PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69616039T2 14.03.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0813569
Titel RIEMENKONSTRUKTION FÜR EIN TRENNSYSTEM
Anmelder Separation Technologies Inc., Needham, Mass., US
Erfinder WHITLOCK, R., David, Belmont, US;
RACICH, L., James, Framingham, US;
CANADA, S., Philip, Melrose, US
Vertreter Patentanwälte HANSMANN-KLICKOW-HANSMANN, 22767 Hamburg
DE-Aktenzeichen 69616039
Vertragsstaaten BE, CH, DE, DK, FR, GB, GR, IT, LI, NL, PT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 29.02.1996
EP-Aktenzeichen 969071406
WO-Anmeldetag 29.02.1996
PCT-Aktenzeichen US9602723
WO-Veröffentlichungsnummer 9627635
WO-Veröffentlichungsdatum 12.09.1996
EP-Offenlegungsdatum 29.12.1997
EP date of grant 17.10.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.03.2002
IPC-Hauptklasse C08K 5/34
IPC-Nebenklasse C08K 5/20   B03C 7/08   

Beschreibung[de]
Hintergrund 1. Erfindungsgebiet

Die Erfindung betrifft allgemein einen verbesserten Riemen mit verbesserter Verschleiß- bzw. Abriebfestigkeit und einer gewünschten Position in den triboelektrischen Reihen und insbesondere die Anwendung eines solchen Riemens in einem Riemen-Trennsystem.

2. Stand der Technik

Riemen-Trennsysteme (BSS) werden zum Trennen von partikelförmigen Bestandteilen (Teilchen) von Mischungen auf der Basis eines triboelektrischen Effektes (das heißt der Aufladung von Partikeln durch Oberflächenkontakt) verwendet. Die geladenen Teilchen werden in einem elektrischen Feld entsprechenden ihrer Ladungen getrennt. Beispiele für Riemen-Trennsysteme sind in der US-PS 4.839.032 von Whitlock und der US-PS 4.874.507 von Whitlock, die durch Bezugnahme zum Bestandteil dieser Offenbarung gemacht werden sollen, beschrieben.

BSS umfassen einen Transportriemen, der das Trennen durch Bewegen der geladenen Teilchen in einer Richtung quer zu einem elektrischen Feld unterstützt. Während dieses Vorgangs ist der Riemen wesentlichen Reibungskräften ausgesetzt. Aus diesem Grund sollte der Riemen eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb und Verschleiß aufweisen. Da der Riemen zusätzlich während der Anwendung zu bestimmten Zeiten erheblich gespannt wird, sollte er ein Material beinhalten, das eine gute Kriechfestigkeit aufweist.

Die Riemen, die gegenwärtig in BSS verwendet werden, sind in erster Linie aus gewebten Materialien hergestellt. Diese Materialien zeigen jedoch eine relativ geringe Verschleiß- bzw. Abriebfestigkeit, die zu relativ kurzen Lebensdauern führt. Darüberhinaus können gewebte Materialien nur mit einem relativ begrenzten Bereich von Material- Zusammensetzungen hergestellt werden. Aus diesem Grund zeigen diese Materialien auch einen relativ begrenzten Bereich von chemischen und physikalischen Eigenschaften.

Es ist bekannt, mit Standard-Extrusionsverfahren Mehrkomponenten-Materialien herzustellen, mit denen eine Vielzahl von chemischen und physikalischen Eigenschaften erzielt werden kann. Viele dieser Materialien haben jedoch eine schlechte Kriechfestigkeit und können somit nicht in Riemen für BSS verwendet werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein extrudierbares Mehrkomponenten-Material zu schaffen, das für einen Riemen in einem BSS System verwendet werden kann, mit dem eine verbesserte Trennung der Bestandteile eines zu trennenden Materials mit größerer Wirtschaftlichkeit erzielt werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Bei einem Riemen-Trennsystem umfaßt die Erfindung ein extrudiertes Material als Riemen. Das extrudierte Material ist so gewählt, daß es die für eine Anwendung in einem BSS geeigneten chemischen und physikalischen Eigenschaften aufweist. Der Riemen kann einen Zusatzstoff beinhalten, der in dem extrudierten Material (das heißt dem Host-Polymer) dispergiert ist. Der Begriff "Host-Polymer" bezeichnet in dem hier verwendeten Zusammenhang ein Polymerisationsprodukt, das sich wiederholende chemische Einheiten umfaßt. Beispiele für Host-Polymere sind Homopolymere und Copolymere von Monomer-Einheiten wie Olefine oder Amide. Die Host-Polymere und Zusatzstoffe sind so gewählt, daß die Gesamteigenschaften des fertigen Materials mit den gewünschten Werten übereinstimmen. Insbesondere werden die Zusatzstoffe und der Host-Polymer so gewählt, daß die Position des Riemen-Materials in den triboelektrischen Reihen und die Verschleiß- bzw. Abriebfestigkeit des Riemen-Materials sowohl den Bereich als auch die Qualität der Trennungen verbessern, die unter Anwendung des Riemen-Trennsystems möglich sind.

Die Erfindung umfaßt ein neues extrudiertes Material. Das Material umfaßt einen Host-Polymer und kann einen Zusatzstoff beinhalten. Der Host-Polymer und der Zusatzstoff werden so gewählt, daß die Eigenschaften bezüglich der Verschleiß- bzw. Abriebfestigkeit und die Position in den triboelektrischen Reihen des Materials den gewünschten Werten entsprechen.

Die Erfindung umfaßt einen neuen Riemen mit einem extrudierten Material zur Anwendung bei der elektrostatischen Trennung von Bestandteilen eines Materials zum Beispiel in einem BSS. Der Riemen beinhaltet einen Host-Polymer und kann einen Zusatzstoff aufweisen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt als Beispiel eine schematische Darstellung eines Riemen-Trennsystems, in dem ein erfindungsgemäßer Riemen verwendet werden kann.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Riemen-Trennsysteme nutzen einen triboelektrostatischen Prozess zum Trennen der Bestandteile einer Mischung von Teilchen. Bei ihrem Betrieb werden die Reibungs- Ladungseigenschaften von verschiedenen Materialien genutzt, die verschiedene Aufladungen entwickeln, wenn sie aneinander gerieben werden.

Das BSS System bringt die zu trennenden Bestandteile des Materials intensiv miteinander in Berührung und nutzt dann die sich ergebenden starken elektrostatischen Effekte zum Trennen dieser Bestandteile (z. B. Produkt- und Abfall- Partikel) voneinander auf der Grundlage der entsprechenden Ladung der Bestandteile.

Ein beispielhaftes BSS System 10 ist schematisch in Fig. 1 gezeigt. Solche BSS Systeme sind bekannt. Das Riemen- Trennsystem 10 umfaßt Elektroden 2, 4 und 6, die im allgemeinen flach, parallel und stationär angeordnet sind. Zwischen den Elektroden und dem Riemen besteht ein elektrisches Feld. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 kann zum Beispiel die Elektrode 2 positiv und die Elektroden 4 und 6 negativ geladen sein, so daß zwischen der Elektrode 2 und den Elektroden 4 und 6 ein elektrisches Feld entsteht. Zwischen den Elektroden 2, 4 und 6 befinden sich zwei Abschnitte 7 und 9 einer offenen Schleife eines Transportriemens 8. Die Abschnitte 7 und 9 des Riemens 8 bewegen sich in entgegengesetzten Richtungen und fördern Teilchen, die in einen Zuführbereich 16 eingebracht werden, benachbart zu den Elektroden 4 und 6 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der Teilchen, die benachbart zu und entlang der Elektrode 2 bewegt werden. Durch die Bewegung des Riemens 8 werden die Teilchen geschüttelt, und es wird eine in hohem Maße turbulente Zone mit hoher Scherung zwischen den Elektroden 2, 4 und 6 erzeugt. Dadurch wird eine intensive Berührung der Teilchen untereinander und eine große elektrostatische Aufladung sowohl des Riemens 8, als auch der Teilchen herbeigeführt. Das elektrische Feld bewegt die positiv geladenen Bestandteile zu den Elektroden 4 und 6, während die negativ geladenen Bestandteile zu der Elektrode 2 bewegt werden. Die Teilchen können sich in der im wesentlichen offenen Schleife des Riemens 8 bewegen, wobei die Teilchen dann, wenn sie in Berührung mit dem Riemen 8 kommen, in Abhängigkeit von ihrer Ladung in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden. Dies führt zu einer entgegengesetzten Strömung von Produkt- und Abfall-Teilchen (das heißt Teilchen mit entgegengesetzter Ladung). Während des Transports der Teilchen sind diese einer fortgesetzten Bewegung, einem Teilchen-Kontakt und einer Aufladung ausgesetzt. Diese erneute Aufladung führt zu einer fortgesetzten Trennung, wenn die Teilchen in Richtung auf den Abschnitt 14 zur Produkt-Abgabe oder den Abschnitt 12 zur Abfall-Abgabe an gegenüberliegenden Enden der BSS Vorrichtung 10 gefördert werden.

