DE102013107353A1

DE102013107353A1 - Electrically conductive conveyor belt with filler objects with a nanostructure

Info

Publication number: DE102013107353A1
Application number: DE102013107353.0A
Authority: DE
Inventors: Peter Blankenhorn
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2015-01-15
Also published as: CN105358747A; WO2015004072A1; EP3019649A1

Abstract

Ein Transportband zum Transportieren eines pneumatisch zu verdichtenden Fasermaterials besteht zumindest in einem Fasermaterial führenden Bereich aus einem luftdurchlässigen Flächengebilde, insbesondere einem Gewebe, aus Kunststofffilamenten. Die Kunststofffilamente sind zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet. Die elektrisch leitfähig ausgebildeten Kunststofffilamente enthalten elektrisch leitfähige Füllstoffobjekte, die eine Nanostruktur aufweisen und aus einem duktilen Material bestehen. Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Transportbands zum Transportieren eines pneumatisch zu verdichtenden Fasermaterials werden aus einer Kunststoffmasse Kunststofffilamente extrudiert, die zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet werden und zu dem Flächengebilde weiter verarbeitet werden. Der Kunststoffmasse werden vor dem Extrudieren elektrisch leitfähige Füllstoffobjekte beigemengt, die eine Nanostruktur aufweisen und aus einem duktilen Material bestehen.A conveyor belt for transporting a fibrous material to be compacted pneumatically consists at least in a region leading from the fiber material of an air-permeable fabric, in particular a woven fabric, of plastic filaments. The plastic filaments are at least partially electrically conductive. The electrically conductive plastic filaments contain electrically conductive filler objects which have a nanostructure and consist of a ductile material. In a method for producing a conveyor belt for transporting a fibrous material to be compressed pneumatically, plastic filaments are extruded from a plastic mass, which are formed at least partially electrically conductive and are further processed into the fabric. The plastic compound is admixed prior to extrusion electrically conductive filler objects, which have a nanostructure and consist of a ductile material.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Transportband zum Transportieren eines pneumatisch zu verdichtenden Fasermaterials, wobei das Transportband zumindest in einem fasermaterialführenden Bereich aus einem luftdurchlässigen Flächengebilde, insbesondere einem Gewebe, aus Kunststofffilamenten besteht und wobei die Kunststofffilamente zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet sind. The present invention relates to a conveyor belt for transporting a fibrous material to be compacted pneumatically, wherein the conveyor belt consists of plastic filaments at least in a fiber material-carrying region of an air-permeable sheet, in particular a fabric, and wherein the plastic filaments are at least partially formed electrically conductive.

Beim Verspinnen von Fasern in einer Spinnmaschine, beispielsweise einer Ringspinnmaschine oder Luftspinnmaschine, mit einer Verdichtungsvorrichtung wird das Fasermaterial zunächst in einem an der Spinnmaschine angeordneten Streckwerk verstreckt. Bevor dem verstreckten Fasermaterial anschließend in der Spinneinheit der Spinnmaschine der Spinndrall erteilt wird, wird das Fasermaterial durch die Verdichtungsvorrichtung geleitet, in welcher der verstreckte Faserverband verdichtet wird und in seiner Breite reduziert wird, so dass auch die im Randbereich des Faserstranges liegenden Fasern gut in den entstehenden Faden eingebunden werden. Hierdurch können qualitativ hochwertige Garne mit einer geringen Haarigkeit hergestellt werden. During the spinning of fibers in a spinning machine, for example a ring spinning machine or air spinning machine, with a compacting device, the fiber material is first drawn in a drafting device arranged on the spinning machine. Before the stretched fiber material is subsequently given the spinning twist in the spinning unit of the spinning machine, the fiber material is passed through the compacting device, in which the stretched fiber structure is compressed and reduced in width, so that the fibers lying in the edge region of the fiber strand well into the be formed resulting thread. As a result, high-quality yarns with a low hairiness can be produced.

Bei pneumatischen Verdichtungsvorrichtungen wird dabei ein luftdurchlässiges Transportband über einen Saugschlitz geführt. Das Transportband ist angetrieben und transportiert hierdurch den Faserverband durch die nach dem Streckwerksaustritt angeordnete Verdichtungszone. In derartigen Verdichtungsvorrichtungen mit einem luftdurchlässigen Transportband tritt häufig das Problem auf, dass sich das Transportband, das in der Regel aus Kunstfasern besteht, elektrostatisch auflädt, so dass es zu unerwünschten Anhaftungen von Fasern und Verunreinigungen an dem Transportband kommen kann. Hierdurch wird die Luftdurchlässigkeit des Transportbandes und damit die Verdichtungswirkung der Verdichtungsvorrichtung verringert. Zur Lösung dieses Problems wurde bereits vorgeschlagen, das Gewebe des Transportbandes soweit elektrisch leitfähig auszubilden, dass elektrostatische Aufladungen vermieden werden können. In pneumatic compression devices while an air-permeable conveyor belt is guided over a suction slot. The conveyor belt is driven and thereby transports the fiber structure through the compression zone arranged after the drafting system outlet. In such compactors with an air-permeable conveyor belt, the problem often arises that the conveyor belt, which is usually made of synthetic fibers, electrostatically charges, so that it can lead to undesirable adhesion of fibers and contaminants on the conveyor belt. As a result, the air permeability of the conveyor belt and thus the compression effect of the compacting device is reduced. To solve this problem has already been proposed to form the fabric of the conveyor belt electrically conductive so far that electrostatic charges can be avoided.

