DE102013201579A1

DE102013201579A1 - Förder- und/oder Antriebsband aus dem Kunststoff Polypropylen (PP) und Polypropylen mit Compounds (PP-C) versetzt, ohne Gewebezugträger mit einer mechanische Belastungen wie Zug-, Biege- und Scherkräfte übertragenden gestuften Stoßverbindung und Verfahren zur Herstellung der gestuften Stoßverbindung

Info

Publication number: DE102013201579A1
Application number: DE201310201579
Authority: DE
Inventors: Norbert Fritz
Original assignee: INGENIEURBUERO GUMMI und KUNSTSTOFFTECHNIK DI MARTINA FRITZ; INGENIEURBUERO GUMMI- und KUNSTSTOFFTECHNIK DI MARTINA FRITZ
Current assignee: INGENIEURBUERO GUMMI und KUNSTSTOFFTECHNIK DI MARTINA FRITZ; INGENIEURBUERO GUMMI- und KUNSTSTOFFTECHNIK DI MARTINA FRITZ
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2014-07-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Förder- und/oder Antriebsband aus dem Kunststoff Polypropylen (PP) und Polypropylen mit Compounds (PP-C) versetzt, ohne Gewebezugträger mit einer mechanische Belastungen wie Zug-, Biege- und Scherkräfte übertragenden gestuften Stoßverbindung und ein Verfahren zur Herstellung der gestuften Stoßverbindung. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßkanten der gegenüberliegenden Enden des Förder- und/oder Antriebsbandes in der Verbindungszone eine gegenläufig eingeschliffene Abstufung bis kurz vor der Hälfte der Dicke des Förder- und/oder Antriebsbandes in einer Breite aufweisen, die mindestens der Breite der Andruckelemente einer Fertigungseinrichtung entspricht. Das Verfahren zur Herstellung der Stoßverbindung läuft in nachfolgenden Schritten ab: – Gegenläufiges Einschleifen einer Stufe in die gegenüberliegenden Enden des Förder- und/oder Antriebsbandes bis zu je einer Tiefe, die oberhalb der Hälfte der Dicke des Förder- und/oder Antriebsbandes endet; – Übereinanderlegen der gegenläufig eingeschliffenen Enden im Nahtbereich; – Ausrichten und Fixieren der übereinandergelegten Enden; – Verschweißen unter Ausübung eines kontinuierlich vom Nahtanfang bis zum Verbindungsende fortschreitenden Andrucks in Höhe von ca. 600 N auf die Nahtzone bei einer Schweißgeschwindigkeit von ca. 1,5 m/min und einer Schweißtemperatur von ca. 380 ° C; – Luftgekühltes Erkalten der zusammengefügten Enden in der Nahtzone und Entnahme aus einer Fertigungseinrichtung.

