Polyurethaan ontspanningsscherm: verminderen van materiaalbreuk

Hoe visco-elastische demping in polyurethaan ontspanningsschermen de breuk van deeltjes vermindert

De wetenschap achter visco-elastische energieabsorptie tijdens impact en trilling

Polyurethaan ontspanningsschermen werken als geavanceerde energiesponzen dankzij hun unieke samenstelling, die zowel vaste elasticiteit als een vloeibare kleverigheid combineert. Wanneer er iets tegen deze schermen botst, bewegen de lange polymeermoleculen binnenin daadwerkelijk tijdens de impact en absorberen het grootste deel van de energie. Ongeveer twee derde van die trillingen wordt omgezet in warmte door wrijving binnen het materiaal zelf. Wat overblijft, verspreidt zich langzaam door het onderling verbonden netwerk, zodat geen enkel punt alle belasting in één keer opneemt. In vergelijking met gewone stijve schermen duurt het bij polyurethaan langer voordat het materiaal zich herstelt na een slag. Dit betekent dat de impact langer duurt — denk in milliseconden in plaats van microseconden — waardoor de piekspanningen ongeveer gehalveerd worden. Het resultaat? Materialen breken niet eenvoudig uiteen onder druk, maar comprimeren op een gecontroleerde manier. Het behoud van de structuur gedurende vele zeefcycli is van groot belang, met name wanneer de werktemperatuur overeenkomt met de temperatuur waarbij het materiaal consistent presteert zonder zijn schokabsorberende eigenschappen te verliezen.

Vergelijkende vermindering van breuk: polyurethaan versus stalen/gaaszeven (62% verbetering van de korrelintegriteit)

Bij zeefprocessen reflecteren stalen zeven ongeveer 89% van hun impactenergie direct terug naar het te verwerken materiaal. Dit veroorzaakt breuken langs de kristalgrenzen, met name zichtbaar bij brosse stoffen. Polyurethaanrelaxatiezeven daarentegen helpen de integriteit van korrels te behouden met een percentage van ongeveer 62%. De reden hiervoor is dat deze zeven de kracht over een langere periode verspreiden, wat betekent dat er minder geconcentreerde spanning op één enkel punt wordt uitgeoefend. Dat is bijzonder belangrijk bij het verwerken van delicate minerale structuren of farmaceutische verbindingen, waarbij het behoud van de kristalintegriteit essentieel is. Neem bijvoorbeeld kwartsafschuifmiddelen: polyurethaan zorgt voor een consistente deeltjesgrootte van 97%, terwijl traditioneel geweven draadnetwerk slechts 78% bereikt. En bij broos steenkool is er ongeveer drie keer minder microbreukvorming dan bij conventionele methoden. Vanuit operationeel oogpunt vertaalt dit mechanische verschil zich in concrete besparingen. Bedrijven melden aanzienlijk lagere herverwerkingskosten en een betere algehele opbrengst van hun productieruns.

Herverdeling van spanning en breukweerstand mogelijk gemaakt door architectuur van polyurethaanrelaxatiescherm

Dynamische spanningverspreiding over het schermoppervlak en de ondersteunende achterzijde

Bij polyurethaan ontspanningsschermen werken deze door de impactkrachten te verspreiden in alle richtingen over hun speciaal visco-elastische materiaal, in plaats van toe te staan dat spanning zich op specifieke punten ophoopt waar onderdelen contact met elkaar hebben. Wat er gebeurt, is dat de moleculaire ketens zich uitrekken en de energie van de impact opnemen. Eventuele resterende kracht wordt redelijk efficiënt overgedragen naar de sterke draagconstructie die erachter zit. Deze opzet voorkomt vervelende drukconcentratiepunten die op den duur kleine scheurtjes kunnen veroorzaken. Tests uitgevoerd onder daadwerkelijke veldomstandigheden tonen ook een interessant resultaat: schermen met een Shore A-hardheid van ongeveer 70 tot 90 verminderen de spanningconcentratie met ongeveer 40 procent ten opzichte van stijvere opties die momenteel op de markt verkrijgbaar zijn. Bovendien zorgt het open-celontwerp ervoor dat krachten zich in meerdere richtingen kunnen verplaatsen, waardoor deze materialen veel beter bestand zijn tegen scheurvorming, zelfs bij langdurige blootstelling aan intense trillingen.

