ning of vulcanization moulds

formy wulkanizS

Karol Niciński*

Ogólne zasady eksploatacji i m etody czyszczenia fo rm w ulkanizacyjnych

Jak wiadomo, w czasie użytkowania forma wulkanizacyjna ulega zabrudze­

niu. Podczas produkcji wyrobów gumowych na powierzchni gniazd i innych elementach formy tworzy się nalot składający się ze środków smarujących, produktów degradacji mieszanki oraz związków powstających w procesach wul­

kanizacji.

Zjawisko to jest bardzo istotne w przetwórstwie mieszanek gumowych, po­

nieważ negatywnie wpływa na wygląd i stabilność wymiarów wytłaczanych części, jak również na koszty produkcji.

Niniejszy artykuł zawiera informacje na temat obecnie stosowanych metod czyszczenia form wulkanizacyjnych i ich skuteczności.

Słowa kluczowe: zanieczyszczenie form, metody czyszczenia

General principles of operation and clea­

ning of vulcanization moulds

As it is commonly known, mould fouling occurs during vulcanization. A layer consists o f lubricants, degradation products and new compound forming during vulcanization builds up on the surface o f the cavities and other elements o f the mould.

This phenomenon is significant in the processing o f rubber compouds, because has negative influence on appearance and stability o f moulded parts dimentions, and also makes manufacturing costs higher.

Following article contains informations about now used methods o f clean­

ing vulcanization moulds cleaning and their efficiency.

Keywords: mould fouling, cleaning methods Jak wiadomo, w czasie użytkowania forma wulka­

nizacyjna ulega zabrudzeniu. Podczas produkcji wyro­

bów gumowych na powierzchni gniazd i innych ele­

mentach formy tworzy się nalot składający się ze środ­

ków smarujących, produktów degradacji mieszanki oraz związków powstających w procesach wulkaniza­

cji (np. siarczek cynku, stearynian cynku).

Zjawisko to jest bardzo istotne w przetwórstwie mieszanek gumowych, ponieważ negatywnie wpływa na wygląd i Stabilność wymiarów wytłaczanych części, jak również na koszty produkcji. Wydajność produkcji obniża się, ponieważ utrudnione jest wyjmowanie wy­

robów i konieczne są przestoje na oczyszczenie formy.

Zabrudzenie formy segmentowej, o bardziej skompli­

kowanej budowie, może doprowadzić do zatarcia ru­

chomych elementów [1].

Zanieczyszczenia w formie wulkanizacyjnej moż­

na zaobserwować w postaci:

• zmiany barwy całej powierzchni formy,

• zanieczyszczenia materiałowego (które może wys­

tępować również na całej powierzchni),

• wielowarstwowego osadu w określonych miejs­

cach formy, co prowadzi do powstawania nierów­

ności na powierzchni wyrobu [2].

* Instytut Przemysłu Gumowego „Stomil”, Piastów

Szybkość osadzania się zabrudzeń oraz stopień za­

nieczyszczenia formy zależy od wielu czynników, wśród których najważniejszymi są:

• skład mieszanki gumowej;

• rodzaj stosowanych środków antyadhezyjnych (stosowanych na powierzchnię gniazda formy wul­

kanizacyjnej);

• kształt i konstrukcja formy oraz materiał, z którego jest wykonana;

• parametry wulkanizacji (temperatura, ciśnienie) oraz obecność tlenu;

• różnorodne reakcje zachodzące między składnika­

mi mieszanki gumowej [3].

Jak powszechnie wiadomo, wulkanizacja jest procesem przemiany kauczuku lub mieszanki gumowej w elas­

tyczną gumę o odpowiednich własnościach użytko­

wych. Podczas wulkanizacji następuje sieciowanie cząsteczek polimerów za pomocą poprzecznych wiązań chemicznych. Równolegle do sieciowania zachodzi proces rewersji, czyli rozpad wiązań sieci [4].

