CoolClean Solutions Europe Ltd.

Átírás

1 Abroncsgyártó formák karbantartása szárazjégszórással 1/1

2 Szárazjégszórás az abroncsiparban Bevezetés A szárazjégszórás mint anyagkímélő részecskeszórási technológia alkalmazása a présformák oldalfalára azok eltávolítása és másodlagos szennyeződések keletkezése nélkül az 1980-as évek közepétől érdekelte az abroncsgyártókat. A technológia felhasználásában élenjáró cégeknél leszűrt tapasztalatok vezettek el azokhoz a kutatásokhoz melyek bizonyították a szárazjégszórás létjogosultságát és előnyeit. Napjainkra az abroncsgyártók jó része tisztában van az eljárással lehetőségeivel és azon képességével, hogy képes jelentősen csökkenteni az üzemszüneteket és bérköltséget javítva a végtermék minőségét. Tulajdonképpen az abroncsgyártók egy tekintélyes részét adják a szárazjég szórással foglalkozó vállalkozások klientúrájának. A technológia alkalmazása a présformák tisztítására figyelemre méltó gazdasági előnyökkel rendelkezik. A költség-hasznossági kimutatás szerint a megtérülési idő hónapokban mérhető. Az elmúlt évek szolgáltatói-felhasználói kapcsolatai rávilágítottak, hogy a gyártók milliókban mérhető megtakarításokat érhetnek el a nyomóformák hosszabb élettartalmából, a bérköltségek csökkenésétől valamint a megnövekedett termelékenységtől valamint a csökkenő selejthányad miatt. Már akkor érzékelhető a megtakarítás ha tekintetbe vesszük az ezután feleslegessé váló fúró beszerzéseket a szellőző járatok felfúrásakor tönkremenő fúrók pótlására. A következő oldalakon részletes elemzést olvashatunk szárazjéggel történő nyomóforma tisztítás technológiájáról és előnyeiről. A költséghatékonyság szemszögéből nézve a szárazjeges tisztítás az egyik legelőnyösebb a sok, jelenleg használt módszer közül. A szárazjégszórás iparágat tekintve sokféle rendszer áll rendelkezésre, változó költségráfordítással és teljesítőképességgel. A teljesítménykülönbség a különböző módszerek és rendszerek között jelentős, ennek a ténynek a figyelmenkívül hagyása esetén fennáll a veszély egy nem teljesen megfelelő rendszer bevezetésére ami esetleg nem fog maradéktalanul megfelelni a vele szemben támasztott elvárásoknak. Hasonlóan a többi, agresszív szemcseszórási technikákhoz a szárazjégszórók is két nagy csoportra oszthatóak. Ezek az egy és kétcsöves rendszerek. A hagyományos szórótechnikák esetén talán nem beszélhetünk lényeges teljesítménykülönbségekről az egyes típusok között. A szárazjégszórók esetében azonban számottevő különbség van a két eltérő felépítésű berendezések teljesítménye között, minek megértése és figyelembevétele elengedhetelen megfelelő berendezés kiválasztásához. Maga a szárazjég is két formában kerülhet felhasználásra. Egyikük a szilárd szemcsévé, un. peletté sajtolt jég, másikuk a szárazjégtömbről leborotvált pelyhek. A dokumentum célja, hogy részletes információkkal szolgáljon a szárazjeges technika vulkanizálópréseken való alkalmazásáról. 2/2

