-
Die Erfindung betrifft Führungs- und Stützelemente für Zug- und Tragmittel in der Fördertechnik, insbesondere zur Abstützung und Führung von Rollen- Matten,- oder Gleitketten, Zahn- und Rundriemen und Fördergurten, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
-
Es ist bekannt, dass Zug- und Tragmittel in der Fördertechnik, z. B. Rollen- oder Gleitketten, Zahn- und Rundriemen sowie Mattenketten und Fördergurte in der Regel meist durch Kunststoffschienen aus hochmolekularen Polyethylen (PE-UHMW) oder aus Polyamid (PA) abgestützt werden. Die verwendeten Führungs- und Stützschienen aus thermoplastischen Kunststoffen ermöglichen zwar einen quasi schmierungsfreien Einsatz, haben jedoch bei Rollen- und Staurollenketten den Nachteil, dass nur eine begrenzte Fördergeschwindigkeit bzw. Gutmasse erreicht wird, da sich in Folge der Kriechneigung, insbesondere bei langen Belastungszeiten, die Rollen oder Ketten in die Oberfläche der Kunststoffschiene des Materials eindrücken. Bei den Anwendungen in Verbindung mit Riemen oder Ketten treten schon bei relativ geringen Gleitgeschwindigkeiten und mittleren Belastungen in Folge der Normalkräfte aus der Gutmasse thermische Überlastungen auf. Um diese Mängel zu beseitigen, kommen aus werkstofftechnischer Sicht aktuell gleitmodifizierte Schienen zum Einsatz, um die Reibwerte zwischen Schiene und Kette zu senken, wobei deren Bandbreite von eingelagertem Öl über Glaskugeln bis hin zu Fasern reicht. Weiterhin finden in diesem Zusammenhang Gleitleisten Anwendung, welche eine definierte Verschleißschicht besitzen, die auf einem Trägermaterial ruht. Alle diese Varianten sind entweder in ihrer Herstellung teuer oder müssen in kurzen Intervallen ausgetauscht werden, was zu erhöhtem Materialaufwand und zu Stillstandzeiten in der Produktion führt. Zusammenfassend ergeben sich für die derzeit in der Praxis eingesetzten Schienen folgende Probleme:
Unter starker Belastung durch das Transportgut hervorgerufen, neigt das eingesetzte Material teilweise zum Kriechen, infolgedessen die Gebrauchstauglichkeit der Führungs- und Stützelemente negativ beeinflusst wird. Durch die relativ starke Belastungsintensität (Energieeintrag in die Reibpaarung p·v-Wert in W/mm2) kommt es zu einer hohen Temperaturbelastung welche diesen Aspekt noch verstärken. Wird zur Verbesserung des tribologischen Verhaltens bewusst eine Verschleißschicht eingesetzt, so muss deren Abnutzungsvorrat turnusmäßig aufgefüllt oder das ganze Maschinenelement getauscht werden. Es wird deutlich, dass Kunststoffgleitleisten ein großes Verbesserungspotenzial aufweisen, welches einerseits die technische und tribologische Seite derartiger Anwendungen aufwertet, andererseits aber auch die Wirtschaftlichkeit betrifft.
-
Aus der
WO 2008/030969 A2 gehen Verbundmaterialien und ein Verfahren zu deren Herstellung hervor. Die Verbundmaterialien können eine Vielzahl von Füllstoffen enthalten, die verbesserte mechanische Eigenschaften ermöglichen. Als Füllstoffe, welche in den Verbundmaterialien enthalten sein können, kommen Cellulose-Materialien, wie landwirtschaftliche Produkte und dergleichen zum Einsatz. Auch Haferspelzen sind für HDPE aufgeführt. Dabei werden jedoch keine tribologischen Kenngrößen oder Vorteile benannt, es wird sich nur auf mechanische Eigenschaften bezogen.
-
Die
US 2007/0105984 A1 bezieht sich auf einen Haftvermittler, der die Wasseraufnahme in Verbindung mit einer PVC-Matrix und natürlichen Füllstoffen senkt. Es werden mechanische aber keine tribologischen Größen angegeben. Außerdem wird auf eine Menge von Additiven im Allgemeinen, als Bestandteil der Mischung hingewiesen.
-
Die
US 2007/0208 110 A1 offenbart einen Haftvermittler und dessen Verarbeitung mit Polymeren in Naturfasern. Die Eigenschaften die selbiger verbessert sind mechanischer (Kriechen, Verformung bei Erwärmung, Schlagzähigkeit, Bruchspannungen) und physikalischer Natur (thermische Wärmeausdehnung, Wasseraufnahme). Tribologische Kenngrößen sind auch hier nicht genannt.
-
Aus
DE 10 2004 055 421 A1 ist ein mechanisch beanspruchbares Gleit- oder Reibelement bestehend aus wenigsten zwei miteinander vermischten Kunststoffen, einer Kunststoffmatrix und einem chemisch gebundenen Kunststoff bekannt, wobei der erste Kunststoff eine Kunststoffmatrix bildet, in der der zweite Kunststoff chemisch gebunden. Das Verfahren zur Herstellung eines Gleit- oder Reibelements ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung zumindest des Abschnitts bevorzugt in einem Spritzgießverfahren ein Granulat aus wenigstens zwei verschiedenen Kunststoffen, von denen der erste Kunststoff eine Kunststoffmatrix bildet, in der der als Gleitwerkstoff dienende zweite Kunststoff chemisch gebunden ist, wobei der erste Kunststoff PA und der zweite Kunststoff PTFE ist.
