- Особенности агрессивных сред и их влияние на конвейерные ленты
- Критерии выбора материала для конвейерных лент в агрессивных условиях
- Типы материалов и их химическая стойкость
- Технические характеристики и требования к конвейерным лентам
- Применение в различных отраслях и сферах
- Методы обслуживания и продление срока службы
- Сравнение различных материалов для конвейерных лент
Во многих отраслях промышленности для транспортировки штучных и сыпучих грузов используются ленточные конвейеры, одной из главных деталей которых является конвейерная лента.
Для особых условий эксплуатации ленточного конвейера в агрессивных средах используют специальные ленты, изготовленные из различных синтетических материалов. Факторы, влияющие на выбор материалов, рассмотрим в статье.
Особенности агрессивных сред и их влияние на конвейерные ленты
СПРАВКА. Агрессивная среда – понятие, определяющее, в каких условиях произойдет повреждение структуры отдельных элементов механизма в результате химического взаимодействия с внешней средой.
В ленточных конвейерах, использующихся в различных технологических процессах предприятий пищевой и химической промышленности, наиболее подвержена негативному влиянию окружающей среды конвейерная лента, изготовленная из прорезиненной ткани и резиновых обкладок.
Основными факторами действия агрессивной среды являются:
- кислотные, щелочные и солевые водные растворы даже слабой концентрации;
- агрессивные газы – фтор, сероводород, хлор, углекислый газ, которые в условиях повышенной влажности превращаются в соответствующие кислоты;
- влажная среда (морская вода, пар);
- масла и жиры, вызывающие усталостно-коррозионное разрушение резины.
Любое из этих веществ, вступая в химическую реакцию с материалами конвейерной ленты, приводит к преждевременному износу ленточного полотна.
Критерии выбора материала для конвейерных лент в агрессивных условиях
Конвейерная лента – это многослойная конструкция, каждый из слоев которой влияет на износостойкость всего полотна ленточного конвейера:
- Рабочий резиновый слой (наружная обкладка, на которой располагается транспортируемый груз) наиболее подвержен износу из-за абразивного действия размещаемых материалов и негативного действия внешней среды.
- Тяговый каркас, обеспечивающий прочность и эластичность ленты, состоит из нескольких слоев кордовой ткани и межтканевых резиновых прокладок для большей устойчивости каркаса к ударным и разрывным нагрузкам.
- Нерабочий резиновый слой (внутренняя обкладка) предназначен для улучшения скольжения ленты по роликам конвейера и предохранения тягового каркаса от истирания или повреждения.
Универсальные резинотканевые ленты, выполненные из бельтинга (смесовой технической ткани, изготовленной из крученых хлопковых нитей и вискозы или лавсана) и резины неплохо зарекомендовали себя в обычных условиях эксплуатации: они прочные, эластичные, легкие, относительно дешевые.
Однако у лент общего назначения есть ряд недостатков, обусловленных составом:
- резиновая поверхность обладает небольшой стойкостью к истиранию;
- высокая влажность или частый контакт с водой вызывают разбухание тканевых слоев тягового каркаса, что приводит к расслоению ленты и появлению пузырей на полотне;
- действие экстремальных температур (ниже -45° и выше 60°C) приводит к растрескиванию резиновых слоев;
- действие кислот, щелочей, масел приводит к повреждению тканевого каркаса и обкладок.
В неблагоприятных условиях эксплуатации универсальные ленты быстро изнашиваются и требуют частой замены, поэтому для агрессивных сред разработали специальные типы лент – маслостойкие и кислотощелочестойкие, для которых используют материалы с высокой химической стойкостью.
Типы материалов и их химическая стойкость
Альтернативу резине, используемой для обкладок универсальной конвейерной ленты, составляют синтетические эластомеры, химическая инертность которых позволяет использовать данные типы материалов практически в любых сферах производства, включая пищевую промышленность:
- Поливинилхлорид (ПВХ, PVC) – устойчивый к воздействию кислот, щелочей, солевых растворов и масел упругий материал с высокой механической прочностью и стойкостью к истиранию при температуре от -15° до +65°C. Основной недостаток поливинилхлорида – потеря эластичности и прочности под действием ультрафиолета (прямого солнечного света).
- Термопластичный полиуретан (ТПУ, TPU) – материал с высокой эластичностью, устойчив к действию большинства растворителей (кроме бензола и толуола), мало подвержен истиранию благодаря прочности и гладкости. Сохраняет свои свойства при температурах от -60° до +80°C.
- Фторопласт-4 (тефлон, PTFE, ПТФЭ) – прочный износостойкий химически инертный материал (отталкивает жидкости благодаря малой пористости). Широкий диапазон рабочих температур - от -70° до +300°C позволяет использовать ленты с тефлоновым покрытием в высокотемпературных агрессивных средах.
- Силикон (кремнийорганический полимер) – долговечный и прочный материал, устойчивый к большинству химических соединений и ультрафиолетовому излучению, не токсичен, способен противостоять истиранию благодаря высоким антиадгезионным свойствам. Сохраняет рабочие характеристики при температурах от -100° до +280°C.
Ткань тягового каркаса изготавливают из синтетических волокон, прочность, эластичность, устойчивость к многократным нагрузкам которых значительно выше, чем у волокон из крученого хлопка.
Технические нити, из которых ткут ткани для каркаса конвейерной ленты, представлены несколькими группами:
- Полиамидным нитям (капрон, нейлон) свойственна высокая прочность при растяжении, устойчивость к истиранию и сминанию. Химическая стойкость полиамидных волокон к растворителям и щелочам очень высокая, однако даже в слабых кислотах нити разрушаются.
