پایداری درزبندی تسمه نقاله اورتان (Urethane Conveyor Skirtboard Sealing)

چه عواملی یکپارچگی درزگیری در سیستم‌های درزبندی تخته‌های کناری نقاله از جنس اورتان را تعیین می‌کنند؟

سه ستون اصلی: فشار تماس ثابت، عدم گیر کردن مواد، و پایداری رابط پویای نوار نقاله

دستیابی به یکپارچگی مناسب در درزبندی تسمه‌های نقاله‌ای از جنس پلی‌اورتان، به سه عامل اصلی وابسته است که به‌صورت هماهنگ با یکدیگر عمل می‌کنند. اولین عامل، ایجاد فشار یکنواخت روی سطح درزبندی است. معمولاً ما این فشار را در محدودهٔ ۱۵ تا ۲۰ psi تنظیم می‌کنیم؛ زیرا این مقدار نه‌تنها از نفوذ گرد و غبار جلوگیری می‌کند، بلکه اصطکاک را نیز کاهش داده و از سایش زودرس درزبندی‌ها می‌کاهد. دومین عامل، شکاف‌های بسیار کوچک (فواصل) بین قطعات است. با حفظ این فواصل در حدود کمتر از ۱ میلی‌متر، از گیر افتادن ذرات ریز در آن‌ها جلوگیری می‌شود. و اطمینان داشته باشید که هنگامی که مواد ریز در این شکاف‌ها محبوس می‌شوند، لبه‌های پلی‌اورتان را پاره کرده و عامل اصلی بیشتر شکست‌های اولیه می‌شوند. در نهایت، سیستم باید قادر باشد حرکت تسمه و ارتعاشات را بدون از دست دادن چسبندگی تحمل کند. پلی‌اورتان خاصیت عالی‌ای دارد: پس از فشرده‌شدن، به‌خوبی باز می‌گردد و حتی پس از چندین دور تکرار بارگذاری، بیش از ۹۰٪ از شکل اولیه‌اش را بازمی‌یابد. وقتی تمام این عوامل با هم ترکیب شوند، چه نتیجه‌ای حاصل می‌شود؟ انتشار گرد و غبار بین ۶۰ تا ۷۵ درصد کاهش می‌یابد و عمر این درزبندی‌ها در مقایسه با گزینه‌های معمولی لاستیکی در کاربردهای حمل و نقل مواد انبوه، تقریباً دو تا سه برابر افزایش می‌یابد.

چرا خواص مکانیکی پلی‌اورتان—از جمله استحکام کششی، ازدیاد طول و بازگشت‌پذیری—به‌طور مستقیم بر طول عمر آب‌بندی‌ها حاکم هستند (معیارهای ASTM D412/D2240)

ساختار منحصربه‌فرد اورتان باعث می‌شود نتایج بهتری در درزبندی لبه‌های کف‌پوش (اسکرت) نسبت به مواد رubber معمولی ارائه دهد. از نظر استحکام، اورتان استاندارد ASTM D412 را برآورده می‌کند و استحکام کششی آن بیش از ۴۰۰۰ psi است؛ بنابراین می‌تواند ضربه‌های ناشی از مواد بزرگ‌تر را بدون تغییر شکل تحمل کند. از نظر انعطاف‌پذیری، این ماده در آزمون ASTM D2240 نمره‌ای بین ۴۰۰ تا ۶۰۰ درصد کسب می‌کند؛ یعنی به‌راحتی با تغییرات شکل شیار نقاله خم می‌شود و ترک ایجاد نمی‌کند. اما آنچه واقعاً قابل توجه است، توانایی بازگشت سریع آن پس از فشرده‌شدن است. بر اساس آزمون ASTM D2632، اورتان دارای مقاومت بازگشتی (ریباند) بیش از ۴۰ درصد است. این ویژگی اهمیت زیادی دارد، زیرا موادی که مقاومت بازگشتی کمتر از ۳۵ درصد دارند، در نقاط انتقال با سرعت بالا—که نقاله‌ها به‌طور مداوم ارتعاش می‌کنند—دو برابر سریع‌تر فرسوده می‌شوند. تمام این ویژگی‌ها در عمل به‌صورت هماهنگ با یکدیگر عمل می‌کنند: الاستیسیته بالاتر فشاری یکنواخت را علیه سطوح حفظ می‌کند که به جلوگیری از نفوذ گرد و غبار و ذرات آلاینده کمک می‌کند و همچنین سایش ناشی از اصطکاک را در طول زمان کاهش می‌دهد.

