EP4384463A1 - BEHÄLTERTRANSPORT MIT VERRINGERTEM VERSCHLEIß - Google Patents

BEHÄLTERTRANSPORT MIT VERRINGERTEM VERSCHLEIß

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Publication number
EP4384463A1
EP4384463A1 EP22757578.4A EP22757578A EP4384463A1 EP 4384463 A1 EP4384463 A1 EP 4384463A1 EP 22757578 A EP22757578 A EP 22757578A EP 4384463 A1 EP4384463 A1 EP 4384463A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
containers
base body
container
textured
surface energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22757578.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hendrik GADOMSKI
Torsten KILGENSTEIN
Ines BRADSHAW
Lydia Tiedemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krones AG
Original Assignee
Krones AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
Publication of EP4384463A1 publication Critical patent/EP4384463A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • B65G15/60—Arrangements for supporting or guiding belts, e.g. by fluid jets
    • B65G15/62—Guides for sliding belts
    • 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
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    • B65G17/06—Conveyors having an endless traction element, e.g. a chain, transmitting movement to a continuous or substantially-continuous load-carrying surface or to a series of individual load-carriers; Endless-chain conveyors in which the chains form the load-carrying surface having a load-carrying surface formed by a series of interconnected, e.g. longitudinal, links, plates, or platforms
    • B65G17/08—Conveyors having an endless traction element, e.g. a chain, transmitting movement to a continuous or substantially-continuous load-carrying surface or to a series of individual load-carriers; Endless-chain conveyors in which the chains form the load-carrying surface having a load-carrying surface formed by a series of interconnected, e.g. longitudinal, links, plates, or platforms the surface being formed by the traction element
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    • B65G17/30—Details; Auxiliary devices
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    • B65G17/40—Chains acting as load-carriers
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    • B65G21/2045—Mechanical means for guiding or retaining the load on the load-carrying surface
    • B65G21/2063—Mechanical means for guiding or retaining the load on the load-carrying surface comprising elements not movable in the direction of load-transport
    • B65G21/2072—Laterial guidance means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65G2201/00—Indexing codes relating to handling devices, e.g. conveyors, characterised by the type of product or load being conveyed or handled
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L59/00—Compositions of polyacetals; Compositions of derivatives of polyacetals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00—Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers

Definitions

  • the invention relates to a device for supporting or guiding containers during transport of the containers in a container treatment plant.
  • the invention also relates to a container conveyor for transporting containers in a container treatment plant.
  • the invention also relates to a method for producing a base body for supporting or guiding containers during transport of the containers in a container treatment plant.
  • the invention also relates to a computer program product and a method for transporting containers in a container treatment plant.
  • Containers can be transported through the individual system parts in container treatment systems and, for example, filled and sealed. During transport, the containers can, for example, be guided along guide rails or supported on belts or mat chains from container conveyors.
  • the guide rails, transport mats, etc. can wear out due to friction with the containers. Streaks can also occur on the containers due to friction. Ultimately, the friction during container transport can lead to disrupted line efficiency.
  • the invention is based on the object of enabling improved container transport in a container treatment plant, which is preferably characterized by reduced wear on the containers, guides, etc.
  • the device has at least one base body for supporting (e.g. from below) and/or guiding (e.g. laterally) the container during transport.
  • the body may have a surface for contacting the containers that is textured to reduce a contact area between the surface and the containers when transporting the containers.
  • the base body can consist of a base material and at least one additive material that has a surface energy with a polar component that deviates, preferably significantly, from a polar component of a surface energy of the base material and/or the container (e.g. plastic container) (e.g. larger or smaller), and preferably at least one solid lubricant material.
  • the device allows containers and components that come into contact with the containers during container transport to wear out or wear out less quickly.
  • the device can preferably enable a reduction in the friction between the containers and the base body for supporting or guiding the containers during container transport.
  • a true contact area between the container and the body can be reduced to reduce friction.
  • a coefficient of friction of the base body can be reduced by the textured surface.
  • wear particles can be removed or migrate via grooves in the texture and can therefore no longer rub abrasively over the surface of the container and the surface of the base body.
  • the polar and thus also the disperse portion of the surface energy of the base body By changing the polar and thus also the disperse portion of the surface energy of the base body by admixing the at least one additive material, reduced friction between the containers, which are preferably made of plastic, and the base body can also be made possible.
  • the coefficient of friction can depend on the adhesive forces and thus on the distribution of polar and disperse bonds in the tribological system.
  • the adhesive bonds are reduced by at least one additive material and, if appropriate, solid lubricant materials. As a result, fewer adhesive bonds are formed between the base body and the container.
  • a polar component of a surface energy of the base material can essentially correspond to a polar component of a surface energy of the containers, e.g. B. with a tolerance of, for example, about ⁇ 10% or ⁇ 5%.
  • the at least one base body and/or the textured surface has a layered structure produced, for example, by means of an additive manufacturing process.
  • the at least one base body can be extruded or produced by means of injection molding.
  • the textured surface can be lasered, embossed, rolled, milled, printed (e.g. 3D printed), injection molded or extruded. The texturing can thus advantageously be produced in a simple manner.
  • the surface is microtextured and/or nanotextured.
  • the surface can be textured in such a way that the contact area between the surface and the containers is reduced to the micro and/or nano millimeter level during transport of the containers. In this way, the friction between the surface and the container can advantageously be reduced in a particularly effective manner.
  • the textured surface has bionic or geometric shapes, preferably repeating ones.
  • the textured surface can have honeycombs, scales, roughness peaks, polygons and/or lines. Such shapes advantageously have the potential for particularly effective friction and wear reduction.
  • the at least one base body has a rod-shaped guide railing for a container conveyor, a format part that is adapted to the format of the container to be transported, and/or a wear strip of a container guide.
  • the at least one base body has a conveyor belt or a conveyor mat, preferably a conveyor mat chain.
  • the at least one additive material has a material content of 0.1% to 50% in the at least one base body.
  • the at least one solid lubricant material has a material content of 0.1% to 30% on the at least one base body.
  • such proportions can be used to optimally match the individual materials to reduce wear and friction.
  • the at least one additive material has glass and/or fibers, preferably glass fibers, ceramic fibers, carbon fibers, aramid fibers and/or polyethylene fibers, and/or the polar component of the surface energy (or a polar component of the surface energy or Value characterizing surface tension) of the at least one additive material is >20 mN/m, >25 mN/m or >30 mN/m.
  • glass can preferably have a high polar component of the surface energy in order to increase the polar component of the surface energy of the base body.
  • Additive materials with a polar component of the surface energy of >20 mN/m can be particularly suitable, particularly in combination with plastic containers.
  • Additive materials with a suitable polar component of the surface energy of > 20 mN/m can be found, for example, in the relevant tables in corresponding handbooks or textbooks.
  • the at least one solid lubricant material includes molybdenum sulfide, tungsten sulfide, hexagonal boron nitride, graphite, or diamond-like carbon (DLC).
  • the solid lubricating materials mentioned can advantageously be particularly suitable in order to improve the friction behavior of the base body with the at least one additive material and the base material.
  • the base material is polyethylene (PE), preferably ultra high molecular weight polyethylene (PE-UHMW), high molecular weight polyethylene (PE-HMW), high density polyethylene (PE-HD) or low density polyethylene (PE-LD), polypropylene (PP ), polyamide (PA), polybutylene terephthalate (PBT), polyetheretherketone (PEEK), polyaryletherketone (PAEK), polyetherketone (PEK), polyoxymethylene (POM) or polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PE polyethylene
  • PE-UHMW ultra high molecular weight polyethylene
  • PE-HMW high molecular weight polyethylene
  • PE-HD high density polyethylene
  • PE-LD low density polyethylene
  • PP polypropylene
  • PA polyamide
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PEEK polyetheretherketone
  • PAEK polyaryletherketone
  • PEK polyetherketone
  • POM polyoxymethylene
  • PTFE poly
  • the container conveyor comprises a device according to any one of the preceding claims.
