Metalliteollisuudessa käytetään usein työstönesteitä, koska ne helpottavat erilaisten kappaleiden sorvaamista, poraamista ja märkähiontaa. Nesteet jäähdyttävät ja voitelevat leikkuuteriä sekä auttavat työstöprosessia kuljettamalla metallihiukkasia pois työstökohdasta. Viime aikojen tuotekehityksellä on saatu aikaan entistä parempia ja tehokkaampia leikkuunesteitä, jotka samalla ovat aiempaa turvallisempia sekä ihmisille että ympäristölle.
Yleensä työstönesteet jakautuvat koostumukseltaan kolmeen
pääryhmään: mineraaliöljypohjaisiin, puolisynteettisiin ja synteettisiin
nesteisiin.
Konepajoilla on käytetty paljon esimerkiksi emulsiopohjaisia,
2–10 -prosenttiseksi liuokseksi vedellä laimennettuja työstönesteitä.
Vesi toimii nesteissä liuottimena ja jäähdyttäjänä.
Puoli- eli semisynteettiset leikkuunesteet sisältävät noin
5–30 prosenttia vahvasti puhdistettua raakaöljyä sekä vettä ja
lisäaineita. Puolisynteettinenkin leikkuuneste on rakenteeltaan
emulsio, mutta sen mineraaliöljypitoisuus on pienempi ja
emulgaattoripitoisuus yleensä suurempi kuin tavallisissa
emulsioissa.
Täyssynteettiset työstönesteet muodostuvat vedestä ja voitelevista
kemikaaleista – usein synteettisistä estereistä ja glykolipolymeereistä
– eivätkä sisällä öljyä.
Ominaisuuksia optimoidaan
Erilaisilla työstönesteiden lisäaineilla parannetaan nesteiden
ominaisuuksia työstötilanteissa. Parannusta haetaan
usein muun muassa nesteiden lämmön- ja paineensietokykyyn
– jotta voidaan ehkäistä terien liiallista kulumista –, työstönesteen
viskositeetti-indeksiin sekä mikrobikasvun ja työstönesteen
vaahdonmuodostuksen estämiseen.
Vaahtoamista pyritään minimoimaan, koska vaahto huonontaa
nesteiden voiteluominaisuuksia.
Työstönesteitä käytettäessä on huolehdittava, ettei niistä
aiheudu terveys- ja ympäristöhaittoja. Suojaamaton ihokontakti
voi tyypillisesti aiheuttaa ainakin iho-oireita ja allergiaa.
Vääränlaiset nesteet saattavat myös tarpeettomasti kuluttaa
tai muulla tavoin haitata työkoneita. Lisäksi ne voivat viemäriin
päätyessään aiheuttaa ongelmia jätevedenpuhdistamojen
toiminnalle.
”Leikkuunesteiden käyttöikä on nyttemmin pidentynyt, joten nesteitä ei enää tarvitse vaihtaa niin usein kuin aiemmin”, Teknoma Oy:n Jukka Kuusela toteaa.
Kuva: Teknoma Oy
Homeita ja bakteereita poistetaan turvallisesti
Työstönesteitä koskeva lainsäädäntö on vuosien mittaan kiristynyt
muun muassa EU-säädösten myötä.
”Yritysten toimintaan on tullut uusia rajoituksia”, sanoo
Teknoma Oy:n myyntijohtaja Jukka Kuusela.
”Nykyisin tuotteita pyritään saamaan käyttäjien ja ympäristön
kannalta yhä turvallisemmiksi. Esimerkiksi formaldehydin
ja myös boorin käytöstä työstönesteissä on jo luovuttu.”
Myös erilaisten säilöntäaineiden käyttöä on karsittu.
Muun muassa biosideja, jotka hidastavat bakteerien ja
homesienten kasvua, on pyritty poistamaan nesteistä ja korvaamaan
toisenlaisilla teknisillä ratkaisuilla.
”Nesteiden säilyvyyttä voidaan hallita ilman kemikaaleja:
UV-säteilyllä tai tietynlaisella valosäteilyllä pyritään
nykyään estämään bakteeri- ja muita kasvustoja. Muun
muassa nestevalmistaja Quaker Houghton ja Wallenius
Water kehittävät yhdessä tällaista teknologiaa”, mainitsee
Kuusela.
”Veteen liukenevissa emulsioissa on vaikeaa saada
UV-valoa läpäisemään nestettä, mutta tällaisia laitteistoja
käytetään jo yleisesti Ruotsissa, ja myös Suomessa on
muutamia käyttäjiä. Asiakkaatkin haluavat käyttöönsä
yhä parempia tuotteita, joista ei ole terveydellistä vaaraa
käyttäjille.”
”Vaikka työstönesteistä on siis tullut turvallisempia, ne
toimivat vähintään yhtä hyvin tai paremmin kuin aiemmat
vastaavat tuotteet”, Kuusela vakuuttaa.
”Muun muassa Fluidworker 100 -tyypin UV-laite on suunniteltu hallitsemaan ja vähentämään bakteerikasvustoa leikkuunesteessä.
Kuva: Teknoma Oy
Nesteille halutaan lisää käyttöikää
Työstönesteiden kehitys vie Kuuselan mukaan kohti
synteettisiä aineita. Esimerkiksi polymeeriteknologiaa
pyritään hyödyntämään.
”Nyt on muun muassa saatu aikaan täysin kirkas
leikkuuneste, joka on myös turvallinen.”
”Kehitystä on tapahtunut myös siinä, millä tavoin leikkuuneste
helpottaa työstöä. Esteriteknologian avulla työstöön
saadaan tehokkuutta ja voitelevuutta. Polymeeriteknologialla
voidaan nykyään optimoida pesevyyttä ja voitelevuutta”,
Kuusela kertoo.