Das Vorzeichen der Ladung, die ein Teilchen in einer Mischung erhält, bestimmt die Polarität der Elektrode, von der es angezogen wird, und somit die Richtung, in der der Riemen 8 das Teilchen fördert. Dieses Vorzeichen der Ladung wird durch die Affinität für die Ladung des Materials bestimmt, das heißt seine Austrittsarbeit (die Energie, die erforderlich ist, um ein Elektron von der Oberfläche zu trennen), und die Austrittsarbeit der Teilchen, die es berührt. Die Austrittsarbeit der Teilchen ist auch als ihre Fermi-Energie bekannt. Wenn sich zwei Teilchen berühren, übernimmt das Teilchen mit der höheren Austrittsarbeit Elektronen und lädt sich negativ auf. Zum Beispiel haben Mineral-Oxid-Teilchen relativ hohe Austrittsarbeiten, während Kohle-Arten relativ niedrige Austrittsarbeiten aufweisen. Dies bedeutet, daß während des Trennens von Mineral-Oxid-Teilchen von Kohle-Teilchen unter Anwendung des BSS-Systems 10 die Kohle-Teilchen positiv und die Mineral-Oxid-Teilchen negativ geladen werden. Demzufolge werden die Kohle-Teilchen von den negativen Elektroden 4 und 6 und die Mineral-Oxid-Teilchen von der positiven Elektrode 2 angezogen.

Anhand von Fig. 1 wird die normale Betriebsart des BSS- Systems 10 während des Trennens von Mineral-Oxid-Teilchen von Kohle-Teilchen beschrieben. Der Riemen bewegt sich auf der Seite des Separators, der einen Zuführbereich 16 aufweist, nach unten. Die benachbarten Elektroden 4 und 6 haben eine negative Polarität. Mit dieser Anordnung werden die positiv geladenen Kohle-Teilchen durch den Riemen nach unten zu der Produkt-Abgabesektion 15 bewegt, während die negativ geladenen Mineral-Oxid-Teilchen durch den Riemen nach oben zu der Ausschuss-Abgabesektion 12 gefördert werden.

Es ist auch möglich, die BSS-Vorrichtung durch Veränderung der Richtung der Bewegung des Riemens 8 und der Polarität der Elektroden 2, 4 und 6 in drei anderen Betriebsarten zu betreiben. Bei einer zweiten Betriebsart bewegt sich der Riemen 8 im Uhrzeigersinn, während die Elektroden 2, 4 und 6 in der gleichen Weise wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde, geladen sind. Bei einer dritten Betriebsart haben die Elektronen 2, 4 und 6 eine gegenüber der anhand von Fig. 1 beschriebenen Polarität entgegengesetzte Polarität, während sich der Riemen 8 entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt. Schließlich sind bei einer vierten Betriebsart die Elektroden 2, 4 und 6 entgegengesetzt zu den im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Elektroden geladen, und der Riemen 8 bewegt sich im Uhrzeigersinn. Die Betriebsart des in Fig. 1 gezeigten BSS-Systems wird als negativ back-down, und die zweite, dritte und vierte Betriebsart als negativ back-up, positiv back-down bzw. positiv back-up bezeichnet. Die Wahl einer bestimmten, für eine Trennung verwendeten Anordnung hängt von den Ladungseigenschaften des Produktes und der Ausschuß-Teilchen (das heißt dem Vorzeichen der Ladung der Produkt- und Ausschuß-Teilchen) ab. Im allgemeinen wird für positiv geladene Produkt-Teilchen die negative back-down Betriebsart bevorzugt, während für negativ geladene Teilchen die positive back-down Betriebsart bevorzugt wird.

Da der Transportriemen 8 die entgegengesetzte Strömung von Teilchen erzeugt, die dazu dient, die Trennung zu erzielen, muss er den Teilchen ermöglichen, unter dem Einfluss des elektrischen Feldes von einem Strom in den anderen zu wechseln. Aus diesem Grund sollte der Riemen 8 die Flugbahnen der Teilchen möglichst wenig stören, und es ist wünschenswert, daß der Riemen 8 einen möglichst großen offenen Bereich aufweist. Dadurch soll ermöglicht werden, daß sich die Teilchen durch den Riemen-Bereich bewegen können. Der Riemen 8 streicht auch über die Elektroden 2, 4 und 6 und reinigt diese und erzeugt die mechanische Energie, um den Kontakt zwischen den Teilchen und die damit verbundene Kontakt-Aufladung zu bewirken. Um eine lange Lebensdauer zu ermöglichen, sollte das in dem Riemen vorhandene Material abriebfest sein, eine hohe Festigkeit und einen geringeren Reibungskoeffizienten aufweisen. Da der Riemen 8 in Kontakt mit den Elektroden 2, 4 und 6 steht, muss er außerdem aus einem im wesentlichen nichtleitenden Material hergestellt sein, um einen Kurzschluß der Elektroden 4 oder 6 mit der Elektrode 2 oder eine auf andere Weise nachteilige Beeinflussung des elektrischen Feldes zu vermeiden. Schließlich sollte der Riemen 8 auch im Hinblick auf die während der Anwendung der Vorrichtung 10 herrschenden Umgebungsbedingungen chemisch widerstandsfähig sein und eine Struktur aufweisen, die eine relativ einfache Herstellung bei geringen Kosten ermöglicht.

Die Erfindung umfaßt einen extrudierten Riemen, der eine gewünschte Position in den triboelektrischen Reihen haben kann, so daß die Gesamt-Leistungsfähigkeit und Qualität der BSS-Vorrichtung 10 maximiert ist, während gleichzeitig sowohl eine gute Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit als auch eine gute Kriechfestigkeit erhalten bleiben. Die Position eines Materials in den triboelektrischen Reihen ist durch die Polarität der Aufladung des Materials definiert, die sich während der triboelektrischen Aufladung relativ zu anderen Materialien in den triboelektrischen Reihen entwickelt. Die Position eines Materials in den triboelektrischen Reihen ist abhängig von der Austrittsarbeit des Materials. Für eine Anzahl von Materialien ist ihre relative Position in den triboelektrischen Reihen in Tabelle 1 genannt. Auf der Grundlage dieser Tabelle kann ein erstes Material als "höher" in den triboelektrischen Reihen relativ zu einem zweiten Material bezeichnet werden, wobei darunter zu verstehen ist, daß sich das zweite Material negativ aufladen würde, wenn es an dem ersten Material gerieben wird. Alternativ dazu kann ein erstes Material als in den triboelektrischen Reihen "niedriger" gegenüber einem zweiten Material bezeichnet werden, wobei darunter zu verstehen ist, daß sich das zweite Material positiv aufladen würde, wenn es an dem ersten Material gerieben wird.

Tabelle 1 Material: Polarität:

Melamin cyanurate, Ethylen bis-stearamid Positiv

Aminosilan

Nylons, Silan-behandelter Talk

Aramide, Silan-behandelter Talk

Unbehandelter Talk

Polyethylen

Mikro-verstärktes PTFE, Fluoropolymere

Polytetrafluoroethylen Negativ

In dem BSS 10 ist zwar die Oberfläche jedes einzelnen Teilchens wesentlich kleiner, als die Oberfläche des Riemens 8, die Oberfläche des Riemens 8 ist jedoch wesentlich kleiner, als die Summe der Oberflächen aller Teilchen. Aus diesem Grund haben die Aufladungs- Eigenschaften des Riemens 8 einen vergleichsweise geringen Einflu_rtf1Beschreibung

Hintergrund 1. Erfindungsgebiet

Die Erfindung betrifft allgemein einen verbesserten Riemen mit verbesserter Verschleiß- bzw. Abriebfestigkeit und einer gewünschten Position in den triboelektrischen Reihen und insbesondere die Anwendung eines solchen Riemens in einem Riemen-Trennsystem.

