DE102020118636A1

DE102020118636A1 - Transportband mit photokatalytischem Effekt

Info

Publication number: DE102020118636A1
Application number: DE102020118636.3A
Authority: DE
Inventors: Simon Schlegel
Original assignee: Sterilair AG
Current assignee: Sterilair AG
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2022-01-20

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Transportband für ein Förderband, wobei das Förderband aus einzelnen rigiden oder aus einzelnen miteinander verbundenen Elementen oder einem einstückigen flexiblen Band besteht.Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass das Transportband (2) zumindest Bereiche umfasst, die einen Photokatalysator aufweisen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Transportband für ein Förderband, wobei das Förderband aus einzelnen rigiden oder aus einzelnen miteinander verbundenen Elementen oder einem einstückigen flexiblen Band besteht, sowie ein Förderband zum Fördern bzw. Transportieren von Gegenständen mit einem solchen Transportband.
Definitionen
Dieses Prinzip der Photokatalyse findet bereits vielfach Anwendung in der Wasserreinigung, der Luftreinigung oder der Selbstreinigung von Oberflächen. Bei der Photokatalyse wird ein Träger (Substrat), der mit einer feinen Schicht Titandioxid (TiO2) überzogen ist, mit einer ultravioletten Lichtquelle bestrahlt. Diese Konfiguration löst eine physikalisch-chemische Reaktion aus, die die meisten Schmutzstoffe in der Luft zerstört, indem diese zu CO2 und H2O umgewandelt werden.
Bei allen Anwendungen hat sich bislang Titanoxid als ein Photokatalysator herausgestellt. Zudem verfügt Titanoxid neben den photokatalytischen Eigenschaften zusätzlich über superhydrophile Eigenschaften. Hierdurch wird der selbstreinigende Effekt begünstigt, da photokatalytisch abgebauter Schmutz auf einer superhydrophilen Oberfläche bei Regen bspw. einfach weggespült wird. Aus diesem Grund wurden gerade im Bauwesen diverse photokatalytische Materialien entwickelt, wie z.B. Dachziegel, Gläser, Fassadenfarben und zementbasierte Baustoffe.
Titanoxid wird für die meisten Anwendungen in Form von Nanopartikeln eingesetzt. Nanopartikel verfügen über spezielle Eigenschaften wie einer hohen spezifischen Oberfläche, neigen jedoch auch verstärkt zu Agglomeration. Hierdurch ist eine homogene Verteilung nicht immer möglich
Der anorganische Photohalbleiter TiO2 ist in ausreichenden Mengen kommerziell erhältlich, chemisch sehr stabil und ausserdem ungiftig. Durch Absorption von UV-Strahlung kommt es zur elektronischen Anregung des Photohalbleiters. Die Diffusion der dabei entstehenden Elektron-Loch-Paare löst letztlich an die Oberfläche des Titandioxids die photokatalytische Aktivität aus. Treffen Löcher an der Ti02-Oberfläche auf organische Materie bzw. Mikroorganismen, kommt es durch ihr starkes Oxidationspotential zur Photomineralisation bzw. Photosterilisation der organischen Substanzen und Organsimen. Ist die Oberfläche frei von oxidierbarer organischer Materie, tritt die photoinduzierte Superhydrophilie auf.
Stand der Technik
Für viele Belange ist die Erzeugung reiner Luft, insbesondere keimfreier oder keimarmer Luft von Wichtigkeit. Das betrifft medizinische Bereiche mit erhöhten Hygieneanforderungen, den privaten und öffentlichen Wohnbereich in Gebieten hoher Aussenluftverschmutzung.
Zur Reinigung von Innenluft werden seit langem Ozongeneratoren, Filtersysteme, Luftionisatoren, Luftwäscher und UV-Strahlen verwendet. Diese Verfahren beruhen auf mechanisch-physikalischen Effekten (Partikelabscheidung durch Filter mit teilweise vorangegangener elektrostatischer Aufladung), dem Auswaschen von Luftbestandteilen durch Absorptionsflüssigkeiten (Wäscher) oder einer chemischen Umwandlung (Oxidation), initiiert durch Ozon, ionisierten Sauerstoff und UV-Licht. Filtersysteme eignen sich grundsätzlich nur zur Abscheidung von partikelförmigen gröberen Luftbestandteilen (Staub, Pollen, Mikroorganismen). Solche Einrichtungen werden auch in Bussen und Bahnen sowie Flugzeugen und anderen Fahrzeugen eingesetzt.
Ozongeneratoren und UV-Bestrahlung haben sich in der Luftreinigung nicht bewährt, da Ozon in der Gasphase nur mit wenigen organischen Verbindungen (Olefine) reagiert und photochemische Umsätze in den zur Verfügung stehenden Zeiten gering bleiben. Daher werden vermehrt die photokatalytischen Verfahren eingesetzt.