W formie wulkanizacyjnej zachodzą więc zarówno procesy sieciowania, jak i degradacji i utlenienia elas­

tomerów. W wysokich temperaturach kauczuk natural­

ny ma np. tendencję do rozkładu, zaś kauczuki butadie­

nowo-styrenowe ulegają zwęgleniu. Kiedy kauczuki degradują się w znacznym stopniu, wówczas na po-

SCaAtMt&Uf, nr 5 wrzesień - październik 2006 r. TOM 10

wierzchni formy powstaje trwała, ściśle przylegająca do niej powłoka zanieczyszczeń (produktów rozkładu).

Wysoki stopień napełnienia mieszanek gumowych substancjami mineralnymi, w szczególności kaolinem, krzemianem wapnia i strącanymi krzemionkami, może być przyczyną osadzania się tych substancji na po­

wierzchni formy [5] bez widocznej obecności utlenio­

nej gumy [6]. Zanieczyszczeniami są także produkty reakcji utlenienia lub rozkładu substancji pomocni­

czych [5].

W celu poprawy płynięcia mieszanki gumowej i łatwiejszego usunięcia wulkanizatu z formy, do mie­

szanki gumowej dodaje się środki antyadhezyjne (od­

dzielające ang. „releasing agents”). Środki te, niestety, mogą niekiedy w wyższych temperaturach ulegać roz­

kładowi z wytworzeniem w formie wulkanizacyjnej pozostałości węglowych [7].

Analiza próbek pobranych z zanieczyszczonych form wulkanizacyjnych, wykonana z użyciem technik spektrometrii w podczerwieni, wykazała obecność śla­

dowych ilości pyłu i środków oddzielających oraz stea­

rynianu cynku i siarczku cynku [6] - tabela 1.

Tabela 1. Skład zanieczyszczeń formy [8]

Table 1. Results o f analysis o f impiurites taken from vulcanization mould [8]

« i * - ;

Wzór

chemiczny ⁰ *

NBR Zn, S, Ca ZnS Kryształy

EPDM Zn, S, C ZnS Kryształy

NR/BR Zn, S, Si ZnS Kryształy

CR Zn, Mg, S Fe, 0, Cl

ZnS FeOCI

Kryształy Wżery

VMQ — — —

FKM — — —

W wyniku przeprowadzonych badań przyjęto hi­

potezę, że proces zanieczyszczania formy wulkaniza­

cyjnej można podzielić na dwa etapy. W pierwszym z nich, w wyniku reakcji tlenku cynku z siarką w mie­

szance gumowej powstaje nierozpuszczalny siarczek cynku, który następnie osadza się na powierzchni for­

my. Stanowi on zanieczyszczenie nieorganiczne.

2 RH + Sx + ZnO + (przyśpieszacz) —>

R~S(x-i)-R ZnS + H2O

W etapie drugim na powstałych krystalitach ZnS osadzają się niskocząsteczkowe składniki mieszanki (np. zmiękczacze), które stanowią zanieczyszczenie or­

ganiczne. Z upływem czasu związki organiczne ulegają zwęgleniu [8, 9].

Formy wulkanizacyjne różnią się budową, od bar­

dzo prostych form tłocznych dla pras wulkanizacyj­

nych po złożone formy wtryskowe przeznaczone do wtryskarek i pras przetłocznych. Na szybkość osadza­

nia się zanieczyszczeń wpływają: rodzaj metalu użyte­

go do wykonania formy i jej złożoność oraz rodzaj sto­

sowanej substancji ochronnej.

I tak na przykład, stopy metali zawierające cynk nie mogą być używane w przetwórstwie mieszanek za­

wierających siarkę, ponieważ korodują [10]. Natomiast w przetwórstwie polichloroprenu lub mieszanek buta- dienowo-nitrylowych jako materiał do wykonania for­

my preferuje się stal niklowo-chromową ze względu na nadmierne brudzenie się form wykonanych z bardziej miękkich stali [3, 11].

Na stopień zanieczyszczenia formy w istotny spo­

sób wpływają parametry procesu, takie jak ciśnienie i temperatura wulkanizacji. Ogólnie, podwyższanie temperatury formy w celu skrócenia czasu wulkaniza­

cji i redukcji kosztów przyspiesza proces jej zanie­

czyszczania. Ze wzrostem temperatury szybkość odkła­

dania się zanieczyszczeń rośnie ekspotencjalnie - rysu­

nek 1 [8, 12].