2. Stand der Technik

Riemen-Trennsysteme (BSS) werden zum Trennen von partikelförmigen Bestandteilen (Teilchen) von Mischungen auf der Basis eines triboelektrischen Effektes (das heißt der Aufladung von Partikeln durch Oberflächenkontakt) verwendet. Die geladenen Teilchen werden in einem elektrischen Feld entsprechenden ihrer Ladungen getrennt. Beispiele für Riemen-Trennsysteme sind in der US-PS 4.839.032 von Whitlock und der US-PS 4.874.507 von Whitlock, die durch Bezugnahme zum Bestandteil dieser Offenbarung gemacht werden sollen, beschrieben.

BSS umfassen einen Transportriemen, der das Trennen durch Bewegen der geladenen Teilchen in einer Richtung quer zu einem elektrischen Feld unterstützt. Während dieses Vorgangs ist der Riemen wesentlichen Reibungskräften ausgesetzt. Aus diesem Grund sollte der Riemen eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb und Verschleiß aufweisen. Da der Riemen zusätzlich während der Anwendung zu bestimmten Zeiten erheblich gespannt wird, sollte er ein Material beinhalten, das eine gute Kriechfestigkeit aufweist.

Die Riemen, die gegenwärtig in BSS verwendet werden, sind in erster Linie aus gewebten Materialien hergestellt. Diese Materialien zeigen jedoch eine relativ geringe Verschleiß- bzw. Abriebfestigkeit, die zu relativ kurzen Lebensdauern führt. Darüber hinaus können gewebte Materialien nur mit einem relativ begrenzten Bereich von Material- Zusammensetzungen hergestellt werden. Aus diesem Grund zeigen diese Materialien auch einen relativ begrenzten Bereich von chemischen und physikalischen Eigenschaften.

Es ist bekannt, mit Standard-Extrusionsverfahren Mehrkomponenten-Materialien herzustellen, mit denen eine Vielzahl von chemischen und physikalischen Eigenschaften erzielt werden kann. Viele dieser Materialien haben jedoch eine schlechte Kriechfestigkeit und können somit nicht in Riemen für BSS verwendet werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein extrudierbares Mehrkomponenten-Material zu schaffen, das für einen Riemen in einem BSS System verwendet werden kann, mit dem eine verbesserte Trennung der Bestandteile eines zu trennenden Materials mit größerer Wirtschaftlichkeit erzielt werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Bei einem Riemen-Trennsystem umfaßt die Erfindung ein extrudiertes Material als Riemen. Das extrudierte Material ist so gewählt, daß es die für eine Anwendung in einem BSS geeigneten chemischen und physikalischen Eigenschaften aufweist. Der Riemen kann einen Zusatzstoff beinhalten, der in dem extrudierten Material (das heißt dem Host-Polymer) dispergiert ist. Der Begriff "Host-Polymer" bezMaterialien, die im Stand der Technik beschrieben werden, zeigen eine geringe Kriechfestigkeit. Hier wird jedoch offenbart, daß gemäß der Erfindung bestimmte Materialien, die mit einem Standard-Extrusionsverfahren gebildet werden, chemische und physikalische Eigenschaften zeigen, die zur Anwendung als Riemen in einem BSS notwendig sind. Gemäß der Erfindung werden ein Host-Polymer und ein oder mehrere Zusatzstoffe so gewählt, daß das Produkt ein Material ist, das Eigenschaften im Hinblick auf seine Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit, seine Kriechfestigkeit und seine Aufladung zeigt, die für eine Anwendung als Riemen 8 in einer BSS-Vorrichtung 10 gewünscht sind. Da ein solcher Riemen ein extrudierbares Material beinhaltet, wird zusätzlich im Vergleich zu gewebten Riemen eine erhebliche Reduzierung der Kosten und des Aufwandes erzielt, der mit der Herstellung des Materials verbunden ist.

Die gemäß der Erfindung verwendeten Polymere können uniaxial, biaxial oder ungerichtet (nichtorientiert) sein. Diese Polymere können entweder Homopolymere oder Copolymere umfassen. Darüberhinaus können diese Polymere linear, verzweigt oder querverbunden sein, Weiterhin umfassen diese Polymere sowohl Elastomere als auch plastische Stoffe. Der Begriff "plastisch" soll hier einen Polymer bezeichnen, der, nachdem er unter Anwendung von Spannungen erheblichen Dehnungen ausgesetzt wurde, nicht wesentlich zu seiner ursprünglichen Form zurückkehrt, nachdem die Spannung gelöst wurde. Unter dem Begriff "Elastomer" wird ein Polymer verstanden, der, nachdem er unter Anwendung einer Spannung einer erheblichen Dehnung ausgesetzt wurde, im wesentlichen zu seiner ursprünglichen Form zurückkehrt, nachdem die Spannung gelöst wurde. Dies sind zum Beispiel thermoplastische Elastomere. Polymere gemäß der Erfindung können auch in Wärme ausgehärtete Stoffe umfassen.

Polymere, die zu der Erfindung gehören, sind vorzugsweise sehr kostengünstig. Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben die Polymere, die plastische Stoffe umfassen, eine mittlere oder hohe Kristallität. Unter einer mittleren bis hohen Kristallität soll eine Kristallität des Polymers verstanden werden, die höchstens etwa zehn Prozent beträgt. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform haben die Polymere gemäß der Erfindung eine Lebensmittel-Zulassung gemäß mindestens einer der FDA-Vorschriften, die zum Beispiel in 21 C.F.R. §§ 175.300, 175.320, 179.45 oder 181.28 angegeben sind. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform haben die Polymere eine Extrusions- Verarbeitbarkeit. Unter Extrusions-Verarbeitbarkeit soll hier ein Polymer verstanden werden, der für allgemein erhältliche Ausrüstungen, die in Extrusionsverfahren verwendet werden, geeignet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform zeigt der Polymer einen hohen elektrischen Widerstand, worunter hier zu verstehen ist, daß der Widerstand des Polymers bei mindestens etwa 10¹&sup0; Ohm/cm liegen sollte.

Unter den Polymeren, die in dem in stärkerem Maße elektronegativen Teil der triboelektrischen Reihen zu finden sind, können entweder Homopolymere oder Copolymere von Polyolefinen mit zum Beispiel Polyethylenen mit hoher Dichte (HDPE), Polyethylenen mit mittlerer Dichte, Polyethylenen mit geringer Dichte, linearen Polyethylenen mit geringer Dichte, Polypropylenen, Olefinthermoplastischen Elastomeren und Olefin-Flexomeren den Host-Polymer umfassen. Diese Polyolefine haben vorzugsweise ein Molekulargewicht von mindestens 12000. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das HDPE den Host- Polymer. Polymere, die den Host-Polymer gemäß der Erfindung umfassen können und die in dem in stärkerem Maße elektropositiven Bereich der triboelektrischen Reihen liegen, umfassen entweder die Homopolymere oder Copolymere von Polyamiden mit zum Beispiel Nylon 6, Nylon 6,6, Nylon 11, Nylon 12 und Nylon 6,12. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt Nylon 6 den Host-Polymer. Da jedoch hier mehrere Host-Polymere genannt wurden, sei darauf hingewiesen, daß jeder Polymer mit den erforderlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften, der oben genannt wurde, den Host-Polymer gemäß der Erfindung umfaßt kann. Diese Polyamide haben vorzugsweise ein Molekulargewicht von mindestens 5000.