- Полиэфирные волокна (лавсан, полиэстер) обладают высокой ударной прочностью, жесткостью и большей стойкостью к нагреву, чем полиамидные, однако они менее устойчивы к истиранию и сопротивлению многократным изгибам. Стойкость полиэфиров к действию слабых химических реагентов (разбавленных растворов кислот, щелочей, окислителей, восстановителей) довольно высокая, но концентрированные кислоты (серная и азотная) и растворы щелочей (40% едкий натр) разъедают волокна.
- Арамидные нити (кевлар) отличаются высокими эксплуатационными характеристиками: повышенной жесткостью, устойчивостью к воздействию высоких и низких температур, стабильностью при воздействии различных химических реагентов (растворителей, масел, щелочей и кислот). Однако арамидные нити подвержены быстрому старению (срок службы изделий из арамида не более 10 лет) и плохо переносят влажную среду (при намокании прочность нитей уменьшается в два раза).
СПРАВКА. Физико-механические и химические свойства полиэфирных и полиамидных волокон зачастую противоположны, поэтому для получения тягового каркаса с нужными свойствами нити комбинируют, создавая полиэфирно-полиамидные композиции, например, ткань лавсано-капроновая (ТЛК).
Технические характеристики и требования к конвейерным лентам
Ленточный конвейер – транспортирующее устройство непрерывного действия. Чтобы не нарушать технологические процессы предприятий, конвейерные ленты должны соответствовать ГОСТ 20-2018, определяющего технические характеристики лент разного назначения – размеры, количество прокладок и типы тканей каркаса, условия эксплуатации и область применения.
Основные требования, предъявляемые к конвейерным лентам:
- Высокая прочность в направлении действия тягового усилия.
- Эластичность ленты в продольном и поперечном направлении, минимальное остаточное удлинение в процессе эксплуатации.
- Высокая износостойкость обкладок и каркаса, стойкость к ударным нагрузкам, расслоению, разрывам, негативному воздействию окружающей среды.
- Устойчивость обкладок ленты против абразивного износа.
- Сохранение геометрических и прочностных свойств в процессе длительной эксплуатации (от 24 до 79 месяцев в зависимости от типа ленты).
Применение в различных отраслях и сферах
Область применения ленточного конвейера, как и его разновидностей, очень велика – от скромной транспортерной ленты на кассах супермаркетов до километровых магистральных сооружений для транспортировки угля.
Стойкие к воздействию агрессивной среды конвейерные ленты, изготовленные из синтетических полимеров и искусственных волокон, активно используют:
- в пищевой промышленности – при производстве продуктов питания и полуфабрикатов (в технологических процессах термической обработки, заморозки, фасовки, упаковки);
- в химической и нефтеперерабатывающей промышленности – в процессах производства удобрений, моющих средств, косметики, пластмасс, красок, топлива, синтетических волокон, кислот, щелочей;
- в фармацевтической отрасли – при сортировке компонентов для производства лекарственных средств, упаковке и транспортировке готовой продукции;
- в сельском хозяйстве – для транспортировки зерна, удобрений, кормов, организации процессов производства сырья для химической промышленности.
Методы обслуживания и продление срока службы
Для сохранения эксплуатационных свойств ленточного конвейера и продления срока службы конвейерных лент необходимо тщательно соблюдать нагрузочный режим и условия эксплуатации, регламентированные производителем, соответствие типа ленты условиям окружающей среды (температуре, влажности, присутствию кислот и щелочей) и регулярно выполнять техническое обслуживание конвейерной ленты:
- Проводить очистку ленты от остатков транспортируемого материала в конце каждой смены – скребками и щетками удалять твердые ингредиенты, мыльным раствором и ветошью отмывать от пятен и жидкостей.
ВНИМАНИЕ! Запрещается использовать для очистки ленты бензол, толуол, трихлорэтилен, ацетон.
- Проверять плотность прилегания ленты к опорным роликам и правильность загрузки не менее раза в неделю.
- Проводить регулярный осмотр для выявления повреждений ленты и стыков, в случае необходимости проводить вулканизацию одним из методов: горячим с помощью термопресса или холодным, используя двухкомпонентный клей типа TL-T60 NILOS.
Сравнение различных материалов для конвейерных лент
Выбор материалов для конвейерных лент зависит от условий эксплуатации. Химически агрессивные среды разлагают резину, что приводит к снижению ее прочностных характеристик.
Синтетические материалы, используемые для производства конвейерных лент, не так подвержены негативному влиянию агрессивной среды, не впитывают влагу, длительно сопротивляются тепловым нагрузкам, позволяют транспортировать неупакованные виды сырья для пищевой и фармацевтической промышленности, химического и нефтеперерабатывающего производств:
- Полиуретан очень эластичен, быстро восстанавливает первоначальную геометрию при многократном растяжении, отличается хорошим сцеплением поверхности рабочей обкладки с транспортируемым грузом.
- Силиконовые и тефлоновые покрытия термостойки, устойчивы к действию кислот и щелочей, препятствуют налипанию сыпучих и вязких компонентов груза, что облегчает уход за лентой.
- Поливинилхлорид менее устойчив к абразивному действию транспортируемого груза, но легче очищается от загрязнений, чем резина, и стоек к действию химических компонентов груза.
Кроме того, все синтетические полимеры намного легче резины и позволяют значительно снизить износ конвейерной ленты (за счет меньшего воздействия веса полотна на роликовые опоры) и тем самым продлить срок ее службы.