Bei der Photokatalyse wird ein Träger (Substrat), der mit einer feinen Schicht Titandioxid (TiO2) überzogen ist, mit einer ultravioletten Lichtquelle, entweder UV-A oder UV-C bestrahlt. Diese Vorrichtung löst eine physikalisch-chemische Reaktion aus, die die Schmutzstoffe in der Luft zerstört, indem diese zu CO2 und H2O umgewandelt werden. Dieses Verfahren bietet folgende Vorteile: es setzt keine Energie frei, benötigt keine Zusatzstoffe, bildet keine Rückstände und ist vollständig umweltfreundlich. Die Photokatalyse findet unter normalen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen statt, es sind keine besonderen Betriebsbedingungen erforderlich. Anwendungsbereiche: Büro, IT-Räume, ärztliche und tierärztliche Praxen, Analyselabore, sozio-medizinische Zentren und Gemeinschaftseinrichtungen, Lebensmittelhandel und sonstiger Handel, Restaurants, Hotels, Touristenzentren, Diskotheken, Raucherräume, Kellereien, Obst- und Gemüselagerräume...
Der Titanoxid-Filter arbeitet durch eine photokatalytische Oxidationsreaktion hervorgerufen durch eine UV Wellenlänge. Dabei entstehen Radikale, die sich durch Reaktion mit anderen Stoffen binden und so Zellmembrane von Bakterien, Viren, Milben, Pilze, gesundheitsschädliche Gase, Feinstäube, Pollen, flüchtige organische Verbindungen (VOC) zerstören bzw. Zumindest zum Teil unwirksam machen. Auch Gerüche werden dadurch beseitigt bzw. minimiert.
Daneben werden verschiedene Ti02-oberflächenbeschichtete Materialien kommerziell vertrieben oder sind in der vorkommerziellen Testphase. Diese nutzen die Photomineralisation des TiO2 zur Zersetzung des anhaftenden Schmutzes in Verbindung mit der photoinduzierten Superhydrophile, wodurch die Abbauprodukte leicht abgewaschen werden können. Dazu gehören selbstreinigende beziehungsweise schwer anschmutzende Plastikfolien (Nippon Soda Co., Ltd), selbstreinigende Zeltkonstruktionen aus photokatalytisch aktiven, TiO2-beschichteten Membranen, die zusätzlich den Temperaturanstieg im Innenraum minimieren (Taiyo Kogyo Co.), Lampenabdeckungen für Tunnelbeleuchtungen (Toshiba Lighting Co.),Fassadenelemente aus Aluminium (YKK Co.), sowie TiO2-beschichtete Keramikperlen zur Abwasserreinigung (Fa. Sinku-Riko). Der Effekt der Photosterilisation wird zum Beispiel bei Papierkitteln für Krankenhauspersonal (Molza Co.), antimikrobiell wirkender Papierunterwäsche, Einwickelpapier für Lebensmittel (EIN Co., Ltd) und selbstreinigenden Kacheln für Krankenhäuser (Fa. Toto Frontiers) genutzt. Neben den antimikrobiellen Eigenschaften werden zurzeit auch Anwendungen in der Krebstherapie untersucht. Es wurde postuliert, kolloidale TiO2-Lösung über ein endoskopartiges Instrument bei gleichzeitiger Bestrahlung direkt in Wucherungen zu injizieren.
Aus der W020061 34149A1 ist ein Verfahren zum Ausoxidieren und Entfernen von umweltschädlichen Stoffkomponenten aus gasförmigen und/oder wässrigen Phasen unter Verwendung des photokatalytischen Effektes von Titandioxid bekannt, wobei die zu reinigenden gasförmigen und/oder wässrigen Phasen in einem Reaktionsraum mit einer photokatalytisch wirksamen Titandioxid-Oberfläche in Kontakt gebracht werden und gleichzeitig in einer Gasphase erzeugtes Ozon zugeführt wird. Dabei wird die photokatalytisch wirksame Titandioxid-Oberfläche kontinuierlich mit einer Spülflüssigkeit oder mit der zu reinigenden wässrigen Phase besprüht. Das Verfahren ist insbesondere zur Reinigung von Luft, vorzugsweise zur Erzeugung reiner Innenluft, aber auch Abluft bzw. Abgasen, zur Beseitigung von Gerüchen und Reinigung von Abwässern geeignet. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Reinigungssystem zur Durchführung des Verfahrens.
Rohes Fleisch ist - wie alle Frischprodukte - feucht und bietet mit den Fett-, Blut- oder Wasserrückständen auf den Transportbändern eines Schlachtbetriebes einen Nährboden für Bakterien. Aus Gründen der Qualitätssicherung und der Lebensmittelhygieneverordnung sind Massnahmen zu ergreifen, die einer Verunreinigung durch Bakterien, hervorgerufen durch Reifung, Lagerung, Transport und den Einsatz von Arbeitsgeräten. Bei zehn Millionen Keimen pro Quadratzentimeter ist gemäss Definition die Verderbgrenze bereits erreicht und das Produkt ungeniessbar. Je geringer die Keimbelastung des Fleisches während des Produktionsprozesses ist, desto qualitätsbewusster kann das Fleisch verarbeitet werden. Neben der normalen Keimbelastung über die Luft sind es vor allem Kontaktflächen, die eine hohe Belastung durch Schmierkontamination bedeuten. Dieses Risiko zu reduzieren ist die Zielsetzung für den Einsatz unserer Entkeimungssysteme. Sie unterstützen den Anwender bei der Einhaltung der Hygieneanforderungen. Um eine permanente Desinfektion der Transportbänder zu gewährleisten, ist bekannt, unterhalb der Zerlege- und Transportbändern des Schlacht- und Zerlegebetriebes UV-C Bestrahlung anzubringen. Durch die Anbringung unterhalb der Transportbänder müssen die Arbeitsprozesse für die Entkeimung nicht unterbrochen werden. Diese findet kontinuierlich statt. Das Entkeimungsergebnis wird durch diese Bestrahlung erreicht.
