Procedury czyszczenia form wulkanizacyjnych
Formy wulkanizacyjne są istotnymi elementami procesu formowania wyrobów gumowych. Zapewniają odpowiedni wygląd oraz pozwalają utrzymać właściwe wymiary wytwarzanych produktów. Ze względu na warunki pracy należy właściwie zaplanować ich użytkowanie.
Formy wulkanizacyjne - tłoczne, przetłoczne, czy też wtryskowe – są niezwykle istotnymi elementami procesu formowania wyrobów gumowych. To one zapewniają odpowiedni wygląd oraz pozwalają utrzymać właściwe wymiary wytwarzanych produktów. Ze względu na warunki pracy – wysoka temperatura, ciśnienie, kontakt z różnorodnymi substancjami chemicznymi - należy właściwie zaplanować ich użytkowanie. Aby wykorzystać je jak najbardziej efektywnie, czyli aby czas ich pracy bez przestojów był jak najdłuższy i by nie ulegały one przedwczesnemu zużyciu, należy wdrożyć program konserwacji i przeglądów okresowych. Periodyczne inspekcje pozwalają ocenić, czy dana forma wymaga naprawy lub wymiany oraz czy jej powierzchnia wymaga czyszczenia.
Powszechnie bowiem znany jest fakt, że podczas produkcji wyrobów gumowych na powierzchni gniazd i innych elementach form osadza się warstwa środków pomocniczych, składników wulkanizowanej mieszanki oraz produktów powstających w procesach wulkanizacji (np. siarczku cynku, stearynianu cynku) i korozji. W przeszłości podjęto szereg prób mających na celu ustalenie przyczyn odkładania się zanieczyszczeń w formach wulkanizacyjnych, a także zbadanie ich składu w odniesieniu do różnorodnych mieszanek kauczukowych. Próbowano również ograniczyć, z różnym skutkiem, występowanie tego zjawiska.
Nagromadzone w gniazdach wulkanizacyjnych zanieczyszczenia negatywnie wpływają na wygląd i stabilność wymiarową wytłaczanych części. Zmniejsza się wydajność produkcji - w przypadku form tłocznych lub przetłocznych utrudnione jest wyjmowanie wyrobów i więcej czasu trzeba poświęcić na ich opróżnienie i ponowny załadunek konfekcją; nadmierne zabrudzenie formy segmentowej o bardziej skomplikowanej budowie, może doprowadzić do zatarcia ruchomych elementów.
Trudno ustalić, jak często należy przeprowadzać okresowe czyszczenie formy. Inaczej postępować będziemy z formą testową, inaczej z formą produkcyjną, która ma przepracować kilka tysięcy godzin rocznie. Jeszcze inaczej z formą wtryskową, która używana była przez kilka lat, a teraz ma trafić do innej prasy w innym zakładzie… Niebagatelny wpływ na częstotliwość prowadzonych prac ma także rodzaj i skład przetwarzanej mieszanki kauczukowej. Przykładowo, w przemyśle oponiarskim, aby przeciwdziałać negatywnym skutkom wywoływanym przez zanieczyszczenia gromadzące się w formie, czyści się ją co 30 dni (w tym czasie wytwarza się ok. 3000 opon). W przypadku innych wyrobów gumowych forma wulkanizacyjna może wymagać czyszczenia znacznie częściej.
Czyszczenie formy można przeprowadzić w prasie lub poza stanowiskiem pracy. Czyszczenie na stanowisku pracy przeprowadza się najczęściej. Przystępuje się do niego po z góry określonej liczbie cykli lub godzin produkcji. W zależności od złożoności i gabarytów formy oraz stosowanej techniki czyszczenia, może być ona pozostawiona do ostygnięcia (w takim przypadku produkcja zostaje wstrzymana). Jak może wyglądać procedura przeglądu i czyszczenia formy wulkanizacyjnej? Na początek należy przeprowadzić oględziny formy. Szuka się śladów nadmiernego zużycia, uszkodzeń mechanicznych, ustala się miejsca nagromadzenia zanieczyszczeń.