  • the container conveyor can achieve the same advantages already described for the device.
  • the container conveyor can have at least one base body for laterally guiding the containers and/or at least one base body for supporting the containers from below.
  • the container treatment system can preferably be designed for the production, cleaning, testing, filling, sealing, labeling, printing and/or packaging of containers for liquid media, such as medical vials or hygiene articles, preferably beverages or liquid foodstuffs.
  • the containers can preferably be designed as bottles, cans, canisters, cartons, flasks, etc.
  • a further aspect relates to a method for producing a base body for supporting or guiding containers during transport of the containers in a container treatment plant.
  • the method may include texturing a surface of the base body to reduce a contact area between the surface and the containers when transporting the containers (e.g., using an additive manufacturing device).
  • the method can include mixing a material composition of the base body from a base material and at least one additive material that has a surface energy with a polar component which, preferably substantially, depends on a polar component of a surface energy of the base material and/or the container (e.g. B. plastic container) differs (z. B. is larger or smaller), and preferably comprise at least one solid lubricant material.
  • the base body produced in this way can advantageously achieve the same advantages that have already been described for the device.
  • the surface is textured by means of an additive manufacturing process, laser treatment, embossing, rolling, milling, injection molding or extrusion.
  • the at least one additive material and/or the at least one solid lubricant can preferably be mixed in by an additive manufacturing device.
  • a material can be supplied to an additive manufacturing device for manufacturing, in which the base material is already mixed with the at least one additive material and/or the at least one solid lubricant.
  • a further aspect relates to a computer program product comprising (e.g. at least one computer-readable storage medium having stored thereon) instructions which cause an additive manufacturing device (e.g. 3D printer) to carry out a method for producing a base body as disclosed herein, or a Device (or a base body) as disclosed herein to produce in a plurality of layers in an additive manufacturing process.
  • An additive manufacturing device e.g. 3D printer
  • a further aspect relates to a method for transporting containers in a container treatment plant. The method involves supporting (e.g. from below) or guiding (e.g. laterally) the containers on a surface of at least one base body.
  • the surface may be textured to reduce a contact area between the surface and the containers, preferably by additive manufacturing, lasering, embossing, rolling, milling, injection molding or extrusion.
  • the at least one base body is made of a base material and at least one additive material that has a surface energy with a polar component that, preferably significantly, differs from a polar component of a surface energy of the base material and/or the container (e.g. plastic container). (e.g. is larger or smaller), and preferably made (or comprise) at least one solid lubricant material.
  • the method can achieve the same advantages that have already been described for the device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device for transporting containers according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 shows a plan view and a perspective view of a basic body shown schematically for guiding or supporting a container
  • FIG. 3 shows a plan view and a perspective view of a basic body shown schematically for guiding or supporting a container
  • FIG. 4 is a bar chart showing coefficients of friction for different base bodies for guiding or supporting a container
  • FIG. 5 shows a purely schematic representation for explaining the influence of a disperse component and a polar component of a surface energy of two friction partners
  • FIG. 6 shows a purely schematic representation with improved friction behavior between two friction partners compared to FIG.
  • the embodiments shown in the figures correspond at least in part, so that similar or identical parts are provided with the same reference symbols and, for their explanation, reference is also made to the description of the other embodiments or figures in order to avoid repetition.
  • FIG. 1 shows, purely schematically, a device 10 for guiding and/or supporting containers 12 (only one container 12 shown) during container transport.
  • the containers 12 are preferably plastic containers, particularly preferably made of PET, rPET, PP, etc. It is also possible for the containers 12 to be made of glass, aluminum or steel, for example.
  • the containers 12 are designed as beverage containers or containers for liquid or pasty food, e.g. B. as bottles, cans, canisters, cartons or bottles.
  • the device 10 is preferably included in a container conveyor of a container treatment plant.
  • the container conveyor can transport the containers 12 through the container treatment facility.
  • the container conveyor can connect different container treatment devices of the container treatment plant to one another or itself be part of a container treatment device.
  • the container conveyor can be designed in any way to transport containers.
  • the container conveyor as a transport star or a linear conveyor, z. B. belt conveyor or mat chain conveyor (z. B. with a plastic mat chain) be executed.
  • the device 10 has at least one base body 14, 16.
  • the base body 14 can support the containers 12 during transport, preferably from below. A container bottom of the container 12 can contact the base body 14 .
  • the base body 14 can be a conveyor belt or a conveyor mat chain (e.g. plastic mat chain).
  • the base body 14 can move with the containers 12 during transport or the containers 12 can move in the transport direction.
  • the base body 14 can, for example, be circumferential.
  • the base body 16 can guide the containers 12 during transport, preferably laterally. A lateral surface of the container 12 can contact the base body 16 .
  • the base body 16 can move with the containers 12 or be arranged in a stationary manner or not move with the containers 12 during transport.
  • the base body 16 can be designed, for example, as a rod-shaped guide railing.
  • the base body 16 can be designed, for example, as a wear strip of a guide device.
  • As a format part or clothing part which is adapted to a particular format of the container 12 and is changed, for example, when there is a format change.
  • the format part can have recesses in the shape of cylinder jacket segments for contacting sections of the container 12 in the shape of a cylinder jacket.
  • the format part can be included in a transport star.
  • a further base body (not shown) to be present opposite the base body 16 for laterally guiding the containers 12 .
  • the base body 16 and the further base body can carry the containers 12 between them.
  • the further base body can be designed like the base body 16, for example.
  • a special feature of the present disclosure is that various measures are proposed to reduce friction between the container 12 and the base body 14 and/or 16, which can be used individually or in combination with one another.
  • the measures can aim to reduce an adhesive bond between the containers 12 and the base body 14, 16.
  • adhesion forces are a particularly important influencing variable.
  • a first measure is first explained with reference to FIGS.
  • a second measure is then explained with reference to FIGS. 5 and 6, which considers the surface energies of the container 12 and the base body 14, 16 in order to reduce the adhesive bond.
  • the measure is aimed at reducing the (true) contact area between the containers 12 and the base body 14, 16 in order to reduce the tendency towards adhesion, since there is less contact surface.
  • the body 14, 16 may have a surface 18 that contacts the containers 12. As shown in FIG.
  • the surface 18 may be textured such that a contact area between the surface 18 and the container 12 is reduced, e.g. B. in comparison with a surface without texture or compared to a smooth or flat surface.
  • the surface 18 is preferably micro- or nano-textured, ie textured in the micrometer or nanometer range.
  • the (true) contact area between the respective container 12 and the base body 14, 16 can be reduced by the textured surface 18.
  • the expression "(true) contact surface” can refer to that contact surface or contact surface size between the container 12 and the base body 14, 16 or the surface 18 on which the container 12 has the surface 18 on a microscopic level, for example in the micrometer range. or nanometer range, and where, for example, the interactions and bond formations take place.
  • the textured surface 18 can be made in a variety of ways.
  • the base body 14, 16 can be produced by means of an additive manufacturing process, e.g. B. from a base material (e.g. a plastic), possibly with additives (e.g. additive material(s) and/or solid lubricant(s)).
  • the additive manufacturing results in a layered structure of the base body 14, 16.
  • the textured surface 18 can preferably be produced or printed directly by means of the additive manufacturing process.
  • the base body 16 is extruded, for example in the form of a guide or transport railing. It is also possible that the base body 14, for example, injection molded, z. B. in the form of tape segments of a conveyor belt.
  • the textured surface 18 is also possible for the textured surface 18 to be produced, for example, by means of lasering, milling, embossing (e.g. using a matrix or structured rollers), injection molding (e.g. using cavities in the injection molding tool) or extrusion.
  • the texture of the surface 18 preferably has a bionic shape or a shape known from geometry.
