DE2152543C3 - Antistatische Transportbandwalzen und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft antistatische Transportbandwalzen, bestehend aus einer Metallwelle und einem darauf aufgebrachten Mantel aus offenporiiem zelligen Kunststoff, wobei in dem Mantel elektrisch iitfähige Teilchen enthalten sind, sowie ein Verfahren tu deren Herstellung.

Es ist bekannt, Walzen bzw. Rollen (nachstehend mit Transportbandwalzen bezeichnet) zur Abstützung von Transport- und Fließbändern einzusetzen. Die Transfcortbandwalzen werden aus Metall, Gummi oder Kunststoff gefertigt. Im Untertagebau werden aus-•chlifßlich solche aus Metall eingesetzt, da diese mechanisch sehr stabil sind, einen geringen Abrieb liaben und keine elektrostatische Aufladung zeigen bzw. tventuell entstandene Ladung ableiten. Üblicherweise Werden diese Metallwalzen aus Rohren hergestellt. Es ist Verständlich, daß hohle Metallwagen während des Betriebes starke Geräuschentwicklungen aufweisen und durch Körperschall die Geräusche Weiterleilen. Außer' dem ist das hohe Gewicht der Metallwalzen nachteilig, Dies Wird vor allem bei oft umzurüstenden Fließbändern bemängelt
Man hat daher bereits versucht, anstelle der elektrisch leitfähigen Metallwalzen antistatische Gummiwalzen einzusetzen, doch konnten sich diese bisher nicht durchsetzen, insbesondere auch durch die Tatsache, daß mit Rußpigmenten gefüllte antistatische Gummi- oder Kunststoffwalzen aufgrund der hohen Pigmentierung einen za hohen Abrieb und schlechte mechanische Eigenschaften zeigen. Von dieser Tatsache ausgehend, wurde die in dem DE-GM 71 12 771 beschriebene Tragrolle entwickelt, die im wesentlichen aus einer Metallachse und einem darauf aufgeschäumten -tviantel aus Polyurethanhartschaumstoff besteht Die gleichzei tig mit in den Polyurethanhartschaumstoffmantel eingeschäumten, mit der Metallachse verbundenen und bis zur Oberfläche des Mantels reichenden Kontaktbüschel sollen aufgrund ihrer punktartigen geerdeten Enden während des Einsatzes auf der Oberfläche eine elektrostatische Aufladung verhindern. Aber auch derartige Tragrollen vermochten sich in der Praxis nicht durchzusetzen.

Hinsichtlich der Herstellung von nicht elektrisch leitfähigen Transportrollen wird beispielsweise auf das deutsche Gebrauchsmuster 70 28 660 und die deutsche Patentschrift 9 29 793 verwiesen.

In dem DE-GM 70 28 660 sind Transportwalzen beschrieben, die einen Mantel aus einem hochelastischen Material und einen Kern aus vorzugsweise geschlossenzelligem Material aufweisen.

Bei dem Verfahret·, nach der deutschen Patentschrift 9 29 793 werden Druckwalzen mit einem metallischen Kern, einer weichen Polsterschicht und einer härteren Deckschicht dadurch hergestellt daß der metallische Walzenkern in einen gleichachsig angeordneten Hohlzylinder, gegebenenfalls aus einem Mischpolymerisat aus Butadien mit Acrylsäurenitril, welcher sich seinerseits in einer Haltevorrichtung befindet, eingebracht wird und anschließend der Zwischenraum mit einer geblähtes Polyurethan bildenden Mischung teilweise ausgegossen wird, die nach Abschluß des Blähvorgangs den Zwischenraum ausfüllt

Aus der US-Patentschrift 36GM94 sind ferner Walzen zur Oberflächenfinishierung von thermoplastischen Kunststoff- Folien bekannt die im Prinzip genauso hergestellt werden, wie die Walzen gemäß der deutschen Patentschrift 9 29 793, nur daß lediglich auf die Walze ein Kunststoffüberzug aufgebracht wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. Transportbandwalzen der eingangs genannten Art zu schaffen, die neben einem geringen Eigengewicht einen geräuschlosen Lauf und antistatisches Verhalten zeigen. Der Abrieb der Walzen muß selbstverständlich äußerst gering sein. Eine Druckverformung des Materials darf kaum auftreten. Die Walzen sollen nicht abfärben, und das antistatische Verhalten soll durch eine gute, dauerhafte elektrische Leitfähigkeit

« gegeben sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberflächen der Zellwände des offenporigen Kunststoffes mit einem aus den elektrisch leitfähigen Partikelchen bestehenden leitfähigen Film überzogen sind.