Description

Förder- und/oder Antriebsband aus dem Kunststoff Polypropylen (PP) und Polypropylen mit Compounds (PP-C) versetzt, ohne Gewebezugträger mit einer mechanische Belastungen wie Zug-, Biege- und Scherkräfte übertragenden gestuften Stoßverbindung und Verfahren zur Herstellung der gestuften Stoßverbindung
Die Erfindung betrifft ein Förder- und/oder Antriebsband aus dem Kunststoff Polypropylen (PP) und Polypropylen mit Compounds (PP-C) versetzt, ohne Gewebezugträger mit einer mechanische Belastungen wie Zug-, Biege- und Scherkräfte übertragenden gestuften Stoßverbindung und ein Verfahren zur Herstellung der gestuften Stoßverbindung.
Förderbänder erfüllen je nach ihrem Verwendungszweck und Einsatzbedingungen Aufgaben beispielsweise in der Grundstoff- oder verarbeitenden Industrie sowie auch im Maschinen-, Förder- und Anlagenbau. Förderbänder aus Polypropylen (PP) und Polypropylen mit Compounds versetzt sind keine Elastomere oder Gummis. Der Grundstoff besteht aus Propengas, es wird durch thermische Spaltung bei der Erdölverarbeitung anfallender Benzine gewonnen.
Speziell in der Lebensmittel herstellenden Industrie sind flexible, endlose, physiologisch unbedenkliche und bis zu einem bestimmten Grad mechanische Belastungen gewährleistende Förderbänder aus Kunststoff die Regel. Ihr Aufbau besteht immer aus mehreren Lagen, nämlich einer das Fördergut tragenden Oberseite, einer möglichst verschleißarmen Unterseite – auch als Laufseite bezeichnet – einer oder mehrerer Zwischenlagen eines Kunststoffes oder eines Kunststoffgewebes als Zugträger. Der Zugträger kann dabei aus einen künstlichen oder ein natürlichen Gewebe bestehen. Nur im Zusammenspiel der einzelnen vorhandenen Lagen eines derartig bekannten Förder- bzw. Kunststoffbandes wird eine für einen vorgesehenen Verwendungszweck notwendige Zugfestigkeit erreicht, dabei kommt es unwillkürlich zur Trennung eines solchen Materialverbundes und über eine relativ kompliziert herzustellende Nahtstelle zweier Enden des Förderbandes zur gewünschten Endloslänge.
Es werden unter dieser Voraussetzung nach kundenspezifischen Vorgaben, sogenannte „Endlos“-Förderbänder hergestellt. Bekannt sind Kunststoffbänder auch als Flachriemen, die in der Druck-, Papier-, Holz- und Textilindustrie u. a. eingesetzt werden.
Ferner wird auf nachfolgenden recherchierten Stand der Technik verwiesen.
In EP 1 402 198 B1 wird auf monolithische Bänder, z. B. für Förderbänder oder für Antriebsriemen, bestehend aus Thermoplast – insbesondere auf Basis eines Ethylen-alpha-Olefin-Copolymers – hingewiesen. Das auch als Riemen bezeichnete Band enthält keinen Gewebezugträger. Es wird nicht ausgeschlossen, dass ein Band dieser Art noch zusätzlich einseitig mit einem Gewebe, Vlies oder einem Gelege versehen ist. Dieser Zusatz trägt allerdings nicht festigkeitssteigernd in Erscheinung. Riemen oder Bänder aus dem hier konkret benannten thermoplastischen Kunststoff werden an ihren Enden bei einer Temperatur von 120 ° C mittels Standardpressen gefügt. Dabei werden die Enden in bekannter Weise bei Aufbringen von Temperatur und mechanischem Druck in Form eines gestuften Stoßes mittels standardisierten Heizpressen verbunden. Die Biege-, Zug- und Scherfestigkeit können hierbei nicht die Werte des unbeeinflussten Grundwerkstoffs erbringen, da die Temperatur zu niedrig ist um eine homogene Verbindung zu erstellen.