Wzrost ciśnienia prasy hydraulicznej zwiększa sto­

pień zanieczyszczenia formy wulkanizacyjnej w spo­

sób liniowy - rysunek 2 [8, 12].

Nie bez wpływu na szybkość osadzanie się zanie­

czyszczeń w formie wulkanizacyjnej pozostaje także dostęp tlenu atmosferycznego. Zaobserwowano, że for­

ma ulega zabrudzeniu najszybciej w strefie odpowie­

trzania, gdzie ułatwiony jest jego dostęp, a tym samym większa jest szybkość reakcji utleniania kauczuku i po­

zostałych składników mieszanki gumowej. Kierunek odkładania się zanieczyszczeń jest przeciwny do kie­

runku wtrysku, co należy tłumaczyć tym, że wtłaczana świeża mieszanka gumowa ma większą szybkość pły­

nięcia i ściera zanieczyszczenia z powierzchni gniazda -rysunek 3 [8].

W celu zapobieżenia szybkiemu zanieczyszczaniu się form wulkanizacyjnych należy zadbać o:

• właściwą konstrukcję formy (zapewnić jej pra­

widłowy podział, unikać „martwych” przestrzeni, zadbać o dostępność powierzchni ułatwiającą czyszczenie),

• dobór właściwych materiałów konstrukcyjnych (wysokogatunkowych stali np. chromowo-niklo- wych),

• utwardzenie, „metalizowanie” powierzchni form,

• zabezpieczenie form - nanoszenie substancji i two­

rzyw antyadhezyjnych chroniących formę,

Rys.l. Temperatura formy wulkanizacyjnej a odkłada­

nie się zanieczyszczeń [8]

Fig.l .Influence o f temperature on the mould fouling [8]

TOM 10 wrzesień - październik 2006 r. Sbte&MKWf nr 5

fffliHl wulkanizacyjne

Rys. 2. Ciśnienie prasy hydraulicznej a stopień zanieczyszczenia formy wulkanizacyjnej [8]

Fig. 2. Influence o f injection pressure on the amount o f impurities created in the mould [8]

• dobór optymalnych warunków - ciśnienia i tempe­

ratury wulkanizacji,

• stosowanie dodatków ułatwiających płynięcie mie­

szanki gumowej i zmniejszających przyleganie wyrobów do powierzchni formy,

• czystość surowców,

• właściwą konserwację form magazynowanych.

Właściwe użytkowanie form wulkanizacyjnych pozwa­

la jedynie wydłużyć ich efektywne wykorzystanie, jed­

nak etap czyszczenia jest nieunikniony.

Do najprostszych metod czyszczenia form wulkani­

zacyjnych zalicza się metody ręczne z użyciem materia­

łów ściernych o twardości mniejszej od twardości mate­

riału formy (pasty, proszki, wata stalowa lub szczotki druciane). Metody te mogą być stosowane jedynie w przypadku pojedynczych, prostych form w małych za­

kładach. Taki sposób czyszczenia może niestety być przyczyną uszkodzeń powierzchni gniazd formy [1].

Kiedy zachodzi konieczność oczyszczenia więk­

szej ilości form, stosowane są specjalne urządzenia czyszczące w sposób mechaniczny lub chemiczny.

W większości przypadków wymagany jest demontaż form (zwłaszcza wielogniazdowych i wielkogabaryto­

wych) z pras hydraulicznych.

Wśród obecnie stosowanych metod czyszczenia form wulkanizacyjnych należy wymienić metody:

• mechaniczne - strumieniowo-ścierne,

• chemiczne,

• termiczne,

• z wykorzystaniem ultradźwięków,

• z użyciem lasera.

