DE202011003102U1

DE202011003102U1 - Magnetisierbare Fasern und Filamente als Markierfaden in Transportbändern

Info

Publication number: DE202011003102U1
Application number: DE202011003102U
Authority: DE
Original assignee: Nextrusion GmbH
Current assignee: Nextrusion GmbH
Priority date: 2011-02-12
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2021-02-25
Also published as: DE102011011126A1

Abstract

Beansprucht wird 1. eine Kern-Mantel Faser, deren Kern aus einem Polymer besteht, in das fein gemahlene Ferrite eingebracht und gleichmäßig verteilt sind, und einem Mantel, der aus dem gleichen Polymer wie das des Kerns besteht. 2. eine Faser nach Anspruch 1, wobei der Anteil der Ferrite im Kernpolymer 0,01 bis 10 Gew-%, bevorzugt 0,5 bis 6,0 Gew-% beträgt. 3. eine Faser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferrite eine Teilchengröße von ≤ 10 μm, bevorzugt von ≤ 3 μm aufweisen. 4. eine Faser nach Anspruch 1 bis 3, wobei das Trägerpolymer des Kerns und das des Mantels ein schmelzspinnbares Polymer ist, bevorzugt ein Polyester, ein Polyamid, ein Polyolefin, ein Polylactat, ein Polystyrol, ein thermoplastischer Polyether-ester, ein Polyphenylensulfid oder -oxid, ein Polymethacrylat, ein Copolymer der vorgenannten Polymere oder eine Mischung aus diesen. 5. eine Faser nach den Ansprüchen 1 bis 4, deren Titer...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Transportbänder und Filtergewebe mit einer magnetischen Markiereinrichtung. Mittels eines externen, auf Magnetfelder reagierenden Sensors wird der Vorbeilauf der markierten Stelle registriert.
Beschreibung
Die Zugabe feiner, magnetischer Partikel in Polymere ist Stand der Technik. Hierzu wird z. B. ein fein gemahlenes Pulver eines magnetisierbaren Metalls möglichst homogen in die Polymermatrix eingearbeitet. Eine der bevorzugten Anwendungen ist die Zugabe der magnetisierbaren Partikel in schmelzspinnbare Polymere, wie z. B. Polyester, Polyamide, Polyolefine und ähnliche, die anschließend zu Fäden versponnen werden. Dabei kann es sich sowohl um Fasern handeln, die wiederum sekundär zu Fäden versponnen werden, als auch um endlose Multifilament- oder Monofilamentgarne.
In der Literatur werden zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten genannt, z. B. in der US 5577147 magnetisch lokalisierbare optischer Kabel, in der US 5274355 ein System zur Messung des Reifendrucks und dessen -temperatur mit optoelektronischen Systemen, oder in der JP 5295647 als magnetische Markierung in Nadelfilzen, wie sie z. B. in der Presspartie von Papiermaschinen eingesetzt werden.
Transportbänder in modernen Anlagen unterliegen oft einem hohen Verschleiß: Zwischen den angetriebenen Umlenkrollen und dem Transportband entsteht ein durch die Belastung erzeugter Schlupf. Trotz automatischer Nachspannvorrichtungen ist die Umlaufgeschwindigkeit des Transportbandes geringer als die der Antriebswalzen. Wegen der Reibung verschleißt das Transportbandgewebe zusehends und die Standzeit wird verringert.
Es ist deshalb vorteilhaft, wenn die tatsächliche Umlaufgeschwindigkeit des Transportbands überwacht werden kann, z. B. durch elektromagnetische Sensoren. Dazu sind magnetische Markierungen im Transportband erforderlich. Die JP 5295647 beschreibt feine magnetisierbare Fäden, die zwischen der Grundlage und der Oberlage eines Filzes vernadelt werden. Diese Nadelfilze werden z. B. in der Preßpartie von Papiermaschinen verwendet.
Wegen der erforderlichen Steifheit, Festigkeit und Struktur werden in speziellen technischen Geweben bevorzugt Monofilamente verwendet. Bei den in JP 5295647 genannten Nadelfilzen sind Monofilamente ungeeignet. Die Fasern, die das Filz bilden, werden mit Nadelmaschinen auf das Trägergewebe aufgenadelt. Monofilamente werden dabei so häufig von den Nadeln getroffen, dass sie zerspleißen würden. Deshalb verwendet die JP 5295647 feine Filamente, die kaum von den Nadeln getroffen werden bzw. den Nadeln ausweichen können. Die Lage der magnetischen Markierfäden erreicht eine Breite von mehreren Millimetern bis in den Zentimeterbereich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, magnetische Markierdrähte in Transportgeweben einzusetzen, die eine Ausdehnung von weniger als 1 mm in Transportrichtung haben und damit eine wesentlich genauere Bestimmung des Schlupfs zwischen Transportgewebe und Antriebswalzen erlauben. Weiter sollen die magnetisierbaren Monofilamente vor vorzeitigem Verschleiß durch Abrieb geschützt werden.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass die Ferrite in den Kern des Querschnitts eines Monofilaments eingebracht werden und außen einen ringförmigen Schutzmantel erhalten, der aus dem gleichen Polymer wie das des Kerns besteht. Dadurch werden Haftungsprobleme zwischen Kern und Mantel vermieden. Der Mantel bietet einen Schutz gegen vorzeitigen Abrieb.
