EP3019649A1 - Elektrisch leitendes transportband mit füllstoffobjekten mit einer nanostruktur und verfahren zur herstellung - Google Patents

Elektrisch leitendes transportband mit füllstoffobjekten mit einer nanostruktur und verfahren zur herstellung

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EP3019649A1
EP3019649A1 EP14736788.2A EP14736788A EP3019649A1 EP 3019649 A1 EP3019649 A1 EP 3019649A1 EP 14736788 A EP14736788 A EP 14736788A EP 3019649 A1 EP3019649 A1 EP 3019649A1
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EP
European Patent Office
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conveyor belt
electrically conductive
plastic filaments
plastic
objects
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14736788.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Blankenhorn
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Maschinenfabrik Rieter AG
Original Assignee
Maschinenfabrik Rieter AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Rieter AG filed Critical Maschinenfabrik Rieter AG
Publication of EP3019649A1 publication Critical patent/EP3019649A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/09—Addition of substances to the spinning solution or to the melt for making electroconductive or anti-static filaments
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H5/00—Drafting machines or arrangements ; Threading of roving into drafting machine
    • D01H5/18—Drafting machines or arrangements without fallers or like pinned bars
    • D01H5/70—Constructional features of drafting elements
    • D01H5/86—Aprons; Apron supports; Apron tensioning arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G15/00—Conveyors having endless load-conveying surfaces, i.e. belts and like continuous members, to which tractive effort is transmitted by means other than endless driving elements of similar configuration
    • B65G15/30—Belts or like endless load-carriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G2207/00—Indexing codes relating to constructional details, configuration and additional features of a handling device, e.g. Conveyors
    • B65G2207/10—Antistatic features

Definitions

  • Conveyor belt often encounters the problem that the conveyor belt, which is usually made of synthetic fibers, electrostatically charges, causing undesirable adhesion of fibers and contaminants to the Conveyor belt can come. As a result, the air permeability of the conveyor belt and thus the compaction effect of
  • a ductile material is understood as meaning a material which has an elongation at break of at least 10%, the value of the elongation at break relating to a conventional solid-state sample.
  • electrically conductive nanofillers are used, which are already buried before the extrusion of the plastic material, it is possible, the electrically conductive
  • the plastic filaments contain less than 10% filler objects, preferably less than 5% filler objects, since the mechanical properties of the filaments are then only slightly changed and the filaments are still a good one
  • a high-quality conveyor belt with high strength values can be achieved if the plastic filaments are made of a synthetic polymer, in particular a polyamide, wherein preferably the filaments have been drawn before being further processed into the fabric.
  • plastic filaments are made of a synthetic polymer, in particular a polyamide, wherein preferably the filaments have been drawn before being further processed into the fabric.
  • Figure 2 is a schematic plan view of the compression zone of
  • the conveyor belt 8 is guided by means of a clamping device 13 tensioned around the suction channel 12 and is driven to the fiber structure in the direction of arrow P1 through the compression zone 7 to transport.
  • a pinch roller 1 1 which is connected to the output roller pair 6 of the drafting system 2 transmission technology, for example by means of a belt drive or a gear transmission.
  • the fiber structure 9 is finally exposed to the compression effect of the suction flow.
  • the pinch roller 1 1 also forms a nip 14, which limits the compression zone 7 and after which the
  • Sheet of plastic filaments 15 exist, for example, a knitted fabric.
  • Particularly advantageous in the conveyor according to the invention is further that this retains its electrical conductivity even after many hours of operation and even with heavy wear of the conveyor belt 8.
  • this especially in the region of the nip 14, at which the pinch roller 1 1 limits the compression zone 7, causes a particularly high wear of the conveyor belt 8, which can lead to a strong reduction in conductivity in conveyor belts 8 of coated filaments 15 over time.
  • objects having a nanostructure are added to a plastic melt, in particular a polyamide melt, a filler or filling material.
  • a plastic melt in particular a polyamide melt
  • a filler or filling material for example, silver nanorods which have a particularly high aspect ratio of 2000 have proved to be particularly advantageous.
  • silver nanorods with a diameter of 50 nm and a length of 100 ⁇ m may be added. Due to the length of such silver nanorods sufficient electrical conductivity can be achieved even with the addition of a comparatively small amount of filler objects.
