ประวัติของสายพานลำเลียง (Conveyor Belt History)

เรื่องที่จะแชร์ต่อไปนี้เป็นเรื่องของประวัติสายพานลำเลียง (Rubber Conveyor Belts) หรือเราเรียกกันว่า "สายพานยางดำ" สาเหตุที่ผู้เขียนอยากเขียนเรื่องนี้ ทั้งๆที่รู้ว่าคนไม่ค่อยสนใจ ก็เพราะจากประสบการณ์ที่ผ่านมาหลายปีทำให้รู้ว่า การรู้อดีตทำให้เรารู้ที่มา-ที่ไป เมื่อรู้ก็จะรู้พัฒนาการความคืบหน้าของเรื่องนั้นเป็นระยะๆและความรู้เหล่านี้ก็จะช่วยให้เราเรียนรู้เรื่องที่เกิดขึ้นในปัจจุบันได้แน่นดียิ่งขึ้น ยกตัวอย่างเช่น ถ้าปัจจุบันท่านกำลังเห็นรัฐมนตรีท่านหนึ่งกำลังสร้างภาพพจน์ว่าตัวเองเป็นคนดี แต่ถ้าท่านมีอายุมากหน่อย(รู้อดีตมากหน่อย) ติดตามเรื่องราวในอดีตของคนๆนี้มาเป็นระยะๆ ตลอดเวลาท่านก็จะรู้และประเมินได้ทันทีว่า ตัวตนขของรัฐมนตรีท่านนี้ จริงๆเป็นอย่างไร Fake หรือ Real ขณะที่คนอายุน้อย(รู้เฉพาะปัจจุบัน)เห็นภาพพจน์ที่รัฐมนตรีกำลังสร้างในปัจจุบันก็อาจตัดสินในสิ่งที่เห็นเท่านั้น ซึ่งทำให้การตัดสินใจผิดพลาดได้ง่าย นี่แหละคือการรู้เรื่องและได้ใช้ประโยชน์ในเรื่องของอดีต นอกเรื่องไปแล้วเริ่มต้นกันดีกว่า

ย้อนจากวันนี้ไป 300-400 ปีก็คงไม่มีใครจะปฏิเสธว่า ผู้นำด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีคือประเทศสหรัฐอเมริกา การพัฒนาการปฏิวัติอุตสาหกรรมการลำเลียงแบบสายพานยางดำ ก็จะเริ่มต้นอย่างจริงจังที่ประเทศสหรัฐอเมริกาเช่นเดียวกัน

• ค.ศ 1795 Oliver Evan “Miller Guide” ตีพิมพ์ที่เมือง Philadelphia เรื่องการประดิษฐ์ระบบสายพานลำเลียง ตัวสายพานทำด้วยหนังหรือผ้าใบวิ่งบนรางไม้เพื่อลำเลียงแป้งและข้าวธัญพืช แม้ว่าระบบสายพานลำเลียงแบบนี้จะไม่ประสบผลสำเร็จเท่าไหร่นักในด้านประสิทธิภาพและความทนทาน แต่ก็เป็นตัวจุดประกายให้วิศวกรได้พัฒนาระบบสายพานลำเลียงซึ่งสามารถขนถ่ายวัสดุปริมาณมากได้อย่างเร็ว ประหยัด ตลอดจนมีความปลอดภัยมากกว่าระบบอย่างอื่น ซึ่งในสมัยนั้นมีการใช้สกรูคอนเวเยอร์(Screw Conveyor)สำหรับลำเลียงเมล็ดธัญพืชกันอย่างแพร่หลายเช่นกัน

• ค.ศ 1830 ได้นำระบบสายพานไปลำเลียงวัสดุที่มีความแข็งคม เช่น หิน ทราย หรือดินเหนียว ประสบปัญหาสายพานมีอายุการใช้งานสั้น เนื่องจากมีการขัดสี(Abrasion)สูง ระหว่างสายพานและวัสดุ และโครงสร้าง

