Na wybór sposobu urabiania złoża na bloki foremne mają wpływ takie czynniki jak: rodzaj skały, jej budowa, a więc struktura, tekstura, skład mineralogiczny, a dalej własności fizyczne i mechaniczne. Kolejnym zespołem czynników mających decydujący wpływ na wybór sposobu urabiania są takie warunki złożone jak: bloczność, zaleganie i kształt złoża, uławicenie oraz siatka spękań poziomych i pionowych. Biorąc wymienione czynniki pod uwagę, można tu mówić o zespole czynności prowadzących do rozpoznania warunków geologiczno-górniczych złoża.

Duży przedział zmienności własności mechanicznych urabianych skał oraz zróżnicowanie w budowie geologicznej złóż przyczynia się do stosowania różnych metod i urządzeń do urabiania złóż na bloki foremne.

Dalszym ważnym czynnikiem przy doborze sposobu urabiania jest dostęp do odpowiedniego sprzętu, a to ma duży wpływ na koszty urabiania oraz ochronę złóż blocznych. Z wyborem metody urabiania wiąże się także zagadnienie ochrony środowiska naturalnego. Duża zmienność pod względem rodzaju skały, jej własności fizycznych i mechanicznych oraz duża odmienność w budowie geologicznej złóż wymaga stosowania różnego rodzaju urządzeń pod względem sposobu i parametrów pracy. Wykaz stosowanych maszyn i urządzeń stosowanych w górnictwie skalnym do urabiania złóż kamienia na bloki foremne zestawiono w tabeli 1.

Dość liczna i szeroka oferta dla przemysłu wydobywczego pod względem odmian konstrukcyjnych maszyn i urządzeń do urabiania na bloki foremne w pełni pozwala na zaspokojenie potrzeb przy doborze odpowiednich urządzeń do odpowiedniego rodzaju skał biorąc pod uwagę ich podatność na urabianie, czyli urabialność. Biorąc powyższe pod uwagę, różnorodność stosowanych metod urabiania złóż na bloki foremne wynika ze znacznej zmienności pod względem budowy złoża i właściwości urabianych skał.

Tabela 1

Wykaz urządzeń stosowanych do urabiania złóż na bloki foremne:

Biorąc pod uwagę rodzaj skały, warunki geologiczno-górnicze, dostęp do nowoczesnych urządzeń i maszyn wydobywczych można wyróżnić następujące sposoby urabiania.

Urabianie ręczne:

– jako klinowanie przy użyciu klinów stalowych i młotów,

– przy użyciu materiału pęczniejącego – w warunkach krajowych metoda stosowana sporadycznie.

Urabianie przy użyciu MW

W praktyce stosowane są przede wszystkim trzy odmiany sposobów urabiania przy użyciu techniki strzelniczej i MW:

– strzelanie przy użyciu prochu czarnego górniczego,

– strzelanie przy użyciu lontu detonacyjnego,

– strzelanie przy użyciu specjalnego materiału wybuchowego. Taki specjalny rodzaj i typ materiału wybuchowego jest produkowany i stosowany przede wszystkim w krajach skandynawskich. Ogólnie biorąc, to stosowanie metod urabiania przy użyciu MW znalazło uznanie przy stosowaniu go w złożach skał zwięzłych i bardzo zwięzłych, a więc skał magmowych głębinowych zaliczanych do granitoidów. Natomiast metoda ta sporadycznie stosowana jest do urabiania skał magmowych wylewnych, takich jak diabaz, andezyt, bazalt, porfir itp. oraz skał metamorficznych.

To urabianie wykonywane przy użyciu palnika termicznego i dotyczy głównie granitu z odpowiednio dużą zawartością krystalicznego kwarcu. Nie ma zgodności co do ilości kwarcu w granicie. Uwzględniając powyższe, można uznać, że najniższa dolna zawartość kwarcu powinna wynosić co najmniej 15%. Natomiast według innych użytkowników i badaczy zawartość kwarcu powinna wynosić nie mniej niż 30%. Można to wytłumaczyć różnicą w budowie wewnętrznej skały, czyli jej strukturą i składem mineralogicznym. Podstawowy wniosek, jaki się nasuwa, to ten, że efektywność urabiania skały, czyli niszczenia jej spójności poprzez ogrzewanie zależy od struktury i tekstury skały oraz zawartości krystalicznego kwarcu. W urabianiu termicznym zostaje wykorzystana właściwość kwarcu krystalicznego zawartego w skale i zdolnego do przemian polimorficznych przy jego podgrzewaniu do określonej temperatury. W przemianie tej wzrost temperatury powoduje powiększanie objętości podgrzewanych ziaren kwarcu, który jest znacznie większy od wzrostu objętości ziaren innych minerałów przy określonej wysokości temperatury. W tabeli 2 zestawiono wartości wzrostu objętości ziaren kwarcu przy odpowiedniej wysokości temperatury podczas podgrzewania skały.

Tabela 2

Przemiany polimorficzne kwarcu w czasie ogrzewania

Z danych w tabeli 2 widać, że największa i znacząca wielkość wzrostu objętości ziarna kwarcu występuje przy przemianie polimorficznej z a-kwarcu do a-trydymitu. Przy tej przemianie polimorficznej obserwuje się wzrost objętości ziaren kwarcu o około 12,7%.

Po podgrzaniu do odpowiedniej temperatury objętość ziarna powiększa się i tym samym oddziałuje fizycznie na otaczające go ziarna, a to powoduje oderwanie ich od podłoża. Następnie przegrzane gazy wylatujące z dyszy z prędkością około 1300 m/s wyrzucają odspojone produkty ogrzewania w postaci fragmentów odspojonych i mniej lub więcej rozdrobnionych ziaren minerałów. Równocześnie odsłaniane są kolejne warstwy ziaren minerałów urabianych skał.

Badania laboratoryjne, jak i polowe „in situ” prowadzone były w wielu krajach, w ośrodkach badawczych w byłej Ałma Acie w Kazachstanie, Ottawie w Kanadzie, Missouri-Rolla w USA, we Francji, Niemczech, byłym Związku Radzieckim i innych. Należy nadmienić, że również w AGH w Krakowie istniało duże zainteresowanie tym tematem.

Kariera palnika termicznego rozpoczęła się w latach sześćdziesiątych ubiegłego stulecia w wyniku znacznej ilości przeprowadzonych badań w złożu i badań laboratoryjnych. Początek dała informacja z USA, że firma Browning Engineering Corporation wprowadza na rynek dwa typy palników FA-300A i FA-600A: jako paliwowo-powietrzne, oraz drugie, jako tlenowo-paliwowa. Wówczas przeprowadzono również próby cięcia granitu w kamieniołomie Strzegom. Wkrótce nastąpiło porozumienie o współpracy firmy Browning Engineering Corporation z USA z firmą Atlas Copco ze Szwecji. Porozumienie obejmowało obsługę obszaru Europy, a tym samym i obszar Polski. Nowa oferta zawierała dwa typy palników paliwowo-powietrznych FA-150 i FA-300. Firma Browning Corporation Engineering czyniła również próby zastosowania palnika termicznego do wiercenia niestandardowych otworów o zmiennej średnicy i innych elementów w budownictwie ogólnym, inżynierskim i przemysłowym, jednakże bez większego powodzenia. Wprowadzenie do eksploatacji palników termicznych było dużym krokiem w rozwoju mechanizacji w górnictwie skalnym. Charakterystyczny sposób pracy palników termicznych nie pozwolił jednakże na szerokie jego zastosowanie w robotach górniczych.

Dalszy postęp technologiczny w górnictwie skalnym przyszedł za sprawą wprowadzania nowych konstrukcji rozłupiarek hydraulicznych, wiertnic, perforatorów i wrębiarek hydraulicznych. Olbrzymi postęp przyniosło wprowadzenie do urabiania i obróbki kamienia maszyn i urządzeń uzbrojonych we wkładki diamentowe, co przyczynia się do ciągłego postępu w konstrukcji wrębiarek łańcuchowych, taśmowych i perforatorach z przeznaczeniem do różnego rodzaju kamienia. Ciągle unowocześniane są konstrukcje urządzeń i segmentów diamentowych do cięcia w złożu oraz traków linowych diamentowych dzielących z jednym, jak i z wieloma cięgnami. Należy także oczekiwać dalszego doskonalenia konstrukcji i budowy urządzeń do cięcia w złożu przy użyciu wysokociśnieniowej strugi wody – waterjetów. Postęp w budowie tych urządzeń pozwoli na szersze ich zastosowanie w procesie wydobycia, jak również w obróbce kamienia przy wyrobie galanterii kamiennej i ozdobnej.

Urabianie mechaniczne następuje przy zastosowaniu następujących urządzeń:

 – piły linowej diamentowej,

 – wrębiarki wiertniczej,

 – wrębiarki łańcuchowej,

 – wrębiarki taśmowej diamentowej,

 – rozłupiarki hydraulicznej,

 – perforatora.

Urabianie za pomocą cięcia wysokociśnieniową strugą wody – przy użyciu zestawu mobilnego na szynach z napędem pompy do wytworzenia strugi wody o bardzo wysokim ciśnieniu na wylocie dyszy roboczej.

W artykule przeprowadzono krótki przegląd wybranych technik urabiania złóż kamienia budowlanego jako surowca do produkcji kamiennych elementów budowlanych, drogowych, a następnie dla potrzeb budownictwa inżynierskiego. Przeglądem objęto w zasadzie wszystkie metody urabiania w kraju, jak i w krajach europejskich, a także innych kontynentów. Dotyczy to krajów, które posiadają mniejsze lub większe zasoby kamienia blocznego i prowadzą ich eksploatację.

Wydobycie w dużych kamieniołomach odbywa się metodami mechanicznymi. Sposób urabiania zależy przede wszystkim od rodzaju skały i warunków geologiczno-górniczych złoża. Na wybór sposobu urabiania złoża na bloki foremne mają wpływ następujące czynniki: rodzaj skały, jej struktura, tekstura, skład mineralogiczny oraz własności fizyczne i mechaniczne itp. Następna grupa czynników mających olbrzymi wpływ na wybór sposobu urabiania to warunki złożowe, bloczność, zaleganie i kształt złoża, uławicenie oraz siatka spękań poziomych i pionowych, a więc warunki geologiczno-górnicze złoża.

Z wyborem metody urabiania wiąże się także zagadnienie ochrony środowiska naturalnego. Dość istotnymi czynnikami wpływającymi na wybór metody urabiania są również dotychczasowe przyzwyczajenia, tradycja oraz poziom kultury technicznej pracowników obsługi.

W grupie skał magmowych głębinowych dość rozpowszechnioną metodą jest urabianie metodą strzelniczą przy użyciu materiału wybuchowego w trzech odmianach: nabojów wydłużonych, prochu czarnego i lontu detonacyjnego. Uzupełnienie stanowi odspajanie przy użyciu diamentowych pił linowych oraz rozłupiarek hydraulicznych. Natomiast coraz rzadziej stosowane są palniki termiczne ze względu na uciążliwość dla środowiska naturalnego. Uznanie zdobywa także urabianie z odprężaniem w grupie skał magmowych głębinowych.

W grupie skał węglanowych stosowane są zasadniczo trzy rodzaje urządzeń, takie jak diamentowe piły linowe, wrębiarki łańcuchowe oraz rozłupiarki hydrauliczne.

W grupie skał osadowych, czyli piaskowców, stosowane są rozłupiarki hydrauliczne, perforatory i diamentowe piły linowe. Następuje też powolne wprowadzanie do praktyki przemysłowej wysokociśnieniowej strugi wody.

Na mniejszą skalę do odspajania skał słabszych stosowane są materiały pęczniejące.

Literatura

Encyklopedia surowców mineralnych. H-O, PAN, Kraków 1992.

Kukiałka S., Urabianie skał na bloki – wybrane zagadnienia, „Górnictwo Odkrywkowe” nr 4, Wrocław 1988.

Kukiałka S., Wybrane zagadnienia z urabiania złóż kamienia budowlanego na bloki, „Górnictwo Odkrywkowe” nr 3, Wrocław 1994.

Kukiałka S., Wybrane zagadnienia z urabiania na bloki foremne i obróbki kamienia, „Górnictwo Odkrywkowe” nr 3–4, Wrocław 2006.

Mancini R., Cardu M., Hard Dimension Stone Extraction in Italian Quarries: an Overview of Methods and Productivities, Marmomacchine, 1996, 126.

Ryka W., Maliszewska A., Słownik petrograficzny, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa 1982.

Tools News. Katalog firmy Tamrock.

Branża kamieniarska od lat ulega metamorfozie, a nowe produkty i rosnąca konkurencja w dziedzinie centralnego odpylania korzystnie wpływa na krajobraz w przemyśle kamieniarskim. Inspiracji dostarczają rozwiązania przyjęte we Włoszech, a zwłaszcza w Wielkiej Brytanii, gdzie w dużej mierze specjalizacja (marmur i miękkie kamienie) każe na sucho obrabiać materiał ręcznymi narzędziami, jeśli tylko produkcja jest rzemieślnicza i jej walorem jest niepowtarzalność produktu czy półproduktu (parapety, drobne elementy). Zasygnalizowane zagadnienie dotyczy oczywiście w dużej mierze komfortu pracy przy obróbce materiałów.

Swego czasu mieliśmy okazję bliżej przyjrzeć się organizacji prac w niewielkich zakładach w okolicach Londynu, które wyspecjalizowały się w produkcji parapetów i innych elementów budowlanych z miękkiego kamienia. Ku naszemu zaskoczeniu, nawet w niewielkich, raptem 2–4-osobowych firmach centralne miejsce w zabudowaniach warsztatowych zajmuje właśnie system... centralnego odpylania.