Nach DE 10210044214 A1 wird eine Bandschweißvorrichtung zum Zusammenschweißen von Enden eines oder mehrerer monolithischer Förderbänder vorgestellt. Der Werkstoff eines Förderbandes ist hier ein Thermoplast homogener Zusammensetzung, wobei nicht ausgeschlossen wird, dass weitere Verbundschichten, etwa eingelagerte Verstärkungsfasern, in dem Thermoplast eingebunden sein können. Eine textile Zugschicht enthält das hier gezeigte Förderband nicht. Die Bandenden werden durch Wärmestrahlung erhitzt und mittels entsprechender Elemente der Vorrichtung aufeinander ausgerichtet und in Form einer Stumpf- oder I-Stoßverbindung an den Querschnittsflächen zusammengeführt. Auch hier kann nicht davon ausgegangen werden, dass die Fügestelle die Werte von Zug-, Biege- und Scherfestigkeit des unbeeinflussten Grundwerkstoffs erreicht. Die im I-Stoß oder ggf. in Überlappung verbundenen Enden eines thermoplastischen Bandes bilden dabei im Nahtbereich eine merkliche unerwünschte Wulst aus.
Gemäß EP 1 440 251 B1 wird ein Verfahren zum Verbinden von Kanten zweier Blätter aus thermoplastischem Werkstoff, der Nylon ist, ein Polymerisationsprodukt aus wenigstens einem Olefinmonomer enthält oder ein ultrahochmolekulares Polyethylen darstellt, vorgeschlagen. Im Nahtbereich, der eine Abschrägung zur Blattkante aufweist, werden elektrisch beheizbare Platten angeordnet, die die Kanten aufeinanderdrücken und nach definierter Haltezeit die Verschweißung der Blattenden erzeugen. Die Dicke der Blätter beträgt ca. 3 mm. Bei diesem Verfahren kann nicht ausgeschlossen werden, dass Reste geschmolzenem thermoplastischen Materials an den Andruckplatten haften bleiben, da es aus dem Nahtbereich, durch eine vorgesehene Überhöhung der übereinander gelegten Bandenden, herausquellen und die Verbindungsstelle nicht ausreichend homogen ausgeführt werden kann, wenn überflüssiges Material mitgerissen wird.
Förderbänder für die Lebensmittelindustrie mit hoher mechanischer Festigkeit und chemischer Beständigkeit werden als Endlosbänder oder mit eingeschränkter Verwendung Polypropylen (PP) als an ihren Enden zusammengefügte Bänder hergestellt, die z. B. aus thermoplastischen Kunststoffen, wie PE, PP oder PVC, bestehen, wobei das Verschweißen der Enden, insbesondere an Förder- und/oder Antriebsbändern/-riemen aus PE und ihren chemischen Verbindungen mit Compounds ausreichend dokumentiert ist, jedoch das Verbinden von entsprechenden Bändern, bestehend aus Polypropylen (PP) und Polypropylen mit Compounds (PP-C) versetzt, nur unzureichend, d. h., in nicht ausreichender Homogenität im Nahtbereich, nämlich nur bei Überlappung und mit punktförmiger thermischer lokaler Erwärmung, vor allem in Bereichen ab 1 mm Materialstärke eines monolithischen Bandes aus Polypropylen (PP) und Polypropylen mit Compounds (PP-C) versetzt, bekannt ist. Es handelt sich hierbei um sogenannte Kotbänder in der Eierproduktion.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Lösung für ein Förder- und/oder Antriebsband aus dem Kunststoff Polypropylen (PP) und Polypropylen mit Compounds (PP-C) versetzt ohne Gewebezugträger vorzuschlagen, so dass es gelingt, ein solches Band aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Polypropylen (PP) oder Polypropylen in Verbindung mit Compounds (PP-C), an zwei miteinander zu verbindenden Enden derart haltbar zu fügen, dass die Nahtstelle ohne chemische oder physikalische Veränderung in der Struktur