3 Miért van szükség a nyomóformák tisztítására A fő probléma amivel minden abroncsgyártó találkozik az a kén és cink-oxid reakciójából a hő és a nyomás hatására a formákon kialakuló különféle lerakódások amik a formák eltömődését okozhatják. A nyomóformákon felhalmozódó lerakódások miatt egyenetlenségek keletkezhetnek a készterméken aminek következményeként az abroncs nem illeszkedik megfelelően a felnire. Az idő során a gumiban lévő levegő lassan szivárogni fog ami elégedetlen vásárlókat eredményez. További igényként merül fel, hogy a finoman vésett DOT információk mindig pontosan és éles kontúrokkal kerüljenek a késztermékre valamint, hogy az abroncsok oldalfalának egyenletes, esztétikus felülete legyen. A futófelület egyenletessége is fontos, csakúgy mint a márkajelzés tökéletes állapota, hiszen ez a felület ami a legjobban érdekli a vásárlót és aminek állapota meghatározza a késztermékről kialakuló véleményét. Ezek nem az egyedüli indokok a nyomóformák tisztántartására. A ma használatos nyomóformák nagytöbbsége szellőző járatokkal rendelkezik amik elvezetik a nyersgumi és a nyomóforma közé szoruló levegőt a vulkanizálás során. Ezek a parányi szellőzőjáratok jellemzően mm átmérőjűek és minimálisan 25 milliméter hosszúak. Egy tipikus személyautó abroncs nyomóformáján több ezer ilyen járat található. A problémát az okozza, hogy a vulkanizáláskor alkalmazott hő és nyomás hatására a nyersgumi benyomul ezekbe a járatokba és ott megszilárdul. A ciklus végeztével amikor a kész gumiabroncs eltávolításra kerül, a szellőzőjáratokba került gumi az abroncshoz kapcsolódva elhagyja a járatokat, kis tüskeként jelenve meg a kész abroncson. Azonban nem az összes szellőzőjáratból távozik el a gumimaradék és az idő múltával több és több szellőzőjárat tömítődik el ami végül a nyomóforma használhatóságát veszélyezteti. Az eltömődött szellőzőjáratok miatt a kész abroncsok felülete egyeletlen lesz ami a selejthányad jelentős növekedését jelenti. Egy másik problémát a már említett lerakódások képződése jelenti a nyomóformák illeszkedési felületén. A két darabból álló formák esetén ezek azok a felületek amelyek a forma összezárt állapotában érintkeznek, ezek okozzák a gumik közepén látható sorjákat. A túl sok lerakódás megakadályozza a felületek tökéletes illeszkedését még extrém nagyságú nyomás alkalmazása esetén is. A végeredmény egy jól látható sorja az abroncs futófelületén aminek az eltávolításáról gondoskodni kell. Nagyobb és szélesebb abroncsok gyártása során szegmentált formákat alkalmaznak, ahol a különböző darabok pontos illeszkedése kritikus a végtermék minőségét tekintve. Túl sok lerakódás képződése esetén kis rések maradnak a forma darabjai között ami sorjaképződést okozhat a készterméken, különösen az abroncsok falán és a futófelületen. A felgyülemlett lerakódások miatt a préselés folyamán erős feszültségek keletkeznek a présszerszámban is. Ezek a feszültségek különféle költségesen javítható meghibásodásokat okozhatnak a présszerszámban és a formákon. 3/3