Aus der DE 20 2007 013 020 U1 ist es beispielsweise bekannt geworden, einen Teil der Fäden, aus welchen das Gewebe des Transportbandes aufgebaut ist, mit einer Metallbeschichtung zu versehen und hierdurch elektrisch leitfähig auszubilden. Nachteilig dabei ist, dass die Fasern bzw. Fäden des Gewebes nach ihrer Herstellung einem vergleichsweise aufwändigen Beschichtungsprozess unterzogen werden müssen und zudem bei mechanischer Beanspruchung des Transportbandes die Gefahr einer Beschädigung der Beschichtung besteht. From the DE 20 2007 013 020 U1 It has become known, for example, to provide a part of the threads from which the fabric of the conveyor belt is constructed, with a metal coating and thereby form electrically conductive. The disadvantage here is that the fibers or threads of the fabric must be subjected to a comparatively complex coating process after their production and also there is a risk of damage to the coating under mechanical stress on the conveyor belt.

Die DE 10 2004 005 953 A1 schlägt vor, dem Gewebe elektrostatische Aufladungen verhindernde Materialien beizugeben. Beispielsweise können Metallfasern oder Kohlefasern als elektrisch leitende Fibrille in einem Multifilament eingesetzt werden. Nach einer anderen Ausführung ist vorgesehen, dass die Kunststofffilamente mit geschnittenen Kohlefasern durchsetzte Monofilamente sind. Hierdurch können zwar Transportbänder hergestellt werden, die elektrostatische Aufladungen vermindern können. Es besteht jedoch die Gefahr, dass die Eigenschaften des Transportbandes in Bezug auf seine Flexibilität und Festigkeit verloren gehen, so dass es im Betrieb zu Beschädigungen der Transportbänder kommen kann. Zudem kann es bei der Weiterverarbeitung derartiger Filamente in bestimmten Fertigungsprozessen zu Beschädigungen der eingearbeiteten Fasern kommen, die die Leitfähigkeit des Filaments bzw. des Transportbandes beinträchtigen. The DE 10 2004 005 953 A1 proposes to add to the fabric electrostatic charging preventing materials. For example, metal fibers or carbon fibers can be used as electrically conductive fibrils in a multifilament. According to another embodiment, it is provided that the plastic filaments are monofilaments interspersed with cut carbon fibers. As a result, although conveyor belts can be produced, which can reduce electrostatic charges. However, there is a risk that the properties of the conveyor belt are lost in terms of its flexibility and strength, so that it can come in operation to damage the conveyor belts. In addition, in the further processing of such filaments in certain manufacturing processes damage to the incorporated fibers may occur, which impair the conductivity of the filament or of the conveyor belt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Transportband vorzuschlagen, das in einfacher Weise herstellbar ist und eine elektrostatische Aufladungen vermindernde elektrische Leitfähigkeit aufweist. Weiterhin soll ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines derartigen Transportbandes vorgeschlagen werden. The object of the present invention is therefore to propose a conveyor belt which can be produced in a simple manner and has an electrostatic charge which reduces the electrical conductivity. Furthermore, a corresponding method for producing such a conveyor belt to be proposed.

Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. The object is solved with the features of the independent claims.

Ein Transportband zum Transportieren eines pneumatisch zu verdichtenden Fasermaterials ist zumindest in einem fasermaterialführenden Bereich aus einem luftdurchlässigen Flächengebilde, insbesondere einem Gewebe, aus Kunststofffilamenten hergestellt. Die Kunststofffilamente sind zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet. Erfindungsgemäß sind die elektrisch leitfähig ausgebildeten Kunststofffilamente dadurch leitfähig, dass sie elektrisch leitfähige Füllstoffobjekte enthalten, wobei die Füllstoffobjekte eine Nanostruktur aufweisen und aus einem duktilen Material bestehen. A conveyor belt for transporting a fibrous material to be compacted pneumatically is made of plastic filaments at least in a fiber material-guiding region from an air-permeable fabric, in particular a fabric. The plastic filaments are at least partially electrically conductive. According to the invention, the electrically conductive plastic filaments are conductive in that they contain electrically conductive filler objects, wherein the filler objects have a nanostructure and consist of a ductile material.

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Transportbandes zum Transportieren eines pneumatisch zu verdichtenden Fasermaterials werden aus einer Kunststoffmasse Kunststofffilamente extrudiert, die zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet werden und zu dem Flächengebilde des Transportbandes weiterverarbeitet werden. Der zu extrudierenden Kunststoffmasse werden elektrisch leitfähige Füllstoffobjekte beigemengt, die eine Nanostruktur aufweisen und aus einem duktilen Material bestehen. In a method for producing a conveyor belt for transporting a fibrous material to be compressed pneumatically, plastic filaments are extruded from a plastic mass, which are at least partially formed electrically conductive and further processed to the fabric of the conveyor belt. The plastic mass to be extruded is admixed with electrically conductive filler objects which have a nanostructure and consist of a ductile material.