Wenn Zusatzstoffe in dem Host-Polymer verwendet werden, werden diese auf der Grundlage ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften gewählt. Der eine oder die mehreren Zusatzstoffe sind vorzugsweise kompatibel mit dem Host-Polymer, worunter zu verstehen ist, daß die Dispersion des Zusatzstoffes in dem Host-Polymer so zugeschnitten sein kann, daß eine Anpassung an die Anforderungen eines gegebenen Riemen-Materials erzielt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der mindestens eine Zusatzstoff Vorteile im Hinblick auf die Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform hat der mindestens eine Zusatzstoff Vorteile im Hinblick auf die Aufladungseigenschaften. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat der mindestens eine Zusatzstoff Vorteile im Hinblick auf die Kriechfestigkeit. Da die Kriechfestigkeit eines Materials häufig von der Temperatur des Materials abhängig ist, kann der Zusatzstoff Vorteile im Hinblick auf die Kriechfestigkeit durch Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit bringen, durch den die Temperatur, bei der der Riemen betrieben wird, geringer wird. Bei einer weiteren bevorzugtem Ausführungsform hat der mindestens eine Zusatzstoff Vorteile im Hinblick auf die Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit, die Kriechfestigkeit und die Aufladungseigenschaften des Riemen-Materials. Die Aufladungseigenschaften eines Zusatzstoffes können durch die relative Position des Zusatzstoffes in den triboelektrischen Reihen gemessen werden. Der Zusatzstoff sollte in dem Riemen in vorhersehbarer Weise so dispergiert sein, daß die Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit und die Aufladungseigenschaften des Riemens in einer gewünschten Weise verbessert werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sollte der Zusatzstoff zum Beispiel homogen in dem Host-Polymer dispergiert sein, um eine konsistente Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit und Aufladungseigenschaften des Riemens während der gesamten Lebensdauer des Riemens zu erzielen. Alternativ dazu soll sich bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Zusatzstoff vorzugsweise an der Oberfläche des Host-Polymers absondern, um eine gewünschte Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit und Aufladungseigenschaften des Riemens zu optimieren. Zu den Zusatzstoffen, die mit den oben genannten Host-Polymeren verwendet werden können, gehören Fluoropolymere, Polyethylene mit ultra-hohem Molekulargewicht, aromatische Polyamide, anorganische Füllstoffe wie Talk oder Oberflächen-beschichteter Kalk, Ethylen bis-stearamide, Melamin cyanurate, mikro-verstärkte Fluoropolymere und amino-enthaltende Mischungen wie Amino- Silane.

Ein Zusatzstoff wird auf der Grundlage seiner chemischen, physikalischen und Ladungseigenschaften sowie unter Berücksichtigung der chemischen und physikalischen Eigenschaften des Host-Polymers und der durchzuführenden Trennung gewählt. Es kann zum Beispiel wünschenswert sein, einen Riemen aus einem Material zu erhalten, der gemäß der obigen Erläuterung für den Fall einer Mineraloxid-Trennung von Kohle relativ stark elektronegativ ist. Aus diesem Grund kann HDPE als Host-Polymer gewählt werden, da es in den triboelektrischen Reihen mehr in dem elektronegativen Teil erscheint. Ein Fluoropolymer wie Polytetrafluoroethylen (PTFE) kann als Füllmaterial verwendet werden, da es sich in dem in stärkerem Maße elektronegativen Teil der triboelektrischen Reihen befindet. Darüberhinaus hat PTFE selbst gute Eigenschaften im Hinblick auf die Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit. Ein solcher, mit dem Füllmaterial PTFE versehener HDPE-Riemen beinhaltet ein Material, das in den triboelektrischen Reihen niedriger liegt, als HDPE. Das Material zeigt im Vergleich zu HDPE ohne Füllmaterial verbesserte Eigenschaften im Hinblick auf die Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit, so daß eine längere Lebensdauer und eine verbesserte Trennung erzielt wird. Es ist bekannt, daß alternativ dazu Calciumkarbonat eine relativ niedrige Austrittsarbeit aufweist und deshalb während der Reibungsladung und der Trennung mit einem BSS eine positive Ladung annimmt. Um also Calciumkarbonat von Verunreinigungen in einer Mischung zu trennen, kann es vorteilhaft sein, einen elektropositiven Riemen zu verwenden. Bei der Verwendung von Nylon 6 als Host-Polymer, das an dem in stärkerem Maße elektropositiven Ende der triboelektrischen Reihen liegt, sowie Melamin Cyanurat als Zusatzstoff, das in dem in stärkerem Maße elektropositiven Teile der triboelektrischen Reihen liegt, umfaßt der Riemen ein Material, das in den triboelektrischen Reihen höher liegt als Nylon 6. Dies führt zu einer besonders gründlichen Trennung von Calciumkarbonat im Vergleich zu der Verwendung eines nichtgefüllten Nylon 6 Riemens. Darüberhinaus ist Melamin Cyanurat ein hartes kristallines Material, das dem Riemen verbesserte Eigenschaften im Hinblick auf die Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit verleiht, so daß der Riemen eine längere Lebensdauer aufweist.

Da jeder Zusatzstoffe seine eigenen Ladungscharakteristiken und Eigenschaften im Hinblick auf die Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit aufweist, können durch Veränderung des oder der Zusatzstoffe in einem Host-Polymer die Gesamteigenschaften im Hinblick auf die Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit und die Aufladung des Riemens über einen weiten Bereich verändert werden, so daß mit einem solchen Riemen eine große Vielzahl von verschiedenen Trennungen unter Anwendung einer BSS-Vorrichtung durchgeführt werden können. Zum Beispiel kann ein Zusatzstoff in dem HDPE dispergiert sein, um ein Material zu schaffen, das in den triboelektrischen Reihen höher oder niedriger liegt, als das nichtgefüllte HDPE, und zwar in Abhängigkeit davon, ob der Zusatzstoff in den triboelektrischen Reihen relativ zu HDPE höher oder niedriger liegt. Alternativ dazu kann ein Zusatzstoff in Nylon 6 dispergiert sein, um ein Material zu erzeugen, das in den triboelektrischen Reihen höher oder niedriger liegt, als das Nylon 6 ohne Füllmaterial, und zwar in Abhängigkeit davon, ob der Zusatzstoff in den triboelektrischen Reihen höher oder niedriger liegt, als Nylon 6. Weiterhin kann in dem Fall, in dem der Host-Polymer und der Zusatzstoff in entgegengesetzten Bereichen der triboelektrischen Reihen liegen, der Zusatzstoff in einer solchen Menge zugesetzt werden, daß das sich ergebende Material relativ zu dem Host-Polymer in dem gegenüberliegenden Bereich der triboelektrischen Reihen liegt. Extrudierbare elektropositive Polymere sind in vielen Fällen teurer als extrudierbare elektronegative Polymere, so daß mit der Erfindung ein kostengünstiger Weg zu elektropositiven Riemen geschaffen wird.

Unter Verwendung eines Riemens, der sich aus einem extrudierten Material mit einem Host-Polymer und einem Zusatzstoff zusammensetzt, kann das BSS System zum Trennen von Bestandteilen einer großen Vielzahl von Mischungen verwendet werden. Einige der Mischungen, die getrennt werden können, beinhalten Talk, Fluor, Calciumkarbonat, Flugasche, Feldspat, recycelter Kunststoff, biologische Makromoleküle und ihre entsprechenden Verunreinigungen. Weitere Einzelheiten zu Bestandteilen, die getrennt werden können, sind in der US-PS 4.839.032 von Whitlock und der US-PS 4.874.507 von Whitlock offenbart. Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung werden als Beispiele im folgenden beschrieben. Bei allen Ausführungsformen der Erfindung kann der Riemen entweder gerichtet (orientiert) oder ungerichtet sein, wobei der Riemen weiterhin mit bekannten Extrusionsverfahren wie zum Beispiel rotierenden oder stationären, auf Druck basierenden Netzverfahren, einer Perforationen nach der Schicht-Extrusion mit uniaxialer oder biaxialer Orientierung sowie äquivalenten Verfahren hergestellt werden kann, die in Abhängigkeit von der Orientierung des Riemenmaterials gewählt werden. Weitere solche Extrusionsverfahren, die zum Extrudieren des Riemens gemäß der Erfindung verwendet werden können, sind unter anderem diejenigen, die in der US-PS 3.384.692 von Galt offenbart sind. Es sei darauf hingewiesen, daß jedes bekannte Extrusionsverfahren verwendet werden kann, um den erfindungsgemäßen Riemen zu extrudieren, auch wenn im folgenden nur einige Beispiele von solchen Extrusionsverfahren angegeben sind.