des die Verbindungsstelle zu ihren beiden Seiten umgebenden Grundwerkstoffs ausgeführt werden kann. Die Aufgabe stellt sich vor allem aus dem Grund, als es bisher nicht gelang, Förder- und/oder Antriebsbänder aus dem Werkstoff Polypropylen (PP) oder Polypropylen in Verbindung mit Compounds (PP-C) – wenn sie denn einen Überlappungsstoß aufweisen – nur für mechanisch untergeordnete Belastungen einzusetzen bzw. unter Ausschluss des Lebensmittelsektors zu verwenden, waren z.B. Kotbänder für die Eierproduktion
Die Aufgabe der Erfindung wird wie folgt gelöst, wobei hinsichtlich der grundlegenden erfinderischen Gedanken auf die Patentansprüche 1, 3 und 4 verwiesen wird.
Die weitere Ausgestaltung der Erfindung erfolgt gemäß den Ansprüchen 2, 5 und 6.
Die Erfindung geht aus von einem Förder- und/oder Antriebsband aus dem Kunststoff Polypropylen (PP) und Polypropylen mit Compounds (PP-C) versetzt, ohne Gewebezugträger mit einer mechanische Belastungen wie Zug-, Biege- und Scherkräfte übertragenden Stoßverbindung ab einer für das Förder- und/oder Antriebsband vorgesehenen Banddicke von hier 1 mm (kleiner oder größer), wobei die gestuften Stoßkanten der gegenüberliegenden Enden des Förder- und/oder Antriebsbandes in der Nahtzone eine gegenläufig eingeschliffene Abstufung bis kurz vor der Hälfte der Dicke des Förder- und/oder Antriebsbandes in einer Breite aufweisen, die mindestens der Breite der Andruckelemente einer Fertigungseinrichtung entspricht.
Die stufenförmige Nahtverbindung der beiden zu fügenden Enden des Förder- und/oder Antriebsbandes in der vorbeschriebenen Geometrie und Größe sichert, bei entsprechend gewählten Verfahrensbedingungen während des Fügeprozesses, dass der thermoplastische Kunststoff eine vollkommen übergangslose Nahtzone hinterlässt, keine Grenzflächen oder Kerbspalten verbleiben, so dass physikalisch wie auch optisch kein Unterschied zu den Festigkeitswerten oder zum Aussehen des unbehandelten Thermoplastes feststellbar ist.
Es ist von Vorteil, wenn die der Förder- oder Transportoberfläche entgegengesetzte Innenseite des Förder- und/oder Antriebsbandes mit einer antistatischen Oberflächenstruktur, bestehend aus natürlichen textilen oder künstlichen Fasern, belegt ist. Dadurch können ggf. auftretende Adhäsionskräfte, wenn das Förder- und/oder Antriebsband über glatte Flächen gezogen wird, vermieden werden.
Es hat sich gezeigt, dass ein Förderband und/oder Antriebsband aus dem Kunststoff Polypropylen (PP) und Polypropylen mit Compounds (PP-C) versetzt, ohne Gewebezugträger mit einer mechanische Belastung, wie Zug-, Biege- und Scherkräfte, übertragenden gestuften Stoßverbindung, bevorzugt aus Polypropylen (PP) oder aus Polypropylen in Verbindung mit einem oder mit mehreren Compounds (PP-C) zu fertigen ist.
Damit kann ein monolithisches Band ohne Zwischenschichten und ohne Gewebezugträger, von einer Rollenbevorratung kundenspezifisch angefertigt werden, wobei keinerlei Abstriche in Bezug auf mechanische Belastbarkeit, chemische Widerstandsfähigkeit oder hygienischen Anforderungen hingenommen werden müssen.
Das Verfahren zur Herstellung einer gestuften Stoßverbindung an einem Förder- und/oder Antriebsband ohne Gewebezugträger, wobei der verwendete thermoplastische Kunststoff ein Polypropylen (PP) oder ein Polypropylen in Verbindung mit einem oder mit mehreren Compounds (PP-C) ist, gestaltet sich in folgenden Schritten:

– Gegenläufiges Einschleifen einer Stufe in die gegenüberliegenden Enden des Förder- und/oder Antriebsbandes bis zu je einer Tiefe, die oberhalb der Hälfte der Dicke des Förder- und/oder Antriebsbandes endet;
– Übereinanderlegen der gegenläufig eingeschliffenen Enden im Nahtbereich;
– Ausrichten und Fixieren der übereinandergelegten Enden;
– Verschweißen unter Ausüben eines kontinuierlich vom Verbindungsanfang bis zum Verbindungsende fortschreitenden Andrucks in Höhe von ca. 600 N auf die Verbindungszone bei einer Schweißgeschwindigkeit von ca. 1,5 m/min und einer Schweißtemperatur von ca. 380 ° C;
– Luftgekühltes Erkalten der zusammengefügten Enden in der Nahtzone und Entnahme aus einer Fertigungseinrichtung.

Ohne weitere Nachbehandlung, z. B. Glätten von Nahtwülsten, kann sodann das Förder- und/oder Antriebsband in produktionstechnischen Anlagen, z. B. in Backstraßen, in Betrieb genommen werden.
Damit die Stoßenden eines zu fügenden Förder- und/oder Antriebsbandes qualitativ einwandfrei aneinandergefügt werden können, wird vorgesehen, dass vor dem Fügen der zu einer gegenläufigen Stufe ausgeschliffenen Enden des Förder- und/oder Antriebsbandes eine Überhöhung an der Ober- und Unterseite nach dem Übereinanderlegen verbleibt, um während des Aufschmelzens des Kunststoffes im Nahtbereich ein vollständiges Ausfüllen des Zwischenraums an den sich berührenden Grenzflächen der abgestuften Enden des Förder- und/oder Antriebsbandes durchzuführen.
Die Überhöhung wird in der Weise vorgenommen, dass sie an der Ober- und Unterseite nach dem Übereinanderlegen der zu fügenden Enden des Förder- und/oder Antriebsbandes weniger als 20 % der Dicke des Förder- und/oder Antriebsbandes entspricht.
Ergänzend zu den vorbeschriebenen Darlegungen soll anhand eines Ausführungsbeispiels weiteres erwähnt werden. Dazu wird auf die 1 und 2 verwiesen.
Es zeigen:
1: Darstellung einer gegenläufigen Abstufung an den Stoßenden eines – Förder- und/oder Antriebsbandes (Seitenansicht)
2: Schematische Darstellung des Ablaufes beim Herstellen einer Stoßverbindung am Förder- und/oder Antriebsband aus Polypropylen (PP) oder aus Polypropylen in Verbindung mit einem oder mehreren Compounds (PP-C) z.B. langfaserig, für härtere Oberfläche bei gleich bleibendem E-Modul
Nach 1 ist prinzipiell eine Abstufung der Bandenden I, II, 1, 2 in der Nahtzone 3 dargestellt. Die Breite der Nahtzone 3 entspricht dabei mindestens der Breite von z. B. kontinuierlich über die Nahtzone rollender Andruckrollen (nicht näher dargestellt) einer Schweißvorrichtung für Kunststoffe, deren Schweißtemperatur durch Heißluft oder Ultraschall erzeugt wird. Die an beiden Seiten der Nahtzone 3 ausgebildete Überhöhung 4, 5 geht im Zuge des kontinuierlich fortgesetzten Schweißprozesses soweit zurück, dass letztlich die Verbindung der nahtvorbereiteten Enden mit der Gesamtdicke 6 des Förder- und/oder Antriebsbandes übereinstimmt.
Zusätzlich zu der stufenförmigen Einschleifung der Abstufung mittels z. B. Bandschleifers, kann auch eine fingerartige Verzahnung der zu fügenden Bandenden vorgenommen werden.
Nach 2 sind Förder- bzw. Antriebsbänder des bevorzugten thermoplastischen Kunststoffes Polypropylen (PP) oder Polypropylen in Verbindung mit einem oder mehreren Compounds (PP-C) in einer Materialstärke beispielsweise von 0,65 mm bis 8 mm ökonomisch verarbeitbar.
Hier noch ein paar technische Daten des Polypropylen (PP) und Polypropylen mit Compounds (PP-C) versetzten Kunststoffförderbändern in 1 mm Materialstärke. Hieraus ist ersichtlich, dass es kein bestehendes Kunststoffband in dieser Materialstärke gibt, das diese Eigenschaften ausweißt:

Technische Daten in 1 mm Materialstärke :

Bruchkraft FB	34,3 N/mm
Bruchdehnung	692%
Kraft bei 1% Dehnung FD (in Anlehnung an Förderband DIN 22102-2)	12,6 N/mm
Abrieb in relativer Volumenverlust (nach DIN ISO 4649 (2006-11) Bestimmung des Abriebes mit rotierender Zylindertrommel)	89,0 mm³
Ausreißfestigkeit FA mechanischer Verbinder (montiert G005-SS von Flexco Europe GmbH)	20.7 N/mm

Bezugszeichenliste

1: Gestuftes Bandende I
2: Gestuftes Bandende II
3: Nahtzone
4: Überhöhung
5: Überhöhung
6: Gesamtdicke
7: Oberflächenstruktur (antistatisch)
T: Schweißtemperatur
P: Anpressdruck
v: Schweißgeschwindigkeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1402198 B1 [0007]
DE 10210044214 A1 [0008]
EP 1440251 B1 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 22102-2 [0031]
DIN ISO 4649 (2006-11) [0031]