4 A tisztítás hatásfokát befolyásoló tényezők Hőmérséklet A szárazjég szórásos technika használatának kezdete óta eltelt idő alatt összegyűlt tapasztalatok azt mutatják, hogy a forró, C fokos nyomóformák 3-4szer gyorsabban tisztíthatóak mint szobahőmérsékleten. A formákon előforduló lerakódások tanulmányozása kimutatta, hogy az alapkeverékben lévő vegyületek, a vulkanizálást gyorsító vagy lassító ágensek a tapadásgátlókkal egy üvegszerű anyaggá alakulnak a vulkanizálás során. Ez a kemény anyag teljesen különbözik a vulkanizált abroncs polimerjeitől. A lerakodásokban található üvegszerű anyag magas hőmérsékleten könnyen eltávolítható a szárazjégszórás által okozott hősokk segítségével. A szárazjég alacsony hőmérséklete -78 c miatt a tisztítósugár egy ideális eszköz a lerakódások hősokkal való eltávolításához. Alacsonyabb hőmérsékleten 65 c alatt a lerakódások eltávolítása sokkal nehezebbé válik mivel a szennyeződés egy viszko-elasztikus anyaggá válik ami elnyeli a szemcsék mozgási/becsapódási energiáját. A hősokk mechanizmus ebben az esetben nem működik mivel a forma és a szennyeződés közötti hőmérsékletkülönbség nagyon kicsi. Végeredményben a lerakódásokat nagyon nehéz vagy lehetetlen szobahőmérsékleten eltávolítani. A nyomóforma állapota Az agresszív szemcseszórásos eljárások általában fémtiszta hatású felületet eredményeznek, még acél felületű formák esetén is. Ez a szinte új kinézet megtévesztő, mert az eljárás során a forma felszínéről bizonyos mennyiségű fém eltávolításra kerül, ezáltal a felület a tisztítás végére sokkal durvább lesz, tele apró völgyekkel, hegyekkel, barázdákkal és több ezer más apró sérüléssel. Az durvább felület mint egy horgonyként viselkedik a későbbiekben, ami nem jellemző az új, jó állapotú formákra. Emiatt a lerakódások gyorsabban felhalmozódnak mint az eredeti felszín esetében. Ezt a fajta felületi eróziót, károsodást bővebben kifejtjük a későbbiekben, de már most is nyilvánvaló, hogy az eredmény ami egy tiszta nyomóformának tűnik valójában egy újabb lépés a nagyon költségesen cserélhető forma elhasználódása felé. A szárazjégszórás nem koptatja vagy károsítja a leggyakrabban használt nyomóformák felületét. Mivel a szárazjégszóró csak a szennyeződéseket távolítja el, a felület koptatása nélkül ezért a vulkanizálás közben keletkező sötét foltok nem kerülnek mindig eltávolításra. A tisztítás befejeztével a technikailag tiszta, lerakódásmentes nyomóforma első ránézésre nem tűnik tisztának összehasonlítva a korábban megszokott - például homokfúvott - fémtiszta felülettel. A forma tisztasága egyértelműen megállapítható az első abroncs legyártásakor a mintázat, betűk és logók élességéből valamint az abroncsfal fényességéből. 4/4

5 Nyomóforma karbantartás szárazjégszórás használatával Tisztítási technológiák koptató hatásai A legjobban ismert és általánosan használt módszer az abroncsformák tisztítására az agresszív részecskeszórás. A módszer gazdaságos, könnyen telepíthető és karbantartható, használata egyszerű. Bármilyen hagyományos részecskeszórás csak az erre elkülönített területen végezhető csak így biztosítható, hogy - a gyártósor nincs kitéve a szóróanyag porának - a szóróanyag összegyűjthető és újrafelhasználható A legnépszerűbb szóróanyagok jelenleg üveg-, műanyag-, kerámia és fémszemcsék. Ezek a szóróanyagok létjogosultságát a csak közepesen agresszív mivoltuk igazolja. További szóróanyagok lehetnek homok, acélsörét, növényi anyagok, nátrium-bikarbonát és kezelt szivacs. Az összes említett szóróanyag általában összegyűjthető és többször használható, bár előbb-utóbb a részecskék kopásával porrá válnak amit a vonatkozó jogszabályoknak megfelelően kell elhelyezni. A tény, hogy a fenti szóróanyagokat alkalmazó technikák agresszívnek minősülnek azt jelenti, hogy a nyomóformák szükségszerűen kopnak, sérülnek alkalmazásuk esetén egészen addig míg felújításuk vagy cseréjük szükségszerűvé válik. Az agresszív részecskeszórásos technológiák alkalmazása legjobb esetben is egyfajta kompromisszum egy gazdaságos tisztítási eljárás használata és a szerszámok csökkenő élettartama között. Az agresszív vagy csak gyengéden agresszív szóróeljárások használata további problémákat is felvet. A lerakódó finom szilíciumpor a homok vagy üvegfúvás során illetve a PMB szórás közben keletkező műanyagpor miatt az alkalmazandó tapadásgátlók felvitele is problémássá válik. A fémfelületre tervezett tapadásgátlók nem megfelelő tapadása a miatt a bevonat tartóssága nagyban csökken ezáltal azt gyakrabban kell alkalmazni. Általában elmondható, hogy az összes, a nyomóforma felületén alkalmazásra kerülő bevonat jobban tapad ha az egész fémfelület tiszta és porral nem szennyezett. Több nem agresszív tisztítási eljárás fejlesztése folyik jelenleg is (lézeres tisztítás, oldószeres mosás), azonban ezek a módszerek egyenlőre a kutatási, tesztelési fázisban vannak és még nem használhatóak a gyakorlatban. Jelenleg az összes tisztítási módszer közül a szárazjégszórás az ami egyszerre kíméletes, gazdaságos, nem képez másodlagos hulladékokat vagy problémákat a tapadásgátló alkalmazásakor. A következő két táblázat egy vezető abroncsgyártó által a nyomóformák állapotában bekövetkezett változások felmérésére végzett kutatás eredményeit mutatja az 1991-es és 1996-os évben. Az első táblázat az 1991-ben végzett tesztek eredményét mutatja, ahol a nyomóformák kopását vizsgálták szárazjégszórásos eljárás használata estén négy különböző anyagú nyomóformákon (acél, kovácsolt alumínium és kétfajta öntött alumínium), három különböző szórófejjel. Az összes minta 20.7 baron kg/óra szárazjégfelhasználással volt tisztítva. Három különböző szórófej és ugyanannak az egycsöves szóróberendezésnek a használatára került sor. Az acél és kovácsolt alumínium anyagú formákon elhanyagolható kopás volt a tapasztalható, míg a kétféle öntött alumínium formákon a minimálistól a jól észrevehető szintű kopás volt megállapítható. A szórófejek kiképzésének volt a legjobban észlelhető hatásra a kopásra illetve a tisztítás időszükségletére. 5/5