  • the shape can be repeated continuously in all directions on the surface 18 or can be provided in a pattern. The repetition can be regular or irregular.
  • the molds can be aligned in the transport direction of the device 10 or the container 12 or opposite to the transport direction. However, the molds can also be aligned vertically to the direction of transport or at a certain angle to the direction of transport.
  • the textured surface 18 can have honeycomb, scale, asperity, polygon and/or line shapes or corresponding patterns.
  • the scale pattern can snake scale pattern, sand fish scale pattern or shark scale pattern.
  • the roughness peaks can, for example, be designed and arranged to achieve the lotus effect.
  • FIG. 2 shows a particularly preferred exemplary embodiment for the textured surface 18.
  • the surface 18 can be textured with scales or a scale pattern.
  • FIG. 3 shows another particularly preferred exemplary embodiment for the textured surface 18.
  • the surface 18 can be textured with honeycombs or a honeycomb pattern.
  • Figure 4 shows an experimental improvement in the coefficient of friction.
  • the ordinate (y-axis) depicts a magnitude of the coefficient of friction.
  • Two columns 20, 22 for two different test bodies are shown on the abscissa (x-axis).
  • the column 20 indicates a coefficient of friction of a test body without a textured surface produced from PA12 by means of an additive manufacturing process.
  • the column 22 indicates a coefficient of friction of a test body with a textured surface produced from PA12 by means of an additive manufacturing process.
  • the second measure for reducing friction is described below with reference to FIGS.
  • the aim of the measure is to allow as few interactions as possible between the disperse and polar components of the surface energy of the container 12 and the base body 14, 16 in order to achieve less adhesion.
  • FIG. 5 shows a purely schematic model for explanation.
  • a cohesion of atoms and molecules, which determines the surface energy/tension of a substance can be traced back to different types of interactions.
  • disperse and polar interactions The interactions due to temporal fluctuations in the charge distribution of the atoms or molecules can be referred to as disperse interactions (e.g. van der Waals interactions).
  • disperse interactions e.g. van der Waals interactions
  • polar interactions there can be Coulomb interactions between permanent dipoles and between permanent and induced dipoles (e.g. hydrogen bonds).
  • a surface energy or surface tension oi of the container 12 can also be made up of a disperse component oi d and a polar component oi p , the sum of which in turn results in the surface tension or surface energy oi.
  • a conventional base body 28 for guiding or supporting the container 12 which also has a surface energy or surface tension O2 with a disperse component O2 d and a polar component O2 P.
  • FIG. 5 shows, purely as a model, that the container 12 and the conventional base body 28 can have at least similar disperse and polar surface energy/stress components.
  • At least one appropriately matched additive material can be admixed to a base material during manufacture of the base body 14, 16.
  • the base body 14, 16 can be made, for example, from a base material and at least one admixed additive material that has a surface energy with a polar component that is greater (or smaller) than a polar component of a surface energy of the base material and/or the container.
  • the base body 14, 16 can be made, for example, from a base material and at least one admixed additive material that has a surface energy with a disperse fraction that is smaller than a disperse fraction of a surface energy of the base material and/or the container.
  • the base material of the base body 14, 16 is preferably polyethylene (PE), preferably ultra high molecular weight polyethylene (PE-UHMW), high molecular weight polyethylene (PE-HMW), high density polyethylene (PE-HD) or low density polyethylene (PE-LD), polypropylene (PP), Polyamide (PA), Polybutylene terephthalate (PBT), polyetheretherketone (PEEK), polyaryletherketone (PAEK), polyetherketone (PEK), polyoxymethylene (POM) or polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PE polyethylene
  • PE-UHMW ultra high molecular weight polyethylene
  • PE-HMW high molecular weight polyethylene
  • PE-HD high density polyethylene
  • PE-LD low density polyethylene
  • PP polypropylene
  • PA Polyamide
  • PBT Polybutylene terephthalate
  • PEEK polyetheretherketone
  • PAEK polyaryletherketone
  • PEK polyetherketone
  • POM polyoxym
  • the at least one admixed additive material of the base body 14, 16 can have glass, for example, which has a high polar proportion of the surface energy compared to the base materials mentioned.
  • the at least one additive material can preferably have a polar component of the surface energy of ⁇ 1 mN/m or >20 mN/m, >25 mN/m or >30 mN/m, preferably depending on a polar component of a surface energy of the container.
  • the at least one additive material can have a proportion of material on the base body 14, 16 of, for example, 1% to 50%.
  • additive material in addition to glass as an additive material, there are a variety of other materials that can be added to the base material as an alternative or in addition.
  • Other additive materials can be, for example, fibers such as glass fibers, ceramic fibers, carbon fibers, but also aramid fibers and polyethylene fibers.
  • PE polyethylene
  • PE-UHMW ultra high molecular weight polyethylene
  • PE-HMW high molecular weight polyethylene
  • PE-HD high density polyethylene
  • PE-LD low density polyethylene
  • PP polypropylene
  • PA polyamide
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PEEK polyetheretherketone
  • PAEK polyaryletherketone
  • PEK polyetherketone
  • POM polyoxymethylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the base body 14, 16 can be made from at least one solid lubricant material that has been added.
  • the at least one optional solid lubricant material may include, for example, molybdenum sulfide (e.g., molybdenum disulfide), tungsten sulfide (e.g., tungsten disulfide), hexagonal boron nitride, graphite, or diamond-like carbon (DLC).
  • the at least one solid lubricant material can preferably have a material content on the base body 14, 16 of 0.1% to 30%.
  • the polar fractions of the PET of the container 12 and the unmodified UHMW-PE of the body 28 are more similar in magnitude than those of the PET of the container 12 and the modified UHMW-PE of the Body 14, 16, what for the first pairing, ie container l2 and (conventional) body

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Containers Having Bodies Formed In One Piece (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft u.a. eine Vorrichtung (10) zum Abstützen oder Führen von Behältern (12) bei einem Transport der Behälter (12) in einer Behälterbehandlungsanlage. Die Vorrichtung (10) weist mindestens einen Grundkörper (14, 16) zum Abstützen oder Führen der Behälter (12) während des Transports auf. Der mindestens eine Grundkörper (14, 16) kann eine Oberfläche (18) zum Kontaktieren der Behälter (12) aufweisen, die zum Verringern einer Kontaktfläche zwischen der Oberfläche (18) und den Behältern (12) beim Transport der Behälter (12) texturiert ist. Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Grundkörper (14, 16) aus einem Basismaterial und mindestens einem Additivmaterial, das eine Oberflächenenergie mit einem polaren Anteil aufweist, der, vorzugsweise wesentlich, von einem polaren Anteil einer Oberflächenenergie des Basismaterials und/ oder der Behälter abweicht, und vorzugsweise mindestens einem Festschmierstoffmaterial hergestellt sein. Die Vorrichtung (10) kann eine Reibung zwischen den Behältern (12) und dem mindestens einen Grundkörper (14, 16) verringern.

Description

BESCHREIBUNG
Behältertransport mit verringertem Verschleiß
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abstützen oder Führen von Behältern bei einem Transport der Behälter in einer Behälterbehandlungsanlage. Die Erfindung betrifft zudem einen Behälterförderer zum Transportieren von Behältern in einer Behälterbehandlungsanlage. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Grundkörpers zum Abstützen oder Führen von Behältern bei einem Transport der Behälter in einer Behälterbehandlungsanlage. Die Erfindung betrifft zusätzlich ein Computerprogrammprodukt und ein Verfahren zum Transportieren von Behältern in einer Behälterbehandlungsanlage.
Technischer Hintergrund
Behälter können in Behälterbehandlungsanlagen durch die einzelnen Anlagenteile transportiert und bspw. gefüllt und verschlossen werden. Beim Transport können die Behälter bspw. entlang von Führungsgeländern geführt oder auf Bändern oder Mattenketten von Behälterförderern abgestützt sein.
