(57)【要約】  超疎水性コンベヤベルト構成部品およびそれらの構成部品を熱可塑性ポリマーから成形する方法。プラスチック構成部品は、水溶液をはじき、乾燥したまま保たれる超疎水性領域を外表面に有する。撥水領域は、その領域に超疎水性特性を与えるのに十分粗いナノまたはマイクロ構造でテクスチャ処理される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック製であり、超疎水性テクスチャを備えた超疎水性領域を有する外表面を含むコンベヤ構成部品。
【請求項２】
前記超疎水性領域が、基部と、前記基部から上方に延びる複数のマイクロピラーとを含む、請求項１に記載のコンベヤ構成部品。
【請求項３】
前記マイクロピラーが互いに平行に延びる、請求項２に記載のコンベヤ構成部品。
【請求項４】
前記マイクロピラーが、正方形または六角形の格子パターンで配置される、請求項２に記載のコンベヤ構成部品。
【請求項５】
前記マイクロピラーの高さが約２５μｍ〜約５００μｍの間である、請求項２に記載のコンベヤ構成部品。
【請求項６】
前記マイクロピラーの直径が約１０μｍ&#12316;約２００μｍである、請求項２に記載のコンベヤ構成部品。
【請求項７】
隣接するマイクロピラー間の距離が約１０μｍ〜約１００μｍの間である、請求項２に記載のコンベヤ構成部品。
【請求項８】
前記個々のマイクロピラーが外表面上の前記超疎水性領域に占める面積の割合が、約２０％〜約７０％の間である、請求項２に記載のコンベヤ構成部品。
【請求項９】
前記コンベヤ構成部品が、複数の盲端型マイクロホールを有する金型内で熱可塑性ポリマーから射出成形され、マイクロピラーを形成する、請求項２に記載のコンベヤ構成部品。
【請求項１０】
前記マイクロホールが、レーザーによって前記金型内に形成される、請求項９に記載のコンベヤ構成部品。
【請求項１１】
前記外表面から液体を排出するための１つまたは複数のチャネルを画定する１つまたは複数の非超疎水性領域によって分離された、前記外表面上の複数の超疎水性領域を含む、請求項１に記載のコンベヤ構成部品。
【請求項１２】
前記超疎水性テクスチャを保護するために前記超疎水性領域上に堆積された疎水性化学物質をさらに含む、請求項１に記載のコンベヤ構成部品。
【請求項１３】
前記コンベヤ構成部品が、コンベヤベルトモジュール、スプロケット、ドラムモーターラギング、スクレーパー、リターンローラー、リターンシュー、位置制限器、およびサイドレールからなる群から選択される、請求項１に記載のコンベヤ構成部品。
【請求項１４】
プラスチック製であり、超疎水性テクスチャを備えた超疎水性領域を有する外表面を含むコンベヤベルト。
【請求項１５】
前記超疎水性領域が、基部と、前記基部から上方に延びる複数のマイクロピラーとを含む、請求項１４に記載のコンベヤベルト。
【請求項１６】
前記マイクロピラーが正方形または六角形の格子パターンで形成される、請求項１５に記載のコンベヤベルト。
【請求項１７】
前記個々のマイクロピラーが外表面上の撥水領域に占める面積の割合が、約２０％〜約７０％の間である、請求項１５に記載のコンベヤベルト。
【請求項１８】
前記コンベヤベルトは、互いに連結された複数のコンベヤ構成部品を備える、請求項１５に記載のコンベヤベルト。
【請求項１９】
前記超疎水性領域が、物品が搬送される搬送面上に形成される、請求項１４に記載のコンベヤベルト。
【請求項２０】
超疎水性表面領域を有するコンベヤ構成部品を作製する方法であって、前記方法は、
第１の鋼型半分の内面によって囲まれた第１のキャビティを形成することと、
レーザーで前記第１の鋼型半分の前記内面に盲端型マイクロホールのパターンを彫刻することと、
第２の鋼型半分に第２のキャビティを形成することと、
前記第１と前記第２のキャビティが一緒にコンベヤ構成部品の形状を画定するように、金型の半分を閉じることと、
溶融熱可塑性ポリマーを前記第１および前記第２のキャビティに注入して、前記キャビティおよび前記マイクロホールを充填することと、
前記第１および前記第２の閉じた型半分に熱および圧力を加えて、コンベヤ構成部品を形成することと、
前記第１および前記第２の型半分を開いて、前記第１および前記第２のキャビティから前記コンベヤ構成部品を離型することと、を含み、
前記マイクロホールの前記熱可塑性ポリマーは、前記コンベヤ構成部品上に超疎水性表面領域を形成するマイクロピラーを形成する方法。
【請求項２１】
前記マイクロピラーを保護するために、前記コンベヤ構成部品の前記超疎水性領域に疎水性化学物質を堆積させることをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２２】
