Stosowanie piasku w obróbce strumieniowo ściernej powierzchni.

Oznaczenia czystości powierzchni przygotowanej do malowania symbolami Sa wywodzą się z angielskiego słowa sandblasting (piaskowanie), jednak stosowanie piasku jako  ścierniwa zostało w Unii Europejskiej bardzo ograniczone, a w niektórych krajach całkowicie wyeliminowane. Mimo zakazów, piasek jest nadal dość powszechnie stosowanym ścierniwem, nie ma obecnie w kraju norm i wymagań do oceny jego przydatności.

Od wejścia Polski do Unii Europejskiej, a więc od maja 2004 r., obowiązywało Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 14 stycznia 2004 r  w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy czyszczeniu powierzchni, malowaniu natryskowym i natryskiwaniu cieplnym, obecnie zastąpione Rozporządzenie Ministra Rozwoju i Technologii (Dziennik Ustaw poz. 2159) jednak w odniesieniu do piasku nic się nie zmieniło: „Do czyszczenia powierzchni niedopuszczalne jest stosowanie suchego piasku kwarcowego jako ścierniwa lub dodatku do innych ścierniw.”

Jak Polska długa i szeroka spotyka się na płotach i warsztatach ogłoszenia reklamujące piaskowanie felg, konstrukcji stalowych, itp. Ustawa obowiązuje od ponad 7 lat, a mimo to usługi piaskowania są nadal powszechne. Jest to możliwe z kilku powodów, wspomniane rozporządzenie dopuszcza stosowanie piasku kwarcowego w pneumatycznych metodach mokrych i wilgotnych, dopuszcza też stosowanie innych ścierniw mineralnych takich jak: „rozdrobnione skały i minerały, w tym oliwin, staurolit, dolomit, granit i inne”. Nie jestem geologiem ani gleboznawcą, ale z tego co pamiętam ze szkoły, piasek to nic innego jak skała rozdrobniona na skutek naturalnej erozji spowodowanej głównie przez wiatr i wodę. Nie jest też jasno określone, kto ma egzekwować to rozporządzenie: Państwowa Inspekcja Pracy, czy może Inspektorat Ochrony Środowiska? Jest więc sporo niekonsekwencji w tym dokumencie.

Wielu wykonawców nadal stosuje piaski do oczyszczania powierzchni stali tłumacząc, że jeżeli pracują w zbiorniku magazynowym, czy nawet w hali to jest to układ zamknięty. Znalazło się też kilka utytułowanych osób, które wydają zaświadczenia informujące, że stosowanym ścierniwem jest kruszony granit i chociaż drobinki tego ścierniwa gołym okiem do złudzenia przypominają piasek trudno polemizować ze specjalistą. Niezależnie od tego czy jest to legalne, czy też nie, piasek jest nadal dość powszechnie stosowanym ścierniwem. Z punktu widzenia jakości przygotowania powierzchni dobrej jakości piasek jest równie skutecznym ścierniwem jak elektrokorund, żużel pomiedziowy, czy nawet śruty stalowe i staliwne (fot.1). Drobne frakcje piasku są niezastąpionym ścierniwem do tzw. omiatania, czyli na przykład schropowacenia w pełni utwardzonej („zeszklonej”) powłoki epoksydowej przed nałożeniem kolejnej warstwy epoksydu lub poliuretanu.

Fot. 1 Struktura powierzchni oczyszczonej piaskiem jest na ogół „pośrednia” pomiędzy wzorcem profilu ostro i kulistego

Nie namawiam nikogo do łamania prawa, wiec zakładam, że podane dalej informacje na temat oceny piasku jako ścierniwa będą przydatne dla piasku stosowanego w obróbce hydro-ściernej.

Najlepsze jakościowo piaski pochodzą z kopalń w okolicach Tomaszowa Mazowieckiego. Są to czyste piaski kwarcowe pozbawione zanieczyszczeń organicznych, kredy i margla, praktycznie pozbawione soli o odczynie wyciągu wodnego zbliżonym do obojętnego (fot. 2).