– Kultura pracy na Wyspach różni się znacznie od naszej. Nic dziwnego, tam centralne odpylanie ma ponad trzydzieści lat tradycji, natomiast u nas to wciąż raczkujący temat – mówi Jędrzej Siwek, specjalista ds. public relations w firmie Minden.

– Z naszych obserwacji wynika, że problem zapylenia eliminowany jest w Polsce doraźnie. Właściciel firmy zamiast instalacji odpylania stanowiskowego woli wybrać́ środki ochrony osobistej, jak np. maski na usta, które są rozwiązaniem mniej efektywnym, a w dodatku pogarszają komfort pracy. W razie kontroli wszyscy zakładają maski, które – co nie jest przecież dla nikogo tajemnicą – są w codziennym użytkowaniu uciążliwe i zdecydowanie wpływają na obniżenie sprawności oddechowej, więc to środek doraźny; zawsze w użyciu na czas kontroli... Zapominamy niestety o jednym: zamiast ograniczać problem zapylenia u źródła, wolimy stawić czoło problemowi zapylenia, gdy przeciwnik jest już silny.

Wyjaśnijmy od razu. Otóż pracownicy powinni nosić maski do oddychania (jednorazowego użytku lub z dopływem świeżego powietrza) dopiero wtedy, gdy środki ochrony masowej wyczerpały już swe możliwości!

W krajach UE świadomość walorów centralnego systemu jest wysoka. Najważniejszą jego przewagą jest duża i wytrzymała turbina, która w przeciwieństwie do odkurzaczy mobilnych nie pracuje na wysokich obrotach, więc nie powoduje też takiego hałasu w miejscu pracy. Kolejną zaletą jest zauważalny spadek zużycia materiałów ściernych, bo też są one skutecznie oczyszczane w trakcie pracy. Niepodważalnym walorem centralnych systemów odciągu pyłów są kompaktowe wymiary instalacji wysokiego podciśnienia i łatwość montażu takiej do istniejącej instalacji podsufitowej czy przyściennej. Otóż w żaden sposób architektura obiektu nie jest przeszkodą w realizacji takiego centralnego odciągu.

Walorem propozycji bazującej na wysokim podciśnieniu jest fakt, że wyciągając mniejsze ilości powietrza, działamy punktowo, czyli w miejscu powstawania zanieczyszczeń, tak aby szkodliwe pyły nie docierały do twarzy pracownika oraz nie rozprzestrzeniały się w całym pomieszczeniu. Jak to działa? W hali warsztatu kamieniarskiego rozprowadza się system rur i kształtek, a do poszczególnych stanowisk pracy doprowadza się przyłącze do podłączenia narzędzia z systemem odciągu pyłu. Efekt? Wyjątkowo polepszony komfort pracy. Instalacja centralnego wywiewu zanieczyszczonego powietrza świadczy o profesjonalnym podejściu firmy do zagadnień́ związanych z czasem uzbrajania narzędzi i tzw. czasów przejść́. Oczywiście tego typu rozwiązania zwykliśmy wiązać z inwestycją szacowaną (nie zawsze słusznie!) na dziesiątki tysięcy euro. Nietrudno się więc domyślić, że podstawową barierą dla popularyzacji tego typu rozwiązań jest dla nas cena.

Specjaliści w dziedzinie eliminacji pyłów oczywiście już dawno wypracowali rozwiązania problemu u źródła. Impulsem są oczywiście coraz bardziej rygorystyczne normy w niektórych krajach. Z naszej sondy wśród doradców technicznych wynika, że największą przeszkodą jest brak informacji na temat skutków zaniedbań w dziedzinie ochrony zdrowia w miejscach pracy. Coś, co nie jest tanie, a służy w głównej mierze komfortowi pracy, nie jest inwestycją pierwszego rzędu.

– Czego nie udało się osiągnąć innym, nie stanowi problemu dla firmy Minden, która w tym roku weszła na polski rynek. Zdajemy sobie sprawę, że każdy nowy rynek rządzi się własnymi prawami. Jesteśmy na to przygotowani. Rozwiązania centralnego odpylania Minden odświeżają ofertę tego segmentu produktów dostępnych na polskim rynku – mówi Jędrzej Siwek.

 

Z naszych rozmów z dostawcami technologii wynika, że zapominamy o innej ważnej kwestii. Czyste powietrze w zabudowaniach warsztatowych pozwala osiągnąć wyższą jakość i ciągłość produkcji, sprzyja więc zachowaniu zdrowia pracowników, ale w niemałej mierze redukuje też ilość usterek maszyn i urządzeń wykorzystywanych przy produkcji. Tu już winniśmy rozróżnić dwie konkurencyjne metody radzenia sobie z naszym pyłem. Dla naszych rozważań ważny będzie po prostu podział urządzeń do oczyszczania powietrza ze względu na stan skupienia oddzielanych zanieczyszczeń.

Odpylacze ze względu na środowisko pracy są albo „mokre” albo „suche”. Wyróżniamy więc urządzenia (systemy) do separacji pyłu, oddzielania mgieł i urządzenia (systemy) do redukcji zanieczyszczeń gazowych. Tu ważna uwaga. Otóż dość poważny problem stanowi pył mokry, który po wyschnięciu bardzo często przekształca się z skorupę, skutecznie blokując wkłady filtracyjne czy powodując zarastanie instalacji. W wielkim uproszczeniu: albo borykamy się z problemem gromadzącego się szlamu, albo walczymy z pyłem. Inny podział dotyczy metody oczyszczania. Mamy więc urządzenia absorpcyjne i adsorpcyjne, takie do katalitycznego utleniania i redukcji, wreszcie kompresyjne i skraplające.

Najprostsze urządzenia to oczywiście odpylacze wykorzystujące siłę bezwładności i ciążenia (opadający pył zbierany jest od dołu – rozwiązanie znane także z konstrukcji nowoczesnych stołów do obróbki kamienia). Z kolei stanowiskowe odciągi suchego i zapylonego powietrza to samonastawne urządzenia wykorzystujące działanie siły odśrodkowej (np. pracujących szlifierek kątowych). Pył to także niemały problem, a obojętnie jakie rozwiązanie zastosujemy, wiedzmy, że emitowanie pyłu poza budynek firmy jest obecnie niedopuszczalne!

W procesach produkcyjnych generujących znaczne zanieczyszczenia powietrza w postaci suchych pyłów konieczne jest zastosowanie odpylaczy filtracyjnych. O skuteczności odpylania decyduje właściwy wybór rodzaju materiału filtrującego, typ elementów filtrujących, konstrukcja samego odpylacza oraz związany z tymi aspektami sposób regeneracji medium filtrującego. Jedną z najbardziej skutecznych i wydajnych metod regeneracji jest czyszczenie wstecznym przepływem sprężonego powietrza. Innymi zaletami tego systemu jest duża trwałość materiału filtrującego i łatwość automatyzacji, czyli rozbudowany systemu odciągu. Najwięksi producenci oferują wiele typów odpylaczy predestynowanych do specyficznych procesów technologicznych.

Dobór metody odsysania zanieczyszczeń oraz sposobu ich filtrowania jest kluczowy zarówno pod względem technologicznym, ekonomicznym jak i BHP. Rozwiązania, które wydają nam się pomysłem bardzo dobrym (jak np. przewietrzanie całych hal), pociągają za sobą bardzo duże koszty i dodatkowo nie dają gwarancji pełnej eliminacji zanieczyszczeń na stanowisku pracy. Zastosowanie metody wychwytywania zanieczyszczeń u źródła daje z kolei bardzo dobre rezultaty pod względem skuteczności działania, jak i ekonomii stosowania, ale dość często spotyka się z oporem pracowników. Sytuacja przywodzi skojarzenia z jakże typowym widokiem. Kask ochronny na głowę nie jest zbyt wygodny, nie jest zbyt ergonomiczny, ale w określonych sytuacjach ratuje zdrowie i życie.

Odsysanie zanieczyszczeń u źródła ich powstawania daje najlepsze rezultaty (np. ramiona odciągowe), a prym w tego typu rozwiązaniach wiodą instalacje odpylające współpracujące z narzędziami wyposażonymi w zintegrowany odciąg pyłów. Minusem tych rozwiązań jest konieczność pracy z dodatkowym wężem, którym odprowadzane są zanieczyszczenia. Ogromną zaletą – posiadanie odciągu w tym miejscu, gdzie wykonujemy jakieś zadanie, bez konieczności bezustannej zmiany położenia ssawki czy okapu.

Jak wielki wpływ na rozwój systemów odciągu pyłów ma branża motoryzacyjna? Chyba niemały, skoro prócz tradycyjnych ścian wodnych i stołów obróbczych, gdzie medium wiążącym sproszkowany materiał jest woda, znajdziemy systemy centralnego (ciśnieniowego – bo medium jest sprężone powietrze) odciągu pyłu i mobilne rozwiązania, bazujące na rozwiązaniach sprawdzonych od dziesięcioleci. Atutem wszystkich wymienionych jest silnik trójfazowy dający dużą siłę odsysu, wysoki stopień bezawaryjności i system kumulowania pyłu nie wymagający stosowania worków jak w konwencjonalnych odsysaczach.

Mobilna turbina posiada wszystkie te atuty, a jej walorem jest mobilność wynikająca z gabarytów, jak i z tego, że mimo silnika trójfazowego zasilana jest z sieci 230 V. Do prawidłowej pracy nie potrzebuje podłączenia sprężonego powietrza, jak większe siostry.

 – W mojej opinii odchodzi się od systemów wiążących pył z wodą w tzw. ścianach mokrych. Najnowsze trendy przekonują, że przyszłość należy do systemów działających punktowo. Klienci wybierają komfort, a co za tym idzie – również wydajność – dzieli się swym doświadczeniem Paweł Kaluski, menedżer firmy RUPES S.p.A. na rynki wschodniej Europy, znanego producenta elektronarzędzi szlifierskich i systemów odsysu pyłu.

W naszej branży, podobnie jak w branży budowlanej, zastosowanie mają filtry workowe, elektrofiltry, cyklony, filtry rękawowe, odpylacze komorowe. Odpylacze komorowe (inna nazwa to komory osadcze) służą do redukcji zanieczyszczeń pyłowych (cząstki stałe) o wielkości zatrzymywanych cząstek 5–5000 μm i skuteczności ok. 40–70%. Oczyszczanie zapylonego powietrza odbywa się pod wpływem oddziaływania sił grawitacji. Cząstki ciała stałego w wyniku działania tych sił opadają z wolno przepływającego strumienia zanieczyszczonego gazu na dno komory, skąd są następnie usuwane. Bezsprzeczne zalety to prosta budowa i niskie koszty, podstawowa wada – mała skuteczność.

Skutecznością na poziomie ok. 70 i więcej procent cechują się odpylacze bezwładnościowe (tzw. system inercyjny). Rodzaj zatrzymywanych zanieczyszczeń to cząstki stałe o wymiarach 80–5000 μm. Jak to działa? Zapylony gaz podczas przepływu napotyka na swej drodze przegrody, które wymuszają zmniejszenie prędkości i zmianę kierunku przepływu. Cząstki pyłu uderzają o przegrody i następnie osuwają się na dno komory odpylacza.

Z tych i podobnych powodów najskuteczniejszymi urządzeniami pozostają te, które wykorzystują siłę odśrodkową. Skuteczność na poziomie 80–90%, prosta budowa i niskie koszty eksploatacji to niepodważalne zalety. Największa wada wynika z zagrożenia, jakie stanowią drobne pyły dla elementów ruchomych urządzenia (łożyska). Wiadomo, im większa skuteczność, tym drobniejsze pyły działają niszcząco na urządzenie.

Odpylacz workowy działa na zasadzie filtracji cząstek pyłu zawieszonego w gazie przepływającym przez worki. W dobie rozwoju materiałów tekstylnych tego typu systemy rozwijają się w dużym tempie. Do niedawna worki wykonywano z tkanin wełnianych czy bawełnianych; dziś znakomita większość z nich bazuje na strukturze z włókien sztucznych. Jak działa typowe urządzenie? W obudowie zawieszone są na wspólnej ramie worki – otwarte u dołu, a zamknięte u góry. Cząstki ciała stałego zostają zatrzymane na wewnętrznej powierzchni worków, a oczyszczony już gaz przepływa do przestrzeni między workami, a następnie przewodem na zewnątrz. Worki dają największą sprawność – skutecznie usuwają bardzo drobne pyły (poniżej 1 μm średnicy ziarna). Stopień odpylenia (redukcji zanieczyszczeń) jest wybitnie wysoki – nawet 98% i więcej procent! Podstawowa wada to oczywiście koszt wymiennych wkładów. Zaleta to prosta konstrukcja, wysoka skuteczność, wzrastająca w miarę zabrudzania się tkanin filtracyjnych. W prosty sposób, poprzez mierzenie oporów przepływu na filtrach, możemy uzyskać informację o stanie zabrudzenia tkaniny filtracyjnej.

Najbardziej zaawansowane systemy filtracyjne i odpylające działają na zasadzie jonizacji. Taki elektrostatyczny odpylacz pyłów znakomicie usuwa najdrobniejsze ziarna zanieczyszczeń (ponad 99-procentowa skuteczność!). Oczywiście koszty inwestycji są niebagatelne, choć – co ciekawe – sama energochłonność już niewielka. Podstawową wadą tych systemów jest konieczność ich regularnego czyszczenia, gdyż skuteczność filtracji spada dramatycznie w miarę zabrudzania się elementów jonizacyjnych czy osadczych. Wyróżnikiem w porównaniu z filtrami opartymi na wkładach z tkanin jest to, iż niezależnie od stanu zabrudzenia filtrów elektrostatycznych ich opory dla przepływającego powietrza są niezmienne. Z jednej strony to niebagatelna zaleta, z drugiej – brak informacji, że filtr przestał już działać, co de facto eliminuje tego typu rozwiązanie z profesjonalnych zastosowań.

