Per un filo “perfettamente pulito”

Approfondiamo il tema della pulizia e dello sgrassaggio del filo dopo la trafilatura, operazioni volte a rimuovere le tracce di lubrificanti e gli ossidi presenti sulla superficie.

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Fili lucidi (cortesia Tecnovo).

In questo articolo vogliamo capire in che modo è possibile ottenere un filo trafilato metallico perfettamente “pulito”, cioè “pronto” per i successivi trattamenti galvanici, termici o rivestimenti superficiali di vario genere. A questo fine è necessario che sulla superficie del filo trafilato non rimangano ossidi (in particolare di ferro) e residui di lubrificanti, soprattutto quelli a base di calcio che sono i più difficili da rimuovere mediante trattamenti di pulizia acida o alcalina.

Per ottenere un risultato ottimale è perciò necessario scegliere, oltre ai migliori parametri per ogni fase/ processo di lavoro, i giusti trattamenti pre-trafilatura, i corretti prodotti di lubrificazione per trafilatura e quelli di pulizia o sgrassaggio post trafilatura, ovviamente a seconda del tipo di filo in lavorazione. Approfondiremo, in particolare, il tema dei lubrificanti per trafilatura e dei prodotti di pulizia e sgrassaggio post-trafilatura.

Impianto di sgrassaggio a ultrasuoni (cortesia Henkel).

Impianto di sgrassaggio a ultrasuoni (cortesia Henkel).

Lubrificanti per trafilatura
Nel caso di fili di acciaio al carbonio occorre innanzitutto preparare la vergella mediante decapaggio, cioè per mezzo di una “pulizia acida”, in grado di rimuovere la maggior parte degli ossidi presenti sulla superficie seguito da un rivestimento a base di fosfati e/o un rivestimento a base di sali alcalini o calce. Nel caso di fili a basso tenore di carbonio, il trattamento acido di decapaggio può essere sostituito da un trattamento di “scagliatura meccanica”: la vergella viene cioè movimentata mediante torsione al fine di rimuovere meccanicamente l’ossido superficiale. In questo caso il risultato di rimozioni degli ossidi non è completa e di conseguenza l’operazione di trafilatura e successiva pulizia è più “ostica” e quindi occorrono lubrificanti e prodotti di pulizia differenti rispetto al primo caso al fine di ottenere un risultato comunque valido.

Per arrivare a un risultato ottimale in entrambi i casi, è necessario adoperare lubrificanti “adatti”, siano cioè capaci di consentire al meglio il processo di trafilatura, ma anche facilmente rimuovibili nella fase di pulizia, o meglio di sgrassatura, post-trafilatura. Per affrontare l’argomento in maniera concreta, abbiamo deciso di dialogare, tra i diversi produttori di lubrificanti a secco per trafilatura, con Tecnovo, l’azienda del gruppo TKT che produce lubrificanti e ausiliari per trafilatura, e in particolare con il suo direttore tecnico Giancarlo Arrighetti.

«La Tecnovo – ha esordito Arrighetti – da diversi anni investe risorse per produrre lubrificanti in grado di formare un film molto sottile sulla superficie del filo, in modo che al termine del ciclo di trafilatura risultino facilmente rimovibili, cioè solubili in soluzione acquosa acida o alcalina». Poiché da alcuni anni si tende a utilizzare sgrassanti esenti da solvente, in primis per ridurre l’inquinamento e l’impatto ambientale, la tendenza attuale è quella di proporre lubrificanti sodici, o comunque a base sodio, al fine facilitarne la solubilità in soluzioni acquose.

Particolare di impianto di sgrassaggio a ultrasuoni (cortesia Henkel).

Particolare di impianto di sgrassaggio a ultrasuoni
(cortesia Henkel).

Arrighetti precisa: «La filosofia della Tecnovo è quella