Ein Transportband ist ein technisches Gewebe, in dem als Kettfäden i. d. R. hochfeste Multifilamente verwendet werden, die eine leichte Umlenkung um die Führungsrollen erlauben, während als Schussfaden bevorzugt Monofilamente eingesetzt werden, die zur nötigen Quersteifigkeit beitragen. Ggfs. kann das Transportbandgewebe mit einer Gummi- oder PVC-Beschichtung versehen werden. Wird pro Transportband ein einzelner oder mehrere, eng beieinander liegende erfindungsgemäße Schussfäden verwendet, kann dieser Bereich im umlaufenden Transportband von einem elektromagnetischen Detektor registriert und über die Bandlänge und Zeitdifferenz der Signale in eine Umlaufgeschwindigkeit umgerechnet werden. Die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Antriebsgeschwindigkeit und effektiver Bandgeschwindigkeit ist der Schlupf. Wird er zu groß, geht ein Teil der Antriebsleistung in Wärme verloren und je nach Anwendung können damit Qualitätsprobleme auftreten.
Beispiele:
Ein fein gemahlenes Pulver aus Magnetit (Fe₃O₄ = Eisen(II, III)-oxid), Partikelgröße < 3 μm, wurde zu 20 Gew-% einem Polyethylenterephthalat (PET) zudosiert und in unserem Auftrag von Fa. Clariant Masterbatches (Deutschland) GmbH, 56112 Lahnstein, compoundiert.
Dieses Masterbatch wurde in einer Versuchsreihe gravimetrisch mit 2,5 Gew-% bis 30 Gew-% dem PET-Schnitzelstrom unmittelbar vor der Extrusion zudosiert. Dies ergab in der Schmelze einen Magnetit-Gehalt von 0,5 Gew-% bis 6,0 Gew-%. Diese Schmelze wurde über eine Zahnradpumpe einem Bikomponenten-Spinnpack als Kernmonofilament vorgelegt, während ein zweiter Extruder unmodifiziertes PET über eine zweite Spinnpumpe als Mantelkomponente zudosierte. Anschließend wurden die Monofilamente in einen Spinntank gesponnen und abgekühlt, unter Wärmeeinwirkung mehrfach verstreckt und aufgespult.
Die Technik der gleichzeitigen Kern-Mantel-Spinnens ist ausführlich in der EP-A-0 434 448 beschrieben, die Herstellung der Kern-Mantel-Monofilamente z. B. in der EP 735 166 B1 , der EP 735 165 B1 und der EP 976 854 B1 . Diese Verfahren sind Stand der Technik, so das darauf nicht näher eingegangen werden muss.
Als Muster wurden Drähte im Durchmesser 0,30 mm in „schrumpfarmer” Technologie hergestellt. „Schrumpfarm” bedeutet Muster 30 min im Normklima (23°C, 65% r. F.) zu lagern. Anschließend werden Stränge von einem Meter Länge geschnitten und in Ringen von ca. 10–15 cm Durchmesser gebunden. Diese Ringe werden in einem Heißluftofen bei 180°C 30 min aufgehängt und können „frei” schrumpfen, d. h. ohne Vorspannung. Anschließend kühlen die Ringe wieder für 30 min im Normklima ab, danach wird die Restlänge bestimmt und der Schrumpf in % ermittelt.
Der Mantel dient als Schutzfunktion, damit keine Magnetit-Teilchen aus der Oberfläche herausragen und für erhöhten Abrieb sorgen. Der Mantel hat einen Anteil von 30 Gew-%. Das entspricht beim Monofilamentdurchmesser von 0,30 mm einer Schutzmantelstärke von 25 μm.
In einer weiteren Versuchreihe wurden Masterbatches mit 30 Gew-% Magnetitgehalt eingesetzt und in gleicher Dosage wie oben zudosiert, also mit 0,75 Gew-% bis 9,0 Gew-% und ebenfalls zu Kern-Mantel-Monofilamenten mit 30% Mantelanteil versponnen.
Die Messwerte der Beispiele sind in der Tabelle zusammen gefasst.
Erwartungsgemäß fällt die Festigkeit mit zunehmendem Magnetit-Gehalt ab. Insbesondere für Kettfäden sind die magnetisierbaren Monofilamente deshalb weniger geeignet, da sie der Festigkeitsträger in Geweben sind. Gut geeignet sind sie dagegen als Schussfäden, da hier keine so hohen Anforderungen an die Festigkeit gestellt werden.
Besonders geeignet sind die erfindungsgemäßen Fasern als Schussfaden in umlaufenden Sieben, wie sie insbesondere in Papiermaschinen verwendet werden, hier speziell in den Formiersieben, Pressfilzen und Trockensieben.
Eine weitere Verwendung sind Filtergewebe (Bandfilter und Sektionalfilter). Am Rand der Filterfläche befindet sich der magnetisierte Markierfaden. Zum Wechsel, wenn das Filtergewebe verschmutzt ist, wird das Gewebeband weiter transportiert und sauberes Gewebe steht wieder als Filter zur Verfügung. Die Positionierung, wenn das Band anhalten soll, registriert ein magnetischer Sensor. Das gleiche Prinzip ist auch bei Sektionalfiltern anwendbar.
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

