Verstärkung löst zentrales Problem bei monolithischen Bandkonstruktionen

Verstärkung löst zentrales Problem bei monolithischen Bandkonstruktionen

Häufig als „massive“  oder „lebensmittelechte“ Bänder bezeichnet, bestehen monolithische Bänder aus einem einzigen Material, typischerweise aus thermoplastischem Polyurethan (TPU). Durch die Kombination aus der geschlossenen Oberfläche eines traditionellen Gewebebandes und der Reinigbarkeit eines Kunststoff-Modulbandes bieten monolithische Bänder eine außergewöhnliche Reinigungsfähigkeit und Lebensmittelsicherheit, was sie zu einer beliebten Wahl für hygieneintensive Anwendungen in der Lebensmittelverarbeitung macht.

Es gibt jedoch einen Nachteil bei der Konstruktion eines Bandes aus einem einzigen, gummiartigen Material: die Dehnung.

TPU ist ein Elastomer. Elastomere verändern unter Belastung ihre Form, kehren aber in ihre Ursprungsform zurück, wenn die Krafteinwirkung aufhört. Dies wird als elastische Verformung bezeichnet.

Es gibt jedoch einen Punkt, an dem ein Material nicht mehr in seine Ursprungsform zurückkehrt. Dieser wird als Fließgrenze bezeichnet, die das Ende der elastischen Verformung und den Beginn der plastischen Verformung, einer dauerhaften Verformung eines Materials aufgrund von Spannung, markiert.

Plastische Verformung ist jedoch nicht nur das Ergebnis einer übermäßigen Kraft, die über die Fließgrenze eines Materials hinausgeht. Bei Anwendungen mit anhaltender mechanischer Beanspruchung, wie den meisten Förderanwendungen, kann sich ein Material langfristig dauerhaft verformen, selbst wenn die Spannung unter der Streckgrenze des Materials liegt. Dies bezeichnet man als Kriechen.

Monolithische Bänder können bei normaler Belastung kriechen, d.h. länger werden und zu Problemen führen, wie z.B. Spurfehlern oder Herausrutschen der Zahnräder. Es braucht nicht viel, um kostspielige Probleme zu schaffen. Bereits eine Dehnung von 3 % kann ein Nachspannen, Kürzen oder sogar den vollständigen Austausch des Bandes erfordern.

Um die Streckgrenze eines Materials zu erhöhen, verstärken Hersteller oft ein Produkt durch Hinzufügen eines Festigkeitselements, das eine tragende Komponente zur Erhöhung der Zugfestigkeit ist. Habasit war der erste Verfechter der monolithischen Verstärkung. Mit seiner Habasit Cleandrive Familie monolithischer Bänder mit Reibeigenschaften und formschlüssigem Antrieb, die komplett eingebettete, hochfeste Aramidseile mit einem seitlichen Abstand von 15 Millimetern verwenden.

Cleandrive_Aramid_cords_ are_hermetically sealed_within_the_TPU Creep monolithic conveyor belt
Hinweis: Die Aramidseile sind im TPU hermetisch eingeschlossen, wodurch keinerlei hygienische Risiken entstehen. Jeder Schnitt bzw. jede Beschädigung des Bandes, die tief genug ist, um ein Seil freizulegen, würde wegen der schwerwiegenden Störung im Material zur Entfernung des beschädigten Abschnitts oder zum vollständigen Austausch des Bandes führen, nicht jedoch wegen der Seile.

Labortests, bei denen monolithische Bänder des Wettbewerbs zum Vergleich herangezogen wurden, haben nachgewiesen, dass die Aramidverstärkung das Verhalten monolithischer Bänder unter Belastung ändert.

Betrachten wir zur Veranschaulichung das folgende Kurvendiagramm, das die Ergebnisse eines 15-tägigen Hängeversuchs darstellt, bei dem eine konstante Belastung von 6,25 N/mm – wie in der praktischen Anwendung – auf ein Habasit Cleandrive und zwei nichtverstärkte monolithische Produkte des Wettbewerbs aufgebracht wurde. Insbesondere richten wir den Blick auf die mit A und B markierten Punkte, die innerhalb der ersten 24 Stunden des Tests auftreten, und Punkt C, der gegen Ende des Tests liegt.

A. Die Anfangslast – beachten Sie, dass jedes Band an einem anderen Punkt auf der Y-Achse beginnt und unterschiedliche Dehnungsprozente im Moment der Belastung aufweist. Das verstärkte Band dehnte sich nur um 0,6 %, Wettbewerber 1 um 1,6 % und Wettbewerber 2 um bedenkliche 2,9 %.

