sia Abrasives, czyli sztuka wytwarzania narzędzi ściernych przez 137 lat (część II)

W drugim z artykułów poświęconych firmie sia Abrasives, renomowanemu szwajcarskiemu producentowi narzędzi ściernych nasypowych i spojonych, który należy do koncernu Bosch, przyjrzymy się procesowi wytwarzania bazowych materiałów ściernych.

 

 

 

Stosowane w zlokalizowanych we Frauenfeld (Szwajcaria) zakładach sia Abrasives procesy wytwarzania ściernych narzędzi nasypowych można podzielić na dwie podstawowe grupy: (1) produkcję bazowego materiału ściernego i (2) wytwarzanie gotowych narzędzi ściernych. Wytwarzanie bazowych materiałów ściernych odbywa się na specjalnych ciągach technologicznych zwanych popularnie agregatami. W przypadku sia Abrasives przebiega ono bez czynnego udziału człowieka, cały proces jest zautomatyzowany i sterowany

komputerowo. Wykorzystuje się do tego specjalne czujniki monitorujące przebieg i parametry danej fazy procesu technologicznego. Udział ludzki, oprócz nadzoru całego procesu i dokonania odpowiednich nastaw w programach sterujących pracą agregatu, sprowadza się do przygotowania materiałów stosowanych w produkcji: podkładów (papieru, płótna technicznego, fibry), spoiw bazowych oraz wierzchnich i ziarna ściernego oraz do odebrania gotowego wyrobu.
Proces wytwarzania bazowych ściernych materiałów nasypowych w najnowszym zakładzie sia Abrasives, który oddano niedawno do użytku we Frauenfeld, zaczyna się od zamontowania w agregacie roli, w którą zwinięty jest podkład. Z powodu dużej wielkości rolę tę nazywa się jumbo rolą. Ma ona szerokość od 1450 do 1950 mm i w zależności od grubości podkładu nawinięte jest na nią od 1500 do 5000 m materiału podkładowego. sia Abrasives wykorzystuje następujące podkłady: różnego rodzaju techniczne papiery, płótna i fibry (włókna sztuczne) oraz specjalne folie z tworzywa sztucznego. W trakcie procesu produkcji rola materiału podkładowego jest rozwijana, aby mógł być on poddany w agregacie oddzielnym podprocesom technologicznym, których celem jest otrzymanie papieru, płótna lub fibry ściernej. Ponieważ proces ten przebiega w sposób ciągły, stosuje się podwójne role z podkładami, aby nie dochodziło do przerw w produkcji spowodowanych koniecznością ich wymiany.
Drugim stanowiskiem, przez które przechodzi podkład, jest drukarka rolkowa. Drukuje ona za pomocą wałków gumowych na jego zewnętrznej stronie logo szwajcarskiego producenta i informacje dotyczące danego rodzaju ściernicy nasypowej, a więc podające granulację, przeznaczenie narzędzia, numer seryjny (w celu identyfikacji produktu), zasady bezpiecznego stosowania przewidziane przez prawo itp.
Na trzecim stanowisku materiał podkładowy pokrywa się spoiwem bazowym, którego zadaniem jest przytwierdzenie ziarna ściernego do podłoża. Jest to bardzo precyzyjny i w pełni zautomatyzowany proces, spełniający wysokie wymagania co do wydajności nanoszenia i grubości warstwy spoiwa. Warto tu wspomnieć, że podkład przesuwa się z dość dużą prędkością wynoszącą 80 m/min, a więc uzyskanie odpowiedniej i do tego równej warstwy spoiwa nie jest łatwe. sia Abrasives na spoiwa swoich ściernic nasypowych stosuje różnego rodzaju żywice syntetyczne i specjalne kleje. Przed aplikacją na podkład materiału ściernego jest on odpowiednio przygotowywany, a w czasie tego procesu jego stan jest kontrolowany, podobnie jak jakość i grubość wykonanej warstwy.
Na czwartym stanowisku na podkład ze spoiwem bazowym nasypywane jest ziarno ścierne. sia Abrasives wykorzystuje do tego metodę elektrostatyczną. Ziarno ścierne podawane jest za pomocą taśmy transportowej, na której przemieszcza się w polu elektrycznym, które ładuje je ujemnie. W tym samym czasie materiał podkładowy ładowany jest przez nie dodatnio. Kiedy ziarno znajduje się pod podkładem, jest elektrostatycznie przyciągane do niego i mocowane (przyklejane) przez spoiwo bazowe. Pole elektryczne, które wykorzystuje się w tym procesie, jest generowane przez prądy stałe i zmienne o napięciu 90.000 V. Warto tu wspomnieć, że metoda elektrostatyczna nie tylko pozwala efektywnie mocować ziarno ścierne na podkładzie, ale także ustawić je tak, żeby ostre ostrza i zakończenia (czubki) poszególnych drobin były skierowane do góry względem podkładu (na zewnątrz). Dzięki temu materiał ścierny ma dużą ostrość i agresywność. Na swoje narzędzia ścierne nasypowe sia Abrasives stosuje następujące rodzaje ziaren ściernych: korund, korund cyrkonowy, korund ceramiczny, węglik krzemu i sztuczny diament. Warto tu wspomnieć, że niektórzy producenci wykorzystują jeszcze metodę grawitacyjno-mechaniczną nasypywania ziarna na podkład ze spoiwem. Wynikiem zastosowania tej metody jest mniejsza agresywność i wydajność narzędzi ściernych w porównaniu z ich odpowiednikami otrzymywanymi metodą elektrostatyczną. Powodem mniejszej wydajności narzędzi ściernych produkowanych z użyciem metody grawitacyjno-mechanicznej jest przypadkowe ułożenie ziaren ściernych, co oznacza, że ostrza wielu z nich są skierowane do wnętrza ściernicy (czyli do podkładu), a nie na zewnątrz.
Następnie podkład z naniesionym spoiwem i ziarnem ściernym jest poddawany wstępnemu suszeniu. Celem tego procesu jest mocne przytwierdzenie ziaren do podkładu. Służy do tego specjalna komora. W nowo wybudowanym zakładzie produkcyjnym sia Abrasives ma ona długość 100 m, szerokość 4,1 m i wysokość 6,2 m oraz pojemność 2100 m suszonego materiału ściernego. Maksymalna temeratura suszenia wynosi 150°C, zaś jego czas to maksymalnie 90 min. Dokładne parametry temperatury i czasu dobierane są w zależności od rodzaju produkowanego materiału ściernego. Komora ogrzewana jest piecem na gaz ziemny.
Po wyjściu materiału z komory wstępnego suszenia na kolejnym stanowisku technologicznym nasyp ścierny naniesiony na podkład pokrywany jest specjalnymi klejami, tzw. spoiwem wierzchnim, jak też w niektórych wypadkach malowany na odpowiednie dla danego narzędzia ściernego kolory oznaczające jego przeznaczenie, klasę itd. Zadaniem spoiwa wierzchniego jest związanie ziarna w prawidłowej pozycji (ostrzami do góry) na podłożu i ostateczne jego przytwierdzenie do materiału podkładowego. Od prawidłowego przebiegu tego procesu w dużym stopniu zależy jakość narzędzi ściernych.
Przedostatni proces, któremu poddawany jest tak spreparowany materiał ścierny, to tzw. suszenie główne. Materiał ścierny wygrzewa się ok. 120 min w temperaturze do 135°C, co pozwala mu osiągnąć odpowiednią twardość (dokładne paramtery temperatury i czasu zależą od rodzaju materiału ściernego). Proces przeprowadzany jest w specjalnej komorze, w przypadku nowego agregatu sia Abrasives ma ona następujące gabryty: długość – 185 m, szerokość – 4,1 m i wysokość – 6,2 m. Można w niej suszyć i wygrzewać maksymalnie 4000 m materiału ściernego. Podobnie jak komora wstępnego suszenia ogrzewana jest piecem na gaz ziemny. Po ostatecznym wysuszeniu gotowy bazowy materiał ścierny zwijany jest w jumbo role, a następnie albo jest przez pewien czas magazynowany, albo od razu poddawany ulepszeniu lub koncesjonowaniu (wytwarzanie ściernych pasów, krążków, arkuszów, ściernic lamelkowych itp.). W 2010 r. sia Abrasives wyprodukowała 42 tys. jumbo rol materiałów ściernych, co oznacza, że sześć agregatów przez nią wykorzystywanych pracowało cały rok bez przestojów.