Metody mechaniczne (strumieniowo-ścieme) pozwala­

ją na czyszczenie form wulkanizacyjnych za pomocą urządzeń czyszczących w strumieniu gazu, pary lub cieczy. Silny strumień powietrza lub cieczy, zawierają­

cy cząstki stałe, wyrzucany jest z dyszy urządzenia i usuwa nalot uderzając w powierzchnię formy. Jako substancje ścierne wykorzystywane są: łupiny orze­

chów włoskich, granulaty z tworzyw sztucznych, gra­

nulat szklany, piasek, śrut, a ostatnio stały CO2, tzw.

„suchy lód”.

Rys. 3. Dostęp tlenu a odkładanie się zanieczyszczeń w formie wulkanizacyjnej

Fig. 3. Fouling on an insert o f vulcanization mould

Metody strumieniowo-ścierne z użyciem tworzyw sztucznych zdobywają coraz większe uznanie. Stosuje się w nich granulaty o różnej twardości i gęstości - poliestrowe, melaminowe lub poliwęglanowe. Zastoso­

wanie tworzyw termoutwardzalnych pozwala na czysz­

czenie gorącej formy, co przynosi wymierny efekt związany ze skróceniem czasu przestoju prasy. W tabe­

li 2 zestawiono czasy czyszczenia form o różnej budo­

wie [13].

Tabela 2. Czas potrzebny na oczyszczenie formy granu­

latem z tworzywa sztucznego w zależności od jej roz­

miarów [13]

Table 2. Comparison o f time needed to clean vulcaniza­

tion moulds with different construction by use o f ther­

mosetting plastics [13]

--- " , Wymiary,

cm2

Liczba gniazd

Czas czyszczenia {min/płytę)

Stal narzędziowa 155 100 8-10

Stal narzędziowa 155 150 10-12

Stal narzędziowa 194 200 15-20

Aluminium 310 1 20-25

Właściwie dobrany granulat skutecznie obniża zu­

życie form wulkanizacyjnych, co można prześledzić

Sfad&MH&up nr 5 wrzesień — październik 2006 r. TOM 10

formy wulkanizacyjnej

Rys. 4. Porównanie stopnia zużycia powierzchni form wulkanizacyjnych czyszczonych granulatem szklanym i poli­

uretanowym (MB) [13]

Fig. 4. Comparison o f mould wear during cleaning with glass and plastic beads [13]

porównując ubytki ich masy po 60 minutach oczysz­

czania granulatem szklanym i granulatem z tworzywa sztucznego - rysunek 4 [13].

Jako zaletę granulatów z tworzyw sztucznych nale­

ży wymienić również możliwość ich wielokrotnego wykorzystania. Po etapie czyszczenia ok. 88% materia­

łu nadaje się do ponownego użycia - testowany prepa­

rat: Multi Blast MB-2 (poliuretan 20/30 mesh), ciśnie­

nie: 4 atm, zużycie (szybkość przepływu) granulatu:

70 kg/h - rysunek 5 [13].

Używając granulatów z tworzyw sztucznych nale­

ży pamiętać o konieczności właściwego uziemienia maszyny, ponieważ w czasie czyszczenia powstaje ła­

dunek elektrostatyczny, wskutek czego granulat może przywierać do czyszczonej formy.

W ostatnich latach popularyzuje się również meto­

dę wykorzystującą jako substancję ścierną stały dwu­

tlenek węgla. Urządzenie czyszczące z wykorzysta­

niem „suchego lodu” działa na tej samej zasadzie, co maszyny wykorzystujące tradycyjne media ścierające.

Granulki suchego lodu o temperaturze -78°C wyrzuca­

ne w silnym strumieniu sprężonego powietrza uderzają z dużą siłą o zabrudzoną powierzchnię formy. W ze­

tknięciu z gorącą powierzchnią formy (o temp. >

150°C) granulki resublimują - CO2 w postaci gazu zwiększa swoją objętość 700-krotnie. W wyniku gwał­

townego schłodzenia zanieczyszczenia zamarzają, kur­

czą się i odrywają od powierzchni formy - rysunek 6.

Granulki CO2 są w ytwarzane w granulatorze i przechowywane w izolowanych termicznie kontene­

rach (mogą być dostarczane przez firmę zewnętrzną lub produkowane na miejscu) [14, 15].

