新技术提高了陶瓷滚筒包胶的使用寿命

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Elastotec 开发了一种创新的陶瓷滑轮包覆系统,具有卓越的粘结强度和出色的耐用性,消除了与陶瓷包覆相关的传统问题,使其成为市场上独一无二的产品。

陶瓷滑轮包胶非常适合需要提高耐磨性和提高驱动水平的滑轮应用。Elastotec 的陶瓷滑轮包胶系统能够提供超过 10 年的延长使用寿命,从长远来看,其成本效益明显高于橡胶包胶。通过广泛的研究和开发,Elastotec 解决了陶瓷滑轮包胶的常见故障原因,包括:
  • 脱粘 包胶 从 滑轮壳
  • 因瓷砖拔出而造成的瓷砖损失
  • 因瓷砖开裂/断裂造成的瓷砖损失

陶瓷包胶 脱粘

直到最近,陶瓷包胶才使用双组分氯丁橡胶接触胶粘剂应用于滑轮,这一过程通常被称为“冷粘合”。虽然这是一种方便的系统,但存在许多限制,可能会对陶瓷包胶的可靠性和使用寿命产生不利影响,包括

  • 陶瓷包胶上的橡胶背衬与钢制滑轮壳之间的粘结强度有限,无法实现 100% 橡胶撕裂粘结。输送机行业包胶粘合的普遍接受的最低粘结强度为 9 kN/m - 这远低于 100% 橡胶撕裂粘结所需的水平。100% 橡胶撕裂是指粘结强度大于橡胶,导致测试样品在橡胶中失效,并使橡胶粘附在基材上
  • 在高张力皮带的应用中,当滑轮对传送带施加的剪切力超过陶瓷包胶和滑轮壳之间的结合强度时,包胶可能会从滑轮壳上撕下来(见图1)。

图#1 说明了驱动皮带轮处的皮带张力增加如何提高所需的包胶粘结强度,该强度远高于目前用于冷粘陶瓷包胶的粘结强度值 9 kN/m。

使用冷粘滞后系统时的其他注意事项包括:

  • 在使用过程中,水分会对粘合强度产生不利影响。使用冷粘合胶时,湿度过高会使最终粘合强度降低 50% 之多。
  • 使用冷粘粘合剂的陶瓷滞后应用依赖于操作员的技能和所使用的应用方法。
  • 使用冷粘合胶粘剂涂覆的陶瓷包胶在包胶条之间有多个接缝。这些接缝是一个薄弱点,经常允许水通过并导致外壳腐蚀。在最坏的情况下,这可能导致包胶条边缘的粘合失效,从而导致包胶失效。对于正在翻新的滑轮,外壳腐蚀可能需要对外壳进行机械加工,从而导致外壳厚度损失,需要降低滑轮的工作负荷,或者在最坏的情况下,导致滑轮报废。
肖像科学家
包胶 脱粘
图片#1-滞后剥离
所需粘合强度图
山特维克滑轮 2

瓷砖粘结失败

导致瓷砖粘结失败的原因有很多,其中包括:

  • 大多数陶瓷保温材料制造商使用的普通底漆和粘合剂系统在以规定的涂层重量涂抹时可提供良好的初始粘合性,但现场经验证明,随着使用时间的延长,粘合会失效。实验室测试还发现,一些粘合系统在暴露于水分时会变质
  • 瓷砖和橡胶之间的有效粘合需要最低限度的底漆和粘合剂涂层重量。许多陶瓷包胶制造商使用喷涂方法涂抹底漆和粘合剂,很难确保在所有瓷砖表面上获得所需的最低底漆/粘合剂涂层重量,从而导致瓷砖/橡胶粘合失败。
  • 滞后设计只将瓷砖粘合在瓷砖背面,导致粘合的瓷砖表面积较少,使瓷砖边缘暴露在外,成为粘合失败的潜在薄弱点(见图2)。
  • 瓷砖和橡胶背衬之间的粘合强度低于高张力传送带施加的剪切力,导致瓷砖拉出。

瓷砖开裂

瓷砖开裂会导致瓷砖损失,并可能导致陶瓷保温层过早失效,导致此问题的原因有多种:

  • 陶瓷砖相互对接的滞后设计在受到冲击载荷时,可能会因瓷砖之间的撞击而导致开裂,当材料被夹在传送带和陶瓷滞后之间时,就会发生这种情况(见图3)。
  • 质量差的氧化铝砖容易开裂和凸起凹坑的破损/磨损。陶瓷保温材料原材料成本的 80% 是氧化铝砖,这为低成本陶瓷保温材料制造商提供了最大的潜在成本节约。不幸的是,降低氧化铝砖的质量会直接影响陶瓷保温材料的性能。
  • 随着氧化铝含量的增加,维氏硬度、耐磨性和抗挠曲开裂性也随之增加。瓷砖成本也随着氧化铝含量的增加而增加(参见下表2)。

热硫化陶瓷滑轮包胶的开发

Elastotec 是一家备受推崇的滑轮包覆材料专业制造商,并开发了热硫化陶瓷包覆材料 (HVCL) 系统,以满足散装物料处理设备制造商 PROK 的要求。此次合作带来了高品质陶瓷包覆材料系统,提高了可靠性并延长了使用寿命。