6 1991 Abroncsformák kopása Anyag Teszt konfigurácó Átlagos felszíni kopás (mm) Maximális felszíni kopás (mm) A felszíni kopás mértéke tiszításonként A formák súlyának átlagos változása A formák súlyának maximális változása Acél * Kovácsolt Alumínium * * Öntött Alumínium A Öntött Alumínium B * 0.18* * Oxidáció és/vagy idegen anyag miatti súly-gyarapodás 6/6

7 Table Abroncsformák kopása Minta # Tisztítás előtti súly Tisztítás utáni súly Súlycsökkenés Tisztítási ciklus ideje (perc) Tisztítási ciklusom száma Megfelelő tisztítási idő intervallum hónap hónap év év év év A tesztkörnyezet: 10 napos termelési ciklus 17.2 bar szórási nyomás 7.6 cm x 12.7 cm vésett T6 Alumínium formák 2 perces tisztítási ciklus szárazjég 360 munkanap 36 tisztítás évente A jelenlegi tisztítási ciklusidők a következők Felső oldalfal: 5 perc Alsó oldalfal: 6 perc Futófelület: 17 perc Az 1991-es és 1996-os tanulmányok készítéskor lényegesen nagyobb nyomást ( bar) használtak mint ami manapság szükséges a nyomóformák és szellőzőjáratok tisztításához, ennek oka a szárazjégszóráshoz használt szórófejek jelentős fejlődése 1991 és 1996 között. Az elmúlt évek szórófej és áramlástani fejlesztései mára lehetővé tették, hogy a nyomóformák és a szellőzőjáratok teljesen megtisztíthatók 4 baros üzemi szórónyomáson. A co2 pelletek áramlási intenzitása is jelentősen javult az egycsöves rendszerek fejlesztésének köszönhetően miközben a felület által elszenvedett erőhatások jelentősen csökkentek. Jelenleg a szárazjégszórásos technika használata estén nem mutatható ki károsító hatás, még az öntött alumínium nyomóformák esetében sem így jelentős számú gumiipari vállakozás tervezi az eljárás bevezetését az új építésű és régi üzemeiben egyaránt. Az eljárás további előnye, hogy a korábbi hagyományos tisztítási eljárások használata után visszamaradt régi lerakódások is eltávolíthatóak a formákról valamint a szellőzőjáratokból. Ez elősegíti, hogy a tapadásgátló bevonatok jobban működjenek illetve kevesebb is elegendő lehet, ami tovább képes csökkenteni és lassítani a formákon kialakuló lerakódások kialakulását. 7/7