عوامل عملیاتی و مکانیکی که باعث تخریب یکپارچگی آب‌بندی نوار لبه‌دار پلی‌اورتان می‌شوند

ترسیم نوار نقاله، عدم هم‌ترازی و زاویه شیار: چگونگی ایجاد تغییر در فشار تماس و تسریع سایش محلی

وقتی نوارهای نقاله افت می‌کنند، توزیع فشار روی آبگیر (آب‌بند) پلی‌اورتان را مختل می‌سازند و بیشترین نیرو را به سمت لبه‌ها هدایت می‌کنند، نه اینکه تماس مناسبی در ناحیه مرکزی حفظ شود. پس چه اتفاقی می‌افتد؟ این عدم تعادل می‌تواند سرعت سایش در نواحی تحت بار سنگین را به‌طور قابل توجهی افزایش دهد و گاهی اوقات آن را نسبت به شرایط عادی تا سه برابر افزایش می‌دهد. علاوه بر این، عدم تراز بودن وضعیت را بدتر می‌کند؛ زیرا لبه پلی‌اورتان را به‌صورت جانبی کشیده و باعث ایجاد الگوهای سایش نامنظم می‌شود که معمولاً توسط تیم‌های نگهداری و تعمیر در بازرسی‌ها مشاهده می‌شوند. همین موضوع در مورد زوایای شیب‌دار (Troughing Angles) نیز صادق است که از حدود ۳۵ درجه فراتر روند: در این زوایا، شکاف‌هایی در طول لبه‌های نوار ایجاد می‌شود و مواد از آن‌جا خارج می‌گردند. هر افزایش ۵ درجه‌ای در این زاویه، حدود ۱۸ درصد ذرات اضافی را از سیستم آزاد می‌کند و همچنین سایش نواحی لبه‌ای را سریع‌تر می‌کند. تمام این مشکلات در مجموع منجر به خرابی تجهیزات می‌شوند؛ زیرا فشار دیگر به‌صورت یکنواخت توزیع نمی‌شود، نشت‌ها آغاز می‌شوند و مواد پلیمری در نقاطی که تنش به‌تدریج تجمع یافته، سریع‌تر تخریب می‌شوند.

تشکیل نقطه فشار و گیر افتادن ذرات ریز: عوامل اصلی پارگی لبه پلی‌اورتان و خرابی زودرس آب‌بند

مواد تمایل دارند بین نوارهای نقاله و تخته‌های لبه‌دار (skirtboards) گیر کنند و نقاط فشار (pinch points) ایجاد نمایند که در آن‌ها مواد در حین راه‌اندازی سیستم، به لبه پلی‌اورتان می‌چسبند. هنگامی که این اتفاق می‌افتد، نیروهای برشی ایجادشده معمولاً قوی‌تر از تحمل پلیمر هستند که معمولاً در محدوده ۱۵۰۰ تا ۴۰۰۰ psi قرار دارد. این امر منجر به ایجاد ترک‌های ریز در ماده می‌شود. ذرات ریز موجود در مخلوط — به‌ویژه ذرات سخت مانند سیلیس یا سنگ‌آهن — به‌تدریج در سطح جاسازی می‌شوند. با هر حرکت نوار، این ذرات لبه را خراش می‌دهند و به‌تدریج آسیب بیشتری ایجاد کرده، تا اینکه در نهایت کل لبه به‌طور کامل از کار می‌افتد. پس از ایجاد حتی شکاف کوچکی به‌دلیل سایش و فرسایش طبیعی، مقدار بیشتری ماده در داخل گیر می‌کند و این مشکل با گذشت زمان تشدید می‌شود. اگر این فرآیند گیرافتادگی و سایش بدون مداخله باقی بماند، می‌تواند عمر آب‌بندی‌ها را به‌طور قابل‌توجهی کاهش دهد و گاهی اوقات آن‌ها را نسبت به تجهیزاتی که به‌درستی نگهداری می‌شوند، تا دو سوم کوتاه‌تر کند. برای جلوگیری از تمام این مشکلات، سازندگان روش‌های مختلفی توسعه داده‌اند. برخی از این روش‌ها شامل استفاده از تخته‌های لبه‌دار (skirtboards) با شکل‌های خاصی است که مواد را به‌جای انباشته‌شدن، دور از نوار هدایت می‌کنند. برخی دیگر از مواد پلی‌اورتان با خواص بازگشت‌پذیری بالاتر (معمولاً بیش از ۵۰ درصد) استفاده می‌کنند که به‌طور خاص برای جلوگیری از جاسازی این ذرات مزاحم در ابتدا طراحی شده‌اند.