Unter einem duktilen Material wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Material verstanden, welches eine Bruchdehnung von wenigstens 10% aufweist, wobei der Wert der Bruchdehnung sich auf eine herkömmliche Festkörperprobe bezieht. Dadurch, dass elektrisch leitfähige Nanofüllstoffe eingesetzt werden, die bereits vor dem Extrudieren der Kunststoffmasse beigesetzt werden, ist es möglich, die elektrisch leitfähigen Kunststofffilamente in herkömmlicher Weise durch Schmelzspinnen herzustellen, wobei dennoch auch feine Filamente hergestellt werden können. Dadurch, dass die Füllstoffe aus einem duktilen Material bestehen, besteht keine Gefahr, dass die Füllstoffe während der Herstellung der Filamente oder in nachfolgenden Verarbeitungsschritten beschädigt werden. Kunststofffilamente, die derartige Füllstoffobjekte enthalten, können daher ohne besondere Maßnahmen in herkömmlichen Spinnvorrichtungen in beliebigen Feinheiten erzeugt werden und problemlos weiterverarbeitet werden. Aufgrund der Duktilität der Füllstoffobjekte kann ein derart hergestelltes Transportband zudem auch im Betrieb hohen mechanischen Belastungen standhalten, ohne seine Leitfähigkeit und Flexibilität zu verlieren, wie es beispielsweis beim Einsatz herkömmlicher Füllstoffe und insbesondere kohlenstoffhaltiger Füllstoffe vorkommen kann. In the context of the present invention, a ductile material is understood as meaning a material which has an elongation at break of at least 10%, the value of Elongation at break refers to a conventional solid sample. Because electrically conductive nanofillers are used, which are already added before the extrusion of the plastics material, it is possible to produce the electrically conductive plastic filaments in a conventional manner by melt spinning, although fine filaments can nevertheless be produced. The fact that the fillers are made of a ductile material, there is no risk that the fillers are damaged during the manufacture of the filaments or in subsequent processing steps. Plastic filaments containing such filler objects can therefore be produced without special measures in conventional spinning devices in any subtleties and processed easily. Due to the ductility of the filler objects, a conveyor belt produced in this way can also withstand high mechanical loads during operation without losing its conductivity and flexibility, as may occur, for example, when using conventional fillers and, in particular, carbonaceous fillers.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kunststofffilamente nach dem Extrudieren verstreckt werden, insbesondere auf die 2- bis 10-fache Länge ihrer ursprünglichen Länge verstreckt werden. Hierdurch kann in an sich bekannter Weise eine erhebliche Festigkeitssteigerung der Filamente erreicht werden, so dass die verstreckten Filamente beispielsweise eine 6-fach höhere Zugfestigkeit als die unverstreckten Filamente aufweisen. Insbesondere ist eine Verstreckung um einen Faktor zwischen 2 und 7 vorteilhaft. Dadurch, dass die Kunststofffilamente Nanoobjekte aus einem duktilen Material enthalten, weisen die Kunststofffilamente in vorteilhafter Weise auch nach dem Verstrecken, welches zur Festigkeitssteigerung erforderlich ist, noch eine sehr hohe Leitfähigkeit auf, da die Nanoobjekte aufgrund ihrer Duktilität das Überstrecken entweder unbeschadet überstehen, oder aber im Falle eines Risses einen so geringen Abstand zueinander aufweisen, dass die Leitfähigkeit durch den Kunststoff des Filaments noch immer gegeben ist. Besonders vorteilhaft bei dem Einsatz von Nanoobjekten in derartigen Kunststofffilamenten ist es, dass die Nanoobjekte oftmals im Vergleich zu Festkörpern aus dem gleichen Material nochmals verbesserte Eigenschaften aufweisen und eine besonders hohe Duktilität aufweisen können. It is particularly advantageous if the plastic filaments are stretched after extrusion, in particular stretched to 2 to 10 times the length of their original length. As a result, a considerable increase in the strength of the filaments can be achieved in a manner known per se, so that the drawn filaments have, for example, a tensile strength that is 6 times higher than the unstretched filaments. In particular, a draw by a factor between 2 and 7 is advantageous. Due to the fact that the plastic filaments contain nano-objects made of a ductile material, the plastic filaments advantageously still have a very high conductivity even after stretching, which is necessary to increase the strength, because the nanoobjects either survive the overstretching unscathed due to their ductility or else in the case of a crack have such a small distance from each other that the conductivity is still given by the plastic of the filament. Particularly advantageous in the use of nano-objects in such plastic filaments is that the nano-objects often have in comparison to solids made of the same material again improved properties and can have a particularly high ductility.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die elektrisch leitfähig ausgebildeten Kunststofffilamente als Monofilamente ausgebildet sind, da diese in besonders einfacher Weise hergestellt und verstreckt werden können. It is furthermore advantageous if the electrically conductive plastic filaments are designed as monofilaments, since they can be produced and drawn in a particularly simple manner.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Füllstoffobjekte ein Aspektverhältnis, also ein Verhältnis der Länge der Füllstoffobjekte zu ihrer kleinsten lateralen Ausdehnung (Breite oder Durchmesser), von wenigstens 10, vorzugsweise von wenigstens 100 und besonders bevorzugt von wenigstens 1000 auf. Mittels längerer Nanoobjekte kann eine besonders gute Leitfähigkeit des Kunststofffilaments und damit des Transportbands erreicht werden, da bei längeren Strukturen insgesamt weniger Kontaktbrücken zwischen den einzelnen Objekten erforderlich sind, um eine Leitfähigkeit herzustellen. According to an advantageous development of the invention, the filler objects have an aspect ratio, ie a ratio of the length of the filler objects to their smallest lateral extent (width or diameter), of at least 10, preferably of at least 100 and more preferably of at least 1000. By means of longer nanoobjects, a particularly good conductivity of the plastic filament and thus of the conveyor belt can be achieved since, with longer structures, fewer contact bridges between the individual objects are required in order to produce a conductivity.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das duktile Material eine Bruchdehnung von wenigstens 30%, vorzugsweise von wenigstens 40% aufweist. Die Angaben der Bruchdehnung beziehen sich wiederum auf in herkömmlicher Weise ermittelte Werte für Zugproben aus einem Festkörper. In Frage kommen insbesondere Füllstoffobjekte, die Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Aluminium, Zink, Zinn oder auch Blei enthalten oder aus diesen Metallen bestehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das duktile Material Silber ist und/oder Silber enthält, da dieses eine Bruchdehnung von etwa 60% erreichen kann. Es können daher für die Filamente auch Materialien eingesetzt werden, die um höhere Faktoren, z. B. das 2- bis 7-fache ihrer ursprünglichen Länge, verstreckt werden, beispielsweise Polyamide. Für Fasern, die nur um einen geringeren Faktor verstreckt werden, beispielsweise POY-Fasern (Partially Oriented Yarn) aus Polybutylenterephtalat, können jedoch auch Füllstoffobjekte aus einem Material mit einer geringeren Bruchdehnung, beispielsweise Stahl- und Eisenwerkstoffe, eingesetzt werden. It is furthermore advantageous if the ductile material has an elongation at break of at least 30%, preferably of at least 40%. The elongation at break figures again refer to conventionally determined values for tensile specimens from a solid. In particular, filler objects which contain gold, silver, copper, nickel, aluminum, zinc, tin or else lead or consist of these metals are possible. It is particularly advantageous if the ductile material is silver and / or contains silver, since this can reach an elongation at break of about 60%. It can therefore be used for the filaments also materials that are higher factors, eg. B. 2 to 7 times their original length, are stretched, for example, polyamides. However, for fibers that are stretched only by a smaller factor, such as polybutylene terephthalate partially-oriented-yarn (POY) fibers, filler objects made of a material having a lower elongation at break, such as steel and ferrous materials, may be used.

