Kompleksowy poradnik: Klasyfikacja granulacji papieru ściernego i dobór do zastosowań

Papier ścierny jest obecnie najpopularniejszym materiałem nośnym o właściwościach trących, służącym do obróbki powierzchni rozmaitych materiałów. Znajduje zastosowanie w szerokim zakresie prac, od obróbki drewna, przez tworzywa sztuczne, aż po metal. Jest to jeden z najstarszych tak zwanych wyrobów szlifierskich, wykorzystywany już w XIII wieku. W Chinach początkowo papier ścierny produkowany był z mielonej muszli, piasku i nasion, przyklejanych do pergaminu przy użyciu naturalnych klejów. W niektórych krajach zamiast tego używano do produkcji papieru ściernego skóry rekina. Nowoczesna forma papieru ściernego prawdopodobnie opracowana została przez angielskiego wynalazcę, Johna Oakey’a.

W sprzedaży papier ścierny dostępny jest przede wszystkim w postaci arkuszy, rolek lub nieco grubszych taśm. W wielu sklepach dobry papier ścierny nabyć można także na metry. Papiery ścierne wykorzystuje się głównie w pracach ręcznych. Mogą jednak posłużyć także jako akcesorium do szlifierek.

Budowa papieru ściernego - klucz do zrozumienia jego właściwości

Papier ścierny zbudowany jest z trzech głównych elementów:

1. Pierwszym z nich jest warstwa podkładowa. Najczęściej wykonuje się ją z kartonu, jednak może powstać również z tkaniny naturalnej lub syntetycznej. W takim przypadku często papier nazywany jest płótnem ściernym. Zależnie od sytuacji dobór podłoża decyduje o elastyczności i odporności na rozrywanie. Podkład papieru ściernego może mieć gramaturę ziarna ściernego, od A (ok. 95 g/m2) do F (ok. 300 g/m2).
2. Kolejny element to warstwa lepiszcza, z reguły wykonana z żywic syntetycznych lub specjalnych klei. Celem stabilnego przywierania ziaren materiału ściernego do podłoża, spoiwem wypełnia się także przestrzeń między nimi. Producenci mogą więc często podawać w specyfikacji dwa materiały, np. żywicę na żywicy.
3. Trzecia część to warstwa ścierna, w przypadku której występuje największa różnorodność stosowanych materiałów. Papiery mogą być wykonane z ziaren: szmergla, korundu, elektrokorundu, elektrokorundu cyrkonowego, elektrokorundu ceramicznego, karborundu, węglika krzemu, tlenku aluminium, cyrkonu glinu. Ziarna czasem pokrywane są dodatkowym medium, np. stearynianem. Materiał ten chroni przed zapychaniem płótna lub papieru pyłem.

Nasyp papieru ściernego może być otwarty, pełny lub półotwarty. W pierwszym przypadku podłoże w ok. 50 proc. pokryte jest ziarnem. Arkusz nie ulega dzięki temu zapychaniu podczas obróbki i zachowuje wysoką wydajność. Nasyp pełny w całości pokryty jest ziarnem, z kolei nasyp półotwarty - w ok. 70 proc.

Gradacja papieru ściernego - najważniejszy parametr

Granulacja, nazywana również ziarnistością lub gradacją, jest kluczowym parametrem papieru ściernego. W dużym stopniu decyduje o dominującym zastosowaniu danego akcesorium. Wielkość ziaren wpływa bowiem na jego twardość, która przystosowana jest do obróbki konkretnych materiałów. Różne gradacje papieru ściernego odpowiadają różnym fazom pracy - od agresywnej obróbki zgrubnej po precyzyjne wykończenie. W praktyce wygląda to prosto: im niższa liczba, tym większe ziarno i bardziej agresywne działanie. Im wyższa, tym ziarna są drobniejsze, a efekt ścierania słabszy.

Standardy oznaczania granulacji

Gradacja papieru ściernego normowana jest różnymi światowymi standardami. W Europie obowiązuje standard FEPA - Europejskiej Federacji Producentów Materiałów Ściernych. Zgodny z tą normą papier ścierny można łatwo rozpoznać. Przed numerem z gradacją zawsze znajduje się litera „P”. Materiały ścierne oznakowane są zgodnie z normami Europejskiej Federacji Producentów Materiałów Ściernych (FEPA), które regulują granulację ziarna w poszczególnych modelach papierów.