Metoda z zastosowaniem „suchego lodu” pozwala ograniczyć czas przestoju prasy wulkanizacyjnej, po­

nieważ nie trzeba wymontowywać formy. Eliminuje potrzebę stosowania detergentów lub innych substancji chemicznych w celu odtłuszczenia formy. Poza tym je­

dynymi odpadami są usunięte zanieczyszczenia. Spo­

sób, w jaki stały CO2 oddziałuje na powierzchnię for­

my, nie powoduje uszkodzeń.

TOM 10 wrzesień - październik 2006 r. Sfa&fotn&Uf' nr 5

[fonii w u lkm iia ciiim

Rys. 5. Masa granulatu poliuretanowego przed i po czyszczeniu formy [13]

Fig. 5. Failure o f thermosetting plasitc beads during cleaning o f vulcanization mold

Obok metod mechanicznych do czyszczenia form wulkanizacyjnych stosowane są metody chemiczne.

Metody te często wzajemnie uzupełniają się.

Do czyszczenia chemicznego można używać za­

równo substancji organicznych, jak i nieorganicznych.

Forma poddawana jest np. działaniu środków fluorują­

cych w atmosferze azotu [16]. Środki te zmiękczają (spęczniają) przylegającą gumę, którą następnie można usunąć mechanicznie. Powierzchnie zanieczyszczone węglowodorami odmywa się kolejno roztworami zasad i kwasów [17]. Stosuje się też rozpuszczalniki orga­

niczne - chlorowęglowodory, np. 1,1,1-trichloroetan.

Do czyszczenia formy wulkanizacyjnej można też wykorzystać mieszanki gumowe o określonym skła­

dzie [3]. Przykładowy skład takiej mieszanki przedsta­

wiono w tabeli 3.

Aktywnie działającym składnikiem mieszanki jest 2-amino-2-metylo-l-propanol (APM), który reaguje z siarczkiem cynku na powierzchni formy. Równie ak-

formy u w I k a n i z f s H f

tywne jak APM są inne związki aminowe, a także mie­

szaniny związków zawierających grupy aminowe i hy­

droksylowe [3, 18], np. monoizopropanoloamina, tri- etanoloamina, 2-(hydroksyetoksy)-metyloamina lub 2-aminoetylopropanodiol.

Metody termiczne, które również są wykorzysty­

wane do oczyszczania form wulkanizacyjnych, polega­

ją na wygrzewaniu formy. Formę wygrzewa się: w pie­

cu, indukcyjnie (stosując prąd o wysokiej częstotliwoś­

ci), bądź używając palnika gazowego. Preferuje się me­

todę indukcyjną, ponieważ dzięki zjawisku Kelvina najpierw nagrzewa się powierzchnia formy i krótszy jest czas jej chłodzenia. Metody te są mniej lub bardziej efektywne, w zależności od stopnia zabrudzenia formy wulkanizacyjnej. Jeśli forma jest mocno zabrudzona, metody termiczne nie są w pełni skuteczne i w następ­

nym etapie formę trzeba poddać czyszczeniu ultra­

dźwiękami lub strumieniowo-ściememu [19].

Do usuwania zanieczyszczeń z form wulkanizacyj­

nych stosuje się także złoża fluidalne (zawiesinowe) [20], w których formy odbierają ciepło od „omywające­

go” je medium. Są to metody, które nie powodują koro­

zji i zapewniają dobrą kontrolę temperatury. Części for­

my oczyszcza się wstępnie w złożu fluidalnym, w tem­

peraturze 500°C, a następnie schładza w łaźni wodnej o temperaturze 85°C. Końcowy etap polega na czysz­

czeniu mechanicznym, np. za pomocą strumienia wody z pyłem szklanym.

K olejną ze stosow anych powszechnie metod czyszczenia form wulkanizacyjnych jest metoda ultra­

dźwiękowa. Polega na zanurzeniu formy w wannie wy­

pełnionej wodą o temperaturze 75-85°C, z dodatkiem detergentów (lub roztworem kwasu lub zasady - o ile łączymy metodę ultradźwiękową z chemiczną) [1].