  • a discharge can be achieved even at a voltage of 200 volts.
  • these values can be easily achieved even with simple random arrangement in the plastic filaments, so with a simple addition to the plastic melt due to the length of the individual filler.

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Abstract

Ein Transportband (8) zum Transportieren eines pneumatisch zu verdichtenden Fasermaterials besteht zumindest in einem Fasermaterial führenden Bereich aus einem luftdurchlässigen Flächengebilde, insbesondere einem Gewebe (5), aus Kunststofffilamenten. Die Kunststofffilamente (15) sind zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet. Die elektrisch leitfähig ausgebildeten Kunststofffilamente (15) enthalten elektrisch leitfähige Füllstoffobjekte, die eine Nanostruktur aufweisen und aus einem duktilen Material bestehen. Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Transportbands (8) zum Transportieren eines pneumatisch zu verdichtenden Fasermaterials werden aus einer Kunststoffmasse Kunststofffilamente (15) extrudiert, die zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet werden und zu dem Flächengebilde weiter verarbeitet werden. Der Kunststoffmasse werden vor dem Extrudieren elektrisch leitfähige Füll Stoff Objekte beigemengt, die eine Nanostruktur aufweisen und aus einem duktilen Material bestehen.

Description

Elektrisch leitendes Transportband mit Füllstoffobiekten mit einer Nanostruktur und Verfahren zur Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Transportband zum Transportieren eines pneumatisch zu verdichtenden Fasermaterials, wobei das
Transportband zumindest in einem fasermaterialführenden Bereich aus einem luftdurchlässigen Flächengebilde, insbesondere einem Gewebe, aus Kunststofffilamenten besteht und wobei die Kunststofffilamente zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet sind und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Beim Verspinnen von Fasern in einer Spinnmaschine, beispielsweise einer Ringspinnmaschine oder Luftspinnmaschine, mit einer
Verdichtungsvorrichtung wird das Fasermaterial zunächst in einem an der Spinnmaschine angeordneten Streckwerk verstreckt. Bevor dem verstreckten Fasermaterial anschließend in der Spinneinheit der Spinnmaschine der Spinndrall erteilt wird, wird das Fasermaterial durch die
Verdichtungsvorrichtung geleitet, in welcher der verstreckte Faserverband verdichtet wird und in seiner Breite reduziert wird, so dass auch die im Randbereich des Faserstranges liegenden Fasern gut in den entstehenden Faden eingebunden werden. Hierdurch können qualitativ hochwertige Garne mit einer geringen Haarigkeit hergestellt werden.
Bei pneumatischen Verdichtungsvorrichtungen wird dabei ein
luftdurchlässiges Transportband über einen Saugschlitz geführt. Das
Transportband ist angetrieben und transportiert hierdurch den Faserverband durch die nach dem Streckwerksaustritt angeordnete Verdichtungszone. In derartigen Verdichtungsvorrichtungen mit einem luftdurchlässigen
Transportband tritt häufig das Problem auf, dass sich das Transportband, das in der Regel aus Kunstfasern besteht, elektrostatisch auflädt, so dass es zu unerwünschten Anhaftungen von Fasern und Verunreinigungen an dem Transportband kommen kann. Hierdurch wird die Luftdurchlässigkeit des Transportbandes und damit die Verdichtungswirkung der
Verdichtungsvorrichtung verringert. Zur Lösung dieses Problems wurde bereits vorgeschlagen, das Gewebe des Transportbandes soweit elektrisch leitfähig auszubilden, dass elektrostatische Aufladungen vermieden werden können.
Aus der DE 20 2007 013 020 U1 ist es beispielsweise bekannt geworden, einen Teil der Fäden, aus welchen das Gewebe des Transportbandes aufgebaut ist, mit einer Metallbeschichtung zu versehen und hierdurch elektrisch leitfähig auszubilden. Nachteilig dabei ist, dass die Fasern bzw. Fäden des Gewebes nach ihrer Herstellung einem vergleichsweise aufwändigen Beschichtungsprozess unterzogen werden müssen und zudem bei mechanischer Beanspruchung des Transportbandes die Gefahr einer Beschädigung der Beschichtung besteht.