Wizerunki rzeźbione w kamieniu – pierwsi mieli je robić Babilończycy. Później Fenicjanie przenieśli tę sztukę do Egiptu, a do wielkiego jej rozkwitu doszło w Grecji. Kiedyś portretowano możnych i praktycznie tylko dla nich zarezerwowana była ta trudna sztuka wykonywania inskrypcji w kamieniu. Z czasem wizerunki w kamieniu i rzemiosło liternika stało się powszechnym sposobem upamiętniania zmarłych, wyrażania emocji i myśli związanych z naszymi bliskimi. Kamień nadal pozostał szlachetnym surowcem, ale wygrawerowane zdjęcie, obrazek, podziękowania lub motyw zdobniczy z dedykacją daje na tyle niepowtarzalny efekt, że coraz częściej stanowi oryginalną ozdobę także pomieszczeń biurowych, sal konferencyjnych, gabinetów.

Wymaga umiejętności artystycznych. Podstawowa wada to fakt, że końcowy efekt i tak może nie zadowolić klienta. Koszt? Minimum to 150–250 zł za wizerunek. Wszystkie konkurencyjne (współczesne) metody pozwalają wykonać wizerunki osobie bez jakiegokolwiek zacięcia artystycznego. Dlaczego? Bo każda z pozostałych metod opiera się na odwzorowaniu motywu w postaci pliku graficznego w komputerze i to od jakości owej matrycy zależy w niemałej mierze ostateczna jakość dzieła w kamienia. Cechą wspólną wszystkich konkurencyjnych dla ręcznego kucia metod jest więc fakt, że proces poprzedzający prace narzędzia wprawianego w ruch automatycznie poprzedzany jest za każdym razem pracą grafika komputerowego. Na etapie przygotowania matrycy (grafiki) lub przyjęcia gotowego wzorca od klienta kończą się podobieństwa zautomatyzowanych metod wykonywania wizerunków w kamieniu.

Oczywiście adaptacja najstarszych technik nie wytrzymuje próby czasu, gdy chcieć sprostać zamówieniem o charakterze komercyjnym. Kucie ręczne – najstarsza metoda wykonywania grafik nagrobnych, związana z wynalezieniem pierwszych narzędzi kamieniarskich – jest zbyt pracochłonne, by stanowić technikę powszechnie wykorzystywaną. Powszechnie, bo też podstawowym ograniczeniem jest niemożność pokazania klientowi potencjalnych rezultatów prac przed wykonaniem wizerunku. To oznacza ryzyko, że oczekiwania klienta mogą się rozmijać z punktem widzenia wykonawcy. Wysoki koszt, wynikający z czasochłonności, każe dziś rezerwować ową metodę dla naprawdę wyjątkowych i majętnych mecenasów (klientów). Mijają też czasy, gdy do przygotowania wizerunku wystarcza młotek i wprawna ręka, bo też metoda ta ma wiele więcej ograniczeń.

Czy można wypiaskować znaczek pocztowy w kamieniu? Dzięki szybko następującym zmianom towarzyszącym przygotowaniu i wykonaniu liternictwa oraz grafiki nagrobnej, podobne detale nie stanowią już większego problemu. Każda metoda inna niż ręczne kucie wymaga przygotowania obrazu (obróbki) w programie graficznym, a czas tego procesu jest taki sam dla każdej z nich. Czym się zatem różnią między sobą? Poniżej podstawowe różnice, a w tabeli zestawienie kosztów i spodziewanych zysków.

To najstarsza z metod. Metoda piaskowania portretów wymaga oczywiście zrobienia matrycy w komputerze, którą się naświetla ultrafioletem. Miejsca naświetlone są utwardzane w procesie chemicznym. Podstawowym ograniczeniem jest rozdzielczość – w granicach 73 dpi, rzadko kiedy ok. 100 dpi i nieco więcej. Rozdzielczość większą niż 120 dpi ogranicza sama technologia, czyli fakt, że do wykonywania wizerunku używamy ziarenek piasku (korundu). Portrety mogą być nieudane nie tylko ze względu na ograniczenie rozdzielczości, ale także dlatego, że na wielu etapach możemy popełnić kilka poważnych błędów. O ile bowiem matryca wymaga praktycznie tylko umiejętnego przeniesienia na kamień i wypiaskowania, to sam proces fototechnologii składa się aż z pięciu etapów: przygotowanie wizerunku rastrowego w komputerze (czynność wspólna dla wszystkich metod oprócz ręcznego kucia); wydruk matrycy na specjalnej folii typu Accuart przy użyciu drukarki atramentowej; naświetlenie folii UV za pomocą wydrukowanej matrycy i naświetlarki; naklejenie folii na kamieniu; piaskowanie wizerunku w specjalnej kabinie.

Wspomniane ryzyko potknięć pojawia się już przy naświetlaniu, które wymaga pewnej wprawy. Zakładając, że poprawnie przygotowaliśmy portret w programie graficznym, pojawia się kolejne ryzyko, wynikające z posiadanej drukarki. Jeśli drukarka nie jest sprzętem profesjonalnym, to najpewniej klisza będzie słabej jakości, bo za każdym razem pojawią się problemy z dziedziny fotografii analogowej (np. zaczernienie pól). Na drugim etapie prac przygotowawczych bardzo często przyjdzie nam się borykać z błędem ekspozycji (np. słabe naświetlenie, źle dobrany czas).

– Dodatkowych problemów przysparza zużycie lamp ultrafioletowych, co oznacza konieczność zwiększenia czasu ekspozycji, przybywa więc zmiennych, które trzeba brać pod uwagę. Można oczywiście korzystać z klisz profesjonalnych, czyli z usług naświetlarni. Takie klisze są co prawda wielokrotnego użytku, ale są one bardzo drogie, więc kalkulując wszystkie koszty, bardzo ciężko jest świadczyć usługi konkurencyjne dla innej, dziś dominującej metody grawerowania wizerunków – zauważa Tomasz Czekaj, szef firmy ABRA.

Generalnie więc fototechnologia jest metodą trudną, choć sprzęt niezbędny do jej wykonywania stosunkowo tani. Koszty eksploatacyjne są niestety niemałe (toner do drukarki, klisze specjalne, folia światłoczuła itp.). Trudno tu też o powtarzalność wizerunków. Nierzadko właściwy proces piaskowania i tak wymaga wykonania próbek na kamieniu. Rosnące koszty materiałów eksploatacyjnych sprawiają, że wykonywanie wizerunków metodą piaskowania nie wytrzymuje próby czasu.

Poważną barierą dla konkurencyjności fototechnologii jest pracochłonność czynności przygotowawczych, a jak wiadomo, koszt pracy stanowi rosnącą pozycję w kalkulacji usług kamieniarskich. To bardzo ważna uwaga, zanim przyjdzie nam porównać dominujące dziś metody w dziedzinie wykonywania wizerunków. Otóż dowolny wzór, motyw, zdjęcie – praktycznie wszystko, co nam tylko przyjdzie do głowy, możemy wykuć w kamieniu za sprawą fototechnologii. Pod jednym wszak warunkiem. Uzyskany efekt w kamieniu zależy od jakości tego, co jesteśmy w stanie przenieść do komputera. Z niewyraźnego zdjęcia cudów nie zrobimy, no, chyba że pokusimy się o retusz, ale to znowu wiąże się z koniecznością czasochłonnych zabiegów, więc pierwszy walor (szybkość) tracimy.

Jeśli jednak jakość materiału wejściowego jest bez zastrzeżeń, a narzędziem jest komputer, to oczywiście oszczędzamy przede wszystkim na czasie. Artysta ręcznie wykonujący portret lub grafikę straci na wykucie tablicy kilka lub kilkanaście godzin, a dzięki fototechnologii w kilka minut wypiaskujemy zdjęcie czy grafikę, w dodatku ze stuprocentową zgodnością z oryginałem! Wniosek? Właściwa ocena materiału wejściowego w dużej mierze przesądza o jakości końcowej.

W kolejnym artykule przybliżymy najnowocześniejsze metody wykonywania wizerunków w kamieniu: grawerowanie igłowe (z ang. impact iching), laserowanie, grawerowanie frezami (CNC).

Świetlik jest osłonięty przed działaniem czynników atmosferycznych dachem, a więc przynajmniej pod tym względem opracowanie było prostsze. Wypełnienie w stropie jest oświetlone w ciągu dnia światłem wpadającym na poddasze przez okno dachowe. Żeby jednak inwestor mógł cieszyć się żywymi kolorami kamienia również wieczorem i w nocy, na ten czas zaprojektowano oświetlenie sztuczne. Jest ono zlokalizowane również na poddaszu, a więc powyżej świetlika.

Zacznijmy zatem od początku. Konstrukcja stalowa z rur kwadratowych 100×100×4 mm oparta na słupkach o tym samym przekroju była elementem, jaki zastałem podczas pomiarów. Miała ona być wykorzystana do podwieszenia rzeczonego świetlika oraz żyrandola. Kształt otworu w stropie widoczny jest na zdjęciach, a jego wymiary to 590×355 cm. Projektowanie rozpoczęło się od detalu żeber rozdzielających poszczególne elementy kamienne. Na zdjęciach są to wąskie, proste lub łukowe paski w czarnym kolorze. Wykonane one zostały z rury prostokątnej stalowej 50×10×3 mm. Rolę półki dospawanej do elementu nośnego żebra pełni płaskownik 40×3 mm.

Jako ciekawostkę mogę dodać, że wszystkie elementy wstępnie zmontowane zostały na rysunku wydrukowanym w skali 1:1. Sposób ten umożliwił ich precyzyjne spasowanie, a później przygotowanie szablonów do płyt kamiennych i szyb. Poszczególne odcinki żeber zostały zespolone ze sobą nakładkami z blachy stalowej i znitowane, co widoczne jest na rysunku.

Cięgna, na których powieszono całość konstrukcji, zostały zaprojektowane w sposób zapewniający duży zakres płynnej regulacji wysokościowej, co doskonale widoczne jest na zdjęciach. Konstrukcję stalową, jak i jej montaż wykonała firma Cezar-Met z Dziekanowa Polskiego. Istniała obawa ze strony architekta, że cienie dużej ilość cięgien, na których wisi konstrukcja, będą widoczne od dołu. Jak pokazują zdjęcia wykonane z niższych kondygnacji, nie widać nie tylko linek, ale i masywnej konstrukcji stalowej.

Elementy kamienne ze względów bezpieczeństwa naklejone zostały na szybę bezpieczną 4.4.2 (4 mm grubości szyba dolna + dwie warstwy folii + 4 mm grubości szyba górna). Przygotowanie elementów wypełniających zmontowaną uprzednio konstrukcję stalową rozpoczęto od sprawdzenia, czy szablony idealnie wpasowują się między żebra stalowe, a po tym zamówiono wspomniane szyby. Na nie zostały naklejone płyty onyksowe. Następnie firma odpowiedzialna za ten zakres prac, trójmiejski Maxpol Technology, wykonała frezowanie elementów kamiennych do grubości 4 mm, aby ilość światła przechodząca przez świetlik nie była zbyt mała. Elementami wypełniającymi „witraż” są płyty wykonane z: onyx blue (ocean), onyx verde, onyx opium i onyx ambra.

Na całym świetliku jest pięć kółek. Cztery z nich są wypełnione onyksem, a piąte pozostało puste. Jest to otwór, przez który zawieszony zostanie do belki stalowej na poddaszu żyrandol. Jego waga szacowana jest na 300–500 kg.

Ponieważ szyby nie lubią się stykać ze stalowymi elementami na „półkach” żeber, wspomniana firma Maxpol przykleiła taśmę zapożyczoną z elewacyjnego systemu klejenia firmy Soudal. Zapewniła ona odizolowanie szyby od elementów stalowych oraz unieruchomiła ją po ułożeniu w docelowym miejscu. Taśma ta jest dwustronnie pokryta klejem i wykazuje właściwości elastyczne.

Sam montaż polegał na ułożeniu we właściwym miejscu zespolonych „paneli” szybowo-onyksowych. Problem polegał jednak na tym, że należało to zrobić wyjątkowo staranie, bo w chwili oparcia szyby na taśmie podniesienie panelu nie było już możliwe.

    Na zakończenie chciałbym bardzo podziękować inwestorowi, panu Mariuszowi, za wyrażenie zgody na sfotografowanie, przyznajmy, dość oryginalnej konstrukcji. Podziękowania należą się również firmie Maxpol Technology za kilka cennych informacji dotyczących kamieni użytych do wykonania tego nietypowego przedsięwzięcia.

Jak już pewnie wiemy, Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) NR 305/201 z 9 marca 2011 r. ustanawia zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych i uchyla dyrektywę Rady 89/106/EWG. W celu przystosowania polskiego systemu prawnego do przepisów ww. rozporządzenia Sejm RP 13 czerwca 2013 r. uchwalił ustawę o zmianie ustawy o wyrobach budowlanych oraz ustawy o systemie oceny zgodności (DzU poz. 898). Ustawa weszła w życie 23 sierpnia 2013 r.).

W bardzo dużym skrócie nowe regulacje mają służyć większej wiarygodności zadeklarowanych właściwości użytkowych, uskutecznić nadzór nad rynkiem wyrobów budowlanych w całej Unii Europejskiej, wprowadzić mniej uciążliwe (szczególnie w zakresie kosztownych badań) metody wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych (ze szczególnym uprzywilejowaniem mikroprzedsiębiorców).