Beim Transport der Behälter können die Führungsgeländer, Transportmatten usw. aufgrund von Reibung mit den Behältern verschleißen. Ebenso können sich an den Behältern Schlieren aufgrund der Reibung ergeben. Letztlich kann die Reibung beim Behältertransport zu einer gestörten Linieneffizienz führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen verbesserten Behältertransport in einer Behälterbehandlungsanlage zu ermöglichen, der sich vorzugsweise durch eine verringerte Abnutzung der Behälter, Führungen usw. auszeichnet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zum Abstützen und/oder Führen von Behältern bei einem Transport der Behälter in einer Behälterbehandlungsanlage. Die Vorrich- tung weist mindestens einen Grundkörper zum Abstützen (z. B. von unten) und/oder (z. B. seitlichen) Führen der Behälter während des Transports auf. Der Grundkörper kann eine Oberfläche zum Kontaktieren der Behälter aufweisen, die zum Verringern einer Kontaktfläche zwischen der Oberfläche und den Behältern beim Transport der Behälter texturiert ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Grundkörper aus einem Basismaterial und mindestens einem Additivmaterial, das eine Oberflächenenergie mit einem polaren Anteil aufweist, der, vorzugsweise wesentlich, von einem polaren Anteil einer Oberflächenenergie des Basismaterials und/oder der Behälter (z. B. Kunststoffbehälter) abweicht (z. B. größer oder kleiner ist), und vorzugsweise mindestens einem Festschmierstoffmaterial hergestellt sein bzw. aufweisen.
Vorteilhaft ermöglicht die Vorrichtung, dass Behälter sowie Komponenten, die beim Behältertransport in Kontakt mit den Behältern kommen, weniger schnell abnutzen bzw. verschleißen. Bevorzugt kann die Vorrichtung eine Reduzierung der Reibung zwischen den Behältern und dem Grundkörper zum Abstützen oder Führen der Behälter beim Behältertransport ermöglichen. Mittels der texturierten Oberfläche kann eine wahre Kontaktfläche zwischen dem Behälter und dem Grundkörper verringert werden, um die Reibung zu verringern. Beispielsweise kann durch die texturierte Oberfläche ein Reibungskoeffizient des Grundkörpers verringert werden. Bspw. können Verschleißpartikel über Rillen der Textur entfernt werden bzw. wandern und können daher nicht mehr abrasiv über die Oberfläche des Behälters und die Oberfläche des Grundkörpers reiben. Durch die Veränderung des polaren und damit auch des dispersen Anteils der Oberflächenenergie des Grundkörpers durch Zumischen des mindesten einen Additivmaterials kann ebenfalls eine verringerte Reibung zwischen den vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten Behältern und dem Grundkörper ermöglicht werden. Der Reibungskoeffizient kann abhängig von den Adhäsionskräften und somit der Verteilung von polaren und dispersen Bindungen im Tribosystem sein. Dadurch werden durch geeignete Wahl der Verteilung der polaren und dispersen Anteile der Oberflächenenergie des Grundkörpers relativ zu den Behältern durch mindestens ein Additivmaterial und ggf. Festschmierstoffmaterialien die Adhäsionsbindungen verringert. Somit werden weniger Adhäsionsbindungen zwischen Grundkörper und Behälter eingegangen. Durch ein Erhöhen oder Verringern des bspw. polaren Anteils des Grundkörpers, wenn die Oberfläche des Behälters überwiegend polar ist, können die überlappenden Oberflächenenergieanteile verringert werden, wodurch weniger Bindungen der Reibpartner eingegangen werden und die Reibung verringert werden kann. Eine Beimischung von mindestens einem Festschmierstoffmaterial kann die Reibung weiter verringern. Eine Kombination der genannten Techniken kann die Reibung besonders wirkungsvoll verringern. Beispielsweise kann ein polarer Anteil einer Oberflächenenergie des Basismaterials im Wesentlichen einem polaren Anteil einer Oberflächenenergie der Behälter entsprechen, z. B. mit einer Toleranz von bspw. rund ± 10 % oder ± 5 %.
In einem Ausführungsbeispiel weist der mindestens eine Grundkörper und/oder die texturierte Oberfläche einen, bspw. mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, erzeugten schichtweisen Aufbau auf. Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Grundkörper extrudiert oder mittels Spritzguss hergestellt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die texturierte Oberfläche eingela- sert, eingeprägt, eingewalzt, eingefräst, gedruckt (z. B. 3D-gedruckt), spritzgegossen oder extrudiert sein. Vorteilhaft kann die Texturierung damit auf einfache Weise hergestellt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche mikrotexturiert und/oder nanotexturiert. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberfläche derart texturiert sein, dass die Kontaktfläche zwischen der Oberfläche und den Behältern beim Transport der Behälter auf Mikro- und/oder Nanomillimeterebene verringert wird. Vorteilhaft kann damit die Reibung zwischen Oberfläche und Behälter besonders wirkungsvoll verringert werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die texturierte Oberfläche sich, vorzugsweise wiederholende, bionische oder geometrische Formen auf. Alternativ oder zusätzlich kann die texturierte Oberfläche Waben, Schuppen, Rauheitsspitzen, Polygone und/oder Linien aufweisen. Derartige Formen haben vorteilhaft das Potential für besonders wirksame Reibungs- und Verschleißminderung.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der mindestens eine Grundkörper ein stangenförmiges Führungsgeländer für einen Behälterförderer, ein Formatteil, das an ein Format der zu transportierenden Behälter angepasst ist, und/oder einen Verschleißstreifen einer Behälterführung auf.
In einer Ausführungsform weist der mindestens eine Grundkörper ein Transportband oder eine Transportmatte, vorzugsweise Transportmattenkette, auf.
In einer Ausführungsform weist das mindestens eine Additivmaterial einen Materialanteil an dem mindestens einen Grundkörper von 0,1 % bis 50 % auf. Alternativ oder zusätzlich weist das mindestens eine Festschmierstoffmaterial einen Materialanteil an dem mindestens einen Grundkörper von 0,1 % bis 30 % auf. Vorteilhaft kann mit derartigen Mengenanteilen eine optimale Abstimmung der einzelnen Materialien zur Verschleiß- und Reibungsminderung vorgesehen sein. In einer Ausführungsform weist das mindestens eine Additivmaterial Glas und/oder Fasern, vorzugsweise Glasfasern, Keramikfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern und/oder Polyethylen-Fasern, auf, und/oder der polare Anteil der Oberflächenenergie (bzw. ein den polaren Anteil der Oberflächenenergie bzw. Oberflächenspannung kennzeichnender Wert) des mindestens einen Additivmaterials ist > 20 mN/m, > 25 mN/m oder > 30 mN/m. Bevorzugt kann Glas im Vergleich zum Basismaterial einen hohen polaren Anteil der Oberflächenenergie aufweisen, um den polaren Anteil der Oberflächenenergie des Grundkörpers zu erhöhen. Vorteilhaft können Additivmaterialien mit einem polaren Anteil der Oberflächenenergie von > 20 mN/m besonders geeignet sein, insbesondere in Kombination mit Kunststoff-Behältern. Additivmaterialien mit einem passenden polaren Anteil der Oberflächenenergie von > 20 mN/m können bspw. aus einschlägigen Tabellen entsprechender Hand- oder Lehrbücher entnommen werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist das mindestens eine Festschmierstoffmaterial Molybdänsulfid, Wolframsulfid, hexagonales Bornitirid, Graphit oder diamantartiger Kohlenstoff (DLC) auf. Vorteilhaft können die genannten Feststoffschmiermaterialien besonders geeignet sein, um mit dem mindestens einen Additivmaterial und dem Basismaterial ein Reibverhalten des Grundkörpers zu verbessern.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Basismaterial Polyethylen (PE), vorzugsweise ultrahochmolekulares Polyethylen (PE-UHMW), hochmolekulares Polyethylen (PE-HMW), Polyethylen hoher Dichte (PE-HD) oder Polyethylen niedriger Dichter (PE-LD), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polyb- utylenterephthalat (PBT), Polyetheretherketon (PEEK), Polyaryletherketone (PAEK), Polyetherketone (PEK), Polyoxymethylen (POM) oder Polytetrafluorethylen (PTFE).