Nach einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung sind die Füllstoffobjekte als Silbernanostäbchen ausgeführt. Diese können mit einem besonders hohen Aspektverhältnis von etwa 2000 hergestellt werden und sind auch für Filamente, die um einen größeren Faktor verstreckt werden, geeignet. Dem gegenüber besteht bei weniger duktilen Materialien und/oder bei kürzeren Strukturen die Gefahr, dass durch das Verstrecken die einzelnen Füllstoffobjekte reißen oder aber die Kontaktbrücken zwischen den Füllstoffobjekten auseinandergerissen werden. According to a particularly advantageous further development, the filler objects are designed as silver nanorods. These can be made with a particularly high aspect ratio of about 2000 and are also suitable for filaments drawn by a larger factor. On the other hand, with less ductile materials and / or with shorter structures there is a risk that the individual filler objects will tear as a result of stretching or that the contact bridges between the filler objects will be torn apart.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Kunststofffilamente weniger als 10% Füllstoffobjekte, vorzugsweise weniger als 5% Füllstoffobjekte, enthalten, da die mechanischen Eigenschaften der Filamente dann nur geringfügig verändert werden und die Filamente noch immer eine gute Abriebbeständigkeit aufweisen. Werden Nanofüllstoffobjekte mit einem besonders hohen Aspektverhältnis eingesetzt, kann aufgrund der geringen Anzahl an nötigen Kontaktbrücken dennoch eine sehr gute Leitfähigkeit erreicht werden. Furthermore, it is advantageous if the plastic filaments contain less than 10% filler objects, preferably less than 5% filler objects, since the mechanical properties of the filaments are then only slightly changed and the filaments still have good abrasion resistance. If nano-filler objects with a particularly high aspect ratio are used, a very good conductivity can still be achieved due to the small number of required contact bridges.

Bei der Herstellung des Transportbandes ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Füllstoffobjekte einfach der zu extrudierenden Kunststoffmasse beigemengt werden, ohne diese in einer bestimmten Weise auszurichten. Eine Parallelisierung und Längsausrichtung der Füllstoffobjekte erfolgt dann im Produktionsprozess durch die Spinndüse und ggf. das spätere Verstrecken. Füllstoffobjekte mit einem hohen Aspektverhältnis sind daher wiederum besonders vorteilhaft, da durch die große Länge und die Längsausrichtung nur wenige Kontaktbrücken zwischen den einzelnen Füllstoffobjekten erforderlich sind. In the production of the conveyor belt, it is also advantageous if the filler objects are simply added to the plastic mass to be extruded, without aligning them in a certain way. A parallelization and longitudinal alignment of the filler objects then takes place in the production process through the spinneret and possibly the subsequent stretching. Filler objects with a high aspect ratio are therefore in turn particularly advantageous, since only a few contact bridges between the individual filler objects are required by the great length and the longitudinal orientation.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Füllstoffobjekte einen kleinsten Abstand zu einer Oberfläche der Kunststofffilamente von höchstens 10 µm aufweisen, um durch das Material des Kunststofffilaments eine Ladungsableitung zu erreichen. Likewise, it is advantageous if the filler objects have a smallest distance to a surface of the plastic filaments of at most 10 μm, in order to achieve a charge dissipation through the material of the plastic filament.