Zazwyczaj zanieczyszczenia można zaobserwować w postaci zmiany barwy całej powierzchni formy lub depozytów materiałowych w określonych miejscach formy. Jednak w przypadku mieszanek kauczukowych wysoko napełnionych substancjami mineralnymi, w szczególności kaolinem, krzemianem wapnia i strącanymi krzemionkami, zanieczyszczenia mogą osadzać się na powierzchni formy bez widocznej obecności utlenionej gumy. Następnie odtłuszcza się odsłonięte powierzchnie formy ściereczką. Po wstępnym oczyszczeniu należy sprawdzić i nasmarować zamki, sworznie, prowadnice (w zależności od konstrukcji formy wulkanizacyjnej). W razie potrzeby stosuje się przedmuchiwanie sprężonym powietrzem.
W kolejnym kroku przeprowadza się czyszczenie. Należy tutaj zaznaczyć, że większość form wulkanizacyjnych jest ciągle czyszczona ręcznie, zwłaszcza w niewielkich zakładach produkcyjnych, w których wyroby formowane są w prasach wulkanizacyjnych przy użyciu klasycznych form tłocznych lub przetłocznych. Wykorzystuje się w tym celu materiały ścierne o twardości mniejszej od materiału formy (pasty i proszki polerskie, mosiężne szczotki druciane). Taki sposób czyszczenia może niestety być przyczyną uszkodzeń powierzchni gniazd poprzez nadmierne szorowanie (powstawanie wgnieceń, zadziorów, zaokrąglonych krawędzi, przedwczesne zużycie warstwy ochronnej itp.). Ponadto, jest to niepopularna czynność i niewykwalifikowani pracownicy nie zawsze wykonują ją starannie.
W przypadku bardziej rozbudowanego parku maszynowego z pewnością opłacalne będzie wykorzystanie przenośnej metody czyszczenia suchym lodem. Technika ta pozwala znacznie skrócić postój maszyny, ponieważ nie wymaga schładzania formy - w rzeczywistości ciepło formy zwiększa jej skuteczność. Granulki suchego lodu o temperaturze -78°C wyrzucane w silnym strumieniu sprężonego powietrza uderzają z dużą siłą o zabrudzoną powierzchnię formy. W zetknięciu z jej gorącą powierzchnią (o temperaturze przekraczającej 150°C) resublimują. CO2 w postaci gazu zwiększa swoją objętość 700-krotnie, a zanieczyszczenia w wyniku gwałtownego schłodzenia zamarzają, kurczą się i odrywają od powierzchni formy. Jest to skuteczna metoda czyszczenia wszystkich stali, w tym powierzchni polerowanych i teksturowanych. Jest ona także bezpieczna, ponieważ nie powstaje pył resztkowy z wydmuchiwanych mediów (jak ma to miejsce w przypadku granulatów ściernych). Wśród zalet tej metody wymienić można dostępność małych, lekkich przenośnych urządzeń, które można wykorzystać również do czyszczenia innego sprzętu produkcyjnego oraz prostotę użytkowania.
Oczywiście nie jest to technika doskonała. Nieścierny charakter suchego lodu ogranicza jego skuteczność w usuwaniu ciężkich zabrudzeń i rdzy. Formę czyści się tylko z zabrudzeń, które można dostrzec. Podczas wydmuchiwania suchego lodu poziom hałasu przekracza 100 decybeli i potrzebna jest dobra ochrona słuchu, podobnie jak w przypadku korzystania z dowolnego systemu czyszczenia sprężonym powietrzem. Oprócz ochrony słuchu wymagany jest inny sprzęt chroniący ciało - wytrzymałe rękawice, maska pełnotwarzowa, odpowiednie ubranie robocze. Granulki suchego lodu wydmuchiwane są bowiem z prędkością ok. 90 m/s.
Kiedy harmonogram zakłada przeprowadzenie pełnej konserwacji, forma zostaje zdemontowana i trafia do narzędziowni. W zależności od wielkości jest rozkładana i przenoszona na odpowiedni stół lub platformę roboczą, co umożliwia narzędziowcowi odpowiedni dostęp oraz zapewnia bezpieczną pracę. Poszczególne elementy formy zostają zidentyfikowane i oznaczone, co zapewnia właściwy przebieg procesu czyszczenia oraz ponowny montaż. W pierwszej kolejności oznacza się elementy dostęp-ne przed otwarciem i rozłożeniem formy. Następnie oznacza się elementy wewnętrzne (prowadnice, kołki, wypychacze, gniazda itp.). Stan formy, stopień jej zużycia i ewentualne uszkodzenia powinny zostać opisane. Następnie rozpoczyna się proces czyszczenia. Tutaj również można posłużyć się suchym lodem, bądź skorzystać z metody ultradźwiękowej.
