Er plast mindre motstandsdyktig mot nye skjærevæsker?

Tyske maskinprodusenter melder om at plastkomponenter brytes raskere ned inni maskinene. Nye smøremidler mistenkes være årsaken. VDW leter etter løsninger for å beskytte plast på maskiner.

Tannremmer laget av polyuretan skadet av kjølevæsketrykk.
Tannremmer laget av polyuretan skadet av kjølevæsketrykk. Foto: VDW
Publisert

Siden EUs kjemikalieregulering Reach EC No. 1907/2006 trådte i kraft, forsvinner det ene miljøskadelige biocidet etter det andre fra skjærevæskene. En god ting, men det blir sakte tydelig at de nye emulsjonene inneholder færre biocider, men kompatibiliteten med hard plast og elastomer ser ut til å lide. Pakninger og andre komponenter laget av disse materialene er mindre motstandsdyktige mot de nye skjærevæskene enn tidligere væsker.

- Vi har mottatt flere rapporter fra medlemsbedriftene våre som har pekt på problemet. Derfor har vi startet forskjellige tiltak for å takle problemet, sier Torsten Bell, ved Institutt for teknologi og forskning i VDW (Foreningen for tyske maskinprodusenter).

Pakningene svulmer

Motstandsdyktighet av plast mot forskjellige medier. Kilde: HUG-Industrietechnik, Ergolding
Motstandsdyktighet av plast mot forskjellige medier. Kilde: HUG-Industrietechnik, Ergolding

Siden ikrafttredelsen av Reach-ordningen har vanlige biocider forsvunnet fra markedet.

- Bare rundt et dusin er tillatt i dag, sier Bell, og legger til:

- Industrien leter derfor etter alternative måter å holde mikroorganismer i sjakk, spesielt i vannbaserte smøremidler. For eksempel blir emulsjoner med grunnleggende pH-verdier ofte brukt. Imidlertid kan dette ha innvirkning på de vanlige polymermaterialene i verktøymaskiner.

Fremfor alt påvirkes tetninger og O-ringer, slanger, skrapere, tannbelter eller andre drivremmer eller polykarbonatbeskyttelsesdeksler, slik som de som brukes i metallskjæremaskiner.

Det er oftere observert at linetetninger svulmer på rullgardiner og andre deksler. Også tetningene i glasstenger, som kjørebevegelsene måles med, kan lekke. Som et resultat forurenses skalaene og måler ikke lenger nøyaktig. Et annet problem, ifølge Bell, er feil bruk av skjærevæsker:

- Hvis for eksempel en maskin varmer opp under drift og kjøres med emulsjon, fordamper noe av vannet. Dette må justeres regelmessig sammen med andre ingredienser i emulsjonen. I et tilfelle kjent for oss skjedde dette sannsynligvis ikke, og oljeinnholdet i smøremidlet ble konsentrert fra syv til 20 prosent. Ikke bare viste maskinen sterke bindinger og avsetninger, men også tetningene og tannremmen brøt sammen her i veldig korte tidsintervaller.

Skader kan oppstå på en rekke komponenter.
Skader kan oppstå på en rekke komponenter. Foto: VDW

Kan gi lang driftsstans

Skadene kan være betydelige. For det handler ikke alltid bare om å bytte ut en enkelt forsegling. Ofte påvirkes flere tetninger og muligens andre maskinkomponenter som kabler. Inntil komponentene i maskinen er byttet ut stopper maskinen og i verste fall stopper produksjonen. I tillegg er det fare for at skader skyldes mangelfulle tetninger og andre maskindeler, for eksempel maskinspindelen.

Feilene kan vanligvis elimineres ved å bytte til andre materialer, for eksempel FKM i stedet for NBR.