鋼型にマイクロホールを形成する方法であって、
内面によって囲まれた鋼型に第１のキャビティ―を形成することと、
レーザーで前記鋼型の前記内面に盲端型マイクロホールのパターンを彫刻することと、を含む、方法。
【請求項２３】
前記盲端型マイクロホールのパターンが、正方形または六角形の格子パターンである、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、概して動力駆動のコンベヤ、より具体的には、超疎水性表面を有するプラスチックコンベヤベルト構成部品およびかかる構成部品を成形するための方法に関する。
【０００２】
食品加工産業では、衛生的なコンベヤシステムが重要である。コンベヤベルト、コンベヤフレーム、およびその他のコンベヤの付属品の隅や隙間には細菌やその他の病原菌が潜んでいるため、装置を頻繁に洗浄する必要がある。しかし、病原菌はコンベヤベルトの搬送面などの平らな面にも存在し得る。ベルトの洗浄水を十分に流さないと、病原菌は洗浄後にコンベヤベルトの外側の搬送面に残り、増殖する可能性がある。
【０００３】
超疎水性表面は濡れにくく、簡単に水をはじく。超疎水性表面上の水はビーズ状になり、傾斜すると、ビーズは表面を急速に滑り落ちる。一方で、親水性の表面は濡れやすく、水をうまくはじかない。これは、親水性の表面が、疎水性の表面よりも高い表面エネルギーを持つためである。図９に示すように、親水性表面２２上の水滴２０は、表面上に広がり、鋭い接触角αを形成する。（接触角αは、水滴の接線が表面となす角度である。）図１０に示すように、疎水性表面の接触角αは鈍角（９０°より大きい）であり、超疎水性表面の接触角は１５０°より大きい。超疎水性表面２２’上の水滴２０’は、ビーズ状になり、広がらない。水滴２０’は表面によってはじかれる。表面をテクスチャ処理すると、空気のポケットが追加され、表面エネルギーが低下し、疎水性が高くなる。
【発明の概要】
【０００４】
プラスチック製であり、本発明の特徴を具現化するコンベヤ構成部品は、超疎水性テクスチャを備えた超疎水性領域を有する外表面を含む。
【０００５】
プラスチック製であり、本発明の特徴を具現化するコンベヤベルトは、超疎水性テクスチャを備えた超疎水性領域を有する外表面を含む。
【０００６】
別の態様では、超疎水性表面領域を有するコンベヤ構成部品を作製する方法は、（ａ）第１の鋼型半分の内面により囲まれる第１のキャビティを形成することと、（ｂ）第１の鋼型半分の内面に盲端型マイクロホールのパターンをレーザーで彫刻することと、（ｃ）第２の鋼型半分に第２のキャビティを形成することと、（ｄ）第１および第２のキャビティが一緒になってコンベヤ構成部品の形状を画定するように、鋼型半分を閉じることと、（ｅ）溶融熱可塑性ポリマーを第１および第２のキャビティに注入して、キャビティおよびマイクロホールを充填することと、（ｆ）第１および第２の閉じた型半分に熱および圧力を加えて、コンベヤ構成部品を形成することと、（ｇ）第１および第２の型半分を開いて、第１および第２のキャビティからコンベヤ構成部品を離型することと、（ｈ）マイクロホール内の熱可塑性ポリマーが、コンベヤ構成部品上に超疎水性表面領域を形成するマイクロピラーを形成することと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の特徴を具現化するベルトモジュールで構成されたモジュール式プラスチックコンベヤベルトの一部の等角図である。
【図２】図２は、図１のベルトにおけるコンベヤベルトモジュールの等角図およびモジュールの外表面の拡大部分である。
【図３】図３は、図２のモジュールの超疎水性表面の描写である。
【図４】図４は、図２におけるベルトモジュールを作製するための金型を彫刻するために使用されるレーザー彫刻システムの概略図である。
【図５】図５は、図２におけるベルトモジュールを形成するために使用される金型の半分の一部の等角図である。
【図６】図６は、図２におけるベルトモジュールを作製するための金型の簡略化された側面図である。
【図７】図７は、図６の金型半分の一部の拡大等角図であり、マイクロホールを充填する熱可塑性ポリマーを示す。
【図８】図８は、超疎水性領域を含むことができる様々なコンベヤ構成部品を示す。
【図９】図９は、親水性表面上の水滴を示す。