Ein qualitativ gutes Transportband mit hohen Festigkeitswerten kann erreicht werden, wenn die Kunststofffilamente aus einem synthetischen Polymer, insbesondere einem Polyamid, hergestellt sind, wobei vorzugsweise die Filamente vor ihrer Weiterverarbeitung zu dem Flächengebilde verstreckt worden sind. Es kommen jedoch auch Kunststofffilamente aus verschiedenen Polyestermaterialien in Frage. Auch Polyethylen, Polyetheretherketon oder Polyoxymethylen sind denkbar. A high-quality conveyor belt with high strength values can be achieved if the plastic filaments are made of a synthetic polymer, in particular a polyamide, wherein preferably the filaments have been drawn before being further processed into the fabric. However, there are also plastic filaments made of different polyester materials in question. Also polyethylene, polyetheretherketone or polyoxymethylene are conceivable.

Besonders vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Ausführung eines Transportbandes, bei dem duktile Nanoobjekte in Kunststofffilamente eingebettet sind, ist es weiterhin, dass auch nach längerem Betrieb des Transportbandes bezüglich der Leitfähigkeit und somit der Ableitung elektrostatischer Aufladungen keine Verschlechterungen zu erwarten sind. Während es beispielsweise bei beschichteten Fasern aufgrund von Abrieb im Laufe der Zeit zu einer Verschlechterung der Leitfähigkeit kommt, kann durch die regellos verteilten Nanoobjekte auch bei einem Verschleiß des Transportbandes die Leitfähigkeit stets sichergestellt werden. Particularly advantageous in the embodiment of a conveyor belt according to the invention, in which ductile nano-objects are embedded in plastic filaments, it is furthermore to be expected that no deterioration will occur even after prolonged operation of the conveyor belt with respect to the conductivity and thus the dissipation of electrostatic charges. While, for example, in coated fibers due to abrasion over time to a deterioration of conductivity, can be ensured by the randomly distributed nano-objects, even with a wear of the conveyor belt, the conductivity.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren noch näher beschrieben. Es zeigen: The invention will be described in more detail with reference to the following figures. Show it:

1 eine pneumatische Verdichtungsvorrichtung in einer Spinnmaschine in einer schematischen Übersichtsdarstellung und 1 a pneumatic compression device in a spinning machine in a schematic overview and

2 eine schematische Draufsicht auf die Verdichtungszone der Verdichtungsvorrichtung mit einem Transportband. 2 a schematic plan view of the compression zone of the compacting device with a conveyor belt.

1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer pneumatischen Verdichtungsvorrichtung 3 zum Verdichtungsspinnen an einer Spinnmaschine 1. Die Spinnmaschine 1 weist ein Streckwerk 2 mit vorliegend drei Walzenpaaren auf, zwischen welchen ein Faserverband 9 in an sich bekannter Weise verstreckt wird und anschließend einer Spinneinheit 4, vorliegend einer Ringspindel, zugeführt wird. Um die Breite des zu verspinnenden Faserverbands 9 zu reduzieren und hierdurch ein hochwertiges Kompaktgarn herstellen zu können, ist nach dem durch das Ausgangswalzenpaar 6 definierten Streckwerksaustritt eine pneumatische Verdichtungsvorrichtung 3 angeordnet. 1 shows a schematic cross-sectional view of a pneumatic compression device 3 for compaction spinning on a spinning machine 1 , The spinning machine 1 has a drafting system 2 with present three pairs of rollers, between which a fiber structure 9 is stretched in a conventional manner and then a spinning unit 4 , in the present case a ring spindle, is supplied. To the width of the fiber composite to be spun 9 to reduce and thereby produce a high-quality compact yarn is after passing through the pair of output rollers 6 defined drafting a pneumatic compression device 3 arranged.

Diese beinhaltet in an sich bekannter Weise ein luftdurchlässiges Transportband 8, welches über einen Saugschlitz 10 geführt ist. Der Saugschlitz 10 ist nach der vorliegenden Darstellung direkt in einem Saugkanal 12 vorgesehen. Der Saugkanal 12 ist an eine Unterdruckquelle angeschlossen und kann sich auch über mehrere Spinneinheiten 4 erstrecken. Das Transportband 8 ist mittels einer Spanneinrichtung 13 spannbar um den Saugkanal 12 geführt und wird angetrieben, um den Faserverband in Richtung des Pfeils P1 durch die Verdichtungszone 7 zu transportieren. Vorliegend dient zum Antrieb des Transportbandes 8 eine Klemmwalze 11, die mit dem Ausgangswalzenpaar 6 des Streckwerks 2 getrieblich, beispielsweise mittels eines Riementriebs oder eines Zahnradgetriebes, verbunden ist. In der Verdichtungszone 7 wird der Faserverband 9 schließlich der Verdichtungswirkung des Saugstroms ausgesetzt. Die Klemmwalze 11 bildet zugleich eine Klemmstelle 14 aus, welche die Verdichtungszone 7 begrenzt und nach welcher der Faserverband 9 der Spinneinheit 4 zugeführt wird, wo er seinen Spinndrall erhält. This includes in a conventional manner an air-permeable conveyor belt 8th , which has a suction slot 10 is guided. The suction slot 10 is in the present presentation directly in a suction channel 12 intended. The suction channel 12 is connected to a vacuum source and can also be used over several spinning units 4 extend. The conveyor belt 8th is by means of a clamping device 13 tensioned around the suction channel 12 guided and is driven to the fiber structure in the direction of arrow P1 through the compression zone 7 to transport. In the present case serves to drive the conveyor belt 8th a pinch roller 11 that with the output roller pair 6 of the drafting system 2 geared, for example by means of a belt drive or a gear transmission, is connected. In the compression zone 7 becomes the fiber bandage 9 finally exposed to the compaction effect of the suction flow. The pinch roller 11 at the same time forms a nip 14 from which the compression zone 7 limited and after which the fiber structure 9 the spinning unit 4 is fed where he receives his spin spin.