Auch in der Gepäckkontrolle beispielsweise an Flughäfen ist bekannt, dass die Behältnisse zur Aufnahme von Sachgegenständen nach dem Gebrauch durch UV-C Strahlung entkeimt werden. Hinsichtlich der Transportbänder, die bisher für den Transport dieser Behältnisse, aber auch den Transport von Gepäck, wie Koffern und anderen Gegenständen genutzt werden, ist keine Entkeimung vorgesehen.
Transportbänder für die Beförderung von Post und Paketen sehen derzeit keine Entkeimung von Transportbändern vor.
Nachteile des Standes der Technik
Die Nachteile der Bestrahlung der Transportbänder besteht darin, dass zwar die Oberfläche bestrahlt wird, aber verdeckte Bereiche aufgrund von Schattenbildungen nur unzureichend abgedeckt sind.
Lösung der Aufgabe
Die Problemstellung wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das bekannte photokatalytische Verfahren und die Bestrahlung von Förderbändern und Transportbändern miteinander kombiniert werden.
Vorteilhafterweise wird das Förderband derart ausgestaltet, dass es als Photokatalysator wirkt. Es wird von einer Lichtquelle bestrahlt, so dass die gewünschte Radikalbildung entsteht, die dann wiederum zum Entkeimungsprozess führt. Dabei sind Titanoxid Teile zumindest in der Oberfläche des Transports eingelagert, so dass diese durch die Bestrahlung erreicht und der photokatalytische Prozess in Gang gesetzt wird.
Die jeweiligen Partikel können entweder als Coating auf das Förderband aufgebracht werden oder diese sind schon bei dem Herstellprozess des Förderbands integriert.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass nur bestimmte definierte Bereiche, entweder in Quer- und/oder in Längsrichtung des Förderbands mit Titanoxid Partikeln versehen werden.
Dabei ist es unerheblich, ob die Unterseite des Förderbands oder die Oberseite des Förderbands bestrahlt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den Ansprüchen hervor.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht auf ein Förderband, bestehend aus mind. einem Antrieb und einem Transportband sowie einer Beleuchtung;
2 eine schematische Darstellung und Draufsicht auf eine mögliche Ausführungsform eines Transportbands.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
In 1 ist ein Förderband 1 dargestellt. Es besteht im Wesentlichen aus einem Transportband 2, das bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als umlaufendes Transportband 2 ausgebildet ist. Dieses Transportband 2 wird von nicht näher dargestellten Antriebsmitteln in mind. eine Richtung (Pfeil 3) bewegt. Auf dem Transportband 2 können Gegenstände in Richtung des Pfeils 3 bewegt werden. Auf der dem Transportband gegenüberliegenden Seite ist eine Strahlquelle 6 vorgesehen. Diese Strahlquelle 6 ist als emittierende Quelle für UV Strahlung vorgesehen. Ein besonderes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass UV-A Strahlung emittiert wird und zwar in Richtung der Oberfläche des Transportbands 2, damit dort die photokatalytische Reaktion stattfinden kann. Alternativ hierzu ist als Strahlquelle eine UV-C Quelle vorgesehen.
Photokatalytische Schichten sollen, verstärkt durch einen in die Schicht integrierten Katalysator mit Hilfe von Strahlung organisches Material abbauen. Im Idealfall werden in Anwesenheit des Photokatalysators und von UV Strahlung infolge Radikalbildung organische Substanzen zersetzt. Ein gebräuchlicher Katalysator ist Titanoxid TiO2, wird vorwiegend in der Anatas Kristallkonfiguration eingesetzt.
Das Transportband 2 weist mindestens eine solche photokatalytische Oberfläche 4 oder photokatalytische Bereiche 5 (2) auf. Diese Schicht wird entweder bereits bei der Herstellung des Transportbands 2 eingebracht, d.h. im Fertigungsprozess oder sie wird nachträglich aufgetragen,
Diese Schicht 4 umfasst neben Trägermaterialien die nanopartikelartigen Titanoxid-Elemente. Die Titandioxid-Nanopartikel werden bei einem ausführenden Beispiel auf anorganischen und damit gegen die photoinduzierten Prozesse inerten Trägerpartikeln (Pigmenten) konventioneller Grösse fixiert und anschliessend in den Beschichtungsmassen eingesetzt.
Die Schicht 4 ist in sich flexibel und biegsam und passt sich so mit nahezu identischen Eigenschaften dem Material des Transportbands 2 an.
Die ultraviolette (UV-) Strahlung, die den Wellenlängenbereich von 100 Nanometer (nm) bis 400 nm umfasst, ist der energiereichste Teil der optischen Strahlung. Die UV-Strahlung ist für den Menschen nicht sichtbar und kann auch nicht mit anderen Sinnesorganen wahrgenommen werden. Aufgrund ihrer physikalischen und biologischen Eigenschaften wird die UV-Strahlung nochmals unterteilt in