Die Transportbandwalzen zeigen im Gegensatz /u den mit Füllstoffen Versehenen Künststoffen nicht nur eine hervorragende Leitfähigkeit, sondern auch noch eine Verbesserung ihrer mechanischen Eigenschaften.

Der Unterschied gegenüber den mit elektrisch leitfähigen Teilchen versetzten Kunststoff liegt darin, daß gemäß der Erfindung die elektrisch leitfähigen Teilchen sich nicht im Kunststoff befinden (auch nicht einge-

schäumt sind), sondern sich auf der Oberfläche der Zellen befinden. Hierdurch ist eine hervorragende Leitfähigkeit bei relativ geringer Aufnahme an elektrisch leitfähigen Teilchen gegeben.

Bevorzugte und zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den Ansprüchen 2 bis 4 und ein Verfahren zur Herstellung von antistatischen Transportbandwalzen gemäß Anspruch 1 bis 4 aus dem Anspruch 5 hervor.

Ausführungsbfiispiele der erfindungsgemäßen antistatischen Transportbandwalzen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Es zeigt

F i g. 1 eine antistatische Transportbandwalze nach der Erfindung in perspektivischer Darstellung,

F i g. 2 eine zur Umschäumung der Welle geeignete, zylindrische Form im Querschnitt,

F i g. 3 einen zur Evakuierung und zum Imprägnieren der Walze geeigneten Behälter im Querschnitt.

Der offenporige zellige Kunststoff ist ein Polyurethan, insbesondere ein hochwertiges, äußerst feinzelliges Zellpolyurethan, wie es im Kunststoff-Handbuch, Bd. VII, »Polyurethan«, von Vieweg/Höchtlp χ 19G6, Seiten 330 ff, beschrieben ist Das Zellpolyurethan ist ein aufgeschäumtes vulkollanähnliches Produkt Der ZeI-lendurchmesser ist äußerst gering und beträgt nur einige hundertste! Millimeter. Die Zellen sind nicht oder nur in ganz geringer Anzahl geschlossen. Das Raumgewicht des Zellpolyurethans beträgt 350 kg/m³. Aufgrund der halboffenen Zellstruktur ist das Material in gewissen Grenzen atmungsaktiv. Durch die Imprägnierung des zelligen Kunststoffes, der ein zelliges Polyurethan ist, werden die inneren Oberflächen der Zellen mit einem elektrisch leitfähigen Film überzogen. Die im elektrisch leitfähigen Film enthaltenen elektrisch leitenden Partikelchen können aus Kohlenstoff, z. B. Ruß oder Graphit, aus Edelmetall oder aus mit Edelmetall beschichteten anderen Metallen oder anderen Nichtmetallen bestehen. Vorzugsweise wird jedoch Ruß eingesetzt, insbesondere Acetylenruß, wie er im Handel in Form einer 25%ige" wäßrigen Dispersion erhältlich ist

Zur Herstellung des elektrisch leitfähigen Films eignen sich als Kunststoffe, die mit den elektrisch leitenden Partikelchen vermischt werden, Kunststoffdispersionen, vorzugsweise wäßrige Dispersionen von Acrylharzen. Als Kunststoffdispersion sind aber neben den Acrylha^zdispersionen auch Pol) etrafluoräthylen- oder Polyisobutylendispersionen gut geeignet