Ein weiterer Aspekt betrifft einen Behälterförderer zum Transportieren von Behältern in einer Behälterbehandlungsanlage. Der Behälterförderer weist eine Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche auf. Vorteilhaft kann der Behälterförderer die gleichen Vorteile erzielen, die bereits für die Vorrichtung beschrieben wurden.
Beispielsweise kann der Behälterförderer mindestens einen Grundkörper zum seitlichen Führen der Behälter und/oder mindestens einen Grundkörper zum Abstützen der Behälter von unten aufwei- sen. Bevorzugt kann die Behälterbehandlungsanlage zum Herstellen, Reinigen, Prüfen, Abfüllen, Verschließen, Etikettieren, Bedrucken und/oder Verpacken von Behältern für flüssige Medien, wie medizinische Phiolen oder Hygieneartikel, vorzugsweise Getränke oder flüssige Nahrungsmittel, ausgebildet sein.
Vorzugsweise können die Behälter als Flaschen, Dosen, Kanister, Kartons, Flakons usw. ausgeführt sein.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Grundkörpers zum Abstützen oder Führen von Behältern bei einem Transport der Behälter in einer Behälterbehandlungsanlage. Das Verfahren kann ein Texturieren einer Oberfläche des Grundkörpers zum Verringern einer Kontaktfläche zwischen der Oberfläche und den Behältern beim Transport der Behälter aufweisen (z. B. mittels einer additiven Fertigungsvorrichtung). Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren ein Mischen einer Materialzusammensetzung des Grundkörpers aus einem Basismaterial und mindestens einem Additivmaterial, das eine Oberflächenenergie mit einem polaren Anteil aufweist, der, vorzugsweise wesentlich, von einem polaren Anteil einer Oberflächenenergie des Basismaterials und/oder der Behälter (z. B. Kunststoffbehälter) abweicht (z. B. größer oder kleiner ist), und vorzugsweise mindestens einem Festschmierstoffmaterial aufweisen. Vorteilhaft kann der derart hergestellte Grundkörper die gleichen Vorteile erzielen, die bereits für die Vorrichtung beschrieben wurden.
In einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Texturieren der Oberfläche mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, Einlasern, Einprägen, Einwalzen, Einfräsen, Spritzgießen oder Extrudieren.
Vorzugsweise kann ein Zumischen des mindestens einen Additivmaterials und/oder des mindestens einen Festschmierstoffs von einer additiven Fertigungsvorrichtung durchgeführt werden. Alternativ kann einer additiven Fertigungsvorrichtung bspw. ein Material zum Fertigen zugeführt werden, in dem das Basismaterial bereits mit dem mindestens einen Additivmaterial und/oder dem mindestens einen Festschmierstoff gemischt ist.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Computerprogrammprodukt aufweisend (z. B. mindestens ein computerlesbares Speichermedium mit darauf gespeicherten) Anweisungen, die eine additive Fertigungsvorrichtung (z. B. 3D-Drucker) veranlassen, ein Verfahren zum Herstellen eines Grundkörpers wie hierin offenbart durchzuführen, oder eine Vorrichtung (bzw. einen Grundkörper) wie hierin offenbart in einer Vielzahl von Schichten in einem additiven Fertigungsverfahren herzustellen. Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Transportieren von Behältern in einer Behälterbehandlungsanlage. Das Verfahren weist ein Abstützen (z. B. von unten) oder ein (z. B. seitliches) Führen der Behälter an einer Oberfläche mindestens eines Grundkörpers auf. Die Oberfläche kann zum Verringern einer Kontaktfläche zwischen der Oberfläche und den Behältern texturiert sein, vorzugsweise mittels additiven Fertigungsverfahrens, Einlasern, Einprägen, Einwalzen, Einfräsen, Spritzgießen oder Extrudieren. Alternativ oder zusätzlich ist der mindestens eine Grundkörper aus einem Basismaterial und mindestens einem Additivmaterial, das eine Oberflächenenergie mit einempolaren Anteil aufweist, der, vorzugsweise wesentlich, von einem polaren Anteil einer Oberflächenenergie des Basismaterials und/oder der Behälter (z. B. Kunststoffbehälter) abweicht (z. B. größer oder kleiner ist), und vorzugsweise mindestens einem Festschmierstoffmaterial hergestellt (bzw. aufweisen). Vorteilhaft kann das Verfahren die gleichen Vorteile erzielen, die bereits für die Vorrichtung beschrieben wurden.
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Transportieren von Behältern gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
Figur 2 eine Draufsicht und eine perspektivische Ansicht eines schematisch dargestellten Grundkörpers zum Führen oder Abstützen eines Behälters;
Figur 3 eine Draufsicht und eine perspektivische Ansicht eines schematisch dargestellten Grundkörpers zum Führen oder Abstützen eines Behälters;
Figur 4 ein Säulendiagramm zur Darstellung von Reibungskoeffizienten bei unterschiedlichen Grundkörpern zum Führen oder Abstützen eines Behälters;
Figur 5 eine rein schematische Darstellung zur Erläuterung eines Einflusses eines dispersen Anteils und eines polaren Anteils einer Oberflächenenergie zweier Reibpartner;
Figur 6 eine rein schematische Darstellung mit gegenüber der Figur 5 verbesserten Reibverhalten zwischen zwei Reibpartnern. Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Die Figur 1 zeigt rein schematisch eine Vorrichtung 10 zum Führen und/oder Abstützen von Behältern 12 (nur ein Behälter 12 dargestellt) beim Behältertransport. Die Behälter 12 sind bevorzugt Kunststoffbehälter, besonders bevorzugt aus PET, rPET, PP usw. Es ist auch möglich, dass die Behälter 12 bspw. aus Glas, Aluminium oder Stahl sind. Vorzugsweise sind die Behälter 12 als Getränkebehälter oder Behälter für flüssige oder pastöse Nahrungsmittel ausgeführt, z. B. als Flaschen, Dosen, Kanister, Kartons oder Flakons.
Bevorzugt ist die Vorrichtung 10 in einem Behälterförderer einer Behälterbehandlungsanlage umfasst. Der Behälterförderer kann die Behälter 12 durch die Behälterbehandlungsanlage transportieren. Der Behälterförderer kann unterschiedliche Behälterbehandlungsvorrichtungen der Behälterbehandlungsanlage miteinander verbinden oder selbst Teil einer Behälterbehandlungsvorrichtung sein. Der Behälterförderer kann auf jegliche Weise ausgeführt sein, um Behälter zu transportieren. Beispielsweise kann der Behälterförderer als ein Transportstern oder ein Linearförderer, z. B. Bandförderer oder Mattenkettenförderer (z. B. mit einer Kunststoffmattenkette), ausgeführt sein.
Die Vorrichtung 10 weist mindestens einen Grundkörper 14, 16 auf.
Der Grundkörper 14 kann die Behälter 12 beim Transport abstützen, vorzugsweise von unten. Ein Behälterboden der Behälters 12 kann den Grundkörper 14 kontaktieren. Beispielsweise kann der Grundkörper 14 ein Transportband oder eine Transportmattenkette (z. B. Kunststoffmattenkette) sein. Der Grundkörper 14 kann sich beim Transport mit den Behältern 12 mitbewegen bzw. die Behälter 12 in Transportrichtung bewegen. Der Grundkörper 14 kann bspw. umlaufend sein.