ค.ศ 1830 สายพานด้านบนวิ่งบนแผ่นไม้ขณะที่สายพานด้านล่างวิ่งบนลูกกลิ้ง

• ค.ศ 1870 เพื่อแก้ไขปัญหาการขัดสี(Abrasion)สูง ระหว่างสายพานและวัสดุที่ลำเลียง ที่ทำให้อายุการใช้งานของสายพานสั้น จึงได้ประดิษฐ์ระบบคอนเวเยอร์ให้มีช่องว่างระหว่างสายพานและ Skirt Board และให้สายพานวิ่งบนลูกกลิ้ง(มีแบริ่งเป็นตัวลดความแรงเสียดทาน)ทั้งด้านบนและด้านล่าง ทำให้ประหยัดพลังงาน และช่วยยึดอายุการใช้งานของสายพาน แต่ระบบสายพานแบบนี้ไม่สามารถป้องกันการร่วงหล่นของวัสดุที่ไหลออกจากช่องว่างระหว่าง Skirt Board และสายพานได้ แต่อย่างไรก็ตามระบบคอนเวเยอร์แบบนี้ก็เป็นที่ใช้งานกันอย่างแพร่หลายมาอีกหลายสิบปี

สายพานด้านบนและสายพานด้านล่างวิ่งบนลูกกลิ้ง

• ค.ศ 1897 ได้สรุปบทเรียนเกี่ยวกับปัญหาต่างๆของระบบสายพานลำเลียงว่า สายพานเรียบ(Flat Belt) จะสามารถลำเลียงวัสดุได้ดีที่สุด เมื่อผิวสายพานสามารถสัมผัสกับพูลเลย์ได้อย่างแนบแน่นและเต็มหน้าตัดและวิ่งได้ตรงแนว(Alignment)โดยไม่สไลด์ (Slide)

ค.ศ. 1897 สายพานเรียบ(Flat belt) ของบริษัท Link Belt สำหรับลำเลียงธัญพืช

• ค.ศ 1880-1890 ได้มีการประดิษฐ์ระบบคอนเวเยอร์ซึ่งจะลำเลียงวัสดุที่มีน้ำหนักมาก แข็ง คมเช่น ถ่านหิน แร่เหล็ก New Jersey and Pennsylvania Company @ Edition New Jersey ได้ประดิษฐ์ Belt Support โดยใช้ Roller 3 ลูกขนาดเล็กรองรับตรงกลาง การออกแบบในรูปแบบนี้ ลูกกลิ้งตรงกลางเสียหายอย่ารวดเร็วเนื่องจากต้องรองรับน้ำหนักบรรทุกสูงสุดตรงกลาง

Belt Support โดยใช้ Roller 3 ลูกขนาดเล็กรองรับตรงกลาง

ดังนั้นจึงได้มีการประดิษฐ์รูปตัดของสายพานใหม่ โดยใช้ที่ทำให้ลูกกลิ้งที่อยู่ตรงกลางมีขนาดใหญ่มากขึ้นเพื่อยืดอายุการใช้งานของลูกกลิ้ง

Belt Support โดยใช้ Roller ขนาดใหญ่รองรับตรงกลาง

การออกแบบ Discharge Area ป้องกันไม่ให้วัสดุตกกระทบกับสายพานโดยตรงช่วยยืดอายุการใช้งานของสายพานได้

• ค. ศ. 1891Thomas Robin, Jr. ซึ่งเป็นผู้ผลิตสายพานลำเลียง ได้ตั้งข้อสังเกตว่าสายพานที่ดีจะต้องมีคุณสมบัติที่ดี 3 ข้อ (ที่ถือเป็นต้นแบบของสายพานที่ผลิตในปัจจุบัน) คือ

1.ผ้าใบที่เป็น Cotton หรือผ้าฝ้ายจะเสียหาเสียหายได้ง่าย ถ้าใช้ยางบางๆเคลือบบนผิวผ้าใบจะช่วยลดการสึกหรอ(Abrasion)ได้ ช่วยยืดอายุการใช้งานของสายพาน