مقاومت واقعی پلی‌اورتان در محیط‌های سخت کاربردی حمل و نقل انبوه

مقاومت در برابر سایش در مناطق انتقال زغال‌سنگ با سرعت بالا و مواد سنگی ساینده

وقتی به سیستم‌های نقاله‌ای که با مواد سخت‌گیرانه‌ای مانند زغال سنگ و سنگ‌دانه‌ها سروکار دارند پرداخته می‌شود، نوارهای لبه‌دار اورتان (Urethane Skirtboards) از نظر مقاومت در برابر سایش حدود سه تا پنج برابر بهتر از گزینه‌های معمولی لاستیکی عمل می‌کنند. ساختار پلیمری ویژه این محصول حتی در برابر پارگی‌های ریز نیز مقاومت بالایی دارد، حتی زمانی که مواد با سرعت تقریبی ۱۵ متر بر ثانیه به آن‌ها برخورد می‌کنند. برای واحدهایی که با مواد غنی از سیلیس کار می‌کنند، معمولاً مشاهده می‌شود که قطعات اورتان پس از حدود ۱۰۰۰۰ ساعت کار بی‌وقفه، کمتر از ۲ میلی‌متر سایش نشان می‌دهند. این تفاوت به‌طور چشمگیری با قطعات لاستیکی مقایسه می‌شود که تحت شرایط مشابه بسیار سریع‌تر از بین می‌روند. این مقاومت فوق‌العاده از تعادل دقیق سختی بین ۸۰ تا ۹۵ واحد بر روی مقیاس Shore A و همچنین استحکام کششی چشمگیری ناشی می‌شود که طبق استاندارد ASTM از ۵۰۰۰ پوند بر اینچ مربع فراتر می‌رود. در نتیجه، عملیات‌های مرتبط گزارش داده‌اند که در اسکله‌های بارگیری شلوغ — جایی که حجم جریان مواد اهمیت اصلی را دارد — حدود ۴۰ درصد کاهش در نشت مواد مشاهده شده است.

پایداری شیمیایی و حرارتی: محدودیت‌های عملکرد در محدوده‌های pH، رطوبت و دمای محیط

اورتان با غبار زغال‌سنگ قلیایی که معمولاً در محدوده pH از ۸ تا ۱۰ قرار دارد، به‌خوبی سازگار است و می‌تواند در برابر رطوبت موقتی نیز مقاومت کند بدون آنکه مانند برخی سایر مواد متورم شود. با این حال، باید از تماس طولانی‌مدت با آب‌های فاضلاب اسیدی بسیار قوی (با pH کمتر از ۳) یا روغن‌های هیدروکربنی احتیاط کرد — این مواد به‌تدریج در برابر آب‌بندی‌ها اثر خوردگی داشته و کارایی آن‌ها را سالانه حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد کاهش می‌دهند. از نظر دما، اورتان در محدوده دمایی ۴۰- تا ۸۰+ درجه سانتی‌گراد پایداری خوبی دارد. اما در صورت عبور از این محدوده‌های دمایی، سخت‌شدن ماده سریع‌تر از حالت عادی انجام می‌شود. کارشناسان نیروگاه‌های سیمان مشاهده کرده‌اند که پرده‌های اورتانی تا ۱۸ تا ۲۴ ماه حتی در شرایط سخت چرخه‌های یخ‌زدن و ذوب‌شدن نیز مقاومت می‌کنند. این مدت در واقع بیش از دو برابر عمر قطعات لاستیکی است که معمولاً در شرایط مشابه هر ۶ تا ۹ ماه نیاز به تعویض دارند.