Der Grundkörper 16 kann die Behälter 12 beim Transport führen, vorzugweise seitlich. Eine Mantelfläche der Behälter 12 kann den Grundkörper 16 kontaktieren. Der Grundkörper 16 kann sich mit den Behältern 12 mitbewegen oder stationär angeordnet sein bzw. sich nicht mit den Behälter 12 beim Transport mitbewegen. Der Grundkörper 16 kann bspw. als ein stangenförmiges Führungsgeländer ausgeführt sein. Alternativ kann der Grundkörper 16 bspw. als ein Verschleißstreifen einer Führungseinrichtung ausgebildet sein. Alternativ kann der Grundkörper 16 bspw. als ein Formatteil bzw. Garniturteil ausgeführt sein, das an ein jeweiliges Format der Behälter 12 angepasst ist und bspw. bei einem Formatwechsel gewechselt wird. Bspw. kann das Formatteil zylindermantelsegmentförmige Ausnehmungen zum Kontaktieren von zylindermantelförmigen Abschnitten der Behälter 12 aufweisen. Beispielsweise kann das Formatteil in einem Transportstern umfasst sein.
Es ist möglich, dass gegenüberliegend zu dem Grundkörper 16 ein weiterer Grundkörper (nicht dargestellt) zum seitlichen Führen der Behälter 12 vorhanden ist. Der Grundkörper 16 und der weitere Grundkörper können die Behälter 12 zwischen sich führen. Der weitere Grundkörper kann bspw. wie der Grundkörper 16 ausgeführt sein.
Eine Besonderheit der vorliegenden Offenbarung liegt darin, dass zum Reduzieren einer Reibung zwischen dem Behälter 12 und dem Grundkörper 14 und/oder 16 verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen werden, die einzeln oder in Kombination miteinander angewendet werden können. Die Maßnahmen können darauf abzielen, eine Adhäsionsbindung zwischen den Behältern 12 und dem Grundkörper 14, 16 zu verringern. In der Tribologie sind nämlich u.a. Adhäsionskräfte eine besonders wichtige Einflussgröße. Zunächst ist unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 eine erste Maßnahme erläutert, bei der zur Verringerung der Adhäsionsbindung die Kontaktfläche zwischen den Behältern 12 und dem Grundkörper 14, 16 betrachtet wird. Anschließend ist unter Bezugnahme auf die Figuren 5 und 6 eine zweite Maßnahme erläutert, die zur Verringerung der Adhäsionsbindung die Oberflächenenergien der Behälter 12 und des Grundkörpers 14, 16 betrachtet.
Die nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich der Einfachheit halber stets auf beide Grundkörper 14, 16. Es ist allerdings auch möglich, dass nur einer der beiden Grundkörper 14, 16 vorhanden ist, oder die jeweilige Maßnahme zur Verringerung der Reibung nur auf einen der beiden Grundkörper 14, 16 angewendet wird, oder einer der beiden Grundkörper 14, 16 mit der ersten Maßnahme behandelt ist, und der andere der beiden Grundkörper 14, 16 mit der zweiten Maßnahme behandelt ist.
Wie erwähnt, ist unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 nachfolgend die erste Maßnahme zur Reibungsverringerung beschrieben. Die Maßnahme zielt auf eine Verkleinerung der (wahren) Kontaktfläche zwischen den Behältern 12 und dem Grundkörper 14, 16 zur Verringerung der Adhäsionsneigung, da weniger Angriffsfläche geboten wird, ab.
Der Grundkörper 14, 16 kann eine Oberfläche 18 aufweisen, die die Behälter 12 kontaktiert. Die Oberfläche 18 kann texturiert sein, nämlich derart, dass eine Kontaktfläche zwischen der Oberfläche 18 und dem Behälter 12 verringert wird, z. B. im Vergleich mit einer Oberfläche ohne Textur oder im Vergleich zu einer glatten bzw. ebenen Oberfläche. Die Oberfläche 18 ist bevorzugt mikro- oder nanotexturiert, d.h. im Mikrometer- oder Nanometerbereich texturiert.
Im Einzelnen kann durch die texturierte Oberfläche 18 die (wahre) Kontaktfläche zwischen dem jeweiligen Behälter 12 und dem Grundkörper 14, 16 verringert werden. Der Ausdruck „(wahre) Kontaktfläche" kann sich hierbei auf diejenige Kontaktfläche bzw. Kontaktflächengröße zwischen dem Behälter 12 und dem Grundkörper 14, 16 bzw. der Oberfläche 18 beziehen, an der der Behälter 12 die Oberfläche 18 auf mikroskopischer Ebene bspw. im Mikrometer- oder Nanometerbereich berührt, und wo bspw. die Wechselwirkungen und Bindungsbildungen stattfinden. Durch eine Minimierung der wahren Kontaktfläche kann die Flächengröße, bei der es zur Ausprägung von Adhäsionsbildungen zwischen dem Behälter 12 und dem Grundkörper 14, 16 kommt, verringert werden.
Die texturierte Oberfläche 18 kann auf verschiedene Arten hergestellt werden.
Bspw. kann der Grundkörper 14, 16 mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sein, z. B. aus einem Basismaterial (z. B. ein Kunststoff) ggf. mit Zusätzen (z. B. Additivmaterial(ien) und/oder Festschmierstoff(en)). Die additive Fertigung ergibt einen schichtweisen Aufbau des Grundkörpers 14, 16. Die texturierte Oberfläche 18 kann bevorzugt direkt mittels des additiven Fertigungsverfahrens hergestellt bzw. gedruckt werden.
Es ist möglich, dass der Grundkörper 16 bspw. extrudiert wird, z.B. in Form eines Führungs- oder Transportgeländers. Es ist auch möglich, dass der Grundkörper 14 bspw. spritzgegossen, z. B. in Form von Bandsegmenten eines Transportbands.
Es ist auch möglich, dass die texturierte Oberfläche 18 bspw. mittels Einlasern, Einfräsen, Einprägen (z. B. mittels Matrize oder strukturierten Walzen), Spritzgießen (z. B. mittels Kavitäten im Spritzgusswerkzeug) oder Extrudieren hergestellt wird.
Bevorzugt weist die Textur der Oberfläche 18 eine bionische Form oder eine aus der Geometrie bekannte Form auf. Die Form kann sich auf der Oberfläche 18 in alle Richtungen fortlaufend wiederholen bzw. musterartig vorgesehen sein. Die Wiederholung kann regelmäßig oder unregelmäßig sein. Die Formen können in Transportrichtung der Vorrichtung 10 bzw. der Behälter 12 oder entgegengesetzt zu der Transportrichtung ausgerichtet sein. Die Formen können aber auch vertikal zur Transportrichtung oder in einem gewissen Winkel zur Transportrichtung ausgerichtet sein.
Beispielsweise kann die texturierte Oberfläche 18 Waben-, Schuppen-, Rauheitsspitzen-, Polygon- und/oder Linienformen bzw. entsprechende Muster aufweisen. Die Schuppenmuster können bspw. Schlangenschuppenmuster, Sandfischschuppenmuster oder Haischuppenmuster sein. Die Rauheitsspitzen können bspw. zum Erzielen des Lotuseffekts ausgebildet und angeordnet sein.
Die Figur 2 zeigt in diesem Zusammenhang ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die texturierte Oberfläche 18. Gemäß Figur 2 kann die Oberfläche 18 mit Schuppen oder einem Schuppenmuster texturiert sein.
Die Figur 3 zeigt in diesem Zusammenhang ein weiteres besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die texturierte Oberfläche 18. Gemäß Figur 3 kann die Oberfläche 18 mit Waben oder einem Wabenmuster texturiert sein.
