Joints abrasifs résistants en NBR et CR pour convoyeurs à bande, à vis et à raclette

Les systèmes de convoyeurs constituent le réseau artériel des industries minière, des agrégats, de l’agriculture et de la manutention de matériaux en vrac. Ils déplacent chaque année des millions de tonnes de matériaux, et leur fiabilité est fondamentale pour le débit des installations. Un composant essentiel, mais souvent sous-estimé, de cette fiabilité est le modeste joint des rouleaux tendeurs, des arbres moteurs et des points de transfert. Ces joints remplissent une double mission : retenir la graisse lubrifiante à l’intérieur des roulements et empêcher l’intrusion de contaminants abrasifs (poussière, sable, humidité) dans la chambre du roulement. Une défaillance entraîne une usure rapide des roulements, le blocage des rouleaux, la déchirure des courroies et des arrêts imprévus coûteux.

L’environnement de fonctionnement détermine le matériau du joint. L’ennemi principal est l’abrasion à trois corps, où des particules dures se coincent entre la lèvre d’étanchéité et l’arbre, agissant comme une meule abrasive. Le nitrile (NBR) et le chloroprène (CR ou néoprène) sont les deux élastomères les plus couramment utilisés dans ce contexte, chacun présentant des avantages spécifiques.

Nitrile (NBR) : La référence sectorielle pour les joints d’usage général. Ses principales qualités sont une excellente résistance aux graisses et huiles à base de pétrole, de bonnes propriétés mécaniques (résistance à la traction, résistance au déchirement) et un excellent rapport coût-efficacité. Pour la plupart des applications de convoyeurs utilisant des graisses standard au lithium ou complexes au calcium, le NBR est parfaitement adapté. Sa résistance à l’abrasion est bonne, mais elle peut être compromise par une exposition constante à l’ozone et aux intempéries dans les installations extérieures.

Chloroprène (CR) : Ce matériau constitue une alternative intéressante. Il possède des propriétés mécaniques similaires à celles du NBR, mais dépasse nettement ce dernier en résistance à l’ozone, aux intempéries et aux flammes modérées. Le CR présente également une meilleure résistance au vieillissement et aux fissurations par flexion lorsqu’il est exposé aux rayons du soleil et aux éléments atmosphériques. En outre, il résiste à une gamme plus étendue de produits chimiques, offrant une meilleure tenue face aux acides faibles et aux alcalis parfois présents dans les matériaux traités (par exemple, la roche phosphatée, certains minerais). Son principal point faible réside dans sa résistance inférieure aux huiles et carburants à base de pétrole comparée à celle du NBR, bien qu’il se comporte très bien avec de nombreux lubrifiants synthétiques ainsi qu’avec les fluides hydrauliques résistants au feu (HFC, HFD).

Sélection par type de convoyeur :

1. Rouleaux tendeurs de convoyeur à bande : Ce sont les points d’étanchéité les plus nombreux. Les joints sont soumis en permanence à des nuages de poussière. La pratique courante consiste à utiliser des joints à labyrinthe à contact ou des joints à multiples lèvres en NBR ou en CR. Dans des environnements extrêmement humides ou corrosifs (par exemple, embruns salins côtiers aux Philippines, poussières acides dans certaines mines indiennes), le CR est privilégié pour sa résistance aux agressions environnementales. De nombreux rouleaux tendeurs sont désormais équipés de joints à labyrinthe sans contact, à base de polymère, offrant une durée de vie optimale, complétés par un joint à contact intérieur en NBR servant de barrière finale.

2. Joints d’arbre de convoyeur à vis : Ces joints empêchent la fuite du matériau transporté hors de la trémie. L’abrasion est élevée et de l’humidité peut être présente. Le CR constitue souvent le meilleur choix en raison de sa résilience globale face aux agressions environnementales. Pour les applications alimentaires, des composés spécifiques de NBR approuvés par la FDA sont utilisés.

3. Jonctions de grattoir/convoyeur à chaîne et pignons d’entraînement : Soumises à des chocs, à un mauvais alignement et à de fortes charges. Un NBR plus résistant, hautement composé, avec une dureté supérieure (90 Shore A) ou une lèvre renforcée par tissu est généralement spécifié pour résister à la découpe et au déchirement.

Une stratégie de maintenance efficace va au-delà du simple choix du matériau. Des installations aux États-Unis (charbon), en Inde (minerai de fer) et aux Philippines (nickel) ont mis en œuvre des pratiques exemplaires :

· Lubrification centralisée avec fonction de purge : Les systèmes de graissage automatisés ne se contentent pas de lubrifier, mais créent également une barrière de pression positive, expulsant la graisse ancienne chargée de contaminants au-delà des lèvres d’étanchéité.

· Kits d’étanchéité et de roulements : La normalisation des combinaisons étanchéité/roulement pour chaque type de galet simplifie les remplacements lors des arrêts planifiés de maintenance.

· Surveillance conditionnelle : L’analyse vibratoire ou l’imagerie thermique permettent d’identifier les galets dont les roulements sont en cours de défaillance (souvent en raison d’une défaillance de l’étanchéité), avant qu’ils ne provoquent des dommages secondaires sur la courroie.

Des données provenant d’un important producteur américain d’agrégats ont montré que le remplacement d’un joint simple à une lèvre en NBR par un joint double à lèvres en CR, équipé d’une rainure d’évacuation de graisse, sur leur principal convoyeur terrestre a permis d’augmenter la durée moyenne entre pannes (MTBF) des rouleaux tendeurs de 8 mois à plus de 24 mois, offrant ainsi un retour sur investissement clair grâce à la réduction des coûts de main-d’œuvre et de réparation de la courroie.