Generator dźwiękowy wytwarza w kąpieli falę dźwiękową o częstotliwości 25 lub 40 kHz [1,21]. Fale te wskutek zjawiska kawitacji powodują wytworzenie w roztworze olbrzymiej ilości pęcherzyków pary, które usuwają zanieczyszczenia z powierzchni formy.

Czas czyszczenia średnio zabrudzonej formy wy­

nosi od 3 do 4 minut. Metoda ta pozwala uniknąć usz­

kodzeń formy powodowanych działaniem substancji ściernych [22], jednak zbyt długie przetrzymywanie formy w roztworze kwasu lub zasady może doprowa­

dzić do powstania wżerów.

Najnowszą metodą czyszczenia form wulkaniza­

cyjnych jest metoda z wykorzystaniem lasera. Techno­

logia została opracowana przez firmę JET Lasersyste- me z Huckelhoven z Niemiec. Pozwala ona na zauto­

matyzowanie operacji czyszczenia form do wulkaniza­

cji opon i skrócenie przestojów o 75%. Obecnie system jest eksploatowany przez pięciu z dziesięciu najwięk-

Rys. 6. Schemat ilustrujący zasadę działania CO2 na powierzchnię formy wulkanizacyjnej pokrytej zanieczyszcze­

niami

Fig. 6. Principle o f dry ice action in cleaning process

Tabela 3. Skład mieszanki kauczukowej stosowanej do czyszczenia form wulkanizacyjnych. Forma przed i po zastosowaniu mieszanki czyszczącej

Table 3. Example o f rubber compound utilized to clean vulcanization moulds

Sfadtw i& U f nr 5 wrzesień — październik 2006 r. TOM 10

wulkanizacyjne

Tabela 4. Zużycie form wulkanizacyjnych oraz wysokość nakładów inwestycyjnych i operacyjnych dla różnych metod czyszczenia [25]

Table 4. Comparison o f described methods o f cleaning o f vulcanization moulds - time consumption, efficiency, mould wear, capital and operating costs [25]

— ■

^{J2H L.}

Kąpiel chemiczna L — 0 4 — 8 h. N — inwestycyjne

W — operacyjne

Niedostateczny, wymaga czyszczenia

ręcznego

Ultradźwięki/kąpiel chemiczna L — 0 3 — 6 h W — inwestycyjne

W — operacyjne

Dostateczny, ale wymaga czasem czyszczenia ręcznego

Granulat szklany/woda M ok. 1 h M — inwestycyjne

N — operacyjne

Niedostateczny, wymaga czyszczenia

ręcznego

Granulat szklany/gaz H minuty N — inwestycyjne

N — operacyjne Dobry

Piasek, AI2O3 lub inne/gaz VH minuty N — inwestycyjne

N — operacyjne Dobry

Czyszczenie ręczne L — 0 4 — 8 h N — inwestycyjne

N — operacyjne Dobry

Granulat plastikowy/gaz 0 minuty N — inwestycyjne

N — operacyjne Dobry

Stały CO2 — „suchy lód" 0 minuty N — inwestycyjne

W — operacyjne Dobry

Laser 0 minuty W — inwestycyjne

N — operacyjne Dobry

* 0 - brak zużycia, L - małe, M - średnie, H - duże, VH - bardzo duże; koszty: N - niskie, M - średnie, W - wysokie Tabela 5. Porównanie poszczególnych metod czyszczenia form wulkanizacyjnych pod względem bezpieczeństwa [25]

Table 5. Comparison o f described methods o f cleaning o f vulcanization moulds - type o f damages on mould surface and harmfulness o f wastes [25]