Die vorliegend dargestellte Verdichtungsvorrichtung ist dabei lediglich beispielhaft zu verstehen. So kann das Transportband 8 anstelle des Antriebs durch die Klemmwalze 11 auch in anderer Weise angetrieben sein oder über eine selbst angetriebene Trommel geführt sein. Weiterhin sind zahlreiche Abwandlungen bezüglich der Anordnung der einzelnen Komponenten der Verdichtungsvorrichtung möglich. Ebenso können auch anstelle des in 2 dargestellten Saugschlitzes 10 zahlreiche andere Schlitzformen zum Einsatz kommen. Das erfindungsgemäße Transportband 8 kann in allen Verdichtungsvorrichtungen 3 verwendet werden, in welchen ein luftdurchlässiges Transportband 8 erforderlich ist. The compression device shown here is to be understood merely as an example. So can the conveyor belt 8th instead of the drive through the pinch roller 11 be driven in another way or be guided over a self-driven drum. Furthermore, numerous variations in the arrangement of the individual components of the compacting device are possible. Likewise, instead of in 2 Suction slot shown 10 numerous other slot shapes are used. The conveyor belt according to the invention 8th can in all compaction devices 3 be used, in which an air-permeable conveyor belt 8th is required.

2 zeigt nun eine schematische Draufsicht auf die Verdichtungszone 7 einer Verdichtungsvorrichtung 3 mit einem erfindungsgemäßen Transportband 8. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind dabei die Streckwerkswalzen 6 sowie die Klemmwalze 11 nicht dargestellt. Das Transportband 8 besteht vorliegend aus einem Gewebe 5, welches aus einzelnen Kunststofffilamenten 15 gewebt ist und hierdurch eine hohe Festigkeit aufweist. Die Ausführung des Transportbandes 8 ist ebenfalls lediglich beispielhaft zu verstehen. 2 now shows a schematic plan view of the compression zone 7 a compacting device 3 with a conveyor belt according to the invention 8th , For reasons of clarity while the drafting rollers 6 and the pinch roller 11 not shown. The conveyor belt 8th in the present case consists of a tissue 5 , which consists of individual plastic filaments 15 is woven and thus has a high strength. The execution of the conveyor belt 8th is also meant to be exemplary only.

So kann das Transportband 8 auch lediglich in seinem mittigen Bereich, der über den Saugschlitz 10 geführt ist, als luftdurchlässiges Gewebe ausgeführt sein und in den Randbereichen fester verwebt sein oder aus einem anderen Material bestehen. Weiterhin kann das Transportband 8 auch aus einem mehrfach perforierten Flächengebilde aus Kunststofffilamenten 15 bestehen, beispielsweise aus einem Gewirke. So can the conveyor belt 8th also only in its central area, via the suction slot 10 is guided, be designed as an air-permeable fabric and be more intertwined in the edge regions or made of a different material. Furthermore, the conveyor belt 8th also from a multi-perforated sheet of plastic filaments 15 consist, for example, of a knitted fabric.