1.) 包胶 与 滚筒 的 粘附

热硫化应用

热硫化橡胶包覆层通常被认为比冷粘合到钢制滑轮上的预硫化橡胶片具有许多优势。主要优势是热硫化包覆层橡胶和滑轮壳之间的粘合强度明显更高。第二个经常被忽视的优势是,当橡胶经过热硫化时,包覆层中没有接缝。使用冷粘合包覆层时,这些接缝可能为壳体腐蚀提供起点,导致橡胶升起并从滑轮上撕裂。

已经开发出一种使用热硫化安装陶瓷包胶的工艺,并以 PROK 热硫化陶瓷包胶 (HVCL) 的形式提供。这解决了包胶与壳体粘合的任何问题,不仅在包胶和滑轮之间,而且在各个包胶条之间提供了更牢固、更可靠的连接。HVCL 确保包胶和滑轮壳体之间 100% 橡胶撕裂粘合,从而显著提高粘合强度(参见表 3)。

HVCL 是当前澳大利亚专利申请的主题。

90 度剥离测试
图片#4 - 90 度剥离测试

删除连接

HVCL 的另一个显著优势是陶瓷包覆条之间没有接缝(见图 5)。当 HVCL 硫化时,包覆边缘的未固化橡胶会流动在一起并硫化,形成一个连续的层,该层坚固且不透水,可防止外壳腐蚀。这消除了接缝处的潜在薄弱点,这些薄弱点可能导致陶瓷包覆层失效。

HVCL的应用

HVCL 的安装采用严格控制的高压高压釜工艺,在高温下由熟练的操作员在工厂环境中进行,确保结果可靠且一致。

热硫化接头
图片#5-热硫化连接
户外附着力测试
图片#6-户外附着力测试

2.) 瓷砖粘结失效

瓷砖附着力测试

Elastotec 对陶瓷/橡胶粘合进行了广泛的户外测试,发现粘合剂供应商推荐的许多底漆/粘合剂系统提供的粘合最初具有橡胶撕裂粘合力,但在长时间暴露于潮湿和紫外线下后会迅速变质。

Elastotec 在整个户外测试过程中检查粘合的完整性,其中瓷砖/橡胶粘合承受恒定的压力。测试通过将一条陶瓷包胶弯曲成一个紧密的圆圈来完成,瓷砖位于圆圈的外侧。然后在户外暴露期间将样品保持在此位置。结果会定期记录,并用于确定最佳底漆/粘合剂系统以实现长期粘合性能(见表 4)。

还进行了额外的测试,以提高橡胶背衬和氧化铝瓷砖以及滑轮壳钢之间的粘合强度。该测试采用拉力拉法进行 - (见图 7 和表 5)

根据户外老化瓷砖粘合测试、拉力粘合测试的结果以及生产考虑,为 HVCL 选择了底漆 A3 和粘合剂 B2 的粘合系统,因为这可提供最佳性能。

重要的是,测试项目已发现陶瓷/橡胶粘合强度有所提高,并消除了因潮湿和紫外线照射而导致的粘合强度下降。该技术是 HVCL 产品的一个重要且独特的组成部分。

瓷砖涂料 – 底漆和粘合剂

Elastotec 使用专有浸渍工艺为瓷砖涂上底漆和粘合剂,确保所有瓷砖表面都获得必要的最低涂层重量的底漆和粘合剂。迄今为止,已有超过 5,000,000 块瓷砖使用此方法进行涂覆,并且没有报告任何粘合失败的情况。

拉力附着力测试
图片#7-拉力附着力测试

3.) 瓷砖开裂

滞后设计

HVCL 的独特设计确保瓷砖的两侧和背面都粘合有橡胶,从而提供更可靠的防撞保护层,并显著降低瓷砖开裂的风险。

包胶设计的另一个好处是增加了瓷砖和橡胶之间的粘合面积。对于许多陶瓷包胶制造商使用的典型 20 x 20 毫米大小的瓷砖,粘合面积为:

  • 瓷砖背面粘合仅需 400 mm2/块
  • 瓷砖背面和侧面粘合 720 mm2/块

粘合面积增加了 80%,从而增加了将瓷砖从橡胶中拉出所需的力。

氧化铝瓷砖质量

就陶瓷包覆性能而言,陶瓷砖的关键性能包括维氏硬度、抗冲击性和耐磨性。这些性能针对每一批瓷砖进行指定和检查,以确保性能一致。表 2 列出了 HVCL 中使用的 96% 氧化铝瓷砖的性能,其中 96% 氧化铝瓷砖具有高硬度和抗冲击性,因此耐磨性更高,使用寿命比低等级瓷砖更长。

热硫化陶瓷包胶

热硫化陶瓷包覆材料是 Elastotec 和 PROK 联合资源共同开展的一项为期两年的协调研发计划的成果。它代表了散装物料处理运营商可用的陶瓷包覆技术的一个重要里程碑。

韦德·盖尔菲PROK Conveyor Components 亚太区总经理表示:

其他供应商提供的冷粘合系统实际上只是在现场应用包胶时才提供的解决方案。从性能上讲,它们为了方便而牺牲了粘合强度。现在,我们在现场有 100 多个滑轮,PROK HVCL 已应用于各种应用,效果非常出色。

对于新建和工厂重建的带有橡胶背衬陶瓷包层的滑轮,我们推荐使用 PROK 热硫化陶瓷包层,因为该产品具有优异的粘结强度和耐用性。

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