Wraz z wejściem w życie powyższych aktów prawnych powstało szereg wątpliwości dotyczących praktycznego zastosowania tych regulacji. Poniżej odpowiedzi na najczęstsze pytania, jakie wpłynęły do Wojewódzkiego Inspektoratu Nadzoru Budowlanego w Katowicach.

1. Jakie wyroby budowlane są objęte regulacjami CPR?

    Rodzaje wyrobów objętych regulacjami CPR są zawarte w załączniku nr IV do przedmiotowego rozporządzenia.

2. Czy wyroby budowlane wprowadzone do obrotu przed 1 lipca 2013 r. mogą być nadal stosowane przy pracach budowlanych?

    Treść rozporządzenia CPR w wielu aspektach respektuje prawa nabyte i tym samym zgodnie z art. 66 ww. rozporządzenia wyroby budowlane wprowadzone do obrotu zgodnie z dyrektywą 89/106/EWG przed dniem 1 lipca 2013 r. uznaje się za zgodne z rozporządzeniem. Co więcej:

•    producenci mogą wystawić deklarację właściwości użytkowych na podstawie certyfikatu zgodności lub deklaracji zgodności wydanych przed dniem 1 lipca 2013 r. zgodnie z dyrektywą 89/106/EWG (dyrektywa budowlana);

•    producenci i importerzy mogą wykorzystywać europejskie aprobaty techniczne wydane zgodnie z art. 9 dyrektywy 89/106/EWG przed dniem 1 lipca 2013 r. jako europejskie oceny techniczne do końca okresu ważności tych aprobat.

3. Czym się różni europejska ocena techniczna od europejskiej aprobaty technicznej?

    Zgodnie z art. 2 pkt. 13 rozporządzenia CPR europejska ocena techniczna oznacza udokumentowaną ocenę właściwości użytkowych wyrobu budowlanego w odniesieniu do jego zasadniczych charakterystyk zgodnie z odnośnym europejskim dokumentem oceny, przy czym ocena techniczna nie jest zharmonizowaną specyfikacją techniczną, z kolei europejska aprobata techniczna jest to pozytywna ocena techniczna przydatności wyrobu budowlanego do zamierzonego stosowania, uzależniona od spełnienia wymagań podstawowych przez obiekty budowlane, w których wyrób jest stosowany, wydana zgodnie z wymaganiami Unii Europejskiej i jest ona zharmonizowaną specyfikacją techniczną.

4. Czy gdy wyrób budowlany jest oferowany bezpłatnie (np. jako próbka do przetestowania na budowie) też podlega rygorom rozporządzenia?

    Patrząc na tę kwestię przez pryzmat regulacji prawnych rozporządzenia CPR, to nie ma żadnej różnicy pomiędzy odpłatnym czy nieodpłatnym udostępnieniem wyrobu. Jeżeli wyrób ma być zastosowany podczas prac budowlanych, musi być wprowadzony do obrotu zgodnie z rygorami CPR. Wyjątkiem od zasady podlegania wyrobów budowlanych przepisom CPR są przypadki, gdy producent produkuje wyroby na własne cele (np. dla badań) lub w celach reklamowych (np. na wystawkę).

5. Czy w stosunku do wyrobów już wprowadzonych do obrotu przed 1 lipca 2013 r. też należy wydać deklaracje właściwości użytkowych?

    Nie trzeba wydawać deklaracji do wyrobów już wprowadzonych, ponieważ zostały one już legalnie wprowadzone do obrotu na podstawie przepisów obowiązujących przed 1 lipca 2013 r., a zatem nawet jeżeli wyrób budowlany wprowadzony do obrotu w I połowie 2013 r. będzie przez 10–20 lat wystawiony na sprzedaż w składzie budowlanym, będzie mógł być stosowany przy pracach budowlanych.

6. Czy treść deklaracji właściwości użytkowych, jak i informacji towarzyszącej oznakowaniu CE może być wielojęzyczna?

    Nie ma żadnych przeciwwskazań, co więcej, zapisy rozporządzenia CPR w niektórych sytuacjach wymagają tego. Zgodnie z art. 7 ust. 4 rozporządzenia CPR deklaracja właściwości użytkowych jest dostarczana w języku lub językach wymaganych przez państwo członkowskie. Należy także zauważyć, że prawo nie zabrania także wydawania wielu deklaracji właściwości użytkowych w stosunku do jednego wyrobu budowlanego. Takie rozwiązanie może być korzystne dla producentów wprowadzających wyroby budowlane do obrotu w całej Europie, ponieważ gdyby chcieli w jednej deklaracji zawrzeć wszystkie wersje językowe, ten dokument byłby bardzo obszerny.

7. W jaki sposób należy dostarczyć kopię deklaracji użytkowych?

    Na wstępie należy zaznaczyć, że obowiązek ten dotyczy kopii deklaracji właściwości użytkowych, a nie oryginału deklaracji właściwości użytkowych. Art. 7 rozporządzenia CPR stanowi, że dla każdego wyrobu udostępnianego na rynku dostarcza się kopię deklaracji właściwości użytkowych w formie papierowej albo przesyła się ją drogą elektroniczną. Jednak w przypadku, gdy partia tego samego wyrobu jest dostarczana jednemu użytkownikowi, może jej towarzyszyć jedna kopia deklaracji właściwości użytkowych w formie papierowej albo przesłana drogą elektroniczną. Kopię deklaracji właściwości użytkowych w formie papierowej dostarcza się na żądanie odbiorcy.

Powyższa regulacja oznacza, że dopóki odbiorca nie zażąda kopii deklaracji właściwości użytkowych w formie papierowej, producent lub importer ma swobodę wyboru, w jakiej formie dostarczy ten dokument.

Należy także zauważyć, że zgodnie z art. 7 ust. 4 rozporządzenia CPR w drodze odstępstwa deklaracja właściwości użytkowych może zostać udostępniona na stronie internetowej zgodnie z warunkami ustalonymi przez Komisję za pomocą aktów delegowanych. Jak dotąd Komisja nie wydała stosownego aktu delegowanego.

8. Jak ma postąpić producent wyrobu budowlanego, którego kontrahent wymusza usunięcie wszelkich danych dotyczących producenta, które powinny towarzyszyć oznakowaniu CE?

    Zgodnie z art. 15 rozporządzenia CPR importera lub dystrybutora uważa się na użytek rozporządzenia za producenta, wskutek czego podlegają oni obowiązkom producenta, w przypadku gdy wprowadzają oni wyrób do obrotu pod własną nazwą lub znakiem towarowym lub gdy w taki sposób zmieniają oni wyrób budowlany wcześniej wprowadzony do obrotu, że może to wpływać na zgodność z deklaracją właściwości użytkowych.

Powyższa regulacja w bardzo niekorzystny sposób kształtuje sytuację prawną podmiotów, które chcą wprowadzać wyroby budowlane pod własną marką, a jednocześnie nie chcą ujawniać, kto faktycznie wyprodukował wyrób. Jeśli wprowadzą produkt pod własną marką, stają się automatycznie w rozumieniu prawa producentem i mają takie same obowiązki co on.

9. Czy producent może wydać deklarację właściwości użytkowych w przypadku, gdy prowadzi produkcję w oparciu o art. 36 ust. 1 pkt b i c rozporządzenia CPR (na podstawie umowy cywilnoprawnej korzysta z wyników badań innego producenta lub składa produkt z części składowych według instrukcji)?

Tak, taki producent jest zobligowany do wydania deklaracji właściwości użytkowych, ponieważ jest on odpowiedzialny za wyrób. W treści art. 36 przedmiotowego rozporządzenia jest wyraźne wskazanie: producent, który udostępnia własne badania, jest odpowiedzialny za dokładność, wiarygodność i stałość tych wyników badań.

10. Zgodnie z art. 37 rozporządzenia CPR mikroprzedsiębiorstwa produkujące wyroby budowlane objęte normą zharmonizowaną mogą zastąpić określenie typu wyrobu na podstawie badania typu w ramach mających zastosowanie systemów 3 i 4 (chodzi o systemy oceny i weryfikacji stałości właściwości użytkowych) przez zastosowanie metod różniących się od metod określonych w mającej zastosowanie normie zharmonizowanej. Producenci ci mogą również traktować wyroby budowlane, do których ma zastosowanie system 3, zgodnie z przepisami dotyczącymi systemu 4. Gdy producent stosuje te uproszczone procedury, wykazuje on zgodność wyrobu budowlanego z mającymi zastosowanie wymaganiami za pomocą specjalnej dokumentacji technicznej oraz wykazuje równoważność zastosowanych procedur z procedurami ustalonymi w normach zharmonizowanych.

Co należy rozumieć pod pojęciem „specjalnej dokumentacji technicznej”?

Zgodnie z art. 2 pkt 15 „specjalna dokumentacja techniczna” to dokumentacja wykazująca, że metody stosowane w ramach mającego zastosowanie systemu oceny i weryfikacji stałości właściwości użytkowych zostały zastąpione innymi metodami, o ile rezultaty osiągane z użyciem tych innych metod są równoważne z rezultatami osiąganymi z użyciem metod badawczych określonych w stosownej normie zharmonizowanej

Regulacja art. 37 rozporządzenia CPR w bardzo korzystny sposób traktuje mikroprzedsiębiorstwa. To uprzywilejowanie nie oznacza oczywiście pełnej dowolności, gdy producent produkuje wyroby w systemie 3 lub 4, ponieważ stworzona przez takiego producenta specjalna dokumentacja techniczna musi gwarantować, że wytwarzany przez niego wyrób będzie charakteryzował się odpowiednimi właściwościami użytkowymi, a organy nadzoru będą weryfikować, czy faktycznie tak jest. Producent ma swobodę przy tworzeniu owej dokumentacji w zakresie procedur czy dokumentów, na podstawie których będzie ją tworzył. Morze stworzyć taki dokument od podstaw, może też korzystać z różnych starych, już nie wykorzystywanych dokumentów.

Czy dana maszyna jest optymalnie wykorzystana? Na to pytanie należałoby odpowiedzieć już w fazie projektowania ciągu technologicznego lub jego modernizowania. Nie oznacza to jednak, iż analiza pracy maszyny po jej zainstalowaniu jest niepotrzebna.

Każde badania oraz późniejsze analizy czy próby optymalizacji pracy maszyny są niezmiernie cenne. Rejestrowanie parametrów pracy, ewidencjonowanie dostarczanych surowców czy kontrola produktów końcowych przynosi w perspektywie czasu bardzo wymierne korzyści. Na potrzeby naszej analizy posłużyły badania przeprowadzone w zakładzie Borowskie Kopalnie Granitu i Piaskowca Skalimex SA na wielolinowym traku firmy Pedrini – model Multiwire Jupiter GS200-W64. Jest to 64-linowy trak wycinający, w zależności od konfiguracji, płyty o grubości od 2 do 10 cm. Wielolina charakteryzuje się wydajnością na poziomie około 20 m2 płyt na godzinę.

Analiza maszyny obejmowała szeroko pojętą analizę techniczną, ekonomiczną, jak i jakościową wycinania płyt. Badania oparto na danych z blisko 400 sztuk przeciętych bloków. W tym miejscu przedstawiono tylko część analizy technicznej związaną z wykorzystaniem przestrzeni tnącej traka. Celem było porównanie rzeczywistych wymiarów przecinanych bloków w stosunku do maksymalnych wymiarów bloku mieszczącego się pod trakiem. Następnie przeprowadzono analizę całego ciągu technologicznego, w którym jednym z głównych ogniw jest Jupiter GS200-W64.

ANALIZA PODSTAWOWA

W celu przeanalizowania, w jakim stopniu podczas poszczególnych cięć wykorzystano przestrzeń tnącą traka, stworzono dwa wskaźniki. Pierwszy z nich to stopień wykorzystania długości (SWL) – jest to stosunek długości ciętego bloku do długości maksymalnej bloku, jaki mieści się pod trakiem. Drugi wskaźnik to stopień wykorzystania wysokości (SWH). Trak maksymalnie jest w stanie przeciąć blok o wymiarach powierzchni cięcia 3,6×2,1 m. Badanie powyższych stopni było etapowe. W pierwszej kolejności wyliczano stopnie osobno dla każdego z bloków. Następnie rozpatrywano wykorzystanie przestrzeni dla wszystkich bloków przeciętych w okresach użytkowania poszczególnych zestawów lin. Dało to obraz tego, w jakim stopniu trak został wykorzystany w danym okresie oraz przy zastosowaniu różnorakich zestawów liny.

 

Rys. 1. Średnie wartości wskaźników wykorzystania długości i wysokości przeciętych bloków dla poszczególnych zestawów lin

Wyniki przedstawione na wykresie (rys. 1) pokazują sposób wykorzystywania traka. Średnie wartości wskaźników SWL dla poszczególnych zestawów lin pokazały, iż długość robocza wykorzystywana była w zakresie od 80 do 90%. Rozpatrując wskaźnik SWH, widzimy, iż wykorzystanie wysokości względem długości przecinanych bloków w analizowanym okresie było mniejsze, oscylowało ono w obszarze od 65 do 75%. Na tym jednak etapie nie można było stwierdzić, iż wyniki te są ostateczne. W takich sytuacjach niezbędne jest bowiem przyjrzenie się jednostkowej maszynie, jaką jest trak, patrząc na cały zakład.

ANALIZA SZCZEGÓŁOWA

W każdym zakładzie produkcyjnym niezależnie od rodzaju wytwarzanego produktu znajduje się mniej lub bardziej skomplikowany ciąg technologiczny. Również w branży kamieniarskiej do wytworzenia określonego elementu kamiennego niezbędny jest zespół maszyn i urządzeń do wykonywania kolejnych, powiązanych ze sobą prac. Dlatego w celu szczegółowego przeanalizowania wykorzystania traka trzeba umiejscowić go w całym ciągu technologicznym. W rozpatrywanym zakładzie ciąg ten jest złożony. Rozpoczyna się on w samym wyrobisku podczas eksploatacji bloku ze złoża, natomiast kończy podczas uzyskiwania produktów bądź półproduktów końcowych na maszynach obróbczych.

