DE102017215448A1 - UV-Pigmente Förderband - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kompositwerkstoff, welcher zwischen einzelnen elastomeren Lagen UV-aktive Fluoreszenzfarbmittel aufweist sowie die Verwendung des Kompositwerkstoffs zum einfachen Erkennen von Verschleiß oder Beschädigungen in Transportbändern oder automobilen Bauteilen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Kompositwerkstoffs sowie eine Vorrichtung zur Detektion von Schäden oder Verschleiß in dem Kompositwerkstoff.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kompositwerkstoff, welcher zwischen einzelnen elastomeren Lagen UV-aktive Fluoreszenzfarbmittel aufweist sowie die Verwendung des Kompositwerkstoffs zum einfachen Erkennen von Verschleiß oder Beschädigungen in Transportbändern oder automobilen Bauteilen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Kompositwerkstoffs sowie eine Vorrichtung zur Detektion von Schäden oder Verschleiß in dem Kompositwerkstoff.
  • Förderbänder für beispielsweise Schüttgut werden gewöhnlich aus elastomeren Verbindungen, insbesondere Kautschukverbindungen, hergestellt, wobei zusätzlich Festigkeitsträger in das Förderband eingearbeitet werden. Häufig kommt es beim Transport von Schüttgut zu Beschädigungen der Kautschukoberfläche und damit sehr leicht zum Reißen des Förderbandes und einer damit verbundenen hohen Verletzungswahrscheinlichkeit für Personen, die sich in der Nähe des Transportbandes aufhalten.
  • Auch beim Einsatz in automobilen Bauteilen, seien es Reifen, Zahnriemen, Keilriemen, Schläuche oder auch Zündkabel steht die Betriebssicherheit im Vordergrund. Beispielsweise werden Autoreifen sehr leicht an Bordsteinen beschädigt und können bei Nicht-Erkennen des Schadens bei hohen Geschwindigkeiten plötzlich Druck verlieren. Andere Bauteile werden häufig durch Tierbisse beschädigt oder zeigen einfach nur alterungsbedingt Risse und Porosität in der Elastomerenstruktur und vermindern dadurch ebenfalls die Betriebssicherheit.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand deshalb in der Bereitstellung eines schnellen und einfachen Verfahrens zum Erkennen von Fehlstellen, Beschädigungen oder übermäßigen Verschleiß in Transportbändern. Darüber hinaus sollen auch Beschädigungen, Verschleiß oder Fehlstellen in anderen automobilen Bauteilen leicht und schnell erkannt werden, beispielsweise in Autoreifen, Keilriemen, Zahnriemen, Zündkabel und dergleichen.
  • Die Aufgabe wurde gelöst durch einen Kompositwerkstoff, umfassend mindestens eine erste Lage eines Elastomers und mindestens eine zweite Lage eines Elastomers, wobei sich zwischen der mindestens ersten Lage und der mindestens zweiten Lage eine weitere Lage befindet, welche ein UV-aktives Fluoreszenzfarbmittel umfasst.
  • Das UV-aktive Fluoreszenzfarbmittel kann dabei sowohl ein UV-aktives Fluoreszenzpigment oder ein UV-aktiver Farbstoff oder eine Kombination der Genannten sein. Wichtig ist jedoch, dass die Fluoreszenzfarbstoffe oder Fluoreszenzpigmente einen ausreichenden Kontrast von der meist schwarzen Umgebung des Elastomers aufweisen, um leicht detektiert werden zu können.
  • Deshalb sollten nach Möglichkeit Fluoreszenzpigmente bzw. Fluoreszenzfarbstoffe eingesetzt werden, die eine hohe Fluoreszenzquantenausbeute aufweisen. Bevorzugt weist das Fluoreszenzfarbmittel eine Fluoreszenzquantenausbeute von f > 50 %, mehr bevorzugt > 60 %, noch mehr bevorzugt > 70 % auf.
  • Das UV-aktive Fluoreszenzpigment ist deshalb vorzugweise ausgewählt aus Benzoxazinonen oder deren Derivaten. Insbesondere bevorzugt ist Lumilux ® Yellow CD 397 von Honeywell oder Lumilux ® Gelb-Orange CD-130 von Honeywell. Jedoch können auch alle anderen bekannten Fluoreszenzpigmente eingesetzt werden, welche die erforderlichen Kontrasteigenschaften und Fluoreszenzquantenausbeuten erfüllen. Beispielhaft sollen hier anorganische Fluoreszenzpigmente genannt sein, welche dotiert oder undotiert vorliegen können. Aus der organischen Chemie können beispielsweise Perylen-haltige Pigmente vorteilhaft eingesetzt werden.