Um nun elektrostatische Aufladungen des Transportbandes 8, welches aus Kunststofffilamenten 15 besteht und welches häufig Kunstfasern transportiert, zu vermindern, ist zumindest ein Teil der Kunststofffilamente 15 elektrisch leitfähig ausgebildet, in dem den Kunststofffilamenten elektrisch leitfähige Füllstoffobjekte beigegeben sind, die eine Nanostruktur aufweisen und aus einem duktilen Material bestehen. Mit einem Füllstoff aus einem duktilen Material können die entsprechenden Kunststofffilamente besonders einfach hergestellt werden, da diese lediglich der zu extrudierenden Kunststoffmasse beigesetzt werden müssen und aufgrund ihrer Duktilität im Verarbeitungsprozess, beispielsweise beim Abziehen von den Schmelzdüsen und insbesondere in einem nachfolgenden Verstreckungsprozess nicht beschädigt werden. Aufgrund der Nanostruktur sind dabei auch feinere Kunststofffilamente 15 durch herkömmliches Schmelzspinnen herstellbar. Aufgrund der Duktilität der beigesetzten Füllstoffobjekte ist die Flexibilität und Festigkeit des aus derartigen Kunststofffilamenten hergestellten Transportbandes nicht beeinträchtigt, so dass es auch durch Belastungen im Betrieb nicht zu einem Abreißen von Kontaktbrücken zwischen den Kunststofffilamenten und damit einer Herabsetzung der Leitfähigkeit kommt. Derartig hergestellte Kunststofffilamente 15 können weiterhin auch problemlos nach dem Schmelzspinnen verstreckt werden, um ihre Festigkeit zu steigern. Auch hier ist ein Bruch der zugesetzten duktilen Füllstoffe oder der Kontaktbrücken nicht zu befürchten, so dass die Leitfähigkeit des Filaments nahezu vollständig erhalten werden kann. Dem gegenüber kann es bei Filamenten, denen Kohlenstofffasern beigesetzt wurden, bereits durch geringfügige Dehnungen zu einem Aufreißen von Kontaktbrücken aneinanderliegender Fasern und damit zu einer Verminderung der Leitfähigkeit kommen. Ebenso können mit Kohlenstofffasern versetzte Filamente nicht oder nur um einen sehr geringen Faktor verstreckt werden, da andernfalls ebenfalls sowohl ein Reißen der Faserstücke als auch ein Brechen von Kontaktbrücken zwischen einzelnen eingebetteten Fasern zu befürchten ist. To now electrostatic charges of the conveyor belt 8th made of plastic filaments 15 and which frequently transports synthetic fibers, is at least part of the plastic filaments 15 formed electrically conductive, in which the plastic filaments are added electrically conductive filler objects, which have a nanostructure and consist of a ductile material. With a filler made of a ductile material, the corresponding plastic filaments can be produced particularly easily, since they only have to be buried in the plastic mass to be extruded and are not damaged due to their ductility in the processing process, for example during removal from the melt nozzles and in particular in a subsequent drawing process. Due to the nanostructure are also finer plastic filaments 15 can be produced by conventional melt spinning. Due to the ductility of the added Füllstoffobjekte the flexibility and strength of the conveyor belt made of such plastic filaments is not affected, so that there is no tearing off of contact bridges between the plastic filaments and thus a reduction in the conductivity due to stresses during operation. Such produced plastic filaments 15 can also be easily stretched after melt spinning to increase their strength. Again, a fraction of the added ductile fillers or the contact bridges is not to be feared, so that the conductivity of the filament can be almost completely preserved. On the other hand, in the case of filaments which have been buried with carbon fibers, even slight strains can lead to rupture of contact bridges of adjoining fibers and thus to a reduction in the conductivity. Likewise, filaments offset with carbon fibers can not be stretched or can only be stretched by a very small factor, since otherwise it is also to be feared both a breakage of the fiber pieces and a breakage of contact bridges between individual embedded fibers.

Besonders vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Transportband ist weiterhin, dass dieses seine elektrische Leitfähigkeit auch nach vielen Betriebsstunden und auch bei starkem Verschleiß des Transportbandes 8 behält. So wird insbesondere im Bereich der Klemmstelle 14, an welcher die Klemmwalze 11 die Verdichtungszone 7 begrenzt, ein besonders hoher Verschleiß des Transportbandes 8 verursacht, welcher bei Transportbändern 8 aus beschichteten Filamenten 15 im Laufe der Zeit zu einer starken Herabsetzung der Leitfähigkeit führen kann. Particularly advantageous in the conveyor according to the invention is further that this is its electrical conductivity even after many hours of operation and even with heavy wear of the conveyor belt 8th reserves. This is especially true in the area of the clamping point 14 at which the pinch roller 11 the compression zone 7 limited, a particularly high wear of the conveyor belt 8th caused, which in conveyor belts 8th made of coated filaments 15 over time can lead to a strong reduction of the conductivity.

Zur Herstellung eines Transportbandes 8 nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird dabei einer Kunststoffschmelze, insbesondere einer Polyamidschmelze, ein Füllstoff bzw. Füllstoffobjekte mit einer Nanostruktur zugegeben. Als besonders vorteilhaft haben sich dabei Silbernanostäbchen erwiesen, die ein besonders großes Aspektverhältnis von 2000 aufweisen. Beispielsweise können Silbernanostäbchen mit einem Durchmesser von 50 nm und einer Länge von 100 µm beigegeben werden. Aufgrund der Länge derartiger Silbernanostäbchen kann eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit bereits beim Zusatz einer vergleichsweise geringen Menge an Füllstoffobjekten erreicht werden. Zugleich weisen Silbernanostäbchen eine besonders hohe Duktilität auf. Beispielsweise weist Feinsilber als Festkörper bereits eine Bruchdehnung von bis zu 60% auf. Aufgrund der besonders hohen Duktilität der beigesetzten Silbernanostäbchen ist daher auch eine Verstreckung der erzeugten Filamente 15 um einen größeren Faktor möglich, ohne dass es zu einem Reißen oder einem Bruch von Kontaktbrücken zwischen einzelnen, benachbart liegenden Silbernanostäbchen kommt. For the production of a conveyor belt 8th According to a particularly advantageous embodiment of the invention is thereby a plastic melt, in particular a polyamide melt, a filler or filler objects added with a nanostructure. Silver nanorods which have a particularly high aspect ratio of 2000 have proved to be particularly advantageous. For example, silver nanorods with a diameter of 50 nm and a length of 100 μm can be added. Due to the length of such silver nanorods sufficient electrical conductivity can be achieved even with the addition of a comparatively small amount of filler objects. At the same time, silver nanorods have a particularly high ductility. For example, fine silver as a solid already has an elongation at break of up to 60%. Due to the particularly high ductility of the buried Silbernanostäbchen is therefore also a stretching of the filaments produced 15 by a larger factor possible without causing breakage or breakage of contact bridges between individual adjacent silver nanorods.