Beispiel I

Host-Polymer: HDPE in Form von Alathon®, erhältlich von der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas. Alathon® ist eine registrierte Marke der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas.

Zusatzstoff: Tetrafluoroethylen-hexafluoropropylenvinyliden Fluorid terpolymer in Form von THV® 500 Fluoroplastik Pellets, erhältlich von der Firma 3M in St. Paul, Minnesota. THV® ist eine registrierte Marke der Firma 3M in St. Paul, Minnesota.

Nachdem es als Mischung verarbeitet und aus dem geschmolzenen Zustand abgekühlt worden war, trennt sich die THV® 500 Fluoroplastik Phase von HDPE, so daß das fertige Material als Ergebnis Mikrostrukturen von THV® aufweist, die gleichmäßig in dem Host-Polymer dispergiert sind. Da die Kompatibilität, die Schmelzeigenschaften und die Elektronegativität von THV® von den relativen Mengen von Fluor abhängig ist, die in dem Polymer vorhanden sind, ermöglicht eine Auswahl von verschiedenen Graden von THV® ungewöhnliche Morphologien, mit denen ein weiter Bereich von gewünschten Eigenschaften im Hinblick auf die Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit erzielt werden kann. Da THV® Fluoroplastik elektronegativ ist, ist zusätzlich dazu die Gesamt-Elektronegativität des fertigen Materials größer als diejenige von HDPE allein. Das THV® umfaßt vorzugsweise etwa zwischen 1 und etwa 30 Gewichts% des fertigen Materials, besonders bevorzugt zwischen etwa 2 und etwa 20 Gewichts% des fertigen Materials und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 5 und etwa 15 Gewichts% des fertigen Materials. Bei einer bevorzugten Ausführungsform schmilzt der Grad des verwendeten THV® ganz oder teilweise bei den für HDPE verwendeten Extrusionstemperaturen, so daß eine gleichmäßige Dispersion des THV® in der HDPE Schmelze vor der Kristallisation erzielt wird. Dies erleichtert die kontrollierte Mikro-Dispersion des THV® in dem fertigen Produkt, nachdem es abgekühlt ist.

Beispiel II:

Host-Polymer: HDPE in Form von Alathon®, erhältlich von der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas. Alathon® ist eine registrierte Marke der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas.

Zusatzstoff: Polethylen mit ultra hohem Molekulargewicht (UHMWPE) in Pulverform, erhältlich von der Firma Hoechst (Celanese) Hostalen® GUR in Houston, Texas.

UHMWPE ist ein elektronegatives Material. Wenn es HDPE zugesetzt wird, hat das fertige Material aus diesem Grund eine ähnliche Elektronegativität wie das HDPE ohne Füllmaterial. UHMWPE wird dem HDPE entweder als flockiges Pulver oder in Form von Kügelchen zugesetzt. Wenn das UHMWPE dem HDPE als flockiges Pulver zugesetzt wird, umfaßt das fertige Material ein kompatibles Multi-Komponenten- Material aus UHMWPE, das in HDPE dispergiert ist. Wenn das UHMWPE dem HDPE in Form von Kügelchen zugesetzt wird, umfaßt das fertige Material Kügelchen aus UHMWPE, die gleichmäßig in dem HDPE dispergiert sind. Solche Kügelchen aus UHMWPE können gebildet werde, indem UHMWPE Pulver in eine Flüssigkeitsmatrix mit hoher Oberflächenspannung bei erhöhter Temperatur gebracht wird, wobei UHMWPE mit der Flüssigkeit unvermischbar ist. Unter diesen Bedingungen verursacht die Zwischenflächen-Spannung der UHMWPE / Flüssigkeits-Übergangsfläche die Bildung von UHMWPE- Kügelchen. Diese Kügelchen aus UHMWPE können, wenn sie nachfolgend als Zusatzstoff verwendet werden, gleichmäßig in dem HDPE dispergieren und zu einem fertigen Material führen, das eine Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit aufweist und das in dem elektronegativen Bereich der triboelektrischen Reihen liegt. In jeder Form ist das UHMWPE vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 30 Gewichts% des fertigen Materials, besonders bevorzugt zwischen etwa 5 und etwa 25 Gewichts% des fertigen Materials und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 10 und etwa 20 Gewichts% des fertigen Materials vorhanden.

Beispiel III:

Host-Polymer: HDPE in Form von Alathon®, erhältlich von der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas. Alathon® ist eine registrierte Marke der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas.

Zusatzstoff: Aromatisches Polyaramid in Form von 1,5 mm Kevlar® Flocken, erhältlich von der Firma du Pont Chemical in Wilmington, Delaware. Kevlar® ist eine registrierte Marke der Firma du Pont Chemical in Wilmington, Delaware.

Da Kevlar® ein Polyamid ist, erscheint es an dem elektropositiven Ende der triboelektrischen Reihen. Durch Zusatz von Kevlar® zu HDPE erhält das fertige Material somit Ladungscharakteristiken, die es an eine höhere Stelle in den triboelektrischen Reihen verschieben, als diejenige, an der sich das HDPE ohne Füllmaterial befindet. Darüberhinaus führt Kevlar® dazu, daß die chemische Inertanz, die Stärke und die Kriechfestigkeit des fertigen Materials bei erhöhten Temperaturen erheblich gesteigert werden. Weiterhin verleiht es dem fertigen Material sehr gute Eigenschaften im Hinblick auf die Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit. Kevlar® umfaßt vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 25 Gewichts% des fertigen Materials, besonders bevorzugt zwischen etwa 5 und etwa 25 Gewichts% des fertigen Materials und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 10 und etwa 20 Gewichts% des fertigen Materials.

Beispiel IV:

Host-Polymer: HDPE in Form von Alathon®, erhältlich von der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas. Alathon® ist eine registrierte Marke der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas.

Zusatzstoff: Oberflächen-vorbehandelter Talk in Form von Microtuff F®, erhältlich von der Firma Specialty Minerals in New York, New York. Microtuff F® ist eine registrierte Marke der Firma Specialty Minerals in New York, New York.

Microtuff F® ist hart, schlüpfrig, schmierfähig, hat ein großes Verhältnis von Oberflächen zu Volumen und ist für extrudierte Materialien vorgesehen. Dieser Zusatzstoff verbessert somit die Steifigkeit, die Stärke und die Gesamteigenschaften im Hinblick auf die Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit des fertigen Materials. Zusätzlich verbessert Microtuff F® die Eigenschaften im Hinblick auf die Kriechfestigkeit des fertigen Materials, Darüberhinaus ist die thermische Leitfähigkeit des Gesamtmaterials größer, als diejenige von HDPE ohne Füllmaterial, da Microtuff F® ein anorganisches Füllmaterial ist. Microtuff F® umfaßt vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 50 Gewichts% des fertigen Materials, besonders bevorzugt zwischen etwa 10 und etwa 40 Gewichts% des fertigen Materials und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 15 und etwa 35 Gewichts% des fertigen Materials.

Beispiel V:

Host-Polymer: HDPE in Form von Alathon®, erhältlich von der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas. Alathon® ist eine registrierte Marke der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas.

Füllmaterial: PTFE in Form von Qualitäts-Teflon® MP 1600 Pulver, erhältlich von der Firma du Pont Chemical in Wilmington, Delaware. Teflon® ist eine registrierte Marke der Firma du Pont Chemical in Wilmington, Delaware.

Da HDPE und Teflon® beide an dem negativen Ende der triboelektrischen Reihen liegen, kann durch die Verwendung von Teflon® als Zusatzstoff in dem HDPE ein Material erzeugt werden, das an einer ähnlichen Stelle in den triboelektrischen Reihen liegt, wie das HDPE ohne Füllmaterial. Darüberhinaus zeigt Teflon® im Gegensatz zu den meisten Polymeren eine geringe Kohäsionsfestigkeit und überzieht Berührungsflächen während gleitender Abriebprozesse, was zu niedrigen Reibungskoeffizienten führt. Auf diese Weise werden die Eigenschaften des fertigen Materials im Hinblick auf die Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit durch die Anwendung von Teflon® als Füllmaterial verbessert. Teflon® umfaßt vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 30 Gewichts% des fertigen Materials, besonders bevorzugt zwischen etwa 5 und etwa 20 Gewichts% des fertigen Materials und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 10 und etwa 20 Gewichts% des fertigen Materials.