Die Figur 4 zeigt eine in Versuchen erzielte Verbesserung des Reibungskoeffizienten. Die Ordinate (y-Achse) bildet eine Größe des Reibungskoeffizienten ab. An der Abszisse (x-Ache) sind zwei Säulen 20, 22 für zwei unterschiedliche Testkörper dargestellt. Die Säule 20 gibt einen Reibungskoeffizienten eines mittels additiven Fertigungsverfahrens aus PA12 hergestellten Testkörpers ohne texturierte Oberfläche an. Die Säule 22 gibt einen Reibungskoeffizienten eines mittels additiven Fertigungsverfahrens aus PA12 hergestellten Testkörpers mit texturierter Oberfläche an.
Aus der Figur 4 ist ersichtlich, dass der Reibungskoeffizient für den Testkörper mit texturierter Oberfläche (siehe Säule 22) wesentlich geringer ist als der Reibungskoeffizient für den Testkörper ohne texturierte Oberfläche (siehe Säule 20). Im Einzelnen konnte durch den Einsatz einer Textur auf der Oberfläche eine Verringerung des Reibungskoeffizienten in einem Bereich bis zu 32 % und somit eine bessere Reibperformance nachgewiesen werden.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 5 und 6 ist nachfolgend die zweite Maßnahme zur Reibungsverringerung beschrieben. Die Maßnahme zielt darauf ab, möglichst wenig Wechselwirkungen zwischen den dispersen und polaren Anteilen der Oberflächenenergie der Behälter 12 und des Grundkörpers 14, 16 zuzulassen, um eine geringere Haftung zu erzielen.
Die Figur 5 zeigt dazu rein schematisch ein Modell zur Erläuterung. Ein Zusammenhalt von Atomen und Molekülen, der die Oberflächenenergie/-spannung einer Substanz bedingt, ist auf unterschiedliche Arten von Wechselwirkungen zurückzuführen. Es kann bspw. zwischen dispersen und polaren Wechselwirkungen unterschieden werden. Die Wechselwirkungen aufgrund von zeitlichen Fluktuationen der Ladungsverteilung der Atome bzw. Moleküle können als disperse Wechselwirkungen bezeichnet werden (z. B. Van-der-Waals-Wechselwirkungen). Unter polaren Wechselwirkungen können Coulomb-Wechselwirkungen zwischen permanenten Dipolen und zwischen permanenten und induzierten Dipolen zusammengefasst werden (z. B. Wasserstoffbrückenbindungen). Entsprechend kann sich auch eine Oberflächenenergie bzw. Oberflächenspannung oi des Behälters 12 additiv aus einem dispersen Anteil oid und einem polaren Anteil oip zusammensetzen, deren Summe wiederum die Oberflächenspannung bzw. -energie oi ergibt. Selbiges gilt für einen herkömmlichen Grundkörper 28 zum Führen oder Abstützen des Behälters 12, der ebenfalls eine Oberflächenenergie bzw. Oberflächenspannung 02 mit einem dispersen Anteil O2d und einem polaren Anteil O2P aufweist.
Ein Vergleich zwischen der (festen) Phase des Behälters 12 und der (festen) Phase des herkömmlichen Grundkörpers 28 hinsichtlich eines Verhältnisses von dispersem zu polarem Anteil der Ober- flächenenergie/-spannung ermöglicht Aussagen über die Haftung der beiden Phasen aneinander. Je stärker die dispersen und polaren Anteile übereinstimmen, desto mehr Wechselwirkungsmöglichkeiten gibt es zwischen den Phasen und mit umso stärkerer Haftung und somit Reibung ist zu rechnen. Figur 5 zeigt dabei gemäß herkömmlicher Technik rein modellhaft, dass der Behälter 12 und der herkömmliche Grundkörper 28 zumindest ähnliche disperse und polare Oberflächenener- gie/-spannungsanteile aufweisen können.
Gemäß Figur 6 und damit der zweiten Maßnahme wird nunmehr vorgeschlagen, den polaren Anteil der Oberflächenenergie O2P des Grundkörpers 14, 16 zu erhöhen, um weniger Übereinstimmung mit den dispersen und polaren Anteilen des Behälters 12 zu erhalten. Die Wechselwirkungsmöglichkeiten im Tribosystem können reduziert werden, womit mit einer geringeren Haftung und somit Reibung zu rechnen ist.
Zur Erhöhung des polaren Anteils der Oberflächenenergie O2P des Grundkörpers 14, 16 kann Herstellen des Grundkörpers 14, 16 einem Basismaterial mindestens ein entsprechend abgestimmtes Additivmaterial zugemischt werden. Der Grundkörper 14, 16 kann bspw. aus einem Basismaterial und mindestens einem beigemischten Additivmaterial, das eine Oberflächenenergie mit einem polaren Anteil aufweist, der größer (oder kleiner) als ein polarer Anteil einer Oberflächenenergie des Basismaterials und/oder der Behälter ist, hergestellt werden. In anderen Worten kann der Grundkörper 14, 16 bspw. aus einem Basismaterial und mindestens einem beigemischten Additivmaterial, das eine Oberflächenenergie mit dispersen Anteil aufweist, der kleiner als ein disperser Anteil einer Oberflächenenergie des Basismaterials und/oder der Behälter ist, hergestellt werden.
Das Basismaterial des Grundkörpers 14, 16 ist vorzugsweise Polyethylen (PE), vorzugsweise ultrahochmolekulares Polyethylen (PE-UHMW), hochmolekulares Polyethylen (PE-HMW), Polyethylen hoher Dichte (PE-HD) oder Polyethylen niedriger Dichter (PE-LD), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyetheretherketon (PEEK), Polyaryletherketone (PAEK), Polyetherketone (PEK), Polyoxymethylen (POM) oder Polytetrafluorethylen (PTFE).
Das mindestens eine beigemischte Additivmaterial des Grundkörpers 14, 16 kann bspw. Glas aufweisen, das einen hohen polaren Anteil der Oberflächenenergie im Vergleich zu den genannten Basismaterialien aufweist. Bevorzugt kann das mindestens eine Additivmaterial, vorzugsweise in Abhängigkeit eines polaren Anteils einer Oberflächenenergie der Behälter, einen polaren Anteil der Oberflächenenergie von < 1 mN/m oder > 20 mN/m, > 25 mN/m oder > 30 mN/m aufweisen. Das mindestens eine Additivmaterial kann einen Materialanteil am Grundkörper 14, 16 von bspw. 1 % bis 50 % aufweisen.
Neben Glas als Additivmaterial gibt es eine Vielzahl anderer Materialen die alternativ oder zusätzlich additiv zum Basismaterial hinzugefügt werden können. Weitere Additivmaterialien können beispielsweise Fasern sein, wie Glasfaser, Keramikfaser, Kohlenstofffasern aber auch Aramidfasern, Polyethylen-Fasern. Ebenso können Polyethylen (PE), vorzugsweise ultrahochmolekulares Polyethylen (PE-UHMW), hochmolekulares Polyethylen (PE-HMW), Polyethylen hoher Dichte (PE-HD) oder Polyethylen niedriger Dichter (PE-LD), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyetheretherketon (PEEK), Polyaryletherketone (PAEK), Polyetherketone (PEK), Polyoxymethylen (POM) oder Polytetrafluorethylen (PTFE) als Additivmaterial Verwendung finden.
Zusätzlich oder alternativ kann der Grundkörper 14, 16 aus mindestens einem beigemischten Festschmierstoffmaterial hergestellt sein. Das mindestens eine optionale Festschmierstoffmaterial kann bspw. Molybdänsulfid (z. B. Molybdändisulfid), Wolframsulfid (z. B. Wolframdisulfid), hexagonales Bornitirid, Graphit oder diamantartiger Kohlenstoff (DLC - engl. für diamond like carbon) aufweisen. Das mindestens eine Festschmierstoffmaterial kann bevorzugt einen Materialanteil am Grundkörper 14, 16 von 0,1 % bis 30 % aufweisen.