بهینه‌سازی سیستم‌های آب‌بندی لبه‌ی کف‌پوش برای دستیابی به حداکثر عملکرد پلی‌اورتان

آستر قایقی و آستر مقاوم در برابر سایش: هماهنگی عملکردی با لبه‌های پلی‌اورتان برای کاهش ۶۰ تا ۷۵ درصدی گرد و غبار فرار (شواهد موردی)

بهره‌برداری حداکثری از آب‌بندی تخته‌های لبه‌دار نوار نقاله با پلی‌اورتان به معنای هماهنگی این قطعات با سایر اجزا مانند روکش‌های کانو و روکش‌های سایشی است. این قطعات مقاوم، بخش اصلی ضربه‌های مواد را متحمل می‌شوند؛ بنابراین پلی‌اورتان لبه‌دار تنها می‌تواند بر حفظ تماس مناسب با نوار متحرک تمرکز کند. آنچه مشاهده می‌شود، یک سیستم لایه‌ای است که در آن لایه‌ها با هم همکاری می‌کنند تا از خروج ذرات ریز جلوگیری شود، نقاط تمرکز تنش را از محل تماس آب‌بند با نوار دور کند و از تغییر شکل این روکش‌ها جلوگیری نماید که در غیر این صورت، میزان محکمی آب‌بند را تحت تأثیر قرار می‌دهد. به عنوان مثال، در یکی از بزرگ‌ترین بنادر، پس از اجرای این سیستم، گرد و غبار معلق در هوا حدود ۶۰ تا ۷۵ درصد کاهش یافت. زمانی که نیروهای ضربه‌ای به جای انتقال به آب‌بندهای پلی‌اورتان، به روکش‌های قابل تعویض منتقل می‌شوند، آب‌بندهای پلی‌اورتان برای مدت طولانی‌تری شکل اولیه خود را حفظ می‌کنند. در عملیات انتقال زغال‌سنگ با حجم بالا، عمر خدماتی این آب‌بندها دو برابر یا حتی چهار برابر شده است. تمام این موارد نشان می‌دهد که مقاومت ذاتی و توانایی بازگشت سریع پلی‌اورتان واقعاً در دنیای واقعی منجر به نتایج ملموسی در کنترل گرد و غبار می‌شود، بدون اینکه بر دقت حرکت نوار در مسیرش تأثیر منفی بگذارد.

سوالات متداول

مزایای اصلی پلی‌اورتان نسبت به لاستیک در آب‌بندی تخته‌های کناری چیست؟

پلی‌اورتان در محیط‌های سخت مقاوم‌تر است، استحکام کششی بالاتری دارد و مقاومت بهتری در برابر سایش از خود نشان می‌دهد؛ بنابراین عمر مفید آن در آب‌بندی تخته‌های کناری طولانی‌تر از لاستیک است.

پلی‌اورتان چگونه با نوسانات دما رفتار می‌کند؟

پلی‌اورتان در محدوده دمایی ۴۰- تا ۸۰ درجه سانتی‌گراد پایدار است و در دماهای متغیر به‌خوبی عمل می‌کند، هرچند شرایط بسیار سخت می‌تواند بر دوام آن تأثیر بگذارد.

مشکلات رایج عملیاتی که بر سلامت تخته‌های کناری پلی‌اورتان تأثیر می‌گذارند چیست؟

مشکلات رایج شامل فرورفتگی نوار نقاله، عدم تراز بودن و زوایای نادرست شیاردهی (تروفینگ) است که می‌تواند منجر به توزیع نامساوی فشار و سایش تسریع‌شده شود.