UV-A-Strahlung (Wellenlänge 400 - 315 nm)
UV-B-Strahlung (Wellenlänge 315 - 280 nm) und
UV-C-Strahlung (Wellenlänge 280 - 100 nm).

UV-A-Strahlung schliesst sich direkt an das sichtbare Licht an. UV-C-Strahlung grenzt unmittelbar an den Bereich der ionisierenden Strahlung an. Je kürzer die Wellenlänge, desto energiereicher ist die Strahlung, und umso schädigender wirkt sie. Jegliche Art der UV Strahlung wirkt mit den Titanoxid-Metallen zusammen. Es wurde festgestellt, dass die UV-A Strahlung eine höhere photokatalytische Wirkung erzielt. Deshalb wird auch diese Strahlung für den vorliegenden Fall bevorzugt. Die Strahlquelle 6 ist vorzugsweise als LED oder als LED Array ausgebildet und zielgerichtet auf die Oberfläche des Transportbands ausgerichtet.
Die Strahlquelle 6 emittiert (durch Strahlen 7 in 1 gekennzeichnet) auf die Oberfläche 4 bzw. auf die Bereiche 5, wodurch der photokatalytische Prozess in Gang gesetzt und Radikale (durch Pfeile 8 gekennzeichnet) frei gesetzt werden. Diese Radikale gehen nun Bindungen derart ein, dass die Oberfläche 4 bzw. die Bereiche 5 kontaminationsfrei werden.
Die Erfindung bezieht sich auf das speziell ausgebildete Transportband sowie eine Förderbandanlage mit einem solchen Transportband und einer entsprechenden Strahlquelle. Dieses Transportband ist überall dort einsetzbar, wo es gewünscht ist, dass kontaminationsarm oder -frei Gegenstände transportiert werden. Daher ist neben dem Bereich der Lebensmittel verarbeitenden Industrie auch der Bereich des Transport von Stückgut, wie Päckchen oder Paket oder auch Koffer vorgesehen.
Bezugszeichenliste

1: Förderband
2: Transportband
3: Pfeil
4: Oberfläche
5: Bereich
6: Strahlquelle
7: Strahlung
8: Radikale

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

WO 2006134149 A1 [0011]

Claims

Transportband für ein Förderband, wobei das Förderband aus einzelnen rigiden oder aus einzelnen miteinander verbundenen Elementen oder einem einstückigen flexiblen Band besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportband (2) zumindest Bereiche umfasst, die einen Photokatalysator aufweisen.
Transportband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Photokatalysator mit UV-Licht reagiert.
Transportband nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Photokatalysator TiO2 ist.
Förderband zum Fördern bzw. Transportieren von Gegenständen, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Transportbands nach Anspruch 1 in Kombination mit einer Strahlquelle.
Förderband nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlquelle eine UV-Strahlquelle ist.