Es können aber auch Nanostäbchen aus Gold eingesetzt werden, welche meist ein geringeres Aspektverhältnis aufweisen. Auch Gold sowie Goldlegierungen weisen eine hohe Bruchdehnung auf. Sofern die Kunststofffilamente nach ihrer Herstellung nur um einen sehr geringen Faktor verstreckt werden, kommen grundsätzlich auch Nanofasern aus einem Eisen- oder Stahlmaterial in Frage, mittels welchem noch immer Bruchdehnungen von bis zu 30% bezogen auf einen herkömmlichen Probenstab möglich sind. But it can also be used nanorods made of gold, which usually have a lower aspect ratio. Gold and gold alloys also have a high elongation at break. If the plastic filaments are stretched after their preparation only by a very small factor, in principle, nanofibers of an iron or steel material in question, by means of which still elongations of up to 30% based on a conventional sample rod are possible.

Aufgrund der hohen Bruchdehnung der eingesetzten Füllstoffobjekte können auch nach einem Bruch einzelner Objekte oder einem Aufreißen einzelner Kontaktbrücken die Abstände zwischen den einzelnen Füllstoffobjekten so gering sein, dass noch immer eine Leitfähigkeit gewährleistet werden kann. Due to the high elongation at fracture of the filler objects used, the distances between the individual filler objects can be so small even after a breakage of individual objects or a rupture of individual contact bridges that still a conductivity can be ensured.

Ein konditioniertes Polyamid kann beispielsweise eine Durchschlagsspannung von bis zu 20 Volt pro µm aufweisen. Liegen in den einzelnen Filamenten bzw. in dem Gewebe die Füllstoffobjekte beispielsweise in einem maximalen Abstand von 10 µm zueinander oder zur Oberfläche der Kunststofffilamente, kann bereits bei einer Spannung von 200 Volt eine Entladung erreicht werden. Insbesondere bei Verwendung von Füllstoffobjekten mit einem sehr hohen Aspektverhältnis können aufgrund der Länge der einzelnen Füllstoffobjekte diese Werte auch bei einfacher regelloser Anordnung in den Kunststofffilamenten, also bei einer einfachen Beigabe zu der Kunststoffschmelze, problemlos erreicht werden. For example, a conditioned polyamide can have a breakdown voltage of up to 20 volts per micron. Lying in the individual filaments or in the fabric, the filler objects, for example, at a maximum distance of 10 microns from each other or to the surface of the plastic filaments, a discharge can be achieved even at a voltage of 200 volts. In particular, when using Füllstoffobjekten with a very high aspect ratio can due to the length the individual filler objects these values are easily achieved even with simple random arrangement in the plastic filaments, so with a simple addition to the plastic melt.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Abwandlungen und Kombinationen im Rahmen der Patentansprüche fallen ebenfalls unter die Erfindung. The invention is not limited to the illustrated embodiments. Further modifications and combinations within the scope of the claims also fall under the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Spinnmaschine spinning machine
22: Streckwerk drafting system
33: Verdichtungsvorrichtung compacting device
44: Spinneinheit spinning unit
55: Gewebe tissue
66: Ausgangswalzenpaar des Streckwerks Output roller pair of the drafting system
77: Verdichtungszone compression zone
88th: Transportband conveyor belt
99: Faserverband fiber structure
1010: Saugschlitz suction slot
1111: Klemmwalze pinch roller
1212: Saugkanal suction
1313: Spanneinrichtung des Transportbands Clamping device of the conveyor belt
1414: Klemmstelle nip
1515: Filament filament
P1P1: Transportrichtung des Faserverbands Transport direction of the fiber composite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202007013020 U1 [0004]
DE 102004005953 A1 [0005]

Claims

Conveyor belt for transporting a fibrous material to be compacted pneumatically, wherein the conveyor belt at least in a fiber material leading portion of an air-permeable sheet, in particular a woven fabric consists of plastic filaments and wherein the plastic filaments are at least partially electrically conductive, characterized in that the electrically conductive formed plastic filaments containing electrically conductive filler objects, wherein the filler objects have a nanostructure and consist of a ductile material.

Conveyor belt according to the preceding claim, characterized in that the electrically conductive plastic filaments are stretched, in particular by two to ten times their original length are stretched.

Conveyor belt according to the preceding claim, characterized in that the electrically conductive plastic filaments are formed as monofilaments.

Conveyor belt according to one of the preceding claims, characterized in that the filler objects have an aspect ratio of at least 10, preferably of at least 100 and more preferably of at least 1000.

Conveyor belt according to one of the preceding claims, characterized in that the ductile material has an elongation at break of at least 10%, preferably of at least 30%, more preferably of at least 40%.

Conveyor belt according to one of the preceding claims, characterized in that the ductile material is silver and / or silver.

Conveyor belt according to one of the preceding claims, characterized in that the filler objects are silver nanorods, in particular silver nanorods with an aspect ratio of about 2000.

Conveyor belt according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic filaments contain less than 10% filler objects, preferably less than 5% filler objects.

Conveyor belt according to one of the preceding claims, characterized in that the filler objects have a smallest distance to a surface of the plastic filaments of at most 10 microns.

Conveyor belt according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic filaments are made of a synthetic polymer, in particular a polyester or a polyamide.

A method for producing a conveyor belt for transporting a fibrous material to be compressed pneumatically, wherein the conveyor belt is at least partially made of an air-permeable sheet, in particular a fabric, being extruded from a plastic mass plastic filaments which are at least partially formed electrically conductive, and wherein the plastic filaments be further processed into the sheet, characterized in that the plastic material are added before extrusion electrically conductive filler objects, which have a nanostructure and consist of a ductile material.

Method according to the preceding claim, characterized in that the plastic filaments are stretched after extrusion, in particular stretched to two to ten times the length of their original length.