Metoda ultradźwiękowa polega na zanurzeniu formy w wannie wypełnionej wodą o temperaturze 75–85°C z dodatkiem detergentów (lub roztworem kwasu lub zasady – o ile łączymy metodę ultradźwiękową z chemiczną).
Generator wytwarza w kąpieli fale dźwiękowe o częstotliwości 25 lub 40 kHz. Fale te wskutek zjawiska kawitacji powodują powstanie w roztworze olbrzymiej ilości pęcherzyków pary, które usuwają zanieczyszczenia z powierzchni formy. Przed umieszczeniem w kąpieli elementy formy należy odtłuścić tradycyjną metodą. Po wyjęciu z myjki ultradźwiękowej są one suszone, smarowane i składane.
Metoda ultradźwiękowa pozwala skutecznie usuwać zanieczyszczenia zarówno z powierzchni czyszczonych elementów, jak i z obszarów trudno dostępnych, takich jak kanały odpowietrzające, czy otwory wypychaczy. Proces czyszczenia elementów formy wtryskowej w kąpieli ultradźwiękowej ma znaczną przewagę nad tradycyjnymi metodami - czyszczeniem ręcznym, czy też czyszczeniem mechanicznym z wykorzystaniem substancji ściernych takich jak tworzywa sztuczne, kulki szklane, łupiny orzecha włoskiego i śrut aluminiowy. W większości przypadków cykl czyszczenia ultradźwiękowego trwa 20 minut. Niekiedy potrzebne są dodatkowe cykle, w zależności od składu i parametrów przetwórczych stosowanych mieszanek kauczukowych. Należy jednak w przypadku tej metody zachować ostrożność. Jej skuteczność zależy od rodzaju użytego detergentu.
Roztwory alkaliczne, zawierające wodorotlenek sodu, usuwają uporczywe zanieczyszczenia, ale mogą stwarzać potencjalne zagrożenie dla zdrowia (są żrące) i wymagają neutralizacji przed utylizacją. Mogą też uszkadzać powierzchnię form aluminiowych. Kwaśne roztwory doskonale sprawdzają się w usuwaniu rdzy i tlenków, ale trzeba je stosować z uwagą, ponieważ mogą uszkadzać powierzchnię niektórych stali narzędziowych.
Zaletą tej metody jest na pewno jej prostota. Proces czyszczenia nie wymaga stałego nadzoru - wystarczy umieścić oprzyrządowanie w kąpieli i nastawić zegar. Formy czyszczone są kompleksowo, bez uszkodzeń (o ile roztwór jest właściwie dobrany), a inwestycja szybko się zwraca. Niedogodności stosowania wiążą się zaś z koniecznością wstępnego oczyszczenia formy z zabrudzeń i smaru przed zanurzeniem w wannie ultradźwiękowej. Jeśli konieczne jest zastosowanie kąpieli kwasowej lub zasadowej, musimy pamiętać o użyciu odpowiednich środków ochrony osobistej i likwidacji szkodliwych odpadów.
Forma produkcyjna, zwłaszcza wtryskowa, jest często najdroższym elementem wyposażenia przeznaczonego do formowania wyrobów. Doprecyzuję, że „najdroższym” jeśli weźmiemy pod uwagę jej żywotność, efektywność pracy i fakt, że jest ściśle powiązana z konkretnym produktem. Wtryskarka kosztuje więcej, ale jeśli ulegnie uszkodzeniu formę można przenieść do innej maszyny, a nawet do innego zakładu, zaś uszkodzony element wyposażenia wymienić. Kiedy jednak forma ulegnie uszkodzeniu bądź zatarciu wskutek nagromadzenia się zanieczyszczeń, wstrzymanie produkcji jest nieuniknione. Nadzór i dbałość o formy produkcyjne powinny być priorytetem dla każdego producenta wyrobów gumowych.
Karol Niciński