W celu zweryfikowania wyników analizy podstawowej konieczne było zbadanie całego ciągu technologicznego powiązanego z trakiem. Założono, iż mogą istnieć pewnego rodzaju ograniczenia, które uniemożliwiają wykorzystanie traka w większym stopniu, które mogą przypuszczalnie powodować brak możliwości dostarczania większych bloków. Założono więc, że analizowane będą tak zwane ograniczenia „przed trakiem” oraz „za trakiem”.

Wszystkie tego rodzaju ograniczenia związane były z różnego rodzaju transportem bloków. Pomija się tu wycinanie bloku z monolitu (w wyrobisku), ponieważ posiadane przez zakład złoże „Borów” umożliwia praktycznie wycięcie każdego rozmiaru bloku. Pierwsze z tych ograniczeń to transport bloków w wyrobisku, realizowany ładowarką o nośności 40 Mg. Kolejnym elementem ciągu transportowego są żurawie typu Derrick, mogące wynieść blok o masie do 50 Mg. Żurawie te wynoszą bloki z poziomu sągu wyrobiska na powierzchnię terenu, gdzie składowane są i oczekują na dalszy transport. Na dalszym etapie taka sama ładowarka, jak ta pracująca w wyrobisku, realizuje transport pomiędzy kopalnią a placem bloków zakładu przeróbczego. Plac bloków znajduje się w zasięgu suwnicy bramowej, która zapewnia transport bloków z dowolnego miejsca placu w obszar, gdzie znajdują się wózki blokowe. Suwnica posiada maksymalną zdolność udźwigu 32 Mg. Kolejną częścią ciągu transportowego są wózki blokowe, na których osadza się bloki do cięcia. Maksymalny udźwig, jaki zapewniają wózki, to 42 Mg. Ostatnim elementem ciągu transportowego znajdującym się przed trakiem jest wózek transferowy. Służy on za łącznik pomiędzy torowiskiem wózków blokowych ułożonym wzdłuż hali traków a torowiskiem prowadzącym pod trak. Nośność, jaką dysponuje wózek transferowy, wynosi 47 Mg.

 

Rys. 2. Usytuowanie traka Multiwire Jupiter GS200-W64 w ciągu technologicznym zakładu

Elementy ciągu technologicznego za trakiem w pewnej części nakładają się z elementami znajdującymi się przed trakiem. Jest to oczywiste ze względu na fakt, iż tą samą drogą oraz przy użyciu tych samych maszyn gotowe płyty trafiają na plac składowy bloków i gotowych płyt.

Z tego miejsca płyty transportowane są ładowarką do konkretnych hal, gdzie poddawane są dalszej obróbce. Ten element transportu jest pomijany, ze względu na to, że w mniejszej lub większej ilości dowolna ładowarka może przewieźć płyty pod dowolną halę.

Ograniczenia pojawiające się w hali maszyn obróbczych to suwnice, których nośność wynosi 3,2 Mg. Ten element można również pominąć ze względu na fakt, iż suwnica ta transportuje maksymalnie jedną płytę. Natomiast masa największej płyty wyciętej przez trak nie przekracza

2 Mg.

Poddawany analizie zakład przeróbczy produkuje bardzo zróżnicowane produkty. Ze zróżnicowaniem asortymentu wiąże się duża różnorodność parku maszynowego. Wszystkie te maszyny charakteryzują maksymalne wielkości elementów obrabianych. Poniżej rozpatrzono jednak tylko tę część parku maszynowego, która dotyczy obróbki następującej bezpośrednio po wycięciu płyt przez trak. Stoły robocze cyrkularek mają rozmiary 2,0×3,5 m. Maksymalne szerokości robocze automatów szlifiersko-polerskich, śrutownic, jak i płomienic wynoszą 2,0 m. Nie ma jednak ograniczeń w stosunku do długości roboczej elementu obrabianego (płyty).

Weryfikacja całego ciągu technologicznego pokazała, iż newralgicznym elementem okazała się suwnica bramowa o nośności 32 Mg. Hipotetyczny idealny blok wykorzystujący w pełni przestrzeń tnącą traka musiałby ważyć około 40 Mg. Bloki są wycinane w złożu za pomocą liny diamentowej, co w dużej mierze pozwala uzyskać bloki bardzo foremne, jednak nie na tyle, aby bloki te były idealne. Kolejnym decydującym ograniczeniem okazały się maksymalne wymiary wycinanych płyt, których wymiary musiały być dostosowane do maszyn obróbczych.

Tab. 1. Zestawienie ograniczeń przed i za trakiem

Skorelowanie wszystkich ograniczeń pozwoliło na końcową ocenę wykorzystania przestrzeni tnącej traka. Wyniki dowiodły, iż biorąc pod uwagę potrzeby oraz możliwości zakładu obróbczego, okazuje się, iż wykorzystanie traka w rzeczywistości jest większe, niż prezentowano początkowo. Średnio wynosi ono dla długości tnącej (SWL) 89%, natomiast dla wysokości tnącej (SWH) 77%.

Tab. 2. Porównanie wykorzystania przestrzeni tnących (przed i po uwzględnieniu ograniczeń)

Wyniki przeprowadzonych badań pokazują, że przestrzeń tnąca traka wykorzystywana jest w bardzo dużym stopniu. Trzeba jednak pamiętać, że dobór wielkości przecinanych bloków warunkowany jest również wymiarami elementów finalnych w celu minimalizacji odpadów w dalszych etapach obróbki płyt, a co z tym idzie – zmniejszenia stopnia wykorzystania traka.

Badania tego rodzaju oraz późniejsze ich analizy mogą być wykorzystywane w różnoraki sposób. Mogą one być bardzo cenne podczas planowania zakupu traka, zlecania wymiarów wydobywanych bloków, zamawiania bloków do przerobu czy wreszcie sprawdzeniu wykorzystania pracującej maszyny.

Literatura

Korzeniowski B., 2013, „Analiza procesu przecinania bloków granitowych na płyty trakiem 64-linowym typu Jupiter 64 Pedrini w Borowskich Kopalniach Granitu sp. z o.o. w Borowie”, praca dyplomowa, Wydział Geoinżynierii Górnictwa i Geologii PWr.

System LES to proste i skuteczne rozwiązanie, które jednocześnie nie wymaga dużych nakładów – praktycznie wszystkie elementy są wielokrotnego użytku (zużywają się jedynie paski dociskowe), zaś koszt zakupu podstawowego zestawu może się zwrócić już po pierwszym montażu, jeśli uda się skrócić czas pracy ekipy montażowej choćby o 1 godzinę.

Podstawowymi zaletami systemu LES jest skrócenie czasu montażu (mniejsze koszty robocizny), zapewnienie doskonałej prostopadłości ułożonych elementów w przypadku okładzin lub płaskości w przypadku posadzek (poprawa jakości wykonanych prac) oraz ustabilizowanie świeżo położonych elementów (zabezpieczenie przed przypadkowym poruszeniem).

•    System LES umożliwia szybkie i dokładne pozycjonowanie oraz montaż budowlanych elementów okładzinowych z kamienia lub ceramiki podczas instalacji schodów, okładzin, ościeżnic itp.

•    Zapewniona prostopadłość ułożenia elementów i zachowanie kątów prostych.

•    Czysty i estetyczny obszar roboczy – nie ma potrzeby użycia podkładek, ścisków itp. do ustawienia i unieruchomienia elementów; po zamontowaniu elementy są dostępne do użytku.

•    Metoda zapewnia ciągłą stabilność i dokładne ułożenie elementów podczas procesu montażu – nic się nie przesuwa, nie pochyla.

•    Znaczna oszczędność czasu montażu i zapewnienie idealnej dokładności.

System LES znacznie ułatwia prace budowlane z użyciem elementów kamiennych i umożliwia osiągnięcie dużej precyzji montażu nawet dla mniej wprawnych montażystów. Praktycznie wyklucza możliwość powstania błędów przy montażu elementów, będąc jednocześnie bardzo prostym w użyciu.

System nie ma porównania z innymi używanymi do tej pory systemami montażowymi.

System LES jest przeznaczony dla kamieniarzy, firm budowlanych wykonujących prace montażowe z użyciem elementów kamiennych, płytek ceramicznych.

 





Zabudowa z użyciem systemu LES – ościeżnica i schody

 

Elementy składowe systemu LES

A – kątownik (sprzedawany w opakowaniach po 50 szt.)

B – kwadrat (sprzedawany w opakowaniach po 50 szt.)

C1, C3 – elementy dystansowe (sprzedawane w opakowaniach po 50 szt.)

Elementy te są wielorazowego użytku.

Fs Fi – paski dociskowe (sprzedawane w opakowaniach po 250 szt.)

Elementy te zużywają się podczas montażu.

 

1. Umieścić dolny element – parapet lub próg montowanej konstrukcji.

2. Ułożyć pionową okładzinę, wkładając uprzednio ząbkowany plastikowy pasek dociskowy z prostopadłym ogranicznikiem – typ Fi (Fig. 1).

3. Założyć element A na montowanej konstrukcji i zacisnąć go do oporu za pomocą dostarczanego z zestawem pistoletu (Fig. 2).

4. Powtórzyć ten proces montażowy na górnym elemencie konstrukcji (Fig. 3).

5. Po zastygnięciu kleju można zdemontować plastikowe elementy montażowe, pociągając i urywając ząbkowane paski dociskowe.

 

1. Ułożyć prawidłowo stopnicę z podstopnicą – wkładając uprzednio ząbkowany plastikowy pasek dociskowy z prostopadłym ogranicznikiem – typ Fi (Fig. 1).

2. Założyć element A na montowanej konstrukcji i zacisnąć go do oporu za pomocą dostarczanego z zestawem pistoletu (Fig. 2).

3. Powtórzyć ten proces montażowy na górze podstopnicy, układając na niej kolejną stopnicę z paskiem dociskowym typ Fs (Fig. 3).

4. Założyć element B na montowanej konstrukcji i zacisnąć go do oporu za pomocą dostarczanego z zestawem pistoletu (Fig. 4a – montaż na styk lub 4b lub 4c – dobieramy odpowiednie wysunięcie za pomocą dystansów C1, C3).

5. Po zastygnięciu kleju można zdemontować plastikowe elementy montażowe, pociągając i urywając ząbkowane paski dociskowe.

Rozwój technologii produkcji nowych żywic powoduje obniżenie kosztów i polepszenie właściwości użytkowych tych produktów. Procedura ta powoduje, że coraz częściej w przemyśle kamieniarskim ucieka się do maskowania wszelakich niedociągnięć produkcyjnych, np. przy produkcji płyt kamiennych (marmurowych, trawertynów, granitowych, piaskowców). Stosuje się laminowanie zarysowanej powierzchni, wypełnianie pęknięć czy łączenie kilku elementów kamiennych w całość. Żywice – jako produkt tańszy – zastępują szlifowanie (przez laminowanie), gipsowanie alabastrowe (przez zalewanie pęknięć), śrubowanie (przez klejenie). Taka technologia jest o wiele tańsza i szybsza, jednak brak wiedzy na temat właściwości fizykochemicznych stosowanych żywic może doprowadzić do szybkiego uszkodzenia materiału albo pod wpływem czynników chemicznych oraz atmosferycznych do uszkodzenia samej żywicy (pękanie spojeń, żółknięcie lub łuszczenie laminatu).

Wpływ tych czynników był już wcześniej opisywany (ŚK nr 91 – przyp. red.). Tym razem zostały opisane same właściwości fizykochemiczne oraz proste analizy żywic najczęściej stosowanych w kamieniarstwie. Znajomość tej tematyki może być przydatna w szybkim rozpoznaniu danej żywicy zastosowanej przez producenta (w przypadku podejrzenia o nieprawidłowo podane informacje), a także ogólnym rozpoznaniu, czy w ogóle zastosowano proces żywicowania do zamaskowania np. rys, stłuczeń czy niewyszlifowanej powierzchni w zakupionym kamieniu.

  Rys. 1A. Laminowana część rysy.

  Rys. 1B. Cały fragment kamienia z częścią laminowaną.

  Rys. 2. Granit nieoszlifowany (1B) z częścią laminowanej powierzchni (1A – wygląd jak po wypolerowaniu).

 
Rys. 3A. Wypełnienie poliestrowe w trawertynie.

  Rys. 3B. Wypełnienie poliuretanowe w trawertynie wykonane wadliwą żywicą.

W zależności od właściwości mechaniczno-chemicznych tworzyw polimerowych rozróżnia się termoplasty i duroplasty.

Termoplasty pod wpływem temperatury przechodzą w stan plastyczny. Jeśli temperatura nie prowadzi do wyraźnych zmian właściwości polimeru, to termoplasty mogą być przetwarzane i kształtowane wielokrotnie. Do termoplastów należą prawie wszystkie tworzywa polimeryzacyjne, niektóre poliestry.

Duroplasty są to tworzywa, które pod wpływem podwyższonej temperatury lub innych czynników przekształcają się w produkt prze¬strzennie usieciowany, nietopliwy i nierozpuszczalny. W zależności od sposobu utwardzania rozróżnia się tworzywa termoutwardzalne (np. fenoplasty i aminoplasty) oraz chemoutwardzalne (np. poliuretany, nienasycone żywice poliestrowe i epoksydowe). Ogrzewanie produktu usieciowanego nie powodu¬je jego mięknienia, może natomiast doprowadzić do chemicznego zniszczenia poli-meru.