Die DE 10 2004 005 953 A1 schlägt vor, dem Gewebe elektrostatische Aufladungen verhindernde Materialien beizugeben. Beispielsweise können Metallfasern oder Kohlefasern als elektrisch leitende Fibrille in einem Multifilament eingesetzt werden. Nach einer anderen Ausführung ist vorgesehen, dass die Kunststofffilamente mit geschnittenen Kohlefasern durchsetzte Monofilamente sind. Hierdurch können zwar Transportbänder hergestellt werden, die elektrostatische Aufladungen vermindern können. Es besteht jedoch die Gefahr, dass die Eigenschaften des Transportbandes in Bezug auf seine Flexibilität und Festigkeit verloren gehen, so dass es im Betrieb zu Beschädigungen der Transportbänder kommen kann. Zudem kann es bei der Weiterverarbeitung derartiger Filamente in bestimmten Fertigungsprozessen zu Beschädigungen der eingearbeiteten Fasern kommen, die die Leitfähigkeit des Filaments bzw. des Transportbandes beinträchtigen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Transportband vorzuschlagen, das in einfacher Weise herstellbar ist und eine
elektrostatische Aufladungen vermindernde elektrische Leitfähigkeit aufweist. Weiterhin soll ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines derartigen Transportbandes vorgeschlagen werden.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Ein Transportband zum Transportieren eines pneumatisch zu verdichtenden Fasermaterials ist zumindest in einem fasermaterialführenden Bereich aus einem luftdurchlässigen Flächengebilde, insbesondere einem Gewebe, aus Kunststofffilamenten hergestellt. Die Kunststofffilamente sind zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet. Erfindungsgemäß sind die elektrisch leitfähig ausgebildeten Kunststofffilamente dadurch leitfähig, dass sie elektrisch leitfähige Füll Stoff Objekte enthalten, wobei die Füll Stoff Objekte eine Nanostruktur aufweisen und aus einem duktilen Material bestehen.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Transportbandes zum
Transportieren eines pneumatisch zu verdichtenden Fasermaterials werden aus einer Kunststoffmasse Kunststofffilamente extrudiert, die zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet werden und zu dem Flächengebilde des Transportbandes weiterverarbeitet werden. Der zu extrudierenden Kunststoffmasse werden elektrisch leitfähige Füllstoffobjekte beigemengt, die eine Nanostruktur aufweisen und aus einem duktilen Material bestehen.
Unter einem duktilen Material wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Material verstanden, welches eine Bruchdehnung von wenigstens 10 % aufweist, wobei der Wert der Bruchdehnung sich auf eine herkömmliche Festkörperprobe bezieht. Dadurch, dass elektrisch leitfähige Nanofüllstoffe eingesetzt werden, die bereits vor dem Extrudieren der Kunststoffmasse beigesetzt werden, ist es möglich, die elektrisch leitfähigen
Kunststofffilamente in herkömmlicher Weise durch Schmelzspinnen herzustellen, wobei dennoch auch feine Filamente hergestellt werden können. Dadurch, dass die Füllstoffe aus einem duktilen Material bestehen, besteht wenig Gefahr, dass die Füllstoffe während der Herstellung der Filamente oder in nachfolgenden Verarbeitungsschritten beschädigt werden. Kunststofffilamente, die derartige Füllstoffobjekte enthalten, können daher ohne besondere Maßnahmen in herkömmlichen Spinnvorrichtungen in beliebigen Feinheiten erzeugt werden und problemlos weiterverarbeitet werden. Aufgrund der Duktilität der Füllstoffobjekte kann ein derart hergestelltes Transportband zudem auch im Betrieb hohen mechanischen Belastungen standhalten, ohne seine Leitfähigkeit und Flexibilität zu verlieren, wie es beispielsweis beim Einsatz herkömmlicher Füllstoffe und insbesondere kohlenstoffhaltiger Füllstoffe vorkommen kann. Die duktilen, in dem Filament liegenden Füllstoffe können sehr gut plastisch verformt werden, ohne dass sie brechen. Damit können sie, wenn sie selbst leitfähig sind, durch ein sich mehr oder weniger gegenseitiges Berühren in dem Filament, ein leitfähiges Filament erzeugen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kunststofffilamente nach dem
Extrudieren verstreckt werden, insbesondere auf die 2- bis 10-fache Länge ihrer ursprünglichen Länge verstreckt werden. Hierdurch kann in an sich bekannter Weise eine erhebliche Festigkeitssteigerung der Filamente erreicht werden, so dass die verstreckten Filamente beispielsweise eine 6- fach höhere Zugfestigkeit als die un verstreckten Filamente aufweisen.