In Versuchen wurde das Reibverhalten zwischen einem Behälter 12 aus PET und einem Grundkörper 28 aus PE-UHMW oder einem Grundkörper 14, 16 aus mit Glas, Eisengrau und Molybdändisulfid (MoS2) modifiziertem PE-UHMW untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass ein deutlich verbesserter Reibwert bei der Paarung Behälter 12 und Grundkörper 14, 16 erzielt werden konnte. Im Einzelnen konnte durch das Glas der polare Anteil der Oberflächenenergie des Grundkörpers 14, 16 angehoben werden. Damit konnte die Größenordnung der übereinstimmenden dispersen und polaren Anteile der Oberflächenenergie verkleinert und somit optimiert werden. Die polaren Anteile von PET des Behälters 12 und dem unmodifizierten UHMW-PE des Grundkörpers 28 sind von der Größenordnung ähnlicher, als die von PET des Behälters 12 und dem modifizierten UHMW-PE des Grundkörpers 14, 16, was für die erste Paarung, d.h. Behälterl2 und (herkömmlicher) Grundkörper
28, einen höheren Reibungskoeffizienten und somit eine stärkere Reibung zur Folge hatte.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart. Alle Bereichsangaben hierin sind derart offenbart zu verstehen, dass gleichsam alle in den jeweiligen Bereich fallenden Werte einzeln offenbart sind, z. B. auch als jeweils bevorzugte engere Außengrenzen des jeweiligen Bereichs.
Bezugszeichenliste
10 Vorrichtung
12 Behälter
14 Grundelement
16 Grundelement
18 Oberfläche
20 Säule
22 Säule
28 Grundkörper

Claims

ANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (10) zum Abstützen oder Führen von Behältern (12) bei einem Transport der Behälter (12) in einer Behälterbehandlungsanlage, aufweisend: mindestens einen Grundkörper (14, 16) zum Abstützen oder Führen der Behälter (12) während des Transports, wobei: der mindestens eine Grundkörper (14, 16) eine Oberfläche (18) zum Kontaktieren der Behälter (12) aufweist, die zum Verringern einer Kontaktfläche zwischen der Oberfläche (18) und den Behältern (12) beim Transport der Behälter (12) texturiert ist; und/oder der mindestens eine Grundkörper (14, 16) aus einem Basismaterial und mindestens einem Additivmaterial, das eine Oberflächenenergie mit einem polaren Anteil aufweist, der, vorzugsweise wesentlich, von einem polaren Anteil einer Oberflächenenergie des Basismaterials und/oder der Behälter (12) abweicht, und vorzugsweise mindestens einem Festschmierstoffmaterial hergestellt ist.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei: der mindestens eine Grundkörper (14, 16) und/oder die texturierte Oberfläche (18) einen, vorzugsweise mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, erzeugten schichtweisen Aufbau aufweist; und/oder der mindestens eine Grundkörper (14, 16) extrudiert oder mittels Spritzguss hergestellt ist; und/oder die texturierte Oberfläche (18) eingelasert, eingeprägt, eingewalzt, eingefräst, gedruckt, spritzgegossen oder extrudiert ist.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei: die Oberfläche (18) mikrotexturiert und/oder nanotexturiert ist; und/oder die Oberfläche (18) derart texturiert ist, dass die Kontaktfläche zwischen der Oberfläche (18) und den Behältern (12) beim Transport der Behälter (12) auf Mikro- und/oder Nanomillimeterebene verringert ist.
4. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die texturierte Oberfläche (18) sich, vorzugsweise wiederholende, bionische oder geometrische Formen aufweist; und/oder die texturierte Oberfläche (18) Waben, Schuppen, Rauheitsspitzen, Polygone und/oder Linien aufweist. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der mindestens eine Grundkörper (14, 16) aufweist: ein stangenförmiges Führungsgeländer für einen Behälterförderer; ein Formatteil, das an ein Format der zu transportierenden Behälter (12) angepasst ist; und/oder einen Verschleißstreifen einer Behälterführung. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: der mindestens eine Grundkörper (14, 16) ein Transportband oder eine Transportmatte, vorzugsweise Transportmattenkette, aufweist. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das mindestens eine Additivmaterial einen Materialanteil am mindestens einen Grundkörper (14, 16) von 0,1 % bis 50 % aufweist; und/oder das mindestens eine Festschmierstoffmaterial einen Materialanteil am mindestens einen Grundkörper (14, 16) von 0,1 % bis 30 % aufweist. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das mindestens eine Additivmaterial Glas und/oder Fasern, vorzugsweise Glasfasern, Keramikfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern und/oder Polyethylen-Fasern, aufweist; und/oder der polare Anteil der Oberflächenenergie des mindestens einen Additivmaterials > 20 mN/m, > 25 mN/m oder > 30 mN/m ist. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das mindestens eine Festschmierstoffmaterial Molybdänsulfid, Wolframsulfid, hexagonales Bornitirid, Graphit oder diamantartiger Kohlenstoff (DLC) aufweist. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das Basismaterial Polyethylen (PE), vorzugsweise ultrahochmolekulares Polyethylen (PE-UHMW), hochmolekulares Polyethylen (PE-HMW), Polyethylen hoher Dichte (PE- HD) oder Polyethylen niedriger Dichter (PE-LD), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), 17
Polybutylenterephthalat (PBT), Polyetheretherketon (PEEK), Polyaryletherketone (PAEK), Polyetherketone (PEK), Polyoxymethylen (POM) oder Polytetrafluorethylen (PTFE) ist.
11. Behälterförderer zum Transportieren von Behältern (12) in einer Behälterbehandlungsanlage, aufweisend: mindestens eine Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche.
12. Verfahren zum Herstellen eines Grundkörpers (14, 16) zum Abstützen oder Führen von Behältern (12) bei einem Transport der Behälter (12) in einer Behälterbehandlungsanlage, aufweisend:
Texturieren einer Oberfläche (18) des Grundkörpers (14, 16) zum Verringern einer Kontaktfläche zwischen der Oberfläche (18) und den Behältern (12) beim Transport der Behälter (12); und/oder
Mischen einer Materialzusammensetzung des Grundkörpers (14, 16) aus einem Basismaterial und mindestens einem Additivmaterial, das eine Oberflächenenergie mit einem polaren Anteil aufweist, der vorzugsweise wesentlich, von einem polaren Anteil einer Oberflächenenergie des Basismaterials und/oder der Behälter abweicht, und vorzugsweise mindestens einem Festschmierstoffmaterial.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei: das Texturieren der Oberfläche (18) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, Einlasern, Einprägen, Einwalzen, Einfräsen, Spritzgießen oder Extrudieren erfolgt.
14. Computerprogrammprodukt aufweisend Anweisungen, die eine additive Fertigungsvorrichtung veranlassen: ein Verfahren nach Anspruch 12 durchzuführen; oder eine Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einer Vielzahl von Schichten in einem additiven Fertigungsverfahren herzustellen.
15. Verfahren zum Transportieren von Behältern (12) in einer Behälterbehandlungsanlage, aufweisend:
Abstützen oder Führen der Behälter (12) an einer Oberfläche (18) mindestens eines Grundkörpers (14, 16), wobei: die Oberfläche (18) zum Verringern einer Kontaktfläche zwischen der Oberfläche (18) und den Behältern (12) texturiert ist, vorzugsweise mittels additiven 18
Fertigungsverfahrens, Einlasern, Einprägen, Einwalzen, Einfräsen, Spritzgießen oder Extrudieren; und/oder der mindestens eine Grundkörper (14, 16) aus einem Basismaterial und mindestens einem Additivmaterial, das eine Oberflächenenergie mit einem pola- ren Anteil aufweist, der, vorzugsweise wesentlich, von einem polaren Anteil einer Oberflächenenergie des Basismaterials und/oder der Behälter abweicht, und vorzugsweise mindestens einem Festschmierstoffmaterial hergestellt ist.
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