Fot. 2 Piasek kwarcowy z okolic Tomaszowa Mazowieckiego

Na rynku oferowane są piaski pochodzące z różnych miejsc, z kopalń kruszyw budowlanych lub wydobywane z rzek. Piaski morskie ze względu na wysokie zasolenie i znaczne rozdrobnienie należy pominąć.  Przy wyborze dostawcy powinno się brać pod uwagę jakie oferowane ścierniwo posiada atesty i jakie są o nim dostępne informacje. Z reguły piaski sprzedawane są w kilku frakcjach, np. 0,3 ÷0,8; 0,8÷1,2 i 1,2÷2 itd. Rzadziej dostępna jest informacja o twardości, w skali Mohsa, powinna ona wynosić 5÷7. Nie spotkałem się z informacjami o zanieczyszczeniu kredą, marglem, związkami organicznymi i solami. Są to zanieczyszczenia bardzo niekorzystne w procesie oczyszczania stali.

Kredę można czasami znaleźć przecierając piasek w dłoni, drobinki jej są białe i wyraźnie miększe od pozostałych ziaren, rozpadają się przy naciśnięciu paznokciem. Obecność kredy i margla będzie widoczna na oczyszczanym elemencie, w postaci białych wtrąceń i plam (fot. 3). Takie zanieczyszczenie stali będzie skutkować osłabieniem przyczepności farby, mogą też być przyczyną pęcherzenia powłoki.

Fot. 3 Oczyszczona powierzchnia z wyraźnymi śladami kredy i margla

Do wykrycia pozostałych zanieczyszczeń będzie potrzebne czyste naczynie, np. słoik, jakieś małe naczynko miarowe, np. mała szklanka i woda destylowana. Jedną część objętościową piasku zalewamy czterema częściami wody destylowanej. Zakręcamy słoik i co kilka minut  mocno nim wstrząsamy. Ostatecznej oceny dokonujemy po godzinie. Zanieczyszczenia organiczne ujawnią się w postaci drobnych z reguły czarnych lub brązowych drobin pływających lub utrzymujących się przez pewien czas na powierzchni. Zawartość frakcji rozpuszczalnych, np. gliny lub humusu spowoduje, że woda po wstrząśnięciu będzie przez dłuższy czas mętna (fot.4) .

Do oceny zawartości rozpuszczalnych soli potrzebny jest konduktometr. Prosty przyrząd można kupić w wyspecjalizowanych sklepach z aparaturą chemiczną stosunkowo tanio. Wystarczy, że wskaże nam on przewodność z dokładnością do 1 mS/m. Przewodność po godzinnym płukaniu przekraczająca 25 mS/m dyskwalifikuje piasek jako ścierniwo. Przy takim teście zawsze na początku trzeba sprawdzić przewodność czystej wody destylowanej. Woda dostępna na stacjach benzynowych może mieć przewodność rzędu kilku  mS/m. Tę wartość trzeba odjąć od wartości zmierzonej w badanym roztworze. Woda z instalacji miejskich ma przewodność wielokrotnie wyższą i do tego typu testu w ogóle się nie nadaje. Ścierniwo nadmiernie zasolone zanieczyści powierzchnie stali, co najprawdopodobniej w przyszłości będzie przyczyną pęcherzenia powłoki malarskiej i może doprowadzić do tzw. korozji podpowłokowej.

Osobnym zagadnieniem jest ocena powierzchni oczyszczonej piaskiem. Ocena stopnia oczyszczenia w oparciu o normę PN-EN ISO 8501-1 nie nastręcza większych trudności. Przy badaniu zapylenia w oparciu o normę PN-EN ISO 8502-3 należy bezwzględnie pamiętać o przykładaniu taśmy z pyłem do jasnego i ciemnego tła. Kurz osadzający się po czyszczeniu piaskiem jest drobny i jasny, a przez to niewidoczny na stali i jasnym tle. Najwięcej trudności sprawia ocena profilu chropowatości najczęściej ocenianego przy pomocy tzw. komparatorów (fot. 1). Zgodnie z normą PN-EN ISO 8503-1 mamy do dyspozycji komparatory do ścierniw ostro krawędziowych (GRIT) i okragłokrawedziowych (SHOT). Piasek daje profil pośredni, na ogół bardziej zbliżony do okrągłokrawędziowego, ale nie zawsze. Rzadkością w Europie są amerykańskie komparatory do oceny profilu powierzchni po piaskowaniu (fot. 5).

Fot. 5 Komparator zgodny z amerykańską normą ASTM D 4417 Method A do oceny profilu powierzchni piaskowanych.

Skoro mimo bardzo poważnych ograniczeń i zagrożeń karami nie udaje się wyeliminować piasku z obróbki strumieniowo-ściernej, to niech przynajmniej będzie to piasek o odpowiedniej jakości, gwarantującej właściwe przygotowanie powierzchni do malowania.