Żywice epoksydowe [EP] są to związki zawierające co najmniej dwie grupy epoksydowe, które można poddawać procesom usieciowania (utwardzania). Wybór utwardzacza zależy od temperatury utwardzania. Od temperatury utwardzania (do 180°C) zależy odporność cieplna utwardzonego produktu. Podstawowe formy zasto¬sowania tworzyw epoksydowych to żywice do zalewania, laminaty, kompozytowe elementy konstrukcyjne, kleje i proszkowe materiały malarskie oraz materiały do napraw i regeneracji (np. kamienia). Wzmacnianie żywic epoksydo¬wych zbrojeniami włóknistymi o dużej wytrzymałości (np. włókno szklane) pozwala uzyskać materiały konstrukcyjne nie ustępujące meta¬lom pod względem właściwości wytrzymałościowych.

Poliuretany, żywice poliuretanowe [PUR]. Powstają w wyniku polimeryzacji addycyjnej, wielofunkcyjnych izocyjanianów do amin i alkoholi. Poliuretany są tworzywami termoplastycznymi o niższej temperaturze topnienia od analogicznych poliamidów, ale mają one gorsze własności mechaniczne i nie są tak kruche jak poliamidy lite, przynajmniej w temperaturach powyżej 0°C. Charakterystyczną właściwością poliuretanów jest odporność na działanie wody i czynników atmosferycznych, bardzo dobra odporność na oleje, smary, rozpuszczalniki organiczne, rozcieńczone kwasy i zasady. Kleje poliuretanowe odznaczają się również dobrą przyczepnością do większości materiałów. Powłoki ochronne odznaczają się doskonałą przyczepnością do podłoża, odpornością na zadrapanie i urazy mechaniczne. Temperatura topnienia poliuretanów zawiera się w przedziale od ok. 120 do ok. 250°C. Wytrzymałość na rozciąganie wynosi od 50 do 160 kG/cm3, wydłużenie nawet do 830%.

Żywice poliestrowe są żywicami syntetycznymi, gdzie główne składniki stanowią różnego rodzaju poliestry. Najczęściej spotykane są dwuskładnikowe nienasycone żywice poliestrowe, w których proces sieciowania zachodzi w temperaturze pokojowej. Nienasycone żywice poliestrowe służą m.in. do ręcznego laminowania. Są też stosowane jako składniki kitów, szpachli, klejów. Żywica poliestrowa charakteryzuje się bardzo dobrą przyczepnością do metalu, stali, szkła i betonu. Jest odporna na temperaturę do 80°C oraz cechuje się krótkim czasem utwardzenia.

Żywice fenolowe (fenoloplasty) są żywicami z grupy duroplastów, czyli żywic utwardzalnych, przechodzących nieodwracalnie ze stanu plastycznego w stan utwardzony w wyniku działania podwyższonej temperatury lub pod wpływem czynników chemicznych albo obu naraz. Fenoplasty charakteryzują się dobrymi własnościami mechanicznymi, dielektrycznymi i termicznymi. W zależności od stosunku molowego reagentów i pH środowiska reakcji otrzymuje się dwie odmiany żywic fenolowo-formaldehydowych: nowolaku i rezolu. W przemyśle nowolak i rezol stosuje się do tłoczyw (kompozytów), lakierów, klejów, kitów, laminatów. Usieciowane wykazują dużą wytrzymałość, sztywność, twardość, odporność na rozpuszczalniki węglowodorowe (np. benzyna) jednak są nieodporne na roztwory kwasów i zasad oraz rozpuszczają się w alkoholach, ketonach i estrach, wykazują małą palność. Są kruchymi ciałami stałymi o temperaturze mięknienia około 70–80oC. Wyroby z tak produkowanych kompozytów fenolowych wymagają malowania ze względu na ich nie najlepsze walory estetyczne, żółknięcie pod wpływem światła oraz w większości przypadków wymagają usunięcia porowatości.

Silikony, żywice silikonowe. Związki należące do grupy syntetycznych polimerów krzemoorganicznych o wysokich właściwościach elastycznych, w których wszystkie atomy krzemu podstawione są grupami alkilowymi (najczęściej metylowymi lub etylowymi) lub arylowymi (najczęściej fenylowymi). W zależności od warunków produkcji otrzymuje się je w postaci olejów bądź żywic silikonowych. Silikony wykazują odporność chemiczną i termiczną, są zazwyczaj niepalne, choć w płomieniu się żarzą i rozkładają z wydzieleniem ciepła i krzemionki. Mają dobre właściwości elektroizolacyjne i smarne. Stosowane są jako oleje i smary. Stanowią dużą grupę składników żywic służących do produkcji lakierów, kauczuków, materiałów uszczelniających i łączących.

 Ze względu na skomplikowaną budowę chemiczną i różnorodność stosowanych dodatków analiza tworzyw jest bardzo trudna. Dokładna analiza (jakościowa i ilościowa) tworzyw sztucznych (żywic) wymaga wydzielenia polimeru z całej kompozycji i zastosowania wielu metod analitycznych, w szczególności instrumentalnych, tj.:

•    analiza elementarna,

•    oznaczenie temperatury przemian (DSC),

•    oznaczenie gęstości,

•    spektroskopia w podczerwieni,

•    spektrofotometria UV.

Podstawowa identyfikacja jakościowa typowych polimerów/żywic może być przeprowadzona stosunkowo prostą metodą (wykorzystującą różnice wynikające z budowy chemicznej meru, z którego zbudowany jest polimer/żywica), jest nią analiza płomieniowa. Badając zachowanie się polimerów w płomieniu, określamy różnice ich palności oraz rozpoznajemy po zapachu i zabarwieniu płomienia produkty rozpadu charakterystyczne dla danego polimeru.

Mały kawałek żywicy należy umieścić na łopatce i ogrzewać w płomieniu palnika Bunsena (niebieski stożek), można również palnikiem gazowym ogrzewać (opalać) bezpośrednio laminat lub fragment badanego materiału. Obserwacje należy porównać z tabelą nr 1.

Tabela 1. Podsumowanie próby płomieniowej dla najczęściej spotykanych polimerów i żywic stosowanych jako kleje i materiały żywicujące/laminujące w kamieniarstwie

Inną prostą analizą jest reakcja barwna, jaką dają polimery/żywice z odczynnikami chemicznymi, które zostały usystematyzowane przez Liebermana, Storcha i Morawskiego. Nie są to jednak reakcje tak charakterystyczne i wybiórcze jak dla związków małocząsteczkowych, dlatego też mogą służyć jedynie jako dodatkowy czynnik pomagający w identyfikacji. Dla potrzeb artykułu wybrano najprostszy i najtańszy zestaw odczynników, jakim są bezwodnik octowy i kwas siarkowy VI (można zamiennie zamiast bezwodnika zastosować „lodowaty” kwas octowy – kwas o stężeniu min. 99%).

Mały kawałek żywicy należy umieścić w probówce, dodać 1–2 krople bezwodnika octowego, a po 1 minucie kilka (5–10) kropli stężonego kwasu siarkowego, następnie natychmiast obserwować zabarwienie oraz zmiany, jakie zachodzą. Probówkę można delikatnie ogrzać, wtedy zmiany barwy są intensywniejsze. Można również potraktować jedną kroplą bezwodnika, a po 1 minucie – 2 kroplami kwasu siarkowego bezpośrednio laminat lub fragment badanego materiału. Charakterystyczne zabarwienia podane są w tabeli nr 2.

Tabela 2. Podsumowanie reakcji barwnych wg Liebermana, Storcha, Morawskiego dla najczęściej spotykanych polimerów i żywic stosowanych jako kleje i materiały żywicujące/laminujące w kamieniarstwie

Rodzaj tworzywa    Bezpośrednio po dodaniu    Po 10 minutach

silikony    brak zabarwienia    w niektórych przypadkach barwa żółta z ciemną otoczką

PUR    barwa żółta    barwa żółta

EP    barwa jasnopomarańczowa    barwa przechodząca w czerwonobrunatną

żywica poliestrowa (sieciowana)    brak zabarwienia    barwa żółta

żywica fenolowa    barwa czerwonofioletowa przechodząca w różową    barwa brunatna

Do prawidłowej obserwacji zachodzących zmian bezpośrednio na laminacie lub łączeniu dwóch kamieni żywicą można stosować przenośne mikroskopy cyfrowe podpięte do laptopa. Przykładowe zdjęcie analizy płomieniowej laminatu poliestrowego przedstawiono na rys. 4A i 4B, a analizę laminatu epoksydowego metodą reakcji barwnej przedstawia rys. 5.

  Rys. 4A. Opalony fragment laminowanego żywicą poliestrową granitu powstały po analizie płomieniowej.

 
Rys. 4B. Opalony fragment laminowanego żywicą epoksydową trawertynu powstały po analizie płomieniowej.

  Rys. 5. Analizy laminatu epoksydowego metodą reakcji barwnej Liebermana, Storcha, Morawskiego.

Dodatkowo można wykonać kilka innych prób, takich jak:

A) reakcja z 10% kwasem octowym (spirytusowy ocet spożywczy): w przypadku trawertynów i marmurów niepowlekanych/laminowanych/żywicowanych powstaje obfite pienienie – rozkład węglanów z wydzieleniem dwutlenku węgla w przeciwieństwie do materiałów pokrytych żywicą, która zapobiega takiej reakcji (rys. 6A i 6B);

B) ścieralność: w trakcie zdzierania (np. metalowym nożykiem) wierzchniej warstwy materiału kamiennego pokrytego żywicą, która wizualnie może być niezauważalna i wygląda jak wypolerowany kamień, nie będzie powstawał pył kamienny, tylko drobne wiórki materiału polimerowego (rys.7);

C) rozpuszczalność selektywna z zastosowaniem wybranych rozpuszczalników (opis w tabeli 1, kolumna 6).

  Rys. 6A. Brak reakcji z kwasem na powierzchni laminowanego trawertynu.

  Rys. 6B. Reakcja z kwasem na powierzchni nielaminowanego trawertynu (wydziela się dwutlenek węgla).

  Rys. 7. Struktury powstającego materiału po próbie zdrapywania powierzchni nielaminowanej (L) i laminowanej (P).

Literatura wykorzystana i uzupełniająca

1. Analiza polimerów syntetycznych, pr. zbior., red. S. Pietras, WNT, Warszawa 1971.

2. Ashby M.A., Materiały inżynierskie, tom II, WNT, Warszawa 1996.

3. Brejer Z., Żywice epoksydowe, WNT, Warszawa 1982.

4. Broniewski T., Metody badań i oceny właściwości tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa 2000.

5. Domke W., Vademecum materiałoznawstwa, WNT, Warszawa 1989.

6. Kastierina T., Kalinina Ł., Chemiczna analiza tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa 1965.

7. Kłosowska-Wołkowicz Z., Żywice i laminaty poliestrowe, WNT, Warszawa 1969.

8. Korszak W., Technologia tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa 1981.

9. Mizerski W., Tablice chemiczne, Adamantan, Warszawa 2013.

W artykule przedstawiono wpływ faktury powierzchni posadzkowych płytek kamiennych na odporność na poślizg. Omówiono też wyniki badań laboratoryjnych wykonanych za pomocą przyrządu wahadłowego oraz wymagania dotyczące różnego rodzaju posadzek wykonanych ze skał magmowych, osadowych i metamorficznych o różnych fakturach powierzchni w warunkach suchych, mokrych oraz z występującymi zanieczyszczeniami.

Płytki posadzkowe występują w szerokiej gamie wyrobów o różnych kształtach i wymiarach. Po nadaniu wymaganego kształtu i wymiaru, za pomocą specjalistycznych maszyn takich jak piły i traki, w których elementem tnącym są liny z tulejkami diamentowymi lub tarcze o różnych rozmiarach, powierzchnie elementu poddawane są obróbce mającej na celu nadanie im określonego stanu gładkości lub szorstkości, co określa się jako fakturowanie.

We wnętrzu pomieszczeń budynków takich jak salony, kuchnie, korytarze, hale dworców lub lotnisk, galerie handlowe, muzea itp. najpowszechniej stosowane są posadzki z kamienia naturalnego wykonane na tak zwany wysoki połysk, ponieważ przyjmuje się, że gładkie wykończenie powierzchni wydobywa z kamienia piękno jego wewnętrznej struktury, kolor i użylenie oraz czyni lustrzany klimat pomieszczeń. Na obszarach zewnętrznych (głównie parkingach, placach przed budynkami, skwerach, deptakach itp.) wykładziny

z naturalnego kamienia obrobione są w taki sposób, aby ich powierzchnie były szorstkie, nierówne bądź posiadające rowki. Mimo braku połysku i gładkości odpowiednie ich ułożenie może tworzyć bardzo ciekawe mozaiki komponujące się z otaczającą przestrzenią. Posadzki polerowane łatwo jest utrzymać w czystości, natomiast nie są one wystarczająco pewne pod względem zabezpieczenia przed poślizgiem. Z kolei posadzki kamienne o szorstkiej powierzchni we wszystkich warunkach zalegania powinny cechować się bezpieczeństwem przed poślizgiem, trwałością, małą przyczepnością zanieczyszczeń.

KAMIENNE PŁYTKI POSADZKOWE

Przed trafieniem w docelowe miejsce użytkowania płytki posadzkowe muszą przejść szereg badań. Oprócz badania odporności na poślizg, które wykonywane jest przeważnie w ostatniej kolejności, przeprowadza się badania, w których zostają określone wartości takie jak: wytrzymałość na ściskanie i zginanie, odporność na zamarzanie i rozmarzanie, ścieralność, nasiąkliwość, (PN-EN 12058: 2005P). Mając wyniki wyżej wymienionych badań, można ściśle określić przydatność danej płytki posadzkowej na podstawie dopuszczalnych wartości znajdujących się w szeregu specjalistycznych norm.