US 5577147 [0003]
US 5274355 [0003]
JP 5295647 [0003, 0005, 0006, 0006]
EP 0434448 A [0012]
EP 735166 B1 [0012]
EP 735165 B1 [0012]
EP 976854 B1 [0012]

Claims

Beansprucht wird 1. eine Kern-Mantel Faser, deren Kern aus einem Polymer besteht, in das fein gemahlene Ferrite eingebracht und gleichmäßig verteilt sind, und einem Mantel, der aus dem gleichen Polymer wie das des Kerns besteht. 2. eine Faser nach Anspruch 1, wobei der Anteil der Ferrite im Kernpolymer 0,01 bis 10 Gew-%, bevorzugt 0,5 bis 6,0 Gew-% beträgt. 3. eine Faser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferrite eine Teilchengröße von ≤ 10 μm, bevorzugt von ≤ 3 μm aufweisen. 4. eine Faser nach Anspruch 1 bis 3, wobei das Trägerpolymer des Kerns und das des Mantels ein schmelzspinnbares Polymer ist, bevorzugt ein Polyester, ein Polyamid, ein Polyolefin, ein Polylactat, ein Polystyrol, ein thermoplastischer Polyether-ester, ein Polyphenylensulfid oder -oxid, ein Polymethacrylat, ein Copolymer der vorgenannten Polymere oder eine Mischung aus diesen. 5. eine Faser nach den Ansprüchen 1 bis 4, deren Titer zwischen 10 dtex und 40.000 dtex, bevorzugt zwischen 80 dtex und 6.000 dtex. 6. eine Faser nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei das Querschnittsverhältnis zwischen Kern und Mantel von 10:90 bis 90:10 variieren kann, bevorzugt von 40:60 bis 70:30. 7. eine Faser nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei es sich um ein Mulitifilament, bevorzugt um ein Monofilament handelt. 8. eine Faser nach den Ansprüchen 1 bis 7, die einen Hydrolysestabilisator und/oder einen Thermostabilisator und/oder einen UV-Stabilisator und/oder einen Farbstoff enthalten kann. 9. eine Faser nach den Ansprüchen 1 bis 8, die in eine textile Fläche eingebracht ist, bevorzugt in regelmäßigen Abständen als Schussfaden in einem Gewebe. 10. die Verwendung einer Faser nach den Ansprüchen 1 bis 9 in Transportbändern, Filtergeweben oder in Papiermaschinen, hier bevorzugt in Formiersieben, Pressfilzen und Trockensieben.