8 Az alacsony légnyomáson is megvalósítható tisztításhoz kisebb teljesítményű sűrített levegő rendszer is használható, ezáltal nem szükséges speciális kompresszorba beruházni, hiszen az üzemekben rendelkezésre álló levegő többnyire megfelelő a szóróberendezés működtetésére. Korábban a nagynyomású szóróberendezések megkövetelték egy külön kompresszor használatát. A legtöbb múltbeli és jelenlegi kétcsöves szóró hatékony működtetése csak legalább kétszer, háromszor nagyobb mennyiségű levegő felhasználásával lehetséges mint az egycsöves rendszerek estében, még alacsony nyomáson is. A sűrített levegő rendszerek esetében a szükséges befektetések és üzemeltetési költségek egyenesen arányosak a rendszer által szolgáltatott levegő nyomásával és mennyiségével. Ezért szükséges, hogy a szárazjégszórás bevezetése során figyelembe vegyük a technológiához szükséges préslevegő előállításának gazdasági aspektusait is. A szellőzőjáratok problémája A nyomóformákban található apró szellőzőjáratok tisztítása egy különleges kihívást jelent az egész iparágban dolgozó karbantartóknak. A préselés folyamán ahogy a nyersgumi kitágul ezek a járatok teszik lehetővé a kiszoruló levegő eltávozását. A folyamat során némi nyersgumi a szellőző járatokba nyomul és ott vulkanizálódik ki majd a kész abroncs kivétele után mint apró tüskék, jelennek meg a készterméken. A kész abroncs kivételekor a szellőzőjáratokban kivulkanizálódott gumitüskék nagy része az abroncshoz tapadva marad és a járatokból eltávozik, azonban nem az összes. A folyamatos termelés során egyre több és több járat dugul el egészen addig míg a járatok nagy többsége nem lesz képes feladatát tovább ellátni és a forma valamit a járatok tisztítása elkerülhetetlenné válik. A hagyományos tisztítási eljárás folyamán a nyomóformák eltávolításra kerülnek, az oldalfalak és a futómintázat szemcseszórással megtisztításra kerül. A szellőzőjáratok tisztítása lényegében azok egyenkénti felfúrásából áll, mihez apró fúrókat és légszerszámokat használnak. A folyamat egyik gyenge pontja amikor a parányi fúrók a járatokba beletörve azokat végleg eltömítik, új járat kialakítását téve szükségessé ezzel. Egy tipikus személyautó abroncs készítésekor használt forma több ezer ilyen apró szellőzőjáratot tartalmaz. Az ezen járatok felfúrására fordított munkaidő költsége, valamit a betört fúrók miatti javítás és maguk a használt fúrók beszerzésére fordított nem csekény összeg jó része a szárazjégszórás alkalmazásával megtakarítható. Az új eljárás alkalmazásával a járatokat eldugító anyagmaradványok szinte száz százaléka eltávolítható, a formák kiszerelése nélkül. A járatok tisztítása így elvégezhető a formák felszínének tisztítása során, amivel megvalósul az egylépésű, helyszíni tisztítás. A járatokat eltömítő tüskék legerősebben a járatok kezdeténél kapcsolódnak a felszínhez, ahol a présnyomás a legnagyobb. A tüske többi része nem kapcsolódik erősen a járatok belső falához, így miután a tisztítósugár eltávolítja a tüske alsó felét a tapadását vesztett tüske maradéka a levegő áramlásától hajtva a járatok másik végén távozik. A technológia ezen képessége által lehetővé vált egylépcsős tisztítás jelentősen növeli a termelékenységet. Jelenleg ez az egyedüli eljárás ami lehetővé teszi a nyomóformák oldalának beépített állapotbeli tisztítását. Egyedül az oldalfalak tisztítása lehetővé teszi, hogy a forma kétszer-háromszor annyi ideig termelésben maradjon mint előtte. További előny, hogy a rutinszerű tisztítással a végtermék minősége is egyenletesebb és jobb lesz, a selejtek száma jelentősen csökken, a szemölcsös felszín kialakulása megelőzhető. 8/8

9 Tekintve a technológia egyedülállóan széles felhasználási területét sok gyártó használja Banbury keverők, extruderek, összeépítő gépek tisztítására, karbantartására. További felhasználási területet jelentenek egyéb berendezések, homlokzatok és felületek általános tisztítása, karbantartása és lerakódások eltávolítása. Kivonat a Coldjet Inc. TIRE MOLD MAINTENANCE WITH ENGINEERED CO2 BLASTING SYSTEMS című kiadványa alapján, minden jog fenntartva. Fordította: Mayer József /9