  • Weiterhin ist der UV-aktive Fluoreszenzfarbstoff vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Cumarine, Cyanine, Flavine, Luciferine, Phycobiline, Rhodamine, Safranine, Pyranine, Stilbene, Xylene, Perylenderivaten und dergleichen.
  • Die UV-aktiven Fluoreszenzfarbmittel können dabei in unterschiedlich tiefen Lagen des Kompositwerkstoffs eingebracht werden, beispielsweise in einer Tiefe von 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4mm, 5 mm oder bei dickeren Systemen in einer Tiefe von 1 cm, 2 cm, 3 cm 4 cm, 5 cm und dergleichen.
  • Vorzugsweise weist der Kompositwerkstoff noch mindestens eine dritte Lage auf, wobei sich zwischen der mindestens dritten Lage und der vorhergehenden Lage, in diesem Fall der mindestens zweiten Lage, eine weitere Lage befindet, welche ebenfalls eine UV-aktives Fluoreszenzfarbmittel umfasst.
  • Als vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, wenn die verschiedenen Lagen, welche das UV-aktive Fluoreszenzfarbmittel aufweisen, verschiedenfarbig ausgeführt sind, um damit auch ein Tiefenprofil von Beschädigungen erstellen zu können oder um zu erkennen, bis zu welcher Tiefe des Elastomers sich die Beschädigung erstreckt.
  • Auf diese Art und Weise sind verschiedene Konstruktionsmöglichkeiten denkbar, beispielsweise mit zwei Zwischenschichten bzw. Lagen, drei Zwischenschichten, vier Zwischenschichten, fünf Zwischenschichten usw., welche das Fluoreszenzfarbmittel enthalten, wobei sich diese Zwischenschichten oder -Lagen immer zwischen zwei Lagen des Elastomers befinden.
  • Die Erfindung eignet sich besonders als Verschleißanzeige oder Beschädigungsanzeige in Transportbändern, beispielsweise Transportbänder für Schüttgut.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung des Kompositwerkstoffs, wie oben beschrieben, zum Detektieren von Verschleiß oder Beschädigungen in Transportbändern.
  • Nachdem diese Technologie auch in automobilen Bauteilen eingesetzt werden kann, beispielsweise als Beschädigungs- oder Verschleißanzeige in Autoreifen, Zahnriemen, Keilriemen oder anderen auf elastomeren basierenden Baustoffen, wie Schlauchverbindungen oder Zündkabel in automobilen Anwendungen, ist ein weiterer Gegenstand des Verfahrens. Die Verwendung des Kompositwerkstoffs wie oben beschrieben, zum Detektieren von Verschleiß oder Beschädigungen in automobilen Bauteilen.
  • Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen Kompositwerkstoffs umfassend die Schritte
    1. a. Bereitstellung mindestens einer ersten Lage und mindestens einer zweiten Lage einer elastomeren Verbindung
    2. b. Aufbringen eines UV-aktiven Fluoreszenzfarbmittels auf die mindestens erste Lage oder die mindestens zweiten Lage,
    3. c. stoffschlüssiges oder formschlüssiges Verbinden der mindestens ersten Lage mit der mindestens zweiten Lage.
  • Bei Verwendung von Naturkautschuk oder Synthesekautschuk können die mindestens erste Lage und die mindestens zweite Lage sowie alle weiteren Lagen, die über das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden, einfach durch Vulkanisation stoff- und/oder formschlüssig verbunden werden.
  • Vorteilhafterweise kann die Zwischenlage, welche das UV-aktive Farbmittel enthält, eine weitere polymere Lage, z.B. ein TPE, sein, die dann ebenfalls mit den anderen elastomeren Lagen durch Vulkanisation oder andere Formen des Laminierens miteinander verbunden werden kann. Die Verwendung einer zusätzlichen polymeren Lage erleichtert hierbei die Verwendung von Fluoreszenzfarbstoffen, da diese in vielen polymeren Matrices lösbar sind und damit eine Kontrasterhöhung erreicht werden kann.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erkennen von Verschleiß oder Beschädigen in einem Kompositwerkstoff, wie oben beschrieben, umfassend eine UV-Anregungslichtquelle, eine Detektionseinrichtung zur Detektion von Licht und eine Auswerteeinrichtung.