【図１０】図１０は、超疎水性表面上の水滴を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の特徴を具現化するモジュール式プラスチック製コンベヤベルトが、図１に示される。ベルト２５は、連続する列の間に交互配置されたヒンジ要素３４を介してヒンジロッド３２によりヒンジ接合部３０で端と端が互いに連結された、１つ以上のプラスチックベルトモジュール２８の一連の列２６から構成される。超疎水性領域３６は、各モジュール２８の外側搬送面３８上に形成される。超疎水性領域３６は、ナノまたはマイクロスケールの凹凸によって粗面化された、テクスチャされた表面領域によって形成される。超疎水性領域３６は、モジュール２８の外表面の全体または一部に及んでよい。この実施例では、各モジュール２８上の超疎水性領域３６は、図２に示されるように、排水路４２を形成する非超疎水性ストリップ４０によって分離されている。ストリップ４０は、超疎水性領域３６から受け取った水滴４６から収集された水４４を導く。
【０００９】
図２に示す超疎水性テクスチャリングは、格子パターンに配置された複数のマイクロピラー４８を含む。パターンは、図２のように六角形格子であってよく、または２つの例のように正方格子であってよい。図３に示されるように、水滴４６は、マイクロピラー４８の上に留まり、接触面積の減少および隣接するマイクロピラー間に閉じ込められた空気により、１５０°より大きい接触角αを示す。超疎水性領域３６のマイクロピラー４８は、基部５０から延びている。この例における支柱４８は、互いにほぼ平行に示されている。ピラー４８の高さは、約２５μｍ〜約５００μｍの間である。約１０μｍと約１００μｍの間の距離で配置されている。直径または幅は、約１０μｍ〜約２００μｍの間である。そして、マイクロピラーが超疎水性領域３６に占める面積の割合は、約２０％〜約７０％の間である。
【００１０】
マイクロピラーを形成する１つの方法を図４〜７に示す。レーザー光源５４と、モーター６０によって駆動される直交配置されたシャフト５８上で回転可能な一対のミラー５６とを含むレーザー彫刻システム５２は、レーザービーム６１を、レンズ６２を通して型半分６６の内面６４に投影する。モーター６０は、図５により詳細に示されるように、ビーム６１を型半分６６の面６４に投影し、盲端型のマイクロホール６８のパターンを彫刻する。そのようなレーザー彫刻システムの一例は、フィンランドのケンペレのＣａｊｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓによって製造および販売されている。
【００１１】
プラスチックベルトモジュールは、射出成形によって形成される。マイクロホール６８を有する型半分６６は、第２の型半分６７と接合される。２つの型半分６６、６７は閉じられて、各型半分のキャビティまたは凹部から内部キャビティ７０を形成する。ジョイント内部キャビティ７０は、成形されるベルトモジュールの形状を画定する。ポリエチレン、ポリプロピレン、アセタール、または複合ポリマーなどの溶融熱可塑性材料が、ノズル７４によってランナー７２のシステムを通してキャビティ７０に注入される。図７に示すように、溶融熱可塑性ポリマー７６は、キャビティ７０およびそのマイクロホール６８を充填する。閉じた金型に熱と圧力を加えて、ベルトモジュールを形成する。モジュールが硬化した後、２つの型半分６６、６７が分離され、ベルトモジュールが離型される。マイクロホール６８内の熱可塑性ポリマーは、テクスチャされた超疎水性領域３６を形成するマイクロピラー４８（図２）を形成する。アルキルシランなどの疎水性化学物質を、超疎水性領域に液体またはプラズマで堆積させることで、超疎水性領域を硬化させて早期の摩耗から保護することができる。
【００１２】
実施例では、コンベヤベルトモジュールの成形を説明したが、他のプラスチックコンベヤベルト構成部品を同様に射出成形またはプレス成形し、外表面の超疎水性領域を持たせることができる。図８に示すように、水をはじく超疎水性表面テクスチャリングの恩恵を受ける可能性のある他のコンベヤ構成部品として、サイドレール８０、リターンローラー８２またはシュー、スプロケットまたはドラムドライブラギング８４、位置リミッター８６、スクレーパー８８、およびクリーニングが必要であり、外表面を超疎水性領域にテクスチャ処理することができる任意の構成部品が挙げられる。
【００１３】
したがって、コンベヤの表面を水溶液に濡らさないようにすることで、これらの表面はずっと乾燥したままになり、食品残渣による汚染が最小限に抑えられ、細菌の増殖が防止される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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