Verbeterde mechanische taaiheid door gecrosslinkte polyurethaanstructuren

Chemisch gecrosslinkte polyurethaanstructuren vertonen een opmerkelijke weerstand tegen breuken, met scheursterktes van ten minste 80 kN/m en rek bij breuk van meer dan 500%. De covalente bindingen tussen de ketens vormen speciale paden voor energiedissipatie. Wanneer spanning opbouwt, wordt deze omgeleid naar deze opofferende bindingen. Er is ook een interessante herstelfunctie waarbij het materiaal na vervorming terugkeert naar zijn oorspronkelijke vorm, plus hysteresedemping die impactenergie omzet in warmte. Door de variatie in polymeerketenlengtes te beheersen, kunnen fabrikanten zwakke plekken verminderen, terwijl het materiaal toch flexibel genoeg blijft voor de meeste toepassingen. Deze gecrosslinkte structuren halen ongeveer tweemaal zoveel vervormingscycli als gewone lineaire polymeren. Deze duurzaamheid vertaalt zich direct naar praktische voordelen, zoals de geobserveerde 62% betere behoud van korrelintegriteit tijdens schurende zeefprocessen.

Optimalisatie van de configuratie van het polyurethaanrelaxatiescherm voor bewerkingen die gevoelig zijn voor breuk

Kritieke parameters: Shore A-hardheid, open oppervlakteverhouding en profielgeometrie

Het vinden van de juiste instelling betekent het vinden van een evenwicht tussen het beschermen van deeltjes, het waarborgen van de levensduur van de apparatuur en het efficiënt laten verlopen van de processen. De Shore A-hardheidsschaal speelt een grote rol bij de hoeveelheid schok die wordt opgenomen. Zachtere materialen met een hardheid van ongeveer 55A tot 70A zijn het meest geschikt voor het verwerken van gevoelige producten, omdat ze extra demping bieden. Als slijtvastheid echter belangrijker is, is het zinvol om te kiezen voor een hogere hardheid van 70A tot 90A, ondanks de geringere vervormbaarheid. Wat betreft de open oppervlakteverhouding (open area ratio) liggen de meeste installaties tussen de 30% en 40%. Dit bereik zorgt voor een goede doorstroming zonder dat verstoppingen een probleem worden. Ook de vorm van het profiel is van belang: gebogen of trapeziumvormige openingen verdelen spanning beter dan scherpe hoeken. Tests tonen aan dat deze vormen het aantal breukpunten met ongeveer 20% kunnen verminderen — wat vrij aanzienlijk is. Voor toepassingen waarbij breuk echt kritiek is, zoals bij farmaceutische poeders of gemakkelijk te verpletteren mineralen, werkt de combinatie van een middelmatige hardheid van ongeveer 65A met dergelijke trapeziumvormige openingen uitstekend. Deze combinatie helpt de kracht weg te leiden van gevoelige deeltjes, zodat hun kristalstructuur intact blijft, zelfs tijdens sorteerprocessen.

Veelgestelde vragen

Wat is visco-elastische demping?

Visco-elastische demping is een eigenschap van bepaalde materialen, zoals polyurethaan, waarbij deze energie opnemen van stoten en trillingen en deze omzetten in warmte. Dit helpt de spanning en mogelijke breuk van materialen te verminderen.

Hoe verminderen polyurethaanrelaxatieschermen het breken van deeltjes?

Polyurethaanrelaxatieschermen absorberen impactenergie en verdelen de spanning gelijkmatig over hun structuur, waardoor piekspanningen die het breken van deeltjes kunnen veroorzaken, worden verminderd, en waarbij de integriteit van korrels met ongeveer 62% wordt behouden ten opzichte van traditionele schermen.

Waarom worden polyurethaanschermen verkozen boven stalen of gaasvormige schermen?

Polyurethaanschermen verminderen het breken van deeltjes aanzienlijk door impactkrachten over tijd te verspreiden en geconcentreerde spanningspunten te voorkomen, in tegenstelling tot stalen of gaasvormige schermen, die microbreuken kunnen veroorzaken.

Wat zijn de kritieke parameters bij het optimaliseren van polyurethaanschermconfiguraties?

Belangrijke parameters zijn de Shore A-hardheid, de open oppervlakteverhouding en de profielgeometrie. Deze beïnvloeden schokabsorptie, spanningverdeling en stromingsefficiëntie, wat belangrijk is voor het behoud van de integriteit van de deeltjes.