■■ f s m m Ę

j I ls lim §§§ 1 fff§

Niebezpieczne odpady/operacje

P ro b le m y 2 lik w id a c ją

o d p ad ó w p o w fe rT ch n ^ rm y

Kąpiel chemiczna Tak Tak Wytrawianie Tak

Ultradźwięki/kąpiel chemiczna Tak Tak Wytrawianie Tak

Granulat szklany/woda Nie Nie Wżery, zaokrąglenia

krawędzi Nie

Granulat szklany/gaz Nie Nie

Wżery, zaokrąglenia krawędzi, uszkodzenia

warstwy ochronnej

Nie

Piasek, AI2O3 lub inne/gaz Nie Nie

Wżery, zaokrąglenia krawędzi, uszkodzenia

warstwy ochronnej

Nie

Czyszczenie ręczne Nie (oprócz

niektórych rozp.) Nie Całkowite, przedwczesne

zużycie formy Nie

Granulat plastikowy/gaz Nie Nie Brak Nie

Stały CO2 — „suchy lód” Tak Nie Brak Nie

Laser Nie Nie Brak Nie

szych światowych producentów opon, m.in. Continen­

tal [23].

W produkowanych urządzeniach stosowane są dwa rodzaje rozwiązań technicznych. Pierwsze stanowi przenośna jednostka, która może być używana do oczyszczenia gorącej formy na stanowisku pracy. W

skład jednostki ruchomej wchodzą: zespół źródła świa­

tła (laser), układ chłodzący, system usuwania ścieru oraz filtr. Całość zamontowana jest na wózku z napę­

dem elektrycznym. Głowica czyszcząca znajduje się z boku jednostki centralnej, na teleskopowym wysięgni­

ku z systemem luster kierujących światłem lasera [24].

TOM 10 wrzesień - październik 2006 r. SćadtM t& iy nr 5

forrnn ^wulkaniz

Drugim rozwiązaniem jest stanowisko z laserem, które umożliwia oczyszczenie mniejszych form po ich uprzednim zdemontowaniu.

Usuwanie zanieczyszczeń za pomocą lasera nie po­

woduje uszkodzeń formy, ponieważ jej metaliczna po­

wierzchnia odbija i rozprasza wiązkę promieniowania.

W rezultacie fragmenty grawerowane (żłobienia lub wypukłości) nie ulegają zniszczeniu.

Firma JET twierdzi, że metoda z zastosowaniem lasera pozwala ograniczyć przestój prasy z 8-16 godzin do 3-4 godzin, o ile forma wulkanizacyjna jest czysz­

czona bez demontażu. Sugeruje nawet, że w związku z tym, aby poprawić jakość i wygląd produktów, formy można czyścić z większą częstotliwością.

Jeżeli jednak forma musi być wymontowana z pra­

sy i czyszczona poza ciągiem produkcyjnym, na prze­

prowadzenie wszystkich operacji z tym związanych po­

trzeba około 15 godzin (w tym 10 godzin przestoju prasy - schłodzenie/rozgrzanie)

Aby wyczyścić formę, operator musi ustawić jed­

nostkę z laserem obok prasy wulkanizacyjnej z zabru­

dzoną formą i ręcznie umieścić głowicę czyszczącą wewnątrz formy. Każda część formy wulkanizacyjnej czyszczona jest w odrębnym cyklu, więc operator musi zmieniać położenie głowicy.

Oto kilka informacji na temat maszyn produkowa­

nych przez firmę JET Lasersysteme [23]. Urządzenia wyposażone są w programy dostosowane do różnego rodzaju form. Operacja czyszczenia podzielona została na etapy, z których każdy przypisany jest określonej części formy. Każdy etap pozwala na ustawienie okre­

ślonych parametrów, zapisanie ich w komputerze steru­

jącym urządzeniem i późniejsze ponowne wywołanie.

Jednostka firmy JET przeznaczona jest do pracy ciąg- lej.

System jest zaprojektowany do pracy w temperatu­

rze do 170°C, a więc w temperaturze pracy prasy wul­

kanizacyjnej. Czas czyszczenia zależy od częstotliwoś­

ci czyszczenia formy, składu mieszanki gumowej i sta­

nu powierzchni formy. Najlepsze rezultaty uzyskuje się w przypadku form nowych, które nie były jeszcze czyszczone materiałami ściernymi. Bardziej zużyte for­

my mogą początkowo wymagać dłuższego czasu czyszczenia, ponieważ na ich powierzchni znajdują się drobne wżery spowodowane przez użyte materiały ścierne.