Beispiel VI:

Host-Polymer: HDPE in Form von Alathon®, erhältlich von der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas. Alathon® ist eine registrierte Marke der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas.

Zusatzstoff: Ethylen bis-stearamide in Form von Acrawax C®, erhältlich von der Firma Lonza in Fair Lawn, New Jersey. Acrawax C® ist eine registrierte Marke der Firma Lonza in Fair Lawn, New Jersey.

Als Aramid liegt Acrawax C® an dem elektropositiven Ende der triboelektrischen Reihen. Wenn es als Zusatzstoff in HDPE in einer ausreichenden Menge verwendet wird, erscheint das hergestellte Material in den triboelektrischen Reihen an einer höheren Stelle, als das HDPE ohne Füllmaterial. Weiterhin ist Acrawax C® kostengünstig, farblos, hat eine geringe Toxizität, ein schwaches hygroskopisches Verhalten, in Polyolefinen eine relativ geringe Wanderungsfähigkeit oder wandert langsamer, als andere allgemein verwendete Amid-artige, anti-statische und intern schmierende Mittel.

Acrawax C® kann so verarbeitet werden, daß es gleichmäßig in HDPE dispergiert, wobei das Oberflächen-Ausblühen des Zusatzstoffes minimal ist und die Aufladungscharakteristiken für eine verlängerte Periode der Anwendung erhalten bleiben. Acrawax C® umfaßt vorzugsweise zwischen etwa 0,05 und etwa 10 Gewichts% des fertigen Materials, besonders bevorzugt zwischen etwa 0,08 und etwa 8 Gewichts% des fertigen Materials und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 0,1 und etwa 3 Gewichts% des fertigen Materials.

Beispiel VII:

Host-Polymer: Nylon 6 in Form von Ulramid®, erhältlich von der Firma BASF in Parsippany, New Jersey. Ulramid® ist eine registrierte Marke der Firma BASF in Parsippany, New Jersey.

Zusatzstoff: PTFE in Form von Qualitäts-Teflon® MP 1600 Pulver, erhältlich von der Firma du Pont Chemical in Wilmington, Delaware. Teflon® ist eine registrierte Marke der Firma du Pont Chemical in Wilmington, Delaware.

Nylon 6 liegt in dem elektropositiven Teil der triboelektrischen Reihen, während Teflon® in dem elektronegativen Teil der triboelektrischen Reihen zu finden ist. Wenn somit Teflon® in einem Zusatzstoff für Nylon 6 verwendet wird, entsteht ein Material, das in den tribobritischen Reihen weiter unten liegt, als das Nylon 6 ohne Füllmaterial. Weiterhin verbessert Teflon® die Eigenschaften des fertigen Materials im Hinblick auf die Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit. Teflon® umfaßt vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 30 Gewichts% des fertigen Materials, besonders bevorzugt zwischen etwa 5 und etwa 20 Gewichts% des fertigen Materials und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 10 und etwa 20 Gewichts% des fertigen Materials.

Beispiel VIII:

Host-Polymer: Nylon 6 in Form von Ulramid®, erhältlich von der Firma BASF in Parsippany, New Jersey. Ulramid® ist eine registrierte Marke der Firma BASF in Parsippany, New Jersey.

Zusatzstoff: 1,5 mm Kevlar® Flocken, erhältlich von der Firma du Pont Chemical in Wilmington, Delaware. Kevlar® ist eine registrierte Marke der Firma du Pont Chemical in Wilmington, Delaware.

Durch die Verwendung von Kevlar® als Zusatzstoff wird die chemische Trägheit des fertigen Materials bei erhöhten Temperaturen erheblich erhöht. Darüberhinaus erhöht Kevlar® In starkem Maße die chemische Trägheit, die Festigkeit und die Kriechfestigkeit des fertigen Materials bei erhöhten Temperaturen. Da Kevlar® in dem elektropositiven Teil der triboelektrischen Reihen liegt, wird durch seine Verwendung als Zusatzstoff in Nylon 6 ein Material erzielt, das in den triboelektrischen Reihen an einer höheren Stelle liegt, als das Nylon 6 ohne Füllmaterial. Kevlar® umfaßt vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 25 Gewichts% des fertigen Materials, besonders bevorzugt zwischen etwa 5 und etwa 25 Gewichts% des fertigen Materials und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 10 und etwa 20 Gewichts% des fertigen Materials.

Beispiel IX:

Host-Polymer: Nylon 6 in Form von Ulramid®, erhältlich von der Firma BASF in Parsippany, New Jersey. Ulramid® ist eine registrierte Marke der Firma BASF in Parsippany, New Jersey.

Zusatzstoff: Ethylen bis-stearamide (EBS) in Form von Acrawax C®, erhältlich von der Firma Lonza in Fair Lawn, New Jersey. Acrawax C® ist eine registrierte Marke der Firma Lonza in Fair Lawn, New Jersey.

Acrawax C® liegt in dem elektropositivem Teil der triboelektrischen Reihen, und wenn es als ein Zusatzstoff in Nylon 6 verwendet wird, entsteht ein Material, das in den triboelektrischen Reihen höher liegt, als das Nylon 6 ohne Füllmaterial. Darüberhinaus ist Acrawax C® kostengünstig, farblos, hat eine geringe Toxizität, eine geringe Aufnahmefähigkeit für Feuchtigkeit und keine oder eine nur geringe Wanderungsfähigkeit in Polyamiden. Acrawax C® kann eine gleichmäßige Dispersion in dem Host-Material bilden. Da EBS ein schlüpfriges Material ist, sind die Eigenschaften des fertigen Materials im Hinblick auf Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit wesentlich besser. Acrawax® umfaßt vorzugsweise zwischen etwa 0,05 und etwa 10 Gewichts% des fertigen Materials, besonders bevorzugt zwischen etwa 0,08 und etwa 8 Gewichts% des fertigen Materials und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 0,1 und etwa 3 Gewichts% des fertigen Materials.

Beispiel X:

Host-Polymer: Nylon 6 in Form von Ulramid®, erhältlich von der Firma BASF in Parsippany, New Jersey. Ulramid® ist eine registrierte Marke der Firma BASF in Parsippany, New Jersey.

Zusatzstoff: Melamin cyanurat, erhältlich von der Firma Chemie Linz, Ridgefield Park, New Jersey.

Melamin cyanurat ist eine Amino-reiche Zusammensetzung, die hoch-temperatur stabil ist, als zum Mischen geeignetes, mikronisiertes Pulver allgemein erhältlich ist und weniger stark toxisch ist, als andere Melamin-Derivate. Es ist weniger hygroskopisch und wasserlöslich als andere, hoch amino-funktionale Melamin-Zusammensetzungen. Es ist auch ein hartes, kristallines Material, so daß, wenn es als ein Zusatzstoff in Nylon 6 verwendet wird, die Eigenschaften des fertigen Materials im Hinblick auf die Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit wesentlich verbessert sind. Melamin cyanurat liegt in dem elektropositiven Teil der triboelektrischen Reihen, so daß in dem Fall, in dem es als ein Zusatzstoff zu Nylon-Kunststoffen oder Elastomeren verwendet wird, das fertige Material in den triboelektrischen Reihen an einer höheren Stelle liegt, als das Nylon 6 ohne Füllmaterial. Melamin cyanurat umfaßt vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 30 Gewichts% des fertigen Materials, besonders bevorzugt zwischen etwa 5 und etwa 25 Gewichts% des fertigen Materials und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 10 und etwa 25 Gewichts% des fertigen Materials.

Beispiel XI:

Host-Polymer: HDPE in Form von Alathon®, erhältlich von der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas. Alathon® ist eine registrierte Marke der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas.

Zusatzstoff: mikroverstärktes PTFE in Form von Textilglas- Kurzfaser, Größe B, Klasse E der Firma Owens Corning Fiberglas in Toledo, Ohio, dispergiert in Qualitäts-Teflon® MP 1600 Pulver, erhältlich von der Firma du Pont Chemical in Wilmington, Delaware.