B. Die 24-Stunden-Marke – während der ersten Belastungsphase kann sich ein Transportband bei der Reaktion auf die neue Belastung stärker verformen. Beide Wettbewerber zeigen in den ersten 24 Stunden steilere Dehnungskurven, was einer größeren Dehnungsrate entspricht, während das verstärkte Band stabil bleibt.

C. Die Zielgerade – bis Tag 9 haben alle drei Bänder ein gleichmäßiges Kurvenverhalten erreicht. Sowohl Wettbewerber 1 als auch 2 weisen eine kontinuierliche Dehnung auf, was durch den stetigen Anstieg ihrer Kurven veranschaulicht wird. Die Daten deuten darauf hin, dass sich diese beiden Bänder so lange dehnen, bis sie in einer Transportanwendung nicht mehr ohne korrigierende Wartung funktionieren. Wettbewerber 2, der am 15. Tag eine Dehnung von 5 % überschritten hat, müsste wahrscheinlich ersetzt werden, da der Abstand zwischen den Zähnen des Bandes zu groß würde, um korrekt in ein Zahnrad einzugreifen. Die Kurve des verstärkten Bandes ist dagegen abgeflacht – ein Zeichen dafür, dass die Dehnung aufgehört hat.

Habasit_Cleandrive_7_Day_Creep_Test_vs._unreinforced_monolithic_belts_Tension_test, Creep monolithic conveyor belt

Mehrere Tests bestätigen diese Dehnungsmuster, aus denen wir einige signifikante Schlussfolgerungen über verstärkte Bänder ableiten können:

  • Vernachlässigbare Anfangsdehnung beim ersten Aufbringen der Last
  • Keine anhaltende Dehnung, wohingegen sich nichtverstärkte monolithische Bandkonstruktionen so lange dehnen, bis sie versagen

Die Gesamtdehnung des verstärkten Bandes blieb unter 1 % und lag damit deutlich unter den Startpunkten beider Wettbewerber bei der Anfangsbelastung. Es ist äußerst unwahrscheinlich, dass diese geringe Dehnung zu Leistungsproblemen führt. Andererseits verursachen nichtverstärkte Bänder häufig Wartungsprobleme, da sie sich während des Gebrauchs fortlaufend dehnen. Dies gilt für gespannte monolithische Flachbänder, für monolithische Bänder mit formschlüssigem, spannungsarmem Antrieb und selbst für sogenannte „Nullspannungssysteme“ eine Fehlbezeichnung, da alle Bänder auf der Führung einer Zugbelastung ausgesetzt sind.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass aramidverstärkte Habasit Cleandrive Bänder viele wartungssparende Vorteile bieten:

  • Keine Wartung zum Nachspannen oder Kürzen des Bandes erforderlich, da die            Gesamtdehnung vernachlässigbar ist
  • Weniger Bandwechsel und weniger Risiken für die Lebensmittelsicherheit durch gleichmäßige, optimale Spurführung, die den Abrieb zwischen Band und Anlagenkomponenten reduziert
  • Keine Prozessunterbrechungen oder Linienausfälle durch Herausrutschen der Zahnräder
  • Keine Notwendigkeit der Wartung von „Schuhen“ oder „Begrenzern“, die verwendet werden, um das Einrasten von Band und Zahnrad zu erzwingen, da nur eine geringe Dehnung auftritt
  • Erhöhte Effizienz und größerer Ertrag

Selbst wenn die Daten für sich sprechen, können Sie Aramidseile auch in einem kürzlich am Hauptsitz von Habasit America aufgezeichneten, 7-tägigen Kriechversuch, in Aktion beobachten.

Möchten Sie mehr zur Lösung Ihrer Herausforderungen in Bezug auf monolithische Bänder erfahren? Bitte kontaktieren Sie uns, um Ihre Anwendungsanforderungen zu besprechen.

24 Feber 2020  |  Gepostet von

Bart Natoli

Bart Natoli ist Chief Application Engineer bei Habasit America und seit 1986 beim Unternehmen. Er hat einen Bachelor of Science und verfügt über Abschlüsse in Mechanical Engineering, Associates in Engineering sowie Architectural Engineering Technology. Bart Natoli ist Experte für Gewebetransportbänder und Antriebsriemen.

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