Dla kompletności podanych informacji w niniejszym artykule wspomnimy poniżej tylko o procesie ulepszania materiałów ściernych, gdyż ich koncesjonowaniem zajmiemy się w następnym odcinku naszego cyklu. Proces ulepszania polega na naniesieniu na gotowy bazowy materiał ścierny warstwy dodatkowego spoiwa. Stosuje się je w celu polepszenia właściwości narzędzi ściernych. Przypomnimy, spoiwo antystatyczne eliminuje zatykanie się ściernic urobkiem wskutek działania w strefie obróbki ładunków elektrostatycznych, zaś stearynianowe obniża tendencję materiału ściernego do zapychania się w trakcie szlifowania drewna i materiałów drewnopochodnych. Proces pokrywania bazowego materiału ściernego spoiwami dodatkowymi w zakładach sia Abrasives odbywa się w specjalnych agregatach i przebiega w sposób analogiczny do procesu podstawowego opisanego wyżej. Zatem najpierw rozwija się

jumbo rolę i następnie nanosi się warstwę spoiwa dodatkowego. Potem tak ulepszony bazowy materiał ścierny suszy w specjalnych komorach, a na końcu procesu zwija w jumbo rolę.

W sia Abrasives cały proces wytwarzania bazowego materiału ściernego przebiega w optymalnych warunkach temperaturowych, ciśnieniowych i wilgotnościowych. Jego poszczególne fazy są monitorowane. W najnowszym zakładzie sia Abrasives wykorzystuje się do tego około 1000 czujników i zaawansowane sterowanie komputerowe. Dzięki temu szwajcarska firma uzyskuje obecnie najwyższą możliwą jakość narzędzi ściernych. Stosowane przez nią procesy produkcji są bardzo elastyczne, co pozwoli jej produkować w przyszłości narzędzia ścierne, które będą spełniały rosnące cały czas wymagania użytkowników z przemysłu irzemiosła.