Liczba widniejąca przy literze P jest związana z przesianym przez sito materiałem potrzebnym do wyprodukowania papieru ściernego. Liczba ta określa ilość oczek w sicie, które przypadają na jeden cal kwadratowy wykorzystany do przesiania materiału na materiał ścierny. Zgodnie z europejską normą ISO 6344, w przypadku gradacji powyżej P240 analizę prowadzi się metodą sedymentacji. Jeśli akcesorium pozbawione jest takiego symbolu, prawdopodobnie oznaczone zostało normą amerykańską CAMI. Należy zwracać na to szczególną uwagę, ponieważ obie normy mogą znacząco od siebie odbiegać, przez co materiał ścierny zostanie źle dobrany i w konsekwencji zniszczy obrabianą powierzchnię.

Zakresy gradacji i ich zastosowanie

Wielkość ziaren materiału ściernego może mieć różną wartość. Należy ją dobierać do indywidualnych potrzeb i zastosowań. Większe ziarna lepiej nadają się do usuwania znacznej ilości materiału z obrabianej powierzchni. Mniejsze pozwalają natomiast na jej dokładne wykończenie. Poniżej przedstawiamy podstawowe zakresy gradacji:

Papiery do szlifowania na mokro stosujemy o wyższej gradacji niż do szlifowania na sucho. Usuwając warstwy starego lakieru używamy grubego papieru o oznaczeniu P60 do P150. Żywice i szpachlówki przed aplikacją podkładów epoksydowych szlifujemy papierami P120 do P240.

Rodzaje papieru ściernego ze względu na zastosowanie i budowę

Papiery ścierne klasyfikować można także w zależności od typu papieru oraz zastosowanego kleju. Pod tym względem dzieli się je na zwykłe i wodoodporne.

Papier ścierny wodoodporny

Szlifowanie metodą na mokro wymaga zastosowania specjalnego papieru wodnego, będącego jedną z popularniejszych nośników ściernych. Ten papier ścierny może posiadać różną gradację oraz szerokie spektrum parametrów użytkowych. Od modeli standardowych odróżnia się przede wszystkim całkowitą wodoodpornością. Można bez przeszkód moczyć go w wodzie lub nafcie, po czym wykorzystać do polerowania i szlifowania wykończeniowego różnych powierzchni - włącznie z elementami lakierowanymi. Papier ścierny wodoodporny nadaje się do polerowania na mokro, np. szlifowania farb i lakierów. Te drugie występują zwykle w gradacjach od P300 do P2500.

Przy pracach na mokro zaleca się używanie papierów o gradacji większej, niż w przypadku prac bez udziału wody. Papier wodny musi bowiem zachować giętkość po namoczeniu. Ziarno wodnego papieru ściernego powinno być wykonane z odpowiednio przystosowanych tworzyw sztucznych. Dobry papier ścierny powinien powstać na bazie węglika krzemu. W przypadku papierów wodnych, znaczenie ma również lepiszcze łączące nośnik z ziarnem. Zalecanym rozwiązaniem jest wybór produktu spojonego żywicami syntetycznymi. Dobrze chronią one ziarno przed wykruszaniem się podczas szlifowania lub polerowania.

W sprzedaży dostępne są papiery wodne m.in. do farb i lakierów, stali, szkła, szpachlówki, kamienia, tworzyw sztucznych, włókna szklanego. Na uwagę zasługują modele wyposażone w antypoślizgową strukturę, znacząco zwiększającą wygodę użytkowania. W sprzedaży znajdują się papiery ścierne uniwersalne - do pracy zarówno na sucho, jak i na mokro.

Papiery ścierne do szlifierek

Papiery ścierne do szlifierek oscylacyjnych posiadają specjalne otwory odpylające. W porównaniu do papierów ściernych dedykowanych obróbce ręcznej, materiały do szlifierek nie różnią się szczególnie pod względem właściwości. Odmienna specyfika wynika ze sposobu montażu. Szlifierki charakteryzują się bowiem różnymi systemami mocowań.

