Opracowanie i wdrożenie oryginalnej technologii wytwarzania
bezazbestowych płyt uszczelniających jest efektem współpracy
Politechniki Łódzkiej z przemysłem.

Ewa Chojnacka

Technologie wytwarzania płyt uszczelniających nie zawierających azbestu zostały opanowane na zachodzie Europy około 1980 roku. W Polsce zakaz stosowania azbestu został wprowadzony dopiero w 1996 roku. Przewidując jednak ustanowienie takiego zakazu postanowiono opracować polską technologię, która okazałaby się równie dobra, jak te stosowane w krajach Unii Europejskiej, co tym samym pozwoliłoby uniknąć konieczności drogich zakupów z importu.

USZCZELKI NIEZAWODNE

Zadania tego podjął się Instytut Polimerów Politechniki Łódzkiej, który wspólnie z Zakładami Wyrobów Uszczelniających i Termoizolacyjnych "Polonit" sp. z o.o. wystąpił do Komitetu Badań Naukowych o ustanowienie projektu celowego, związanego z opracowaniem i wdrożeniem technologii wytwarzania bezazbestowych płyt uszczelniających. Należą one do grupy kompozytowych materiałów włóknistych, którym stawiane są wyjątkowo wysokie wymagania. Powinny odznaczać się dużą odpornością chemiczną, stabilnością termiczną, małą przepuszczalnością dla cieczy i gazów a przy tym wykazywać szczególne właściwości relaksacyjne, tzn. związane z naprężeniami podczas deformacji. Jakość płyt uszczelniających ocenia się na podstawie kilkunastu różnych wskaźników. Wycinane z nich uszczelki muszą być niezawodne w instalacjach petrochemicznych, chemicznych, energetycznych, w układach paliwowych i napędowych samolotów, statków, samochodów i innych środków transportu.

OD SZEKSPIRA DO INNOWACJI

Prace rozpoczęte w 1994 roku zakończyły się w końcu 1997 roku uruchomieniem produkcji płyt, w których rakotwórczy azbest został zastąpiony innymi rodzajami włókien. Powstanie tej oryginalnej technologii było możliwe dzięki ścisłej współpracy naukowców ze specjalistami praktykami. Jest to jeden z niewielu, niestety, przykładów transferu zaawansowanej technologii do przemysłu. W tym przypadku idealnie zbiegły się okoliczności, które pomogły w sukcesie. Z jednej strony bowiem wystąpiła konieczność, czyli szekspirowskie "być albo nie być" dla zakładów "Polonit", z drugiej strony był potencjał twórczy zespołu prof. Ludomira Ślusarskiego, od lat zajmującego się badaniami w zakresie inżynierii materiałowej.

Innowacyjność projektu nie dotyczy jedynie lokalnej skali "Polonitu". Technologia została zgłoszona do Urzędu Patentowego i właśnie nadeszła wiadomość o udzieleniu patentu. - W kraju, zgodnie z naszymi informacjami, nie stosuje się podobnej technologii - wyjaśnia główny technolog zakładów "Polonit" inż. Jerzy Libudzisz. Podejmowano próby wytwarzania bezazbestowych materiałów uszczelniających w postaci płyt, brak jednak bliższych informacji na ten temat. Warto tu także dodać, że płyty produkowane w "Polonicie" spełniają wszystkie wymagania norm klasyfikacyjnych opracowanych przez Niemcy i tym samym są zaliczane do produktów o poziomie europejskim. Opinie na ten temat wystawiło szereg niezależnych ośrodków badawczych. Nadaje to opracowanej technologii wymiar nowości w znacznie większej skali.

INACZEJ NIŻ AZBEST

Właściwości bezazbestowych płyt uszczelniających zawierających włókno aramidowe zależą nie tylko od rodzaju i ilości zawartego w nim włókna, lepiszcza polimerowego i składników mineralnych. Czynnikiem mającym istotny wpływ na jakość płyt jest sposób przygotowania tzw. pulpy aramidowej. Odznacza się ona odmiennymi właściwościami niż azbest. - W tej sytuacji było oczywiste, że różnice w składzie kompozycji, sposobie przygotowania włókna i właściwościach reologicznych mieszanin, od których zależy łatwość i równomierność rozpływania się gęstych cieczy, nie pozwolą na bezpośrednie przeniesienie doświadczeń z technologii formowania płyt azbestowych do technologii płyt bezazbestowych - tłumaczy prof. Ślusarski. Zrealizowano więc obszerny program badań, w skali laboratoryjnej i technicznej, w wyniku którego ustalono receptury kompozycji, dobrano warunki ich przygotowania oraz formowania płyt. Skład kompozycji został zoptymalizowany, co polegało na zastąpieniu drogiej pulpy aramidowej tańszymi rodzajami włókien, w tym włóknem szklanym produkcji krajowej.

OD SKALI LABORATORYJNEJ DO TECHNICZNEJ

Doświadczenia i analiza wyników prób prowadzonych w trakcie prac wdrożeniowych w skali laboratoryjnej potwierdziły, że czynnikiem mającym istotny wpływ na jakość płyt uszczelniających jest sposób przygotowania i wymieszania składników. Podjęto decyzję o budowie własnymi siłami przemysłowej mieszarki, która umożliwiłaby nie tylko poprawne wymieszanie składników, lecz także przygotowanie masy gotowej do formowania. W dalszym etapie prac okazało się, że mimo zachowania zbliżonych warunków i parametrów technologicznych nie jest możliwe bezpośrednie przeniesienie technologii ze skali laboratoryjnej do przemysłowej. Trudności te spowodowały konieczność modyfikacji składu mieszanin oraz doboru odpowiednich warunków pracy maszyn i urządzeń w skali technicznej. Opracowano skład kompozycji oraz sposób wytwarzania płyt uszczelniających, zawierających jako zamiennik azbestu włókno aramidowe.