Insbesondere ist eine Verstreckung um einen Faktor zwischen 2 und 7 vorteilhaft. Dadurch, dass die Kunststofffilamente Nanoobjekte aus einem duktilen Material enthalten, weisen die Kunststofffilamente in vorteilhafter Weise auch nach dem Verstrecken, welches zur Festigkeitssteigerung erforderlich ist, noch eine sehr hohe Leitfähigkeit auf, da die Nanoobjekte aufgrund ihrer Duktilität das Überstrecken entweder unbeschadet
überstehen, oder aber im Falle eines Risses einen so geringen Abstand zueinander aufweisen, dass die Leitfähigkeit durch den Kunststoff des Filaments noch immer gegeben ist. Besonders vorteilhaft bei dem Einsatz von Nanoobjekten in derartigen Kunststofffilamenten ist es, dass die
Nanoobjekte oftmals im Vergleich zu Festkörpern aus dem gleichen Material nochmals verbesserte Eigenschaften aufweisen und eine besonders hohe Duktilität aufweisen können.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die elektrisch leitfähig ausgebildeten Kunststofffilamente als Monofilamente ausgebildet sind, da diese in besonders einfacher Weise hergestellt und verstreckt werden können.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die
Füllstoffobjekte ein Aspektverhältnis, also ein Verhältnis der Länge der Füllstoffobjekte zu ihrer kleinsten lateralen Ausdehnung (Breite oder
Durchmesser), von wenigstens 10, vorzugsweise von wenigstens 100 und besonders bevorzugt von wenigstens 1000 auf. Mittels längerer Nanoobjekte kann eine besonders gute Leitfähigkeit des Kunststofffilaments und damit des Transportbands erreicht werden, da bei längeren Strukturen insgesamt weniger Kontaktbrücken zwischen den einzelnen Objekten erforderlich sind, um eine Leitfähigkeit herzustellen.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das duktile Material eine Bruchdehnung von wenigstens 10 %, vorzugsweise von wenigstens 30 % und besonders bevorzugt von wenigstens 40% aufweist. Die Angaben der Bruchdehnung beziehen sich wiederum auf in herkömmlicher Weise ermittelte Werte für Zugproben aus einem Festkörper. In Frage kommen insbesondere
Füllstoffobjekte, die Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Aluminium, Zink, Zinn oder auch Blei enthalten oder aus diesen Metallen bestehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das duktile Material Silber ist und/oder Silber enthält, da dieses eine Bruchdehnung von etwa 60 % erreichen kann. Es können daher für die Filamente auch Materialien eingesetzt werden, die um höhere Faktoren, z. B. das 2- bis 7-fache ihrer ursprünglichen Länge, verstreckt werden, beispielsweise Polyamide. Für Fasern, die nur um einen geringeren Faktor verstreckt werden, beispielsweise POY-Fasern (Partially Oriented Yarn) aus Polybutylenterephtalat, können jedoch auch Füllstoffobjekte aus einem Material mit einer geringeren Bruchdehnung, beispielsweise Stahl- und Eisenwerkstoffe, eingesetzt werden.
Nach einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung sind die
Füllstoffobjekte als Silbernanostäbchen ausgeführt. Diese können mit einem besonders hohen Aspektverhältnis von etwa 2000 hergestellt werden und sind auch für Filamente, die um einen größeren Faktor verstreckt werden, geeignet. Dem gegenüber besteht bei weniger duktilen Materialien und/oder bei kürzeren Strukturen die Gefahr, dass durch das Verstrecken die einzelnen Füllstoffobjekte reißen oder aber die Kontaktbrücken zwischen den Füllstoffobjekten auseinandergerissen werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Kunststofffilamente weniger als 10 % Füllstoffobjekte, vorzugsweise weniger als 5 % Füllstoffobjekte, enthalten, da die mechanischen Eigenschaften der Filamente dann nur geringfügig verändert werden und die Filamente noch immer eine gute
Abriebbeständigkeit aufweisen. Werden Nanofüllstoffobjekte mit einem besonders hohen Aspektverhältnis eingesetzt, kann aufgrund der geringen Anzahl an nötigen Kontaktbrücken dennoch eine sehr gute Leitfähigkeit erreicht werden.