2. สายพานจะขาดลงอย่างรวดเร็วเมื่อผ้าใบบางลง เนื่องจากการขัดสี ดังนั้นจะต้องป้องกันโดยการเคลือบชั้นผ้าใบด้วย Cover Rubber ให้หนายิ่งขึ้น

3.สายพานจะสึกหรอและแยกชั้นตรงกลาง(Middle) ขณะที่ตรงริม(Edge)ยังมีสภาพดี ดังนั้นเขาจึง สรุปหน้าที่ของสายพานลำเลียงต้องมีคุณสมบัติที่สามารถทนต่อแรงดึง(Tensile Strength) ได้และCover Rubber ต้องสามารถป้องกันไม่ให้ผ้าใบมีอันตรายได้ ดังนั้นเขาจึงได้ไปจดสิทธิบัตรสายพานเมื่อปี 1893 ที่มีรูปแบบสายพานตรงกลางหนากว่าด้านริม

สิทธิบัตรแรกของRobin ที่สายพานหนาตรงกลางมากกว่าตรงริม (ค.ศ .1893)

แต่ปัญหาก็ยังไม่หมดสิ้นเพราะสายพานที่ประดิษฐ์จดสิทธิบัตรนี้ก็ยังไม่สามารถตอบโจทย์การเข้าโค้งรูปแอ่ง(Trough) ของลูกกลิ้งได้ (เนื่องจากสายพานมีผ้าใบมากและแข็งเกินไป) โดยเฉพาะเมื่อมุมแอ่งสูงๆเช่น 45 องศา ดังนั้น Robin จึงได้ประดิษฐ์สายพานอีกแบบหนึ่งโดยสายพานมีความหนาเท่ากันทั้งหน้าตัด มีเนื้อยางที่ตรงกลางหนากว่าด้านริม(เพื่อให้ตอบโจทย์เกี่ยวกับการสึกหรอตรงกลางได้ดี)แต่มีชั้นผ้าใบน้อยกว่า(ให้งอได้ง่าย) ขณะเดียวกันตรงริมก็ใช้เนื้อยางเพียงบางๆ(เพราะการสึกหรอน้อยกว่าส่วนบริเวณตรงกลาง)

สิทธิบัตรของRobin ที่สายพานมีหน้าตัดหนาเท่ากัน (ค.ศ .1896)

• ระหว่างปี ค.ศ. 1920 The Colonial Dock installation of H.C Frick Company ได้ติดตั้งระบบสายพานลำเลียงถ่านหินในเหมืองใต้ดิน ซึ่งมีความยาว 8 กิโลเมตร ตัวสายพานทำด้วยผ้าใบผ้าฝ้าย(Cotton)หลายชั้นแล้ว Cover Rubber ทำด้วยยางธรรมชาติซึ่งเป็นเพียงสิ่งเดียวที่หาได้ดีที่สุดขณะนั้นเป็นตัวป้องกันชั้นผ้าใบ (แม้ว่าจะล้าสมัยไปแล้วในตอนนี้) ระบบสายพานลำเลียงประสบผลสำเร็จด้วยดีเมื่อเปรียบเทียบกับการขนส่งวัสดุโดยทางรถไฟ

• ในระหว่างสงครามโลกครั้งที่ 2 ค. ศ. 1939 -1945. ยางธรรมชาติ(Natural Rubber)เกิดการขาดแคลน อุตสาหกรรมผลิตสายพานลำเลียงจึงจำเป็นต้อง ผลิตยางสังเคราะห์(Synthetic Material)มาทดแทน ขณะเดียวกันความก้าวหน้าทางด้านเคมีสามารถทำให้ ผสมยาง(Rubber Compound)ให้ มีคุณสมบัติดีๆได้อย่างหลากหลายเช่น สามารถทนร้อน ทนน้ำมัน ทนสารเคมีหรือมีความแข็งแรงมากกว่ายางธรรมชาติ ตั้งแต่นั้นมา ยางสังเคราะห์(Synthetic Material)และยางธรรมชาติก็พัฒนาร่วมกันมาทำเป็น Cover ของสายพานลำเลียงตราบเท่าปัจจุบันนี้