• Szlifierki oscylacyjne i mimośrodowe dysponują specjalnymi rzepami na papier ścierny od strony spodniej. W tych elektronarzędziach sprawdzi się spreparowany kawałek tradycyjnego papieru ściernego. Wystarczy wyciąć w nim otwory dla systemu odsysającego pyły, o ile sprzęt takowy posiada. Do przeprowadzenia montażu niezbędna jest jednak specjalna stopa szlifierska. Papier ścierny do szlifierek oscylacyjnych występuje zwykle w rozmiarach: 115 x 280 mm, 70 x 410 mm, 70 x 125 mm.
• Szlifierki taśmowe wykorzystują pasy bezkońcowe, które nadają się do obróbki dużych powierzchni. Sporządzenie pasa ściernego do szlifierki taśmowej jest znacznie trudniejsze, dlatego lepszym rozwiązaniem jest zakup gotowych papierów ściernych do szlifierek taśmowych.
• Szlifierkom kątowym dedykowane są tzw. tarcze wachlarzowe.

W przypadku urządzeń mechanicznych, musimy dobrać odpowiedni papier do obrotów pracy narzędzia. Zasada jest niezbyt skomplikowana - im więcej obrotów i wibracji, tym niższa granulacja.

Siatki ścierne

Jednym z pochodnych nośników ściernych jest tzw. siatka ścierna. Praktyczność siatki ściernej wynika z łatwości odpylania oraz sporej wytrzymałości. Podobnie jak papier ścierny, siatkę ścierną nabyć można w postaci przyciętych do konkretnego rozmiaru arkuszy. Siatka ścierna występuje również w formie pac i krążków. Siatki ścierne z reguły produkowane są z materiałów syntetycznych, np. poliestru lub mieszanin poliestru z bawełną. Nasyp wykonuje się natomiast ze szlachetniejszych odmian karborundu lub elektrokorundu. W przeciwieństwie do papieru ściernego, cechą szczególną i wartą uwagi w przypadku siatki ściernej jest jej kolor. Wskazuje on bowiem na rodzaj zastosowanej technologii produkcyjnej.

Siatki czarne powstają z węglika krzemu, który w porównaniu z elektrokorundem jest ostrzejszy. Praca z taką siatką zapewnia lepszą efektywność i przebiega szybciej. Czarne siatki są jednak dość sztywne, przez co nadają się głównie do twardych gładzi. W sprzedaży znaleźć można także siatki jaśniejsze, wykonane z białego elektrokorundu. Są bardziej elastyczne i miękkie, przez co nadają się do szlifowania wykończeniowego. Można nimi pracować nawet na bardzo delikatnych gładziach, np. polimerowych. W zestawieniu z papierem ściernym, siatka mniej się zapycha. Jej oczyszczenie wymaga jedynie delikatnego przedmuchania.

Jak dobrać właściwy papier ścierny i techniki szlifowania

Wybór odpowiedniego papieru ściernego nigdy nie powinien być przypadkowy. To, jaki papier ścierny wybrać, zależy od obrabianego materiału, etapu pracy (szlifowanie zgrubne czy wykończeniowe) oraz stosowanej techniki (na sucho czy na mokro), a także elektronarzędzi, którymi dysponujemy.

Zasady doboru gradacji

Niestety nie ma uniwersalnej zasady, która mówiłaby od jakiej granulacji papieru należy rozpocząć szlifowanie. Zastosowanie konkretnego typu papieru uzależnione jest od rodzaju podłoża, stanu powierzchni i tego, jakie efekty końcowe chcemy osiągnąć. Choć o wyborze materiału często decyduje doświadczenie, należy jednak pamiętać o kilku najważniejszych zasadach:

• Jeśli chcesz zdjąć dużą ilość materiału, użyj papieru o niższej granulacji (P12-P100).
• Do oczyszczania powierzchni z zabrudzeń (stare lakiery, farby, rdza) stosuj gradacje P100-P180.
• Do finalnego wykończenia i polerowania używaj drobnych papierów (P240+).
• W przypadku obróbki drewna: pracę rozpoczynamy od gradacji P60, powierzchnię wstępnie wyrównujemy materiałem P80 lub P100, a ostatecznie szlifujemy gradacją P120. Drewno należy szlifować wzdłuż słoi.
• Podkłady epoksydowe matujemy materiałem oznaczonym P320 do P400 przed aplikacją poliuretanów.
• Zastosowanie materiałów o wyższym oznaczeniu pozwoli wyrównać dokładniej powierzchnię. Nie należy jednak używać zbyt delikatnego papieru lecz odpowiedniego do głębokości usuwanych rys. Zbyt delikatny papier ścierny będzie miał ujemny wpływ na przyczepność do podłoża kolejnych materiałów używanych do naprawy.
• Jeżeli zamierzasz ścierać na mokro, musisz wybrać wyższą granulację niż w przypadku metody suchej. Pamiętaj przy tym, aby sam papier namoczyć około pół godziny przed rozpoczęciem pracy.