Kun UV-teknologiaa sovelletaan ehkäisemään työstönesteiden
mikrobikasvustoa, nesteetkin on saatava kehitettyä
UV-yhteensopiviksi. Konepajoilla tarvitaan tulevaisuudessa
siis uusia leikkuunestetyyppejä ja uusia laiteinvestointeja.
”Ruotsissa asiakkaat ovat olleet UV-tekniikkaan tyytyväisiä.
Sen avulla on päästy eroon home- ja bakteeriongelmista
ilman biosidityyppisiä lisäaineita.”
”Myös leikkuunesteiden käyttöikä on nyttemmin pidentynyt.
Nesteitä ei enää tarvitse vaihtaa niin usein kuin aiemmin”,
Kuusela kehuu uudistuksia.
Työstettävät materiaalit voivat monilla konepajoilla olla
moninaisia ja ominaisuuksiltaan hyvinkin erilaisia. Silloin tyypillisesti
käytetään yleisnesteitä ja säädetään nestepitoisuuksia
metallien mukaisiksi.
”Konepajojen omavalvonnassa voisi ehkä olla vielä kehittämistä.
Nesteitä olisi osattava käyttää oikealla tavalla ja
osattava määrittää niille oikeat käyttöpitoisuudet.”
”Jos kuitenkin tehdään esimerkiksi pelkästään alumiinityöstöä,
pajalla voidaan käyttää juuri sitä varten kehitettyä leikkuunestettä.
Markkinoilla on monenlaisia erikoistuotteita”,
Kuusela suosittelee.
Täyssynteettinen kirkas työstöneste
Myös Solmaster Oy:n tuotekehitysvastaava Ville Holopainen
kertoo konepajojen nykyään vaativan käyttöönsä aiempaa
turvallisempia työstönesteitä, joista ei aiheudu esimerkiksi hengitystie-
tai iho-oireita pajan henkilökunnalle.
”Työstönesteitä on pyritty kehittämään sellaisiksi, että
niissä ei tarvitsisi käyttää biosidejä homeiden, hiivojen ja bakteerien
torjuntaan. Nesteistä ei enää pitäisi haihtua formaldehydejä
ilmaan”, hän sanoo.
Holopaisen mukaan nykyään pyritään koko ajan vähentämään
biosidien käyttöä työstönesteissä.
”Konepajoilla on huomattu, että työstönesteiden puhtaudesta
on pidettävä huolta. Epäpuhtaudet pilaavat työstönesteiden
emulsion, jolloin voi syntyä mikrobikasvustoja. Ne taas heikentävät nesteen ominaisuuksia, joten työstöneste joudutaan
vaihtamaan.”
Solmaster Oy:n tuotekehitysvastaava Ville Holopainen sanoo, että konepajoilla on huomattu, että työstönesteiden puhtaudesta on pidettävä huolta. Epäpuhtaudet pilaavat työstönesteiden emulsion, jolloin voi syntyä mikrobikasvustoja. Ne taas heikentävät nesteen ominaisuuksia, joten työstöneste joudutaan vaihtamaan.
Kuva: Solmaster Oy
”Kuitenkin kasvustoa voidaan ehkäistä käyttämällä suodattimia
ja keräämällä johdeöljyt pinnoilta. Tällä tavoin konepajoilla
voidaan saada säästöä sekä käyttö- että huoltokustannuksissa.”
Nykyisin pyritään kehittämään työstönesteitä, jotka ovat
kirkkaita vesiliuoksia.
”Tällainen täyssynteettinenkin työstöneste, joka pysyy kirkkaana,
on kohta tulossa markkinoille. Siinä on vesiliukoisia
komponentteja, jolloin nesteen öljynerotuskyky on paras mahdollinen.”
Solmasterilla täyssynteettisen työstönesteen kehitystyö alkoi
noin vuosi sitten
”Uutuustuote on juuri menossa testeihin, joissa varmistetaan
sen voitelu-, korroosio- ja säilyvyysominaisuudet. Ohjelmassa
on myös 3–6 kuukauden käyttötestejä konepajan todellisessa
käyttöympäristössä”, Holopainen täsmentää.
”Tästä tulee hyvä vaihtoehto perinteisille mineraaliöljypohjaisille
ja semisynteettisille nesteille. Tosin synteettisen työstönesteen
raaka-ainehinnat ovat korkeampia.”
Kovat metallit vaativat voitelua
Pajoilla käytetään myös korkeapainejäähdytysnesteitä. Niitä
syötetään terän läpi, jolloin terä jäähtyy tehokkaammin.
”Sellaisia nesteitä käytetään työstettäessä kovia metalleja,
jolloin teriltä vaaditaan myös parempaa paineenkestävyyttä”,
toteaa Holopainen.
”Kun konepajoilla uusitaan konekantaa, tarvitaan myös
uudentyyppisiä työstönesteitä, jotka vaahtoavat vähemmän ja
kestävät painetta entistä enemmän. Suomessa vedenlaatu on
melko pehmeä, jolloin vaahtoa muodostuu helposti.”
”Työstönesteeseen voidaan lisätä pieniä määriä vaahdonestoaineita.
Muutenkin työstönesteen oikeilla komponenttivalinnoilla
on mahdollista ehkäistä vaahtoamista.”
Kun pajalla työstetään monentyyppisiä metalleja, tarvitaan
monimetallisuoja-aineita.
”Solmaster Oy:llä onkin ajatuksena, että samaa työstönestettä
voidaan käyttää eri metalleille, kunhan annostelu tehdään
metalliseoksen mukaisesti. Kovien metallien tapauksessa
on siis lisättävä voitelua”, Holopainen korostaa.
Teksti: Ari Mononen
