird gefolgert, daß die exzellente Beständigkeit der durch das Verfahren in dieser Ausführungsform hergestellten Zähne der Herstellung eines ungestörten Plasmas in Räumen zwischen den benachbarten dünnen flachen Streifen und dem resultierenen stabilen Aufbringen einer festen harten Kohlenstoffschicht zuzuschreiben ist.

Ein Verfahren zum Testen der Beständigkeit wird nachfolgend beschrieben werden. 6 ist eine typische Ansicht als Hilfe beim Erklären eines Verfahrens als Beständigkeitstest zum Testen des Abriebwiderstands von Zähnen, wenn sie von einem Garn gerieben werden.

Vier Probezähne sind an dem Umfang einer Probehaltewalze 30 in Winkelabständen von 90° derart angebracht, daß sie sich entlang der Achse der Probehaltewalze 30 erstrecken und radial von derselben vorragen. Ein Garn 31, das aus einem Garnkörper herausgezogen wird, wird durch Führungsrollen 32 derart gezogen, daß es sich in einen Bereich erstreckt, in dem die Testzähne 1 gedreht werden. Das Garn 31 wird auf einer Wickelspule 33 aufgenommen. Das Garn 31 wird von einer Spannfeder 34 mit 30 g gespannt. Die Spannung des Garns 31 wird von einem Spannungsmesser 35 gemessen und der Zustand des Garns 31 wird reguliert, um die feste Spannung aufrechtzuerhalten.

Das Garn 31 ist ein 50 Denier-24 Filament-Polyester-Filamentgarn. Die Wickelspule 33 wird mit 200 Umdrehungen pro Minute (rpm) und die Zahnhaltewalze 30 mit 1000 Umdrehungen pro Minute (rpm) gedreht.

Die Zahnhaltewalze 30 und die Wickelspule 33 werden periodisch angehalten, um das Garn 31 anzuhalten, und die Probezähne 1 werden hinsichtlich Abriebkerben untersucht. Die Untersuchung wird periodisch wiederholt, um die Zeit zu messen, bei der die Probezähne 1 von dem Garn 31 abgerieben werden, bevor Abriebkerben in den Probezähnen 1 ausgebildet sind.

Die so gemessenen Zeiten in Stunden (h) sind in der oben gezeigten Tabelle aufgelistet. Die Zeiten für die Zähne, die vollständig mit einer Chromschicht durch Verchromung beschichtet sind, und rostfreie Zähne, die mit keiner Schicht beschichtet sind, bevor Abriebkerben ausgebildet wurden, betrugen jeweils ungefähr 30 Stunden und ungefähr 10 Stunden.

Übrigens können durch die folgenden Verfahren nur die Oberflächen beider Längskantenrandbereiche des flachartigen Zahnes 1A mit einer harten Kohlenstoffschicht, wie in 4 gezeigt, beschichtet werden.

Unter Bezugnahme auf 7 werden mehrere dünne flache Streifen 3 aus rostfreiem Stahl mit derselben Gestalt in einem Stapel in einer Richtung senkrecht zu der Fläche mit den flachen Seitenflächen 3a desselben in dichtem Kontakt miteinander übereinandergelegt, wobei der Stapel mit den dünnen flachen Streifen 3 auf einer Zahnausrichtschablone 6 mit den gegenüberliegenden Längsseiten 3e der dünnen flachen Streifen 3 in Kontakt mit den leitfähigen Elementen der Zahnausrichtschablone 6 gehalten wird. Die Zahnausrichtschablone 6, die den Stapel aus den dünnen flachen Streifen 3 hält, wird in einer in einem Vakuumgerät erzeugten schichtbildenden Atmosphäre angeordnet, eine negative Vorspannung Eb wird durch die Zahnausrichtschablone 6 an die dünnen flachen Streifen 3 angelegt, und eine harte Kohlenstoffschicht wird auf die Oberflächen der Längskantenrandbereiche 3b, 3d der dünnen flachen Streifen 3, die durch ein Gleichstrom-Plasma-CVD-Verfahren der schichtbildenden Atmosphäre ausgesetzt sind, aufgebracht.

Die Bedingungen für das Beschießen und die Schichtbildung in dieser Ausführungsform können dieselben wie in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel sein.