  • Als UV-Anregungslichtquelle kann eine gewöhnliche UV-Lampe eingesetzt werden. Zur Detektion des von dem Fluoreszenzfarbmittel emittierten Lichts, welches vorzugsweise im sichtbaren Bereich bis zum Nahinfrarotbereich emittiert, kann eine Detektionseinrichtung, z.B. eine Photozelle wie im Stand der Technik bekannt, oder auch ein CCD-Foto Chip verwendet werden. Unter gewissen Umständen ist auch eine visuelle Detektion über das menschliche Auge möglich. Die Anregungswellenlänge befindet sich vorzugsweise im UV-Bereich. Die Emissionswellenlänge des Fluoreszenzfarbmittels befindet sich vorzugsweise im Bereich von 400 nm bis zu 750 nm.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels näher erläutert, wobei dieses jedoch nicht limitierend auf den Schutzumfang zu verstehen ist.
  • Beispiel 1:
  • Es wurde ein UV-Pigment „Lumilux® Gelb CD 397 “ sowie „Orange CD 130“ verwendet. Hierbei hat sich das gelbe Pigment, ein Benzoxazinonderivat, als leuchtkräftiger und damit besser sichtbar erwiesen. Es wurde eine Mischung aus SBR auf dem Walzwerk verarbeitet, wobei das Pigment eingestreut wurde. Im Ergebnis zeigt sich eine sehr gute Sichtbarkeit des Pigmentes auch bei Tageslicht. Erforderlich ist hierfür eine Beschädigung die die Oberfläche durchbricht. Ein Kratzer als Beschädigung von einigen µm ist dabei schon ausreichend. Je breiter die Beschädigung desto besser die Sichtbarkeit. Der Walzenspalt betrug 2 mm.
  • 1 zeigt hierbei eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erkennen von Beschädigungen in einem Transportband.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Förderband
    2
    Festigkeitsträger
    3
    Anregungseinheit
    4
    Detektionseinheit
    5
    Fehlstelle/Beschädigung

Claims (10)

  1. Kompositwerkstoff umfassend mindestens eine erste Lage eines Elastomers und mindestens eine zweite Lage eines Elastomers, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der mindestens ersten Lage und der mindestens zweiten Lage eine weitere Lage befindet, welche ein UV-aktives Fluoreszenzfarbmittel umfasst.
  2. Kompositwerkstoff nach Anspruch 1, wobei das UV-aktive Fluoreszenzfarbmittel ein UV-aktives Fluoreszenzpigment oder ein UV-aktiver Farbstoff oder eine Kombination der genannten ist.
  3. Kompositwerkstoff nach Anspruch 2, wobei das UV-aktive Fluoreszenzpigment ausgewählt ist aus aus Benzoxazinonen oder deren Derivaten oder anorganischen Fluoreszenzpigmenten mit oder ohne Dotierung oder Perylenen und Kombinationen der genannten.
  4. Kompositwerkstoff nach Anspruch 2, wobei der UV-aktive Fluoreszenzfarbstoff ausgewählt ist aus der Gruppe der Cumarine, Cyanine, Flavine, Luciferine, Phycobiline, Rhodamine, Safranine, Pyranine, Stilbene, Xylene und Kombinationen der genannten.
  5. Kompositwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kompositwerkstoff mindestens eine dritte Lage aufweist und sich zwischen der mindestens dritten Lage und der mindestens zweiten Lage eine weitere Lage befindet, welche ein UV-aktives Fluoreszenzfarbmittel umfasst.
  6. Kompositwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Elastomer ausgewählt ist aus Naturkautschuk, Synthesekautschuk oder thermoplastischen Elastomeren.
  7. Verwendung des Kompositwerkstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Detektieren von Verschleiß oder Beschädigungen in Transportbändern.
  8. Verwendung des Kompositwerkstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Detektieren von Verschleiß oder Beschädigungen in Automobilen Bauteilen.
  9. Verfahren zum Herstellen eines Kompositwerkstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Schritte a. Bereitstellen mindestens einer ersten Lage und mindestens einer zweiten Lage b. Aufbringen eine UV-aktiven Fluoreszenzfarbmittels auf die mindestens erste Lage oder die mindestens zweite Lage c. Stoffschlüssiges oder formschlüssiges Verbinden der mindestens ersten Lage mit der mindestens zweiten Lage.
  10. Vorrichtung zum Erkennen von Verschleiß oder Beschädigungen in einem Kompositwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfassend eine UV Anregungslichtquelle, eine Detetektionseinrichtung zur Detektion von Licht und eine Auswerteeinrichtung.
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