Płytki posadzkowe powstałe z cięcia lub łupania kamienia naturalnego muszą posiadać co najmniej 12 mm grubości. Taka, a nie inna ich grubość wynika z badań wytrzymałości na ściskanie i zginanie. Ostateczna grubość płytek dobierana jest w zależności od ich późniejszego przeznaczenia, występujących obciążeń eksploatacyjnych oraz rodzaju i parametrów skały, z której zostały sporządzone. Płyty przeznaczone na posadzki charakteryzują się różnego rodzaju kształtem, najpowszechniej występują w kształcie prostokątnym lub kwadratowym, o wymiarach nie przekraczających 80 na 80 cm. Montaż płytek posadzkowych do konstrukcji nośnej przeprowadza się w odpowiednich warunkach atmosferycznych. Tradycyjny sposób układania polega na ułożeniu płyt ze skał twardych na zaprawie cementowej w proporcji 1:3 (cement-piach), skał miękkich na zaprawie cementowo-wapiennej 1:1:6 (cement-wapno-piach), natomiast dla skał jasnych (np. marmurów i piaskowców), podatnych na zaplamienie, stosuje się białe cementy. Nowe rozwiązania wykorzystują specjalne prefabrykowane zaprawy klejące (PN-EN 12058: 2005P).

Ze względu na późniejsze zastosowanie płytkom nadaje się fakturę ostateczną. Powierzchnię elementu kamiennego poddaje się różnorakiej obróbce, np. w celu poprawy estetyki, polepszenia właściwości fizyczno-chemicznych kamienia, wzmocnienia i konsolidacji oraz ochrony przed czynnikami środowiskowymi, do których zaliczyć można poślizg (PN-EN 12670: 2002P). Istotą procesu fakturowania jest nadanie kamiennej płycie parametrów dotyczących cech estetycznych oraz zewnętrznego wyglądu, uzyskując finalnie ostrość użylenia, kolor, ziarnistość, defekty, wypukłość, chropowatość i gładkość.

Wyróżnia się płytki posadzkowe o następujących rodzajach faktur:

•    Faktura szlifowana – powstała w procesie obróbki ściernej poprzez wygładzenie powierzchni kamienia bez połysku; jest ona matowa, jednolicie równa, z widocznymi kolistymi rysami.

•    Faktura polerowana – powstała w procesie obróbki ściernej poprzez wygładzenie powierzchni kamienia z nadaniem trwałego połysku; jest ona wynikiem kolejnych stadiów szlifowania segmentami ścierającymi o różnej granulacji proszku szlifierskiego związanego spoiwem.

•    Faktura półpolerowana – powstała w procesie obróbki ściernej poprzez nadanie jednolicie gładkiej powierzchni matowej lub niekiedy z lekkim, jedwabistym połyskiem, wgłębienia występujące na powierzchni mieszczą się w przedziale od 0,04 do 0,08 mm.

•    Faktura płomieniowana – powstała w procesie obróbki płomieniowej (termicznej) poprzez skierowanie na powierzchnię skały wysokotemperaturowego płomienia wydobywającego się z dyszy palnika pod wysokim ciśnieniem.

•    Faktura piaskowana – powstała poprzez uderzenie strumienia ziarn piasku w powierzchnie skalną; charakteryzuje się ona szorstką, matową, równomierną powierzchnią oraz utratą pierwotnego koloru przez skałę.

•    Faktura szczotkowana – powstała poprzez wygładzenie wcześniej nadanej faktury piaskowanej lub płomieniowanej za pomocą specjalnych drucianych szczotek; powierzchnia skały jest gładka, lecz nie do końca płaska i równa, a raczej lekko bruzdowata (PN-EN 12670: 2002P).

Poślizg jest zjawiskiem często występującym w środowisku nas otaczającym, ma on ścisłe powiązanie z tarciem, czyli odpornością na ruch względny występujący pomiędzy dwoma stykającymi się ciałami oraz z siłą tarcia działającą stycznie do powierzchni styku. W wielu sytuacjach zachodzących na co dzień, poślizg jest przydatny, jednak gdy wystąpi w strefie kontaktu obuwia z posadzką, może dojść do utraty przyczepności i kontroli równowagi przechodniów, co niesie za sobą zwiększone ryzyko upadku. Podczas gdy poszkodowany dozna urazów kończyn bądź obrażeń ciała, często sprawę rozstrzyga sąd, którego zadaniem jest określenie prawidłowości wykonania i ułożenia posadzki kamiennej. Aby to było możliwe, musi wtedy skorzystać z wyników badań odporności na poślizg przeprowadzonych na zlecenie dostawcy płytek skalnych.

 

Badanie odporności na poślizg przeprowadzono metodą określoną w normie PN-EN 14231 Metody badań kamienia naturalnego. Oznaczenia odporności na poślizg dokonuje się z użyciem przyrządu wahadłowego. Istotą badania jest wyznaczenie wartości parametru SRV (ang. slip resistance value) według normy PN-EN 14231: 2004P. Parametr SRV jest około stokrotnie większy od współczynnika tarcia występującego między powierzchniami poślizgu. Mając wyniki pomiarów parametru SRV, określono możliwość wystąpienia poślizgu na podstawie poniższej tabeli.

Tabela 1. Możliwość poślizgnięcia w zależności od wartości testu

Do określenia wartości parametru SRV wykorzystano wahadłowy przyrząd do badania tarcia przygotowany do badań próbek kamienia w warunkach laboratoryjnych wyprodukowany przez firmę Wessex Engineering, pochodzącą z Wielkiej Brytanii. Przyrząd wahadłowy tego typu wykorzystywany jest na całym świecie. Jego budowa umożliwia bezproblemowe przeprowadzanie badań poza laboratorium, a więc równie dobrze w terenie, zarówno na posadzkach użytkowanych przez przechodniów, jak i na drogach.

 

W badaniu odporności na poślizg wykorzystano próbki, których wymiary umożliwiły badanie powierzchni o wymiarach 136×86 mm. Większość z nich miała prostokątny kształt i zbliżoną grubość. Wykorzystane płytki z surowców skalnych pochodzą głównie z kamieniołomów znajdujących się na obszarze Dolnego Śląska. Resztę stanowią trzy próbki czarnego granitu sprowadzonego z Zimbabwe, marmur z Włoch, granit z Ukrainy, gabro i granit z RPA oraz gnejs z Indii. Najliczniejszą grupę stanowią płytki wykonane z granitu strzegomskiego. Surowiec ten jest najczęściej stosowany do tworzenia posadzek zarówno zewnętrznych, jak i wewnętrznych ze względu na dobre właściwości, duże zasoby oraz niższą od pozostałych skał cenę.

Odporność na poślizg wyznaczono na próbkach kamiennych, które posiadały faktury: szlifowane, polerowane, półpolerowane, piaskowane, płomieniowane oraz szczotkowane – także w warunkach, gdy próbka została zanieczyszczona piaskiem lub substancją tłustą.

Do wyznaczenia wpływu faktury oraz zanieczyszczenia na odporność na poślizg wykonano serię pomiarów współczynnika SRV na szesnastu różnych próbkach płytek posadzkowych. Badane próbki opisano w tabeli 2.

Tabela 2. Zestawienie próbek kamiennych płytek posadzkowych

Nr próbki	Rodzaj skały	Faktura
1	granit strzegomski	płomieniowana
2	granit strzegomski	piaskowana
3	granit strzegomski	szlifowana
4	granit Impala	szczotkowana
5	piaskowiec dolnośląski (Radków)	półpolerowana
6	marmur Biała Marianna	półpolerowana
7	labradoryt	polerowana
8	gnejs Cosmic Black	polerowana
9	marmur Sławniowice	polerowana
10	granit Santiago Rosso	polerowana
11	granit strzegomski	polerowana
12	marmur Carrara	polerowana
13	sjenit kośmiński	piaskowana
14	granit strzegomski (Kostrza)	płomieniowana
15	granit Nero Zimbabwe	płomieniowana
16	granit Nero Zimbabwe	piaskowana
17	granit Nero Zimbabwe	szczotkowana

 

Wpływ faktury na odporność na poślizg najskuteczniej obrazują wyniki badań przeprowadzonych w warunkach wilgotnych (próbki skalne umieszczono w plastikowej kuwecie wypełnionej wodą o temperaturze 20 ± 5⁰C na okres około 24 godzin, dodatkowo przed każdym pomiarem na powierzchnię próbki nanoszona była woda). W warunkach suchych wszystkie próbki bez względu na fakturę powierzchni wykazały niską lub znikomo niską możliwość poślizgnięcia, natomiast mokra powierzchnia zdecydowanie bardziej sprzyja zjawisku poślizgu w strefie kontaktu podeszwy z uczęszczaną powierzchnią.

Tabela 3. Wynik badań i ocena możliwości wystąpienia poślizgu w warunkach wilgotnych

Nr próbki	Faktura	Średnia		Średnia z A i B	Parametr SRV	Możliwość poślizgu
		kierunek A	kierunek B
1	płomieniowana	62,8	62,6	62,7	63	niska
2	piaskowana	70,2	68,6	69,4	70	wyjątkowo niska
3	szlifowana	28,6	32,8	30,7	31	umiarkowana
4	szczotkowana	39,2	39,6	39,4	39	niska
5	półpolerowana	50,6	50,8	50,7	51	niska
6	półpolerowana	16,4	18,6	17,5	18	wysoka
7	polerowana	14,8	15,2	15,0	15	wysoka
8	polerowana	19,6	19,4	19,5	20	wysoka
9	polerowana	20,0	17,8	18,9	19	wysoka
10	polerowana	20,0	19,8	19,9	20	wysoka
11	polerowana	19,6	15,8	17,7	18	wysoka
12	polerowana	15,8	15,6	15,7	16	wysoka
13	piaskowana	62,8	63,8	63,3	63	niska
14	płomieniowana	52,0	55,0	53,5	54	niska
15	płomieniowana	43,6	45,0	44,3	44	niska
16	piaskowana	64,2	64,0	64,1	64	niska
17	szczotkowana	26,4	25,2	25,8	26	umiarkowana

 

Przeprowadzone badania odporności na poślizg w warunkach próbek wilgotnych wykazały, że wszystkie posadzki o fakturze polerowanej stanowią potencjalne źródło poślizgnięcia się, a w konsekwencji upadku. Wartości parametru SRV uzyskane podczas badania polerowanych próbek wilgotnych wynosiły: 15, 20, 19, 20, 18, 16, co oznacza wysoką możliwość poślizgu. Dowiedziono też, że posadzki wykonywane w miejscach, gdzie dochodzi do częstego zawilgocenia, powinny mieć nadaną fakturę piaskowaną, która ze względu na swoją chropowatość podczas badania wykazała się wysoką odpornością na poślizg (wartości SRV: 70, 63, 64). Niższe wartości (SRV: 63, 54, 44) osiągnęły płytki z fakturą płomieniowaną, co oznacza niską możliwość poślizgu. Wyjątek stanowi piaskowiec dolnośląski, który charakteryzuje się niską możliwością poślizgu (SRV: 51). Przyczyną takiego wyniku jest jego porowatość, dzięki której z łatwością absorbuje pojawiającą się na powierzchni wilgoć.

Możliwość poślizgu wzrasta, gdy na powierzchni posadzki kamiennej pojawią się zanieczyszczenia (piasek lub olej). Do takiego badania wykorzystano piasek pochodzenia rzecznego. Po dostarczeniu do laboratorium został on umieszczony w przesiewaczu wibracyjnym w celu otrzymania frakcji 1–2 mm. Piasek nanoszono i rozprowadzano równomiernie po całej powierzchni badanej próbki, tak aby stworzył cienką warstwę.

Tabela 4. Wynik badań i ocena możliwości wystąpienia poślizgu w warunkach zanieczyszczenia piaskiem

Nr próbki	Faktura	Średnia		Średnia z A i B	Parametr SRV	Możliwość poślizgu
		kierunek A	kierunek B
1	płomieniowana	37,2	39,4	38,3	38	niska
2	piaskowana	36,8	39,4	38,1	38	niska
3	szlifowana	22,6	24,4	23,5	24	wysoka
4	szczotkowana	27,4	30,2	28,8	29	umiarkowana
5	półpolerowana	27,8	26,2	27,0	27	umiarkowana
6	półpolerowana	20,2	20,0	20,1	20	wysoka
7	polerowana	15,2	15,0	15,1	15	wysoka
8	polerowana	18,0	17,0	17,5	18	wysoka
9	polerowana	16,4	17,0	16,7	17	wysoka
10	polerowana	15,0	16,0	15,5	16	wysoka
11	polerowana	19,0	19,6	19,3	19	wysoka
12	polerowana	18,2	19,0	18,6	19	wysoka
13	piaskowana	40,0	40,4	40,2	40	niska
14	płomieniowana	40,6	42,0	41,3	41	niska
15	płomieniowana	34,4	36,0	35,2	35	niska
16	piaskowana	35,8	36,0	35,9	36	niska
17	szczotkowana	24,4	22,0	23,2	23	wysoka

 

Pojawienie się ziaren piasku, szczególnie na powierzchniach o fakturze polerowanej, ma niekorzystny wpływ zarówno na przyczepność obuwia do posadzki, jak i na jej wygląd. Ziarna piasku działają jak materiał ścierny używany podczas polerowania i wskutek zachodzącego tarcia po przejściu przechodniów mogą zarysować powierzchnię, co skutkuje utratą połysku i gładkości.