Mikroverstärktes PTFE wird als Abrieb- bzw. Verschleißmindernder Zusatzstoff in HDPE verwendet, um einen gleichmäßig dispergierten Zusatzstoff in HDPE zu gewinnen. Die mechanische Verstärkung des dispergieren Abrieb- bzw. Verschleiß-reduzierenden Zusatzstoffes erhöht in starkem Maße die Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit des fertigen Materials, indem die Lebensdauer des Zusatzstoffes in dem Host-Polymer verlängert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das mikro-verstärkte PTFE Qualitäts- Teflon® MP 1600 von der Firma du Pont, das mit Textilglas- Kurzfaser, Größe B, Klasse E vermischt wird. Das mikroverstärkte Teflon® umfaßt vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 30 Gewichts% des fertigen Materials, besonders bevorzugt zwischen etwa 10 und etwa 25 Gewichts% des fertigen Materials und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 10 und etwa 20 Gewichts% des fertigen Materials.

Beispiel XII:

Host-Polymer: Nylon 6 in Form von Ulramid®, erhältlich von der Firma BASF in Parsippany, New Jersey. Ulramid® ist eine registrierte Marke der Firma BASF in Parsippany, New Jersey.

Zusatzstoff: mikroverstärktes PTFE in Form von Textilglas- Kurzfaser, Größe B, Klasse E der Firma Owens Corning Fiberglas in Toledo, Ohio, dispergiert in Qualitäts-Teflon® MP 1600 Pulver, erhältlich von der Firma du Pont Chemical in Wilmington, Delaware.

Mikroverstärktes PTFE wird als Abrieb- bzw. Verschleißmindernder Zusatzstoff in Nylon 6 verwendet, um einen gleichmäßig dispergierten Zusatzstoff in Nylon 6 zu gewinnen. Die mechanische Verstärkung des dispergieren Abrieb- bzw. Verschleiß-reduzierenden Zusatzstoffes erhöht in starkem Maße die Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit des fertigen Materials. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das mikro-verstärkte PTFE Qualitäts-Teflon® MP 1600, das mit Textilglas-Kurzfaser, Größe B, Klasse E vermischt wird. Das mikro-verstärkte PTFE umfaßt vorzugsweise zwischen etwa 1 und etwa 30 Gewichts% des fertigen Materials, besonders bevorzugt zwischen etwa 10 und etwa 25 Gewichts% des fertigen Materials und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 10 und etwa 20 Gewichts% des fertigen Materials.

Beispiel XIII:

Host-Polymer: HDPE in Form von Alathon®, erhältlich von der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas. Alathon® ist eine registrierte Marke der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas.

Zusatzstoff: Amino silan verbindendes Mitel in Form von z- 6020®, erhältlich von der Firma Dow Corning in Midland, Michigan. Z-6020® ist eine registrierte Marke der Firma Dow Corning in Midland, Michigan.

Der Zusatzstoff ist ein amino-enthaltender Zusatzstoff mit niedrigem Molekulargewicht mit geringem Oberflächen- Ausblühen, so daß vermieden wird, daß sich die Trenneigenschaften des Riemens mit fortschreitendem Abrieb bzw. Verschleiß verschlechtern. Z-6020® liegt an dem elektropositiven Ende der triboelektrischen Reihen. Wenn es somit als ein Zusatzstoff mit HDPE verwendet wird, liegt die Position des hergestellten Materials in den triboelektrischen Reihen höher, als diejenige von HDPE ohne Füllmaterial. Der Zusatzstoff umfaßt vorzugsweise zwischen etwa 0,05 und etwa 10 Gewichts% des fertigen Materials, besonders bevorzugt zwischen etwa 0,08 und etwa 2 Gewichts% des fertigen Materials und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 0,1 und etwa 0,5 Gewichts% des fertigen Materials.

Beispiel XIV:

Host-Polymer: HDPE in Form von Alathon®, erhältlich von der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas. Alathon® ist eine registrierte Marke der Firma Occidental Chemical in Dallas, Texas.

HDPE ist ein in relativ starkem Maße elektronegatives Material, was sich aus seiner Position in den triboelektrischen Reihen zeigt. Das für die Anwendung bei dieser Ausführungsform der Erfindung verwendete Material sollte einen Reibungskoeffizienten von weniger als 0,4, ein Zug-Elastizitätsmodul zwischen 100.000 und 1.000.000 p.s.i., eine Zugfestigkeit von mindestens 2.500 p.s.i, und einen begrenzenden PV Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeitswert von mindestens 1.000 p.s.i.- ft./min haben. Darüberhinaus sollte HDPE nach 10 Stunden bei 1.000 p.s.i. bei Zimmertemperatur um höchstens 5% kriechen und einen Schmelzindex von höchstens 10, vorzugsweise 0,1 bis 5 aufweisen. HDPE ist Säure-, Lösungsmittel- und Alkali-resistent. Es ist auch Feuchtigkeits-unempfindlich. Darüberhinaus ist HDPE abrieb- bzw. verschleißfest, hat einen niedrigen Reibungskoeffizienten und kann leicht zu einem Geflecht extrudiert werden. Es ist schmierfähig, schlüpfrig und dauerhaft. HDPE kann zu einem extrudierten Geflecht oder einem perforierten Bogen mit oder ohne Orientierung (Ausrichtung) geformt werden.

Beispiel XV:

Host-Polymer: Nylon 6 in Form von Ulramid®, erhältlich von der Firma BASF in Parsippany, New Jersey. Ulramid® ist eine registrierte Marke der Firma BASF in Parsippany, New Jersey.

Nylon 6 ist ein inhärent elektropositives Material, wie sich an seiner Position in den triboelektrischen Reihen zeigt. Das gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung verwendete Nylon 6 sollte einen Reibungskoeffizienten von höchstens 0,5, ein Zug-Elastizitätsmodul zwischen 100.000 und 1.000.000 p.s.i., eine Zugfestigkeit von mindestens 2.500 p.s.i. und einen begrenzenden PV Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeitswert von mindestens 1.000 p.s.i.- ft./min haben. Darüberhinaus sollte Nylon 6 nach 10 Stunden bei 1.000 p.s.i. bei Zimmertemperatur um nicht mehr als 5% kriechen. Nylon 6 ist Lösungsmittel-resistent. Es hat eine hohe Festigkeit bei hohen Umgebungstemperaturen.


Anspruch[de]

1. Riemen-Trennsystem zum Trennen von Bestandteilen einer Mischung aus Teilchen durch Aufladen der Teilchen durch Oberflächenkontakt, wobei das System einen Transportriemen zum Bewegen der geladenen Teilchen in einer Richtung quer zu einem elektrischen Feld umfaßt und wobei der Riemen während der Kontakt-Aufladung der Teilchen wesentlichen Reibungskräften ausgesetzt ist und während der Anwendung gespannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemen eine offene, nichtleitende Extrusion aus einem Hilfspolymer und einer Zusatz-Zusammensetzung umfaßt, wobei der Hilfspolymer und der Zusatz jeweils so gewählt sind, daß eine oder mehrere der Ladeeigenschaften des Riemens, die Verschleißfestigkeit des Riemens, der Reibungskoeffizient des Riemens und die Kriechfestigkeit des Riemens verbessert werden.

2. Trennvorrichtung mit einem Riemen, der zum Transport einer Mischung aus Teilchen durch ein elektrisches Feld zwischen entgegengesetzt geladenen Elektroden so angeordnet ist, daß die Teilchen miteinander und mit dem Riemen kollidieren und elektrisch aufgeladen werden, um eine Trennung der Bestandteile der Mischung zu bewirken, wobei der Riemen ein offener, nichtleitender extrudierter Gegenstand aus einem Hilfspolymer und einer Zusatz- Zusammensetzung ist und wobei der Zusatz in dem Hilfspolymer dispergiert ist, so daß die Zusammensetzung eine gewünschte Position in einer triboelektrischen Reihe hat und wobei der Riemen gespannt gehalten wird und über die Elektroden streicht, während er die Teilchen durch Kontakt auflädt.