Standardowe jednostki firmy JET zostały zaprojek­

towane do czyszczenia form wulkanizacyjnych do pro­

dukcji opon dla samochodów osobowych i półciężaro- wych, motocyklowych, a także lotniczych. Formy mogą być czyszczone w każdej z popularnie używa­

nych pras pionowych lub uchylnych (włącznie z NRM, McNeill BOM, Kobelco, Krupp, Mitsubishi i Herbert).

W zależności od budowy prasy, niezbędne są dodatko­

we elementy pozwalające dopasować głowicę czysz­

czącą do formy [23, 24].

Podsumowaniem powyższego przeglądu metod czyszczenia form wulkanizacyjnych niech będą tabele 4 i 5 [25].

W pierwszej z nich zestawiono informacje na te­

mat czasochłonności danej metody, stopnia oczysz­

czenia i zużycia formy oraz nakładów inwestycyjnych i operacyjnych. W drugiej zaś przedstawiono dane na temat typu uszkodzeń powierzchni formy oraz od­

padów powstających w procesie czyszczenia i ich szkodliwości.

Literatura

1. Cieślak R., Olszewski J., Pabiś L , „ Guma - Porad­

nik Inżyniera i Technika ”, Wydawnictwa Naukowo- Techniczne\ Warszawa 1981, rozdz. 6, str. 553 2. McDuffK., RAP RA Bulletin, 1969, & 130

3. Sommer J.G., Grover H.N., Suman P T, Rubber Chemistry & Technology, 1976, 49(5). 1129 4. Gaczyński R., „ Guma - Poradnik Inżyniera i Tech­

nika”, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, War­

szawa 1981, rozdz. 1, str 35

5. Maclean A., RAPRA Members * J., 1974, 2, 296

6. Sambrook R.W., Maclean A., RAPRA Bulletin 1972, I Z 371

7. L.M. Glanville, „Injection Molding o f Elasto­

mers'”, W.S. Penn, Ed., Gordon & Breach Science PubL, Nowy Jork 1969, rozdz. 10, p. 129

8. Van Baarle B., Rubber World, 2001, 225(3), 34 9. Van Baarle B., Rubber World, 2004, 231(3). 25 10. Rubber & Plastic Age, 1963, 44, 1457

11. Bament J.C., „Injection Molding o f Elastomers”, W.S. Penn, Ed., Gordon & Breach Science Publ., Nowy Jork 1969, rozdz. 10, p. 129

12. Class J.B., Rubber World, 1999, 220(5). 35 13. M.A. Golubski, Rubber World, 1995, 213(3). 18 14. F.C. Young, Rubber World227(3), 39, 2002; Infor­

macje: CRYONOM1C, Kleimoer 3, B 9030 GENT, Belgium - www.cryonomic.com

15. Young F. „State-of-the-art in CO² blast tire mould cleaning, new nozzles, new techniques, new auto­

m ation”, Akron, Ohio, USA - www.emeraldin- sight.com (2 0 0 0)

16. Baker J. C. (Ohio Rubber Company) US 2 571 328, 1951

17. Maze H., Reinhold R. (Compagnie de Raffinage

„Shell Berre”) FR 1 163 663, 1958

18. Sommer J.G., Grover H.N. (The General Tire &

Rubber Co.) US 3 476 599, 1969

19. Philips Electrical Industries, LTD. GB 929 998, 1963

20. Summers P.H., Piast. Des. Process., 1974, ]_£ 20 21. „Rubber Mold Cleaner Bulletin”, Deltrasonics,

Inc., 1451 E 28th Str. Long Beach, California, 90 806

22. Anonim., Rubber Age, 1975, 107(11). 24

23. Jetter J., Tire Technology Int. Annual Rev. 2002, 136; www.laserjet.de

24. Kochan A., Industrial Robot: An International Journal, 2001, 28(2). 112

25. Menough J., Rubber World, 1990, 202(5). 14

SCa& twteny nr 5 wrzesień - październik 2006 r. TOM 10

formy m lk a n iibcirim j