 

Wykonane badania pozwalają na stwierdzenie, że próbki skalne o fakturach piaskowanej i płomieniowanej podczas badania osiągnęły dolną granicę (parametr SRV: 38, 38, 40, 41, 35, 36), określającą niską możliwość poślizgnięcia. Wartości parametru SRV uzyskane w badaniach na płytkach z fakturami polerowanymi, półpolerowanymi i szlifowaną oscylowały w pobliżu wyników uzyskanych z badania w warunkach wilgotnych. Pojawiający się piasek na powierzchniach użytkowych ma podobne działanie co woda i może być równie niebezpieczny dla poruszających się przechodniów.

 

Jako drugi rodzaj zanieczyszczenia wybrano substancję tłustą – rafinowany olej rzepakowy, który w swoim składzie zawierał 91,2 g tłuszczu na 100 ml. Przed każdym pomiarem na powierzchnię próbki nanoszono i rozprowadzano równomiernie 1,5– 2,0 ml oleju, aby stworzył cienką warstwę. Ślizgacz przyrządu wahadłowego również zostawał zwilżony tłuszczem.

Tabela 5. Wynik badań i ocena możliwości wystąpienia poślizgu w warunkach zanieczyszczenia olejem

Badanie odporności na poślizg próbek zanieczyszczonych olejem wykazało, że najbardziej niebezpieczną substancją zalegającą na powierzchni kamiennej posadzki jest olej. Na większości badanych próbek po zanieczyszczeniu olejem stwierdzono wysoką możliwość wystąpienia poślizgu w strefie kontaktu podłoża z podeszwą (wartości SRV: 12, 15, 14, 18, 15, 15, 16, 15, 6, 24, 17, 25, 10). Nieco bezpieczniejsze są posadzki cechujące się wyższą chropowatością. Faktury płomieniowana i piaskowana osiągnęły wyższe wartości parametru (SRV: 28, 35, 24, 27, 17, 25), lecz również nie gwarantują stuprocentowego bezpieczeństwa w warunkach zanieczyszczenia olejem. Największą odpornością na poślizg cechuje się w tym przypadku piaskowiec dolnośląski (wartość SRV: 36), który podobnie jak w warunkach zawilgocenia dzięki małej zwięzłości i występującym porom zdołał pochłonąć część nanoszonego oleju.

Dominik Kędzierski

LITERATURA

Byrdy A., Odporność na poślizg posadzek kamiennych, „Świat Kamienia” nr 60, Opole 2009.

Frankiewicz W., Obróbka skał, wykład dla studentów, 2012.

PN-EN 12058: 2005P Wyroby z kamienia naturalnego – płyty posadzkowe i schodowe.

PN-EN 12670: 2002P Kamień naturalny – terminologia.

PN-EN 14231: 2004P Metody badań kamienia naturalnego – oznaczanie odporności na poślizg z użyciem przyrządu wahadłowego.

Obróbka powierzchni elementów kamiennych, w wyniku której uzyskują one odpowiednią fakturę i wykończenie, to jeden z głównych procesów w produkcji kamieniarskiej. Proces ten stosowany jest nie tylko do obróbki powierzchni głównych, ale także do powierzchni bocznych elementów kamiennych i realizowany jest za pomocą urządzeń znanych powszechnie pod nazwą „boczkarki”. Służą one głównie do wyrównywania i nadawania kształtu bocznym powierzchniom płyt. Boczkarki o najprostszej budowie, często jednogłowicowe, służą do szlifowania i polerowania boków płaskich. Te najbardziej zaawansowane, wielogłowicowe, o głowicach obróbczych ruchomych i konstrukcji przelotowej, umożliwiają także: wykonanie faz na krawędziach płyty, wyprofilowanie bocznej powierzchni w formie półwałka, ćwierćwałka, kalibrowanie powierzchni płyty, wykonanie ociekacza.

W urządzeniach tych stosowane są jako narzędzia obróbcze głowice i tarcze szlifierskie, które w zależności od konstrukcji boczkarki pracują pionowo, pod kątem lub poruszają się obiegowo. Oprócz tarcz szlifierskich stosuje się frezy o wyprofilowanym kształcie i tarcze tnące do wykonywania ociekacza.

Na proces obróbki bocznej powierzchni płyt za pomocą boczkarek mają wpływ następujące podstawowe czynniki: właściwości fizykomechaniczne przecinanej skały, parametry obrabianych elementów kamiennych, parametry pracy maszyny oraz zużywanie się głowic i tarcz szlifierskich. Celem przedstawionych w artykule badań było określenie wpływu parametrów elementów kamiennych i rodzaju operacji obróbczych na czas obróbki elementu, a także określenie stopnia zużycia diamentowych tarcz szlifierskich w zależności od uziarnienia ziarn diamentowych.

Badania zostały wykonane w zakładzie obróbczym Litos Sp. z o.o. na boczkarce firmy Comandulli model Musa, która przeznaczona jest do profilowania i obróbki bocznych powierzchni płyt. Podstawowe operacje obróbcze możliwe do wykonania na boczkarce to: polerowanie, kalibrowanie, wykonanie fazki górnej i dolnej, wykonanie ociekacza, profilowanie boku frezem kształtowym.

Boczkarka Musa należy do boczkarek typu przelotowego i zbudowana jest z następujących elementów:

– taśmy transportującej element kamienny, umieszczonej poziomo, o szerokości 600 mm;

– zestawu głowic ściernych i polerujących o średnicy 130 mm, zamontowanych po lewej stronie taśmy transportującej, służących do wykonywania faz, szlifowania oraz polerowania powierzchni bocznych umieszczonych prostopadle do płyty w przypadku obróbki boku prostego, pod kątem 45 stopni, jeśli wykonują fazowanie; głowice ułożone są ze wzrastającą granulacją ziarn diamentowych (60, 120, 280, 400, 600, 800 oraz paralux) – od najbardziej ściernych do wygładzających i nadających połysk;

– rolek dociskowych pneumatycznych, dociskających obrabiany element przesuwający się na taśmie przed głowicami szlifującymi;

– czujnika elementów regulującego pracę rolek dociskowych;

– układu dostarczającego wodę do chłodzenia narzędzi i obrabianej płyty;

– piły służącej do wykonania ociekacza;

– frezu profilującego.

Dane techniczne boczkarki przedstawia tabela 1.

 

Badania przeprowadzono przy obróbce bocznych powierzchni płyt z następujących skał:

(1) granit Strzegom, skały o zabarwieniu jasnoszarym, o następujących parametrach technicznych: gęstość – 2,67 g/cm3; nasiąkliwość – 0,35%; porowatość – 1,49%; wytrzymałość na ściskanie – 193,3 MPa; wytrzymałość na zginanie – 15,2 MPa;

(2) granit Balmoral (Finlandia), skały o barwie czerwonawej o następujących parametrach technicznych: gęstość – 2,64 g/cm3; nasiąkliwość – 0,10–0,15%; porowatość – 0,41%; wytrzymałość na ściskanie – 187,6 MPa; wytrzymałość na zginanie – 11,8 MPa;

(3) granit Szwed (Szwecja), skała o barwie popielato-czarnej i następujących parametrach: gęstość – 2,95 g/m3; nasiąkliwość – 0,04%; wytrzymałość na ściskanie – 267 Mpa; wytrzymałość na zginanie – 29,3 Mpa.

Celem badań jest pomiar i analiza czasu obróbki płyt i elementów kamiennych za pomocą boczkarki automatycznej ze względu na rodzaj, właściwości skały oraz wymiary płyty. W trakcie badań dokonywano pomiarów obrabianych płyt. Płyty mierzono metrówką z dokładnością do 1 cm (grubość, długość i szerokość płyt), a czas obróbki mierzono z dokładnością do 1 s.

Operacje obróbcze, podczas których wykonywano pomiary, to:

– faza górna;

– faza górna i poler;

– faza górna i dolna;

– faza górna, dolna, poler;

– faza górna, dolna, poler, ociekacz.

Przed pomiarem płytę ustawiano tak, aby jej początek znajdował się przed czytnikiem elementów, następnie włączano maszynę i rozpoczynano pomiar przez włączenie stopera. Podczas pomiaru płyta przesuwała się na taśmie wzdłuż ścierających bok płyty głowic ścierających i polerujących, a następnie głowic do fazek. W końcowym odcinku wykonywany był ociekacz. Po podniesieniu się ostatniego docisku pneumatycznego płyta skalna wysuwała się na rolki końcowe. Wówczas pomiar kończono. Pomiary wykonano podczas obróbki: 63 płyt z granitu strzegomskiego, 16 płyt z granitu Barmoral i 15 płyt z granitu Szwed.

W tabeli 2 przedstawiono wyniki pomiarów parametrów płyt, czasu obróbki poszczególnych płyt.

Rodzaj skały	Rodzaj obróbki	Wymiary obrabianych płyt dł.×szer.×grub.	Masa płyty	Prędkość taśmy – zakres	Prędkość taśmy, wartość ustalona	Ilość obrabianych płyt	Zakres zmierzonych wartości czasu obrabiania płyty	Wartość średnia czasu obrabiania	Ilość operacji
		[cm]	kg	[cm/min]	[cm/min]	szt.	[sekunda]	[sekunda]	szt.
granit strzegomski	faza górna	200×15×2	16	48–50	48	10	609–614	612	1
granit Balmoral	faza górna	85×70×2	31	48–51	51	12	390–397	393	1
granit szwedzki	faza górna, poler	95×70×2	39,2	48–50	50	13	422–433	426	2
granit strzegomski	faza górna i dolna	200×25×2	26,7	51–48	48	12	685–693	690	2
granit strzegomski	faza górna i dolna	135×25×2	18	51–48	48	20	485–503	492	2
granit szwedzki	faza górna i dolna	240×55×3	116,8	48–45	45	2	922, 924	923	2
granit strzegomski	faza górna i dolna, poler	200×25×3	40,1	48–51	51	8	766–811	790	3
granit Balmoral	faza górna i dolna, poler	200×70×3	111	48–51	51	4	772–788	780	3
granit strzegomski	faza górna, faza dolna, polerowanie i kapinos	200×54×3	86,5	42–37	39	13	873–882	876	4

Tabela 2. Wyniki pomiarów obróbki powierzchni bocznych płyt 

Na podstawie uzyskanych pomiarów określono zależności czasu wykonania poszczególnych operacji od długości płyty, masy płyty i ilości operacji, które przedstawiają rysunki: 2, 3, 4.

 Rys. 2. Zależność czasu obróbki od długości płyty

 Rys. 3. Zależność czasu obróbki od masy płyty

 
Rys. 4. Zależność czasu obróbki od ilości operacji

Podczas badań dokonano oceny zużycia i zdolności obróbczej segmentów ścierających i polerujących. W badanym modelu boczkarki do szlifowania i polerowania boków płyt stosowane są głowice z segmentami ściernymi o ścierniwie diamentowym i spoiwie syntetycznym. Głowice ułożone są ze wzrastającą granulacją ziarn diamentowych, tj. 60, 120, 280, 400, 600, 800 wyrażoną w meshach (ilość ziaren diamentu przechodzących przez sito o powierzchni 1 cala) od najbardziej ściernych do wygładzających i nadających połysk.

Do oceny zużycia segmentów przyjęto okres pracy boczkarki od lipca 2011 do lutego 2012 r. Uwzględniono ilość obrobionych m.b. boków płyt głowicami szlifującymi i polerującymi oraz stopień zużycia segmentów wyrażony ilością wykorzystanych segmentów w tym okresie. W tabeli nr 3 przedstawiono wielkość produkcji boczkarki z podziałem na poszczególne operacje.

Całkowita wielkość produkcji P	Wykonanie frezowania i nacinanie ociekacza (oszacowane) FN = 10% P	Wykonanie fazowania F	Obróbka powierzchni bocznych segmentami szlifującymi i polerującymi PSP = P – FN – F
m.b.
9100	910	1000	7190

Tabela 3. Wielkość produkcji boczkarki w okresie: lipiec 2011 – luty 2012 r.

Przyjmując wartość PSP i ilość zużytych segmentów poszczególnych granulacji, określono zdolność obróbczą pojedynczego segmentu. Wyniki obliczeń przedstawiono w tabeli nr 4.

Tabela 4. Zdolność obróbcza segmentów ścierających i polerujących

Określone na podstawie badań zależności pozwalają na stwierdzenie że:

1.    Przy porównywalnej prędkości taśmy transportującej obrabianą płytę, tj. 48–51 cm/min, z parametrów określających cechy związane z wielkością płyty czynnikiem najbardziej wpływającym na czas obróbki jest długość obrabianego elementu.

2.    Czas obróbki w mniejszym stopniu zależy od ilości operacji. Wynika to z przebiegu procesu obróbki, gdzie kilka operacji może odbywać się jednocześnie, np.: polerowanie, wykonanie fazy, wykonanie ociekacza – co zresztą wykazuje określona zależność.

3.    Wraz ze wzrostem granulacji ziaren diamentu (coraz mniejsze ziarna diamentu) maleje zużycie segmentów ścierających i zwiększa się ich zdolność obróbcza wyrażona ilością m.b. obrobionych elementów.

4.    Określone w wyniku przeprowadzonych badań zależności oraz informacje o zdolności obróbczej segmentów ścierających dają możliwość producentom elementów kamiennych prognozowania czasu obróbki w zależności od wymiarów elementów kamiennych, a także określania zapotrzebowania na segmenty ścierające.

 

LITERATURA

[1]    Chrząszczewski W., Obróbka mechaniczna i obrabiarki do kamienia, Firma hg. Braune, Jawor 2004.

[2]    Bury J., Analiza procesów obróbki oraz profilowania elementów kamiennych za pomocą boczkarki automatycznej. Praca dyplomowa, Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii PWr, Wrocław 2012.

[3]    www.rynekkamienia.pl

[4]    www.comandulli.it

[5]    www.comandulli.pl/musa.html