3. Vorrichtung oder System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Hilfspolymer und die Zusatz-Zusammensetzung des Riemens eine Position in einer triboelektrischen Reihe aufweist, die niedriger ist, als eine Position des Hilfspolymers in der triboelektrischen Reihe.

4. Vorrichtung oder System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Hilfspolymer und die Zusatz-Zusammensetzung des Riemens eine Position in einer triboelektrischen Reihe aufweist, die höher ist, als eine Position des Hilfspolymers in der triboelektrischen Reihe.

5. Vorrichtung oder System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Hilfspolymer ein Polymerisationsprodukt aus mindestens einem Olefin-Monomer oder ein Polymerisationsprodukt mit mindestens einer Amid- Verbindung umfaßt.

6. Vorrichtung oder System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Zusatz aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Fluorpolymere, Polyethylene mit besonders hohem Molekulargewicht, mikro-verstärkte Fluorpolymere und Mischungen daraus umfaßt.

7. Vorrichtung oder System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Zusatz aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Melamin-Cyanurat, Amino enthaltende Verbindungen und Mischungen daraus umfaßt.

8. Vorrichtung oder System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Zusatz aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Aramid-Fasern, Amino-Silane, Talke mit nicht vorbehandelter Oberfläche, Talke mit vorbehandelter Oberfläche, Ethylen- bis-stearamid und Mischungen daraus umfaßt.

9. Vorrichtung oder System nach Anspruch 8, bei dem der Zusatz aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Aramid-Fasern, Ethylen-bis-stearamid und Mischungen daraus umfaßt.

10. Vorrichtung oder System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Hilfspolymer aus einer Gruppe ausgewählt ist, die lineare Polyethylen-Homopolymere mit geringer Dichte, Polyethylen-Homopolymere mit geringer Dichte, Olefin-thermoplastische Elastomere, Olefin- Flexomere, Polyethylen-Homopolymere mit extrem hohen Molekulargewicht, Polyethylen-Homopolymere mit hoher Dichte, Polyethylen-Homopolymere mit mittlerer Dichte, Polypropylen-Horn-Copolymere, lineare Polyethylen- Copolymere mit niedriger Dichte, Polyethylen-Copolymere mit niedriger Dichte, Polyethylen-Copolymere mit ultrahohem Molekulargewicht, Polyethylen-Copolymere mit hoher Dichte, Polyethylen-Copolymere mit mittlerer. Dichte, Polypropylen- Copolymere und Mischungen daraus umfaßt.

11. Vorrichtung oder System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Hilfspolymer aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Nylon 6 Homopolymere, Nylon 6,6 Homopolymere, Nylon 11 Homopolymere, Nylon 12 Homopolymere, Nylon 6,12 Homopolymere, Nylon 6 Copolymere, Nylon 6,6 Copolymere, Nylon 11 Copolymere, Nylon 12 Copolymere, Nylon 6,12 Copolymere, und Mischungen daraus umfaßt.

12. Vorrichtung oder System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Hilfspolymer HDPE und der Zusatz PTFE mit einem Anteil von zwischen 1 und 30 Gewichts% des Riemens, UHMWPE mit einem Anteil von zwischen 1 und 30 Gewichts% des Riemens, mikroverstärktes PTFE mit einem Anteil von zwischen 1 und 30 Gewichts% des Riemens, eine Aramidfaser mit einem Anteil von zwischen 1 und 25 Gewichts% des Riemens, einen Talk mit vorbehandelter Oberfläche mit einem Anteil von zwischen 1 und 50 Gewichts% des Riemens, Ethylen-bis-Stearamid mit einem Anteil von zwischen 0,05 und 10 Gewichts% des Riemens und/oder Amino-Silan mit einem Anteil von zwischen 0,05 und 10 Gewichts% des Riemens umfaßt.

13. Vorrichtung oder System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Hilfspolymer Nylon 6 und der Zusatz Melamin- Cyanurate mit einem Anteil von zwischen 1 und 30 Gewichts% des Riemens, eine Amino enthaltende Verbindung mit einem Anteil von zwischen 1 und 30 Gewichts% des Riemens, eine Aramidfaser mit einem Anteil von zwischen 1 und 25 Gewichts% des Riemens, Ethylen-bis-Stearamid mit einem Anteil von zwischen 0,05 und 10 Gewichts% des Riemens, PTFE mit einem Anteil von zwischen 1 und 30 Gewichts% des Riemens und/oder mikroverstärktes PTFE mit einem Anteil von zwischen 1 und 30 Gewichts% des Riemens umfaßt.

14, Riemen mit einer Position in einer triboelektrischen Reihe zur Anwendung bei der elektrostatischen Trennung von Bestandteilen einer Mischung, wobei der Riemen umfaßt:

ein offenes, nichtleitendes extrudiertes Material mit einem Hilfspolymer mit einer Position in der triboelektrischen Reihe und einem Zusatz, der eine Position in der triboelektrischen Reihe aufweist, wobei der Zusatz in dem Hilfspolymer so dispergiert ist, daß der Riemen eine gewünschte Position in der triboelektrischen Reihe aufweist.

15. Riemen nach Anspruch 14, bei dem der Zusatz in dem Hilfspolymer so dispergiert ist, daß die Position des Riemens in der triboelektrischen Reihe entweder höher oder niedriger ist, als die Position des Hilfspolymers in der triboelektrischen Reihe.

16. System nach Anspruch 1, bei dem der Riemen zwischen Elektroden mit entgegengesetzter Polarität läuft, die ein elektrisches Feld aufbauen und wobei der Riemen die Elektroden überstreicht, um den Kontakt zwischen den Teilchen zu erzeugen und zu einer Kontakt-Aufladung zu führen.

17. System nach Anspruch 1, bei dem der Riemen eine Oberfläche aufweist, die kleiner ist als die gesamte Oberfläche der Teilchen auf dem Riemen, so daß der Riemen durch den Teilchen-Riemen-Kontakt aufgeladen wird und diese Ladung einen Einfluß auf das elektrische Feld zwischen den Elektroden ausübt.

18. System nach Anspruch 1, bei dem der Riemen eine verbesserte Kriechfestigkeit aufweist, so daß sich der Riemen bei der normalen Anwendung in der Vorrichtung um nicht mehr als fünf Prozent gegenüber seiner ursprünglichen Länge dehnt.

19. System nach Anspruch 1, bei dem der Riemen eine Vergrößerung in dem offenen Bereich schafft, wobei der offene Bereich mindestens 40 und vorzugsweise mindestens 70 Prozent umfaßt.

20. System nach Anspruch 1, bei dem der Zusatz homogen in der Extrusion dispergiert ist, um dem Riemen während seiner gesamten Lebensdauer eine konsistente Verschleißfestigkeit und Ladeeigenschaften zu verleihen.

21. System nach Anspruch 1, bei dem der Zusatz an einer Oberfläche der Extrusion segregiert ist, um dem Riemen eine gewünschte Verschleißfestigkeit und Ladeeigenschaften zu verleihen.

22. Verfahren zum Trennen von Bestandteilen einer Mischung aus Teilchen auf der Grundlage einer Aufladung der Teilchen durch Oberflächenkontakt, einschließlich einer Bewegung der geladenen Teilchen auf einem Transportriemen in einer Richtung quer zu einem elektrischen Feld, das durch Elektroden mit entgegengesetzter Polarität aufgebaut wird, zwischen denen der die Teilchen tragende Riemen bewegt wird, wobei die Bewegung des Riemens die Teilchen hin- und herbewegt und eine in hohem Maße turbulente Zone mit hoher Scherung zwischen den Elektroden erzeugt, um einen intensiven Kontakt der Teilchen miteinander zu bewirken und eine elektrostatische Aufladung sowohl des Riemens, als auch der Teilchen zu erzeugen, wobei die Trennung der Teilchen durch die Ladeeigenschaften des Riemens beeinflußt wird und der Riemen ein offener, nichtleitender extrudierter Gegenstand ist, der aus einem Hilfspolymer und einem Zusatz gebildet ist und wobei der Hilfspolymer und der Zusatz zur Bestimmung einer oder mehrerer der Ladeeigenschaften des Riemens, der Verschleißfestigkeit des Riemens und der Kriechfestigkeit des Riemens gewählt ist.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com