- Med standardkomponenter som O-ringer, kan du oppnå gode resultater med alternative materialer, sier Bell. De mekaniske og andre tekniske egenskapene må imidlertid også oppfylle kravene. Videre er for eksempel FKM mye dyrere enn den ofte brukte polyuretan (PU). Det er grunnen til at noen komponenter laget av visse materialer ikke en gang er tilgjengelige på markedet.

Standard for smøremiddelkompatibilitet

Men hvordan kan plastens motstand mot nye skjærevæsker sikres?

- Smøremiddelleverandører er ofte uvillige til å garantere generell smøremiddelmotstand, sier Bell. Arbeidet med å utstyre maskinene som er prosjektrelaterte med forskjellige materialer, ville imidlertid være for stor innsats for maskinverktøyprodusentene. Av den grunn vil politikk være nyttig. For eksempel kunne smøremiddelprodusenter frigjøre media for visse plastvarer. Men det ville vært enda bedre om komponentprodusenter, av eksempelvis pakninger, laget produktene sine for smøremidler generelt eller for visse smøremiddelklasser, antyder Bell.

Av denne grunn støtter VDW innføringsforsøkene initiert av Foreningen for smøremiddelindustrien (VSI) med visse smøremiddelklasser. For dette formålet har VSI definert et antall smøremiddelprøver som kan brukes til å teste plast for smøremiddelmotstand og er tilgjengelige fra VSI-medlemmer.

- Disse smøremiddelmodellene er ment som grunnlag for en ønsket standard, som nå bør tas opp som neste trinn, forklarer Bell.

Da kunne maskinverktøyprodusenter, så vel som komponent- og smøremiddelprodusenter, ty til en forskrift som skulle bevise plastens motstand mot de mer miljøvennlige smøremidlene.

Testbenk for aldring. Kilde: Institutt for verktøymaskiner og produksjon (IWF) ved TU Berlin.
Testbenk for aldring. Kilde: Institutt for verktøymaskiner og produksjon (IWF) ved TU Berlin.

Elastomer og hard plast i sikte

Dette er imidlertid bare ett av tre skritt som VDW har påtatt seg. Når det gjelder elastomer, skal den ikke forbli i en rent statisk belastningstest i form av innføringsforsøk. Slik er det tyske vitenskapsforeningen for petroleum, naturgass og kull e. V. (DGMK) og VDW Forskningsinstitutt e. V. er for tiden et forskningsprosjekt utført av Verktøymaskinlaboratorium (WZL) ved RWTH Aachen Universitetet og Institutt for maskinelementer (IMA) ved Universitetet i Stuttgart. Prosjektet er under tilsyn av VDW av arbeidsgruppe 5 "Verktøymaskindesign". Målet er å bedre forstå interaksjonen mellom elastomer som brukes i verktøymaskiner og kjølesmøremidler og å utvikle en rask test på elastomerkompatibiliteten til smøremidlene. For dette formålet har forskerne valgt tre eksempler på elastomerkomponenter: radiale akseltetninger, O-ringer og smøremiddelslanger.

Utfører tester

Sist, men ikke minst, har et finansieringsprosjekt, med midler fra VDW, pågått i et år nå ved Institutt for verktøymaskiner og produksjon (IWF) ved TU Berlin. Fokus for dette prosjektet er holdbarheten til polykarbonatbeskyttere mot de nye smøremidlene. Det kjøres for tiden tester i hvilken grad polykarbonatruter tåler smøremidlene. Av interesse for praksisen er ikke bare flate linser, men også kalde eller varmformede buede plater.

- På grunn av deres bøyning, kan disse ikke beskyttes mot kontaktlekkasje med en sikkerhetsglassrute i arbeidsområdet. Beskyttelsen er derfor mer kompleks, for eksempel i form av et holdbart belegg. I testene bestemmes for eksempel retensjonskapasiteten til kunstig aldret polykarbonat i slagprøver. VDW forventer resultater for disse undersøkelsene frem til 2021, forklarer Bell.

For mer informasjon se: www.vdw.de