Obwohl die vorangehenden Ausführungsformen die harte Kohlenstoffschicht direkt auf der Oberfläche des Kantenrandbereiches des Zahnes ausbilden, kann eine Zwischenschicht zwischen der Oberfläche des Randbereiches des Zahnes und der harten Kohlenstoffschicht ausgebildet werden, um die Haftung der harten Kohlenstoffschicht an der Oberfläche des Kantenrandbereiches des Zahnes zu erhöhen.

Die Zwischenschicht kann eine zusammengesetzte Zwischenschicht sein, die aus einer Chrom (Cr) oder Titan (Ti)-Schicht und einer Silizium-Schicht, einer aufgekohlten Schicht, die durch Aufkohlen der Oberflächenschicht des dünnen flachen Streifens gebildet wird, oder einer Schicht aus einem Carbid aus einem Metall der Gruppe IVa oder Va bestellen. Die effektivste Zwischenschicht ist eine Titancarbid-Schicht mit einem überschüssigen Kohlenstoffgehalt.

Die harte Kohlenstoffschicht wurde durch das Gleichstrom-Plasma-CVD-Verfahren gebildet, kann aber durch verschiedene Dampfabscheideverfahren, wie z.B. ein RF (Radio Frequency)-Plasma-CVD-Verfahren und ein ECR (Electron Cyclotron Resonance), gebildet werden. Natürlich kann das Prozeßgas irgendein geeignetes von verschiedenen Kohlenwasserstoffgasen sein.

Wie anhand der vorangehenden Beschreibung ersichtlich ist, weist jeder Zahn gemäß der vorliegenden Erfindung einen Arbeitskantenrandbereich auf, der in Schleifkontakt mit einem Garn kommt, wenn er auf einen Webblattrahmen gesetzt und in einer Webmaschine verwendet wird, der mit der harten Kohlenstoffschicht fest beschichtet ist, und eine erheblich verbesserte Beständigkeit gegenüber Abrieb durch ein Garn aufweist. Da die flachen Seitenflächen der Zähne kaum mit der harten Kohlenstoffschicht beschichtet sind, können verschwenderische Kosten für das Ausbilden einer unnötigen harten Kohlenstoffschicht gespart werden, sind die Abmessungen der Zähne und die innewohnenden Eigenschaften der dünnen flachen Streifen einschließlich Zähigkeit kaum verändert und können die Zähne somit durch das herkömmliche Verfahren gestaltet werden.

Die Zähne gemäß der vorliegenden Erfindung können durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer hohen Produktivitätseffizienz und geringen Herstellungskosten hergestellt werden, das weder irgendwelche Abstandhalter, die zwischen die benachbarten dünnen flachen Streifen geschoben werden müssen, um die dünnen flachen Streifen von einander zu beabstanden, noch irgendeine Maske zum Bedecken der dünnen flachen Streifen benötigt, wenn die harte Kohlenstoffschicht auf den Oberflächen der Arbeitskantenrandbereiche der dünnen flachen Streifen gebildet werden, und fähig ist, die harte Kohlenstoffschicht nur auf den Oberflächen der Arbeitskantenrandbereiche mehrerer in einem Stapel mit den flachen Seitenflächen der benachbarten dünnen flachen Streifen in dichtem Kontakt miteinander übereinandergelegter dünner flacher Streifen auszubilden. Demgemäß wird die Arbeitseffizienz merklich verbessert und die Anzahl von dünnen Platten, die in dem Plasmaraum in einer Charge verarbeitet werden können, ist bei weitem größer als diejenige von dünnen Platten, die durch das herkömmliche Verfahren verarbeitet werden, um herkömmliche Zähne zu bilden.

Industrielle Anwendbarkeit

Die vorliegende Erfindung erhöht die Beständigkeit von Zähnen für ein Webblatt zur Verwendung in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine merklich, und der Zahn der vorliegenden Erfindung kann mit einer Produktivitätseffizienz hergestellt werden, die zwanzigmal größer als diejenige ist, mit der die herkömmlichen Zähne, die mit einer harten Kohlenstoffschicht beschichtet sind, hergestellt werden.