Bei der Herstellung des Transportbandes ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Füllstoffobjekte einfach der zu extrudierenden Kunststoffmasse beigemengt werden, ohne diese in einer bestimmten Weise auszurichten. Eine Parallelisierung und Längsausrichtung der Füllstoffobjekte erfolgt dann im Produktionsprozess durch die Spinndüse und ggf. das spätere
Verstrecken. Füllstoffobjekte mit einem hohen Aspektverhältnis sind daher wiederum besonders vorteilhaft, da durch die große Länge und die
Längsausrichtung nur wenige Kontaktbrücken zwischen den einzelnen Füllstoffobjekten erforderlich sind. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Füllstoffobjekte einen kleinsten Abstand zu einer Oberfläche der Kunststofffilamente von höchstens 10 μιη aufweisen, um durch das Material des Kunststofffilaments eine Ladungsableitung zu erreichen.
Ein qualitativ gutes Transportband mit hohen Festigkeitswerten kann erreicht werden, wenn die Kunststofffilamente aus einem synthetischen Polymer, insbesondere einem Polyamid, hergestellt sind, wobei vorzugsweise die Filamente vor ihrer Weiterverarbeitung zu dem Flächengebilde verstreckt worden sind. Es kommen jedoch auch Kunststofffilamente aus
verschiedenen Polyestermaterialien in Frage. Auch Polyethylen,
Polyetheretherketon oder Polyoxymethylen sind denkbar.
Besonders vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Ausführung eines
Transportbandes, bei dem duktile Nanoobjekte in Kunststofffilamente eingebettet sind, ist es weiterhin, dass auch nach längerem Betrieb des Transportbandes bezüglich der Leitfähigkeit und somit der Ableitung elektrostatischer Aufladungen keine Verschlechterungen zu erwarten sind. Während es beispielsweise bei beschichteten Fasern aufgrund von Abrieb im Laufe der Zeit zu einer Verschlechterung der Leitfähigkeit kommt, kann durch die regellos verteilten Nanoobjekte auch bei einem Verschleiß des Transportbandes die Leitfähigkeit stets sichergestellt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kunststofffilamente nach dem
Extrudieren verstreckt werden. Dabei hat es sich als ganz besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Filamente auf die zwei- bis zehnfache Länge ihrer ursprünglichen Länge verstreckt werden. Das Verstrecken ist vorteilhaft damit das Filament die Festigkeit erhält, welche für das anschließende Weben eines Siebriemchens und den anschließenden Gebrauch benötigt wird. Bei Verwendung von beispielsweise steifen Kohlenstoff-Nanoröhren würden die Kontaktbrücken zwischen den einzelnen Kohlenstoff-Nanoröhren beim Verstrecken zerstört werden. Das Filament hätte nach dem Verstrecken keine Leitfähigkeit mehr. Da beispielsweise Silber wesentlich duktiler ist als Kohlenstoff, bleibt bzw. wird die Leitfähigkeit des Filaments erhalten.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren noch näher
beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine pneumatische Verdichtungsvorrichtung in einer
Spinnmaschine in einer schematischen Übersichtsdarstellung und
Figur 2 eine schematische Draufsicht auf die Verdichtungszone der
Verdichtungsvorrichtung mit einem Transportband.
Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer
pneumatischen Verdichtungsvorrichtung 3 zum Verdichtungsspinnen an einer Spinnmaschine 1 . Die Spinnmaschine 1 weist ein Streckwerk 2 mit vorliegend drei Walzenpaaren auf, zwischen welchen ein Faserverband 9 in an sich bekannter Weise verstreckt wird und anschließend einer Spinneinheit 4, vorliegend einer Ringspindel, zugeführt wird. Um die Breite des zu verspinnenden Faserverbands 9 zu reduzieren und hierdurch ein
hochwertiges Kompaktgarn herstellen zu können, ist nach dem durch das Ausgangswalzenpaar 6 definierten Streckwerksaustritt eine pneumatische Verdichtungsvorrichtung 3 angeordnet.