Prawidłowe stopniowanie granulacji

Stopniowanie granulacji papierów pozwoli prawidłowo przygotować powierzchnię do aplikacji podkładów, lakierów, emalii. Prawidłowo stopniowana granulacja papierów odbywa się przez podwojenie oznaczonej wartości gradacji na używanym papierze ściernym. Przy wyższych (delikatniejszych papierach) lub obróbce drewna, zalecane jest użycie papieru z o połowę wyższym oznaczeniem. W praktyce oznacza to, że przechodzenie pomiędzy gradacjami z pominięciem jednej w szeregu FEPA (np. P80 → P120 → P180) daje najlepszy kompromis między czasem pracy a jakością powierzchni.

Na przykład: gdy pracę zaczynasz z papierem P60, po starciu warstwy zewnętrznej użyj papieru P120 (60x2=120), a następnie P240 (120x2=240). W ten sposób powierzchnia nie będzie miała głębokich uszkodzeń, a jej chłonność będzie wysoka.

Wskazówki dotyczące techniki szlifowania

• Podczas zmiany granulacji na wyższą, należy bardzo dokładnie oczyścić miejsce szlifowane z pyłów pozostałych z grubszych modeli papieru. Pozostałe po szlifowaniu zanieczyszczenia mogą zawierać ziarna oderwane od powierzchni wcześniej stosowanego papieru, powodując głębokie rysy, trudne do usunięcia w kolejnych etapach szlifowania.
• Szlifując ręcznie papier owijamy wokół klocków szlifierskich, jedynie wtedy możemy uzyskać równą i nieuszkodzoną powierzchnię. Szlifowanie „z ręki” powoduje nierównomierny docisk papieru do powierzchni.
• Siłę docisku rozkładamy równomiernie na całą powierzchnię klocka lub tarczy szlifierskiej. Zbyt duży docisk może przeciążyć szlifierkę oraz doprowadzić do niewskazanego przegrzania materiału obrabianego i ściernego, doprowadzając do jego uszkodzenia.
• Szlifujemy zawsze na większej powierzchni niż miejsce naprawy. Nie należy szlifować punktowo, gdyż spowoduje to nierówności powierzchni jak „fale i wgłębienia”.
• Używamy masek i rękawic ochronnych, pomieszczenie powinno być dobrze wentylowane.
• Wodne materiały ścierne, których nośnikiem jest papier, warto przed rozpoczęciem szlifowania umieścić w pojemniku z wodą na około 30 minut. Nośnik papierowy przesączony wodą, zdecydowanie łatwiej zamortyzuje różnice wielkości ziaren oraz nierówności samego papieru, a dzięki temu uzyskamy rysy o porównywalnej głębokości.
• Ziarno szlifierskie przymocowane jest do nośników za pomocą żywic lub specjalnych klei. Dlatego przygotowując materiał ścierny do pracy, zawsze odcinamy nadmiar materiału przy pomocy ostrych narzędzi. Rozdarty materiał ścierny będzie posiadał bardzo nierówną krawędź, a z chwilą szlifowania powierzchni taką krawędzią spowoduje powstanie głębokich rys i uszkodzeń.
• Podczas szlifowania musimy szczególną uwagę zwrócić na dokładne przyleganie papieru ściernego do całej powierzchni poddawanej obróbce. W celu uzyskania najwyższej jakości, ważne jest też prawidłowe prowadzenie klocka i maszyny szlifującej. O ile w urządzeniach mechanicznych tarcza rotuje i wibruje jednocześnie, a praca mimośrodowa zapobiega powstawaniu rys, szlifując ręcznie powinniśmy wykonywać jedynie ruchy równoległe względem siebie. Tak prowadzony klocek pozwoli szybko i dokładnie oszlifować powierzchnię.
• Korzystając z materiałów odprowadzających pył ścierny przez otwory w papierze, musimy bardzo dokładnie dopasowywać je do otworów odsysających w urządzeniu.

tags: #brusny #papier #zrnitost #brusiva