Demgemäß liefert die vorliegende Erfindung ein hochbeständiges Webblatt mit geringen Kosten, erhöht sie nicht die Kosten des Webblattes für die Webmaschine erheblich, verlängert sie die Auswechselperiode für das Webblatt erheblich, reduziert sie die Wartungskosten erheblich und ermöglicht sie die Herstellung von Stoffen guter Qualität mit niedrigen Kosten.


Anspruch[de]
Zahn (1A; 1B) für ein Webblatt in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine, bestehend aus:

einem flachen Streifen (3) aus rostfreiem Stahl, bei dem nur die Oberfläche eines Arbeitskantenrandbereiches (3b), der in Schleifkontakt mit einem Garn (4) kommt, mit einer durch ein Plasma-CVD-Verfahren gebildeten harten Kohlenstoffschicht (2) versehen ist.
Zahn (1A; 1B) für ein Webblatt in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine, bestehend aus:

einem flachen Streifen (3) aus rostfreiem Stahl, bei dem nur die Oberflächen beider Arbeitskantenrandbereiche (3b, 3d) des flachen Streifens (3) mit einer durch ein Plasma-CVD-Verfahren gebildeten harten Kohlenstoffschicht (2) versehen sind.
Zahn (1A; 1B) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die harte Kohlenstoffschicht (2) auf jeder Seite in Bezug auf die Längskantenlinie (3c) des Arbeitskantenrandbereiches (3b) bzw. des jeweiligen Arbeitskantenbereiches (3b, 3d) in einer Breite (d) gebildet ist, die nicht kleiner als die Dicke (t) des flachen Streifens (3) und nicht größer als die doppelte Dicke (t) des dünnen flachen Streifens (3) ist. Verfahren zur Herstellung von Zähnen für ein Blatt zur Verwendung in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine, das die Schritte umfaßt:

Übereinanderlegen mehrerer dünner flacher Streifen aus rostfreiem Stahl mit derselben Gestalt in einem Stapel, wobei die flachen Seitenflächen der benachbarten dünnen flachen Streifen in dichtem Kontakt miteinander sind;

Anordnen des Stapels mit dünnen flachen Streifen in einer schichtbildenden Atmosphäre, wobei Kantenrandbereiche gegenüber den Arbeitskantenrandbereichen, die mit Garn in Schleifkontakt kommen werden, von einer Zahnausrichtschablone gehalten werden; und

Beschichten nur der Arbeitskantenrandbereiche der dünnen flachen Streifen, die der schichtbildenden Atmosphäre ausgesetzt sind, mit einer harten Kohlenstoffschicht mittels eines Plasma-CVD-Verfahrens.
Verfahren zur Herstellung von Zähnen für ein Blatt zur Verwendung in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine negative Vorspannung durch die Zahnausrichtschablone an die dünnen flachen Streifen angelegt wird, wenn die harte Kohlenstoffschicht auf den Oberflächen der Arbeitskantenrandbereiche der dünnen flachen Streifen, die in Schleifkontakt mit einem Garn kommen, durch ein Plasma-CVD-Verfahren gebildet wird. Verfahren zur Herstellung von Zähnen für ein Blatt zur Verwendung in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine, das die Schritte umfaßt:

Übereinanderlegen mehrerer dünner flacher Streifen aus einem rostfreiem Stahl mit derselben Gestalt in einem Stapel, wobei die flachen Seitenflächen der benachbarten dünnen flachen Streifen in dichtem Kontakt miteinander sind;

Anordnen des Stapels mit dünnen flachen Streifen in einer schichtbildenden Atmosphäre, wobei gegenüberliegende Längsseiten der dünnen flachen Streifen von einer Zahnausrichtschablone ausgerichtet werden; und

Beschichten nur der Oberflächen beider Arbeitskantenrandbereiche der dünnen flachen Streifen, die der schichtbildenden Atmosphäre ausgesetzt sind, mit einer harten Kohlenstoffschicht mittels eines Plasma-CVD-Verfahrens.
Verfahren zur Herstellung von Zähnen für ein Blatt zur Verwendung in einer Hochgeschwindigkeitswebmaschine gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine negative Vorspannung durch die Zahnausrichtschablone an die dünnen flachen Streifen angelegt wird, wenn die harte Kohlenstoffschicht auf Oberflächen bei der Arbeitskantenrandbereiche der dünnen flachen Streifen durch ein Plasma-CVD-Verfahren gebildet wird.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
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