Zur Herstellung der eingesetzten wäßrigen, elektrisch leitende Partikelchen enthaltenden Kunststoffdispersionen vermischt man eirr wäßrige Dispersion von Acrylharz mit einer wäßrigen Rußdispersion, wobei man die Viskosität der Kunjtstoffdispersion so einstellt, daß man eine gut imprägnierfähige Mischung erhält. Die Dispersion besteht aus einer Mischung, hergestellt aus einer im Handel erhältlichen, wäßrigen 25%igen Acetylenrußdispersion und einer wäßrigen Kunststoffdispersion auf Acrylharzbasis. insbesondere ein Mischpolymerisat aus Butylacrylai, Vinylacetat und Acrylsäu re. oder auf Polyisobut>lenbasis und weist eine Viskosität von ca. 20 cP auf.

Es können jedoch auch solche Kunststoffdispersionen gewählt werden, die nicht nur die Pigmente für die elektrische Leitfähigkeit tragen, sondern gleichzeitig die Zellen des Polyurethans verstärken. Damit ist gemeint, daß ein weiches Zellpolyufethan, mit einer Klinstharzdispersion imprägniert, nach dem Trocknen die Eigenschaften eines Hartscttyums annimmt. Die dafür gewählte Kunstharzdispersion hat die Eigenschaft, nach dem Trocknen sehr harte, zähe Beschichtungen zu bilden. Da die Zellen des Schaumstoffes allseitig beschichtet werden und dadurch eine zusätzliche Stützung erhalten, zeigt ein solches Zellpolyurethan die Druckfestigkeit und andere Eigenschaften eines Hartschaumstoffes.

Die Druckfestigkeit der Transportbandwalzen kann durch die Wahl der Kunstharzdispersion beeinflußt werden. So ist es möglich, weichelastische Walzen herzustellen sowie auch sehr harte und druckfeste. Allein die Imprägnierung läßt weitgehende Variationen der Härtegrade zu.

Die elektrische Leitfähigkeit der Transportbandwalzen ist ausgezeichnet und dauerhaft Der Widerstand dieser Walzen liegt bei ca. 300 0hm. Die Transportbandwalzen färben nicht ab, kufen geräuschlos, haben ein bedeutend geringeres Gewicht als Metallwalzen und können in allen Härtegraden hergestellt werden. Der Abrieb der fertigen Polyurethanwalzen ist wie bei allen Polyurethanen äußerst gering.

Es können aber auch solche Polyu; tchanmischungen verwendet werden, die nach dem »Eins.ufen-Verfahren« hergestellt werden und so eingestellt sind, daß sie langsam selbst nachhärten. Diese Polyurethane sind nach dem Entformen noch weichelastisch, können gut imprägh.ert werden und härten erst innerhalb einer gewissen Zeit zu einem sehr harten Schaum aus. Die Aushärtezeit kann durch die Wahl.der Komponenten variiert werden. In einigen Fällen ist es vorteilhaft, wenn die Formhaut des Zellpolyurethans vor dem Imprägnieren abgeschliffen wird.

Die Transportbandwalzen können aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit sowohl in der papierverarbeitenden Industrie als auch im Untertagebau eingesetzt werden. Darüber hinaus lassen sich auf diese Weise elektrisch leitfähige Reifen bzw. Räder und Rollen herstellen.

Die elektrisch leitfähigen Hartschaumstoffsysteme, deren Herstellung bisher nicht möglich war, finden insbesondere zur Herstellung elektrisch leitfähiger bzw. antistatischer, trittfester Fußbodenplatten, zur Herstellung elektrisch leitfähiger, nicht abfärbender Schuhsohlen sowie zur Herstellung elektrisch leitfähiger Geräusch- und Wärmedämmplatten in der Bauindustrie, speziell im Flugzeugbau, Anwendung. Die aus diesen Hartschaumstoffsystemen hergestellten Platten eignen sich außerdem als Mikrowellenabsorber im Bereich der Millimeterwellen.