Claims

Förder- und/oder Antriebsband aus dem Kunststoff Polypropylen (PP) und Polypropylen mit Compounds (PP-C) versetzt ohne Gewebezugträger mit einer mechanische Belastungen wie Zug-, Biege- und Scherkräfte übertragenden Stoßverbindung ab einer für das Förder- und/oder Antriebsband vorgesehenen Banddicke von mindestens 0,65 mm bis 8 mm, gekennzeichnet dadurch, dass die gestuften Stoßkanten der gegenüberliegenden Enden des Förder- und/oder Antriebsbandes in der Nahtzone eine gegenläufig eingeschliffene Abstufung bis kurz vor der Hälfte der Dicke des Förder- und/oder Antriebsbandes in einer Breite aufweisen, die mindestens der Breite der Andruckelemente einer Fertigungseinrichtung entspricht.
Förder- und/oder Antriebsband aus dem Kunststoff Polypropylen (PP) und Polypropylen mit Compounds (PP-C) versetzt, ohne Gewebezugträger nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die der Förder- oder Transportoberfläche entgegengesetzte Innenseite des Förder- und/oder Antriebstbandes mit einer antistatischen Oberflächenstruktur, bestehend aus natürlichen textilen oder künstlichen Fasern, belegt ist.
Förder- und/oder Antriebsband aus dem Kunststoff Polypropylen (PP) und Polypropylen mit Compounds (PP-C) versetzt, ohne Gewebezugträger mit einer mechanische Belastungen, wie Zug-, Biege- und Schwerkräfte, übertragenden gestuften Stoßverbindung, wobei der thermoplastische Kunststoff für das Förder- und/oder Antriebsband, bevorzugt Polypropylen (PP) oder Polypropylen in Verbindung mit einem oder mit mehreren Compounds (PP-C) ist.
Verfahren zur Herstellung einer gestuften Stoßverbindung an einem Förder- und/oder Antriebsband aus Kunststoff ohne Gewebezugträger, wobei der verwendete thermoplastische Kunststoff Polypropylen oder ein Polypropylen in Verbindung mit einem oder mit mehreren Compounds ist, in folgenden Schritten: – Gegenläufiges Einschleifen einer Stufe in die gegenüberliegenden Enden des Förder- und/oder Antriebsbandes bis zu je einer Tiefe, die oberhalb der Hälfte der Dicke des Förder- und/oder Antriebsbandes endet; – Übereinanderlegen der gegenläufig eingeschliffenen Enden im Nahtbereich; – Ausrichten und Fixieren der übereinandergelegten Enden; – Verschweißen unter Ausübung eines kontinuierlich vom Verbindungsanfang bis zum Verbindungsende fortschreitenden Andrucks in Höhe von ca. 600 N auf die Nahtzone bei einer Schweißgeschwindigkeit von ca. 1,5 m/min und einer Schweißtemperatur von ca. 380 ° C; – Luftgekühltes Erkalten der zusammengefügten Enden in der Nahtzone und Entnahme aus einer Fertigungseinrichtung.
Verfahren zur Herstellung der Stoßverbindung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, dass vor dem Fügen der zu einer gegenläufigen Stufe ausgeschliffenen Enden des Förder- und/oder Antriebsbandes eine Überhöhung an der Ober- und Unterseite nach dem Übereinanderlegen verbleibt, um während des Aufschmelzens des Kunststoffes im Nahtbereich ein vollständiges Ausfüllen des Zwischenraumes an den sich berührenden Grenzflächen der abgestuften Enden des Förder- und/oder Antriebsbandes durchzuführen.
Verfahren zur Herstellung der Stoßverbindung nach den Ansprüchen 4 oder 5, gekennzeichnet dadurch, dass die Überhöhung an der Ober- und Unterseite nach dem Übereinanderlegen der zu fügenden Enden des Förder- und/oder Antriebsbandes weniger als 20 % der Dicke des Förder- und/oder Antriebsbandes entspricht.