Subskrybuj nas na Youtube
Jubilerzy wiedzą, że te szlachetne kamienie wymagają odpowiedniej oprawy. Wiedzą to też inżynierowie materiałowi, opracowujący nowe narzędzia ścierne.
/>
Każdy, kto na własną rękę remontował mieszkanie i postanowił kłaść na ściany gładź – lub wyrównywał ubytki szpachlówką – wie, jak niewdzięczną robotą jest jej wygładzanie. Do dzisiaj najwięksi twardziele używają do tej roboty wyłącznie rąk i papieru ściernego. Zwolennicy postępu sięgają po elektronarzędzia, lecz także do nich potrzebne są wymienne wkłady z chropowatych rolek. Najpierw papier o grubszym ziarnie, by pozbyć się najbardziej wystających elementów. Potem o drobniejszym, by całość wypolerować.
/>
Co ciekawe, w przypadku powierzchni większych niż ściana w przedpokoju – takich jak posadzki garaży podziemnych w centrach handlowych czy halach produkcyjnych – technologia w zasadzie pozostaje ta sama; zmienia się tylko element ścierny, z którego korzystamy. I o ile szpachlówkę od biedy możemy potraktować nawet pumeksem, o tyle w większej skali potrzebne są bardziej wyspecjalizowane narzędzia – takie jak to opracowane przez naukowców z ośrodka Łukasiewicz-Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania (Ł-IZTW) w Krakowie.
– Nasz wynalazek można porównać do papieru ściernego o bardzo drobnym ziarnie, po który sięgamy na finalnym etapie robót, kiedy posadzka jest już wylana i wymaga polerowania – tłumaczy dr inż. Elżbieta Bączek z Instytutu.
Na łamach Magazynu w cyklu „Eureka! DGP” opisywaliśmy już opracowane w Instytucie narzędzia ścierne służące do cięcia i szlifowania najtwardszych materiałów (w tamtym wypadku ceramiki). Teraz naukowcy potrzebowali jednak czegoś delikatniejszego; docelowy produkt wciąż miał należeć do klasy „supertwardych” – czyli zawierających ziarna diamentowe – ale ziarna te miały być osadzone w trochę bardziej plastycznym otoczeniu. Innymi słowy, ich osnowa musi mieć takie właściwości, aby mogła delikatnie pracować pod wpływem nacisku (inaczej kamienie mogłyby odpryskiwać).
Skoro inżynierowie wiedzieli już, jakie mają być parametry narzędzi, mogli przystąpić do opracowania mieszanki, z której będą wykonane. Osnowa, w której zanurzone są diamenty, musi być wykonana z głównego tworzywa – naukowcy wybrali żywicę fenolowo-formaldehydową (żywica to polimer, czyli związek chemiczny składający się z łańcucha powtarzających się, takich samych elementów; fenole to grupa związków podobna do alkoholi; formaldehyd, czyli aldehyd mrówkowy, najczęściej kojarzony jest w formie 40-procentowego roztworu zwanego formaliną) przez wzgląd na to, że łatwo się z nią pracuje i nie wymaga wysokich temperatur.
Do tego dochodzi tlenek magnezu, który lepiej wiąże żywicę, a także mączka szklana, która ma za zadanie zwiększyć odporność narzędzia i spowolnić proces zużywania się zdzieru. Podobną funkcję pełni węglik krzemu, który jednak jest materiałem droższym – stąd decyzja, aby oprócz niego zastosować wspomnianą już watę szklaną.
Każdy z tych elementów trafia następnie do mieszalnika. Pył diamentowy, żeby nie uszkodzić łopatek mieszających, dodawany jest na samym końcu. Diamenty nie nadają się na biżuterię, mają bowiem średnicę od 0,015 do 0,21 mm (w tym samym przedziale mieści się grubość ludzkiego włosa), a kupuje się je w Chinach po niecałego dolara za karat (0,2 g). Do wykonania jednej partii (54 krążki o średnicy 2 cm) potrzebnych jest ok. 40 g diamentów. Wszystko razem jest mieszane, aż zamieni się w jednorodny proszek, który następnie wsypywany jest do matrycy umieszczanej w prasopiecu, gdzie na mieszaninę działają ciśnienie i temperatura.
Nowy materiał na narzędzia potrzebny był firmie, która od lat współpracuje z Instytutem. Jeśli chodzi o obróbkę posadzek betonowych, miała ona w swojej ofercie narzędzia do szlifowania (oparte na mieszance metali i diamentów), ale nie miała dobrego produktu do polerowania. Co więcej, materiał, z którego wykonywała swoje zdziery, wymagał parodniowej obróbki. – Dzięki opracowaniu nowej mieszanki udało nam się skrócić ten czas do dwóch godzin – z zachowaniem istniejącej technologii, czyli bez konieczności zakupu nowych maszyn lub modyfikacji istniejących – mówi dr Bączek, wskazując, że biznes lubi takie rozwiązania.
Rozpoczynamy siódmą edycję konkursu „Eureka! DGP – odkrywamy polskie wynalazki”, do którego zaprosiliśmy polskie uczelnie, instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Od dziś do końca maja w Magazynie DGP będziemy opisywać wynalazki nominowane przez naszą redakcję do nagrody głównej. Rozstrzygnięcie konkursu nastąpi na początku czerwca. Nagrodą jest 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki – firmę Polpharma, oraz kampania promocyjna dla uczelni lub instytutu o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej), ufundowana przez organizatora
MECENAS POLSKIEJ NAUKI
PARTNERZY MERYTORYCZNI
ORGANIZATOR