Beispiel

Nachfolgend wire.¹ anhand der Zeichnungen eine Ausführungsform zur Herstellung der antistatischer Transportbandwalzen erläutert Eine Metallwelle I wird in einer zylindrischen Form 2 zentriert angeordnet und mit dem zur Bildung des zelligen Polyurethins geeigneten Reaktionsgemisch umgössen (vgi. F i g. 2). Das sich bildende Zellpolyurethan schäumt auf und umschließt die Metallwelle. Derartige Verfahren sind bekannt und brachen daher an dieser Stelle nicht weiter erläutert zu werden. Der Durchmesser der fertigen Transpörtbändwalze hat etwa den Sfaehen Metailweliendurchmesser. Nach der Entfernung wird die aus der Metallwelle 1 und dem Zellpölyurethan 3 bestehende Transportbandwalze in einen zylindrischen Behälter 4 gesetzt (vgl. F i g. 3). Die Transportbandwal· ze wird nur an den Enden 5· und 6 der Metallwelle 1 geführt. Das Zellpolyurethan 3 hat einen Zwischenraum

zum Behälter von etwa 10 mm. Der die Transportbandwalze aufnehmende Behälter 4 hat eine Vorrichtung 7 zum Anschließen an eine Vakuumpumpe und einen Anschluß 8 für den Zufluß der die elektrisch leitfähigen Partikelchen enthaltenden Kunststoffdispersionj während im Behälter 4 ein Unterdruck herrscht. Durch das Evakuieren wird die Luft äüs den Zellen des Polyurethans entfernt. Nach dem Entzug der Luft wird über den Anschluß 8 die dünnflüssige Dispersion in den behälter 4 gegeben. Die Walze befindet sich dann in der Flüssigkeit und wird vollkommen von ihr umschlossen. Die Dispersion dringt in die Zellen des Polyurethans ein. Das zellige Polyurethan saugt sich sozusagen mit der

Dispersion voll. Gleichzeitig stellt sich dabei wieder Normaldruck ein. Die Zellwände werden allseitig mit der elektrisch leitenden Dispersion beschichtet. An* schließend wird die Transportbandwalze beispielsweise in einer anderen, nicht extra dargestellten Vorrichtung in eine Eigendrehung versetzt. Die Drehzahl der Transportbandwalze wird so eingestellt, daß die überschüssig in den Zellen vorhandene Dispersion herausgeschleudert wird. Die herausgeschleuderte Menge an Dispersion wird durch die Drehzahl und den Durchmesser der Transportbandwalze bestimmt. Nach dem Ausschleudern wird die Transportbandwalze in einem UmlufUrockenschrank bei 70° C getrocknet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Antistatische Transportbandwalzen, bestehend aus einer Metallwelle und einem darauf aufgebrachten Mantel aus offenporigem zeliigen Kunststoff, wobei in dem Mantel elektrisch leitfähige Teilchen enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Zellwände des offenporigen Kunststoffes mit einem aus den elektrisch leitfähigen Partikelchen bestehenden leitfähigen Film überzogen sind.

2. Antistatische Transportbandwalzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der offenporige zellige Kunststoff ein feinzelliges Polyurethanelastomeres ist.

3. Antistatische Transportbandwalzen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Partikelchen Edelmetalle, mit Edelmetall beschichtete andere Metalle oder Substanzen oder Kohlenstoff, z. B. Ruße oder Graphit, sind, wobei Ru" bevorzugt wird.

4. Antistatische Transportbandwalzen nach Anspruch t bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den elektrisch leitfähigen Film bildende Kunststoff ein Acrylharz ist

5. Verfahren zur Herstellung von antistatischen Transportbandwalzen gemäß Anspruch 1 bis 4, bei dem eine in einer zylindrischen Form zentriert gelagerte Metallwelle mit einem offenporigen zelligen Kunststoff zu einer Walze umschäumt wird, dadurch gekf inzeichnet, daß man nacheinander

(a) die erhaltene Walze in einem Behälter evakuiert,

(b) die evakuierte Walze <nit einer die elektrisch leitfähigen Partikelchen einhaltenden Kunststoffdispersion imprägniert,

(c) aus der vollgesaugten Walze die überschüssige Kunststoffdispersion durch Rotation der Walze entfernt und

(d) abschließend die so erhaltene Walze trocknet