-
DE 20021355 U1 beschreibt einen verschleißfesten Belag mit einer Basislage aus gummielatischem Material sowie Reibelementen aus einem Verbundwerkstoff aus relativ hartem Kunststoffmaterial und darin eingelagerten Füll- und/oder Verstärkungsstoffen.
-
In der Basislage aus gummielastischem Material befinden sich teilweise eingebettete erhabene Reibelemente aus einem Verbundwerkstoff aus relativ hartem Kunststoffmaterial als Matrix und darin eingelagerten Füll- und/oder Verstärkungsstoffen, wobei als Füll- und/oder Verstärkungsstoffe abriebfeste Fasern, Platelets oder Partikel als Verstärkungsstoffe in die duroplastische Matrix eingebunden sind.
-
Letztlich ist ein Gleitelement mit guter Einbettfähigkeit für Partikel mit einer hohen dynamischen Belastbarkeit bekannt (
EP 1538354 A1 ), bestehend aus einem Grundkörper, der mit einer Gleitschicht aus einem Gleitmaterial beschichtet ist. Die Gleitschicht ist gebildet aus wenigstens teilweise aus einer Zwischenräume bildenden Stützstruktur in Kombination mit dem Gleitmaterial gebildet ist, wobei das Volumen der Zwischenräume gegenüber dem Volumenanteil der Stützstruktur größer als 70% ist, und dass das Material der Stützstruktur eine höhere Festigkeit als das Gleitmaterial aufweist. Dabei ist das Gleitmaterial ein Metall, wie z. B. eine Nickelbeschichtung.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, hochbelastbare Führungs- und Stützelemente für Zug- und Tragmittel in der Fördertechnik zu schaffen, die sich durch eine Verbesserung der tribologischen Eigenschaften einer vorhandenen Reibpaarung, d. h. geringer Gleitreibwert, geringer Verschleiß und damit geringer Tribologiewert, bei höherer Druckfestigkeit, verringerter Kriechneigung und höherer Temperaturbeständigkeit des Führungs- und Stützelementes auszeichnen, und Verfahren zu ihrer Herstellung.
-
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass die Führungs- und Stützelemente verbesserte tribologische Eigenschaften und höhere Druckfestigkeit aufweisen, bei gleichzeitig verringerter Kriechneigung, höherer Temperaturbeständigkeit der Führungs- und Stützelementes, wodurch die Führungs- und Stützelemente hochbelastbar sind.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
-
Die erfindungsgemäßen Führungs- und Stützelemente für Zug- und Tragmittel in der Fördertechnik bestehen aus einer bei einer Temperatur bis zu 230°C verarbeiteten Mischung aus Haferspelzen, thermoplastischem Kunststoff und Additiven, wobei die Mischung aus 5 bis 85% Haferspelzen, bis 10% Additiven zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften des Gemisches und 5 bis 95% thermoplastischem Kunststoff besteht, wobei als thermoplastischer Kunststoff Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyoxymethylen (POM) oder eine Mischung daraus verwendet wird. Die Haferspelzen haben dabei vorzugsweise eine Körnung bis 2000 μm.
-
1. Beispiel:
-
Eine Mischung aus 60% Haferspelzen in Korngröße bis 750 μm, 35% Polyethylen (PE) und 5% Additiv zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften.
-
2. Beispiel:
-
Eine Mischung aus 25% Haferspelzen in Korngröße bis 1500 μm, 65% Polypropylen (PP) und 10% Additiv zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften.
-
3. Beispiel:
-
Eine Mischung aus 55% Haferspelzen in Korngröße bis 2000 μm, 47,5% Polyoxymetylen (POM) und 2,5% Additiv zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften.
-
4. Beispiel:
-
Eine Mischung aus 50% Haferspelzen in Korngröße bis 1750 μm, 49,99% einer Mixtur aus verschiedenen thermoplastischen Kunststoffen und 0,01% Additiv zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften. Alle angegeben %-Zahlen sind Masse%.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Führungs- und Stützelemente für Zug- und Tragmittel in der Fördertechnik ist dadurch charakterisiert, dass ein Compound aus Haferspelzen, thermoplastischem Kunststoff und Additiven bei einer Temperatur bis zu 230°C in üblichen Spritzgieß-, Extrusions- oder Pressverfahren verarbeitet wird, wobei die Mischung aus 5 bis 85% Haferspelzen, bis 10% Additiven zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften des Gemisches und 5 bis 95% thermoplastischem Kunststoff besteht, wobei als thermoplastischer Kunststoff Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyoxymethylen (POM) oder eine Mischung daraus verwendet wird.
-
Die Additive können eine Mischung aus einem Additiv zur Verbesserung der Haftung von Füllstoff und Matrix und einem Additiv zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften des Compounds sein, es ist aber auch möglich, nur ein Additiv zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften zu verwenden.
-
Die gewünschte Querschnittsgeometrie der Führungs- und Stützelemente kann sowohl über eine direkte Formgebung im Herstellungsprozess als auch durch nachträgliche Bearbeitung mittels Fräsen aus einem Halbzeug erfolgen.