ZAMIAST PULPY

Dominującą pozycję, jako zamiennik azbestu, zdobyła właśnie pulpa aramidowa. Całkowite zastąpienie jej innym rodzajem włókien nie jest w tej chwili możliwe. Jest to jednak stosunkowo drogie włókno, a jego cena 30-krotnie przewyższa cenę azbestu. Wyszliśmy z założenia, że czynnikiem decydującym o wyborze zamienników włókien aramidowych powinna być ich odporność termiczna - wyjaśnia prof. Ślusarski. Na podstawie badań zachowania się kilku rodzajów włókien w podwyższonej temperaturze stwierdziliśmy, że potencjalnymi zamiennikami pulpy aramidowej mogą być włókna szklane bądź włókna skalne. Płyty uszczelniające o zmodyfikowanym składzie, w których część włókna aramidowego została zastąpiona włóknem szklanym produkcji krajowej, odznaczają się właściwościami zbliżonymi do właściwości płyt zawierających jedynie pulpę aramidową.

- Wdrożenie opracowanej technologii skłoniło nas do podjęcia działań zmierzających do rozszerzenia asortymentu wytwarzanych płyt uszczelniających - dodaje prezes "Polonitu" Henryk Stępka. Skupiliśmy się głównie na płytach zbrojonych siatką metalową. Znajdują one bowiem zastosowanie w przypadkach występowania dużych nacisków montażowych, chwilowych szoków cieplych i wahań ciśnienia w węzłach uszczelniających. Właściwości zbrojonych płyt, wytworzonych według technologii opracowanej w zakładach "Polonit", nie ustępują importowanym dotychczas płytom FA-0-1000.

STO LAT PRODUKCJI

Oczywiste jest, że współpraca powinna przynosić korzyści obu stronom. Co więcej, nie powinna mieć charakteru sztandarowej promocji. Ważne jest zatem to, jakie efekty osiągnęło przedsiębiorstwo na skutek wdrożenia nowej technologii. W tym przypadku istnieją dwa aspekty sprawy - społeczny i ekonomiczny. Przede wszystkim zachowane zostały miejsca pracy dla 300 osób, a na mapie Polski pozostał ośrodek techniczny, będący źródłem innowacji w zakresie uszczelnień.

- W sytuacji zakazu przetwarzania azbestu - wyjaśnia prezes Stępka - uruchomienie na skalę przemysłową produkcji bezazbestowych płyt uszczelniających pozwoliło zakładom "Polonit" na kontynuację trwającej ponad 100 lat produkcji materiałów uszczelniających. Produkcja tych płyt, zarówno co do ilości, jak i rodzaju asortymentów ma tendencję rosnącą. W 1997 r. osiągęliśmy zysk brutto 513 tys. PLN, rentowność wynosiła zaś 17.7 proc.

Korzyści z wdrożonej technologii odnosi także region łódzki - "Polonit" został skreślony z listy 80 najbardziej uciążliwych zakładów przemysłowych. Nie mniej istotny ze społecznego punktu widzenia jest także wpływ technologii na środowisko naturalne. Całkowicie wyeliminowano emisję pyłu azbestowego zarówno w "Polonicie", jak i u odbiorców uszczelek. Równocześnie zniknęły odpady zawierające rakotwórczy azbest.

EUROPEJSKI POZIOM

Prezes Stępka podkreśla także inne aspekty produkcji. Stworzona została możliwość stosowania w gospodarce narodowej - cywilnej i przemyśle obronnym - krajowych uszczelnień bezazbestowych o jakości europejskiej. Chociaż "Polonit" nie prowadzi eksportu bezpośredniego w grupie płyt uszczelniających, występuje na dużą skalę eksport pośredni: w urządzeniach, statkach, armaturze. W pompach produkowanych przez krajowy rynek na eksport, masowo stosuje się uszczelki wycięte z bezazbestowych płyt uszczelniających wyprodukowanych w "Polonicie". Efekty wdrożenia dla postępu technicznego to - jak wyjaśnia prezes Stępka - możliwość konstrukcji nowoczesnych węzłów uszczelniających, spełniających parametry techniczne i ekologiczne na poziomie europejskim.

WE WŁASNYM ZAKRESIE

Do uruchomienia produkcji bezazbestowych płyt uszczelniających na skalę przemysłową dostosowano istniejący park maszynowy. We własnym zakresie wykonano niezbędne, kosztowne oprzyrządowanie. Praktycy z "Polonitu" zmodernizowali urządzenia wytwórcze, zbudowali specjalistyczne stanowisko badawcze i przeprowadzili badania użytkowe, a także kampanię marketingową w polskim przemyśle. Zrezygnowano z importu urządzeń zachodnich, co pozwoliło zmniejszyć nakłady inwestycyjne. Choć technologię, ze względu na brak krajowych substytutów azbestu, oparto na surowcach pochodzących z importu, to jednak część z nich zastąpiono surowcami krajowymi.

Panuje przekonanie, że warunkiem postępu w polskim przemyśle jest sprowadzanie nowoczesnych technologii, specjalnych materiałów i wyrobów z zagranicy. Opisany przykład pokazuje, że możliwe jest również osiąganie postępu technicznego dzięki współpracy doświadczonych inżynierów zatrudnionych w polskim przemyśle z krajowymi placówkami badawczymi.

Uwagi.