Diese beinhaltet in an sich bekannter Weise ein luftdurchlässiges
Transportband 8, welches über einen Saugschlitz 10 geführt ist. Der
Saugschlitz 10 ist nach der vorliegenden Darstellung direkt in einem
Saugkanal 12 vorgesehen. Der Saugkanal 12 ist an eine Unterdruckquelle angeschlossen und kann sich auch über mehrere Spinneinheiten 4
erstrecken. Das Transportband 8 ist mittels einer Spanneinrichtung 13 spannbar um den Saugkanal 12 geführt und wird angetrieben, um den Faserverband in Richtung des Pfeils P1 durch die Verdichtungszone 7 zu transportieren. Vorliegend dient zum Antrieb des Transportbandes 8 eine Klemmwalze 1 1 , die mit dem Ausgangswalzenpaar 6 des Streckwerks 2 getriebetechnisch, beispielsweise mittels eines Riementriebs oder eines Zahnradgetriebes, verbunden ist. In der Verdichtungszone 7 wird der Faserverband 9 schließlich der Verdichtungswirkung des Saugstroms ausgesetzt. Die Klemmwalze 1 1 bildet zugleich eine Klemmstelle 14 aus, welche die Verdichtungszone 7 begrenzt und nach welcher der
Faserverband 9 der Spinneinheit 4 zugeführt wird, wo er seinen Spinndrall erhält.
Die vorliegend dargestellte Verdichtungsvorrichtung ist dabei lediglich beispielhaft zu verstehen. So kann das Transportband 8 anstelle des Antriebs durch die Klemmwalze 1 1 auch in anderer Weise angetrieben sein oder über eine selbst angetriebene Trommel geführt sein. Weiterhin sind zahlreiche Abwandlungen bezüglich der Anordnung der einzelnen
Komponenten der Verdichtungsvorrichtung möglich. Ebenso können auch anstelle des in Figur 2 dargestellten Saugschlitzes 10 zahlreiche andere Schlitzformen zum Einsatz kommen. Das erfindungsgemäße Transportband 8 kann in allen Verdichtungsvorrichtungen 3 verwendet werden, in welchen ein luftdurchlässiges Transportband 8 erforderlich ist.
Figur 2 zeigt nun eine schematische Draufsicht auf die Verdichtungszone 7 einer Verdichtungsvorrichtung 3 mit einem erfindungsgemäßen
Transportband 8. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind dabei die
Streckwerkswalzen 6 sowie die Klemmwalze 1 1 nicht dargestellt. Das Transportband 8 besteht vorliegend aus einem Gewebe 5, welches aus einzelnen Kunststofffilamenten 15 gewebt ist und hierdurch eine hohe Festigkeit aufweist. Die Ausführung des Transportbandes 8 ist ebenfalls lediglich beispielhaft zu verstehen. So kann das Transportband 8 auch lediglich in seinem mittigen Bereich, der über den Saugschlitz 10 geführt ist, als luftdurchlässiges Gewebe ausgeführt sein und in den Randbereichen fester verwebt sein oder aus einem anderen Material bestehen. Weiterhin kann das Transportband 8 auch aus einem mehrfach perforierten
Flächengebilde aus Kunststofffilamenten 15 bestehen, beispielsweise aus einem Gewirke.
Um nun elektrostatische Aufladungen des Transportbandes 8, welches aus Kunststofffilamenten 15 besteht und welches häufig Kunstfasern
transportiert, zu vermindern, ist zumindest ein Teil der Kunststofffilamente 15 elektrisch leitfähig ausgebildet, in dem den Kunststofffilamenten elektrisch leitfähige Füllstoffobjekte beigegeben sind, die eine Nanostruktur aufweisen und aus einem duktilen Material bestehen. Mit einem Füllstoff aus einem duktilen Material können die entsprechenden Kunststofffilamente besonders einfach hergestellt werden, da diese lediglich der zu extrudierenden
Kunststoffmasse beigesetzt werden müssen und aufgrund ihrer Duktilität im Verarbeitungsprozess, beispielsweise beim Abziehen von den
Schmelzdüsen und insbesondere in einem nachfolgenden
Verstreckungsprozess nicht beschädigt werden. Aufgrund der Nanostruktur sind dabei auch feinere Kunststofffilamente 15 durch herkömmliches
Schmelzspinnen herstellbar. Aufgrund der Duktilität der beigesetzten
Füllstoffobjekte ist die Flexibilität und Festigkeit des aus derartigen
Kunststofffilamenten hergestellten Transportbandes nicht beeinträchtigt, so dass es auch durch Belastungen im Betrieb nicht zu einem Abreißen von Kontaktbrücken zwischen den Kunststofffilamenten und damit einer
Herabsetzung der Leitfähigkeit kommt. Derartig hergestellte
Kunststofffilamente 15 können weiterhin auch problemlos nach dem
Schmelzspinnen verstreckt werden, um ihre Festigkeit zu steigern. Auch hier ist ein Bruch der zugesetzten duktilen Füllstoffe oder der Kontaktbrücken nicht zu befürchten, so dass die Leitfähigkeit des Filaments nahezu vollständig erhalten werden kann. Dem gegenüber kann es bei Filamenten, denen Kohlenstofffasern beigesetzt wurden, bereits durch geringfügige Dehnungen zu einem Aufreißen von Kontaktbrücken aneinanderliegender Fasern und damit zu einer Verminderung der Leitfähigkeit kommen. Ebenso können mit Kohlenstofffasern versetzte Filamente nicht oder nur um einen sehr geringen Faktor verstreckt werden, da andernfalls ebenfalls sowohl ein Reißen der Faserstücke als auch ein Brechen von Kontaktbrücken zwischen einzelnen eingebetteten Fasern zu befürchten ist.
Besonders vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Transportband ist weiterhin, dass dieses seine elektrische Leitfähigkeit auch nach vielen Betriebsstunden und auch bei starkem Verschleiß des Transportbandes 8 behält. So wird insbesondere im Bereich der Klemmstelle 14, an welcher die Klemmwalze 1 1 die Verdichtungszone 7 begrenzt, ein besonders hoher Verschleiß des Transportbandes 8 verursacht, welcher bei Transportbändern 8 aus beschichteten Filamenten 15 im Laufe der Zeit zu einer starken Herabsetzung der Leitfähigkeit führen kann.
Zur Herstellung eines Transportbandes 8 nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird dabei einer Kunststoffschmelze, insbesondere einer Polyamidschmelze, ein Füllstoff bzw. Füll Stoff Objekte mit einer Nanostruktur zugegeben. Als besonders vorteilhaft haben sich dabei Silbernanostäbchen erwiesen, die ein besonders großes Aspektverhältnis von 2000 aufweisen. Beispielsweise können Silbernanostäbchen mit einem Durchmesser von 50 nm und einer Länge von 100 μιτι beigegeben werden. Aufgrund der Länge derartiger Silbernanostäbchen kann eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit bereits beim Zusatz einer vergleichsweise geringen Menge an Füllstoffobjekten erreicht werden. Zugleich weisen
Silbernanostäbchen eine besonders hohe Duktilität auf. Beispielsweise weist Feinsilber als Festkörper bereits eine Bruchdehnung von bis zu 60 % auf. Aufgrund der besonders hohen Duktilität der beigesetzten
Silbernanostäbchen ist daher auch eine Verstreckung der erzeugten
Filamente 15 um einen größeren Faktor möglich, ohne dass es zu einem Reißen oder einem Bruch von Kontaktbrücken zwischen einzelnen, benachbart liegenden Silbernanostäbchen kommt. Es können aber auch Nanostäbchen aus Gold eingesetzt werden, welche meist ein geringeres Aspektverhältnis aufweisen. Auch Gold sowie
Goldlegierungen weisen eine hohe Bruchdehnung auf. Sofern die
Kunststofffilamente nach ihrer Herstellung nur um einen sehr geringen Faktor verstreckt werden, kommen grundsätzlich auch Nanofasern aus einem Eisen- oder Stahlmaterial in Frage, mittels welchem noch immer
Bruchdehnungen von bis zu 30 % bezogen auf einen herkömmlichen
Probenstab möglich sind.
Aufgrund der hohen Bruchdehnung der eingesetzten Füllstoffobjekte können auch nach einem Bruch einzelner Objekte oder einem Aufreißen einzelner Kontaktbrücken die Abstände zwischen den einzelnen Füllstoffobjekten so gering sein, dass noch immer eine Leitfähigkeit gewährleistet werden kann.
Ein konditioniertes Polyamid kann beispielsweise eine
Durchschlagsspannung von bis zu 20 Volt pro μιτι aufweisen. Liegen in den einzelnen Filamenten bzw. in dem Gewebe die Füllstoffobjekte
beispielsweise in einem maximalen Abstand von 10 μιτι zueinander oder zur Oberfläche der Kunststofffilamente, kann bereits bei einer Spannung von 200 Volt eine Entladung erreicht werden. Insbesondere bei Verwendung von Füllstoffobjekten mit einem sehr hohen Aspektverhältnis können aufgrund der Länge der einzelnen Füllstoffobjekte diese Werte auch bei einfacher regelloser Anordnung in den Kunststofffilamenten, also bei einer einfachen Beigabe zu der Kunststoffschmelze, problemlos erreicht werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt. Weitere Abwandlungen und Kombinationen im Rahmen der Patentansprüche fallen ebenfalls unter die Erfindung. Bezuqszeichenliste
Spinnmaschine
Streckwerk
Verdichtungsvorrichtung
Spinneinheit
Gewebe
Ausgangswalzenpaar des Streckwerks
Verdichtungszone
Transportband
Faserverband
Saugschlitz
Klemmwalze
Saugkanal
Spanneinrichtung des Transportbands
Klemmstelle
Filament
Transportrichtung des Faserverbands

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Transportband zum Transportieren eines pneumatisch zu
verdichtenden Fasermaterials, wobei das Transportband (8) zumindest in einem Fasermaterial führenden Bereich aus einem luftdurchlässigen Flächengebilde, insbesondere einem Gewebe, aus Kunststofffilamenten (15) besteht und wobei die Kunststofffilamente (15) zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähig ausgebildeten
Kunststofffilamente (15) elektrisch leitfähige Füllstoffobjekte enthalten, wobei die Füllstoffobjekte eine Nanostruktur aufweisen und aus einem duktilen Material bestehen.
2. Transportband nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähig ausgebildeten
Kunststofffilamente (15) verstreckt sind, insbesondere um das zwei- bis zehnfache ihrer ursprünglichen Länge verstreckt sind.
3. Transportband nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähig ausgebildeten
Kunststofffilamente (15) als Monofilamente ausgebildet sind.
4. Transportband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffobjekte ein Aspektverhältnis von wenigstens 10, vorzugsweise von wenigstens 100 und besonders bevorzugt von wenigstens 1000, aufweisen.
5. Transportband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das duktile Material eine Bruchdehnung von wenigstens 10 %, vorzugsweise von wenigstens 30 %, besonders bevorzugt von wenigstens 40 %, aufweist.
6. Transportband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das duktile Material ein Metall, insbesondere Silber oder Gold ist und/oder ein solches Metall enthält.
7. Transportband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füll Stoff Objekte Metallnanostäbchen, insbesondere Silber- oder Goldnanostäbchen, insbesondere mit einem Aspektverhältnis von ca. 2000, sind.
8. Transportband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffilamente (15) weniger als 10 % Füllstoffobjekte, vorzugsweise weniger als 5 % Füllstoffobjekte, enthalten.
9. Transportband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffobjekte einen kleinsten Abstand zu einer Oberfläche der Kunststofffilamente (15) von höchstens 10 μιτι aufweisen.
10. Transportband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffilamente (15) aus einem synthetischen Polymer, insbesondere einem Polyester oder einem Polyamid, hergestellt sind.
1 1 . Verfahren zur Herstellung eines Transportbands (8) zum
Transportieren eines pneumatisch zu verdichtenden Fasermaterials, wobei das Transportband (8) zumindest teilweise aus einem luftdurchlässigen Flächengebilde, insbesondere einem Gewebe (5), hergestellt wird, wobei aus einer Kunststoffmasse Kunststofffilamente (15) extrudiert werden, die zumindest teilweise elektrisch leitfähig ausgebildet werden, und wobei die Kunststofffilamente (15) zu dem Flächengebilde weiter verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffmasse vor dem Extrudieren elektrisch leitfähige Füllstoffobjekte beigemengt werden, die eine Nanostruktur aufweisen und aus einem duktilen Material bestehen.
12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kunststofffilamente (15) nach dem
Extrudieren verstreckt werden, insbesondere auf die zwei- bis zehnfache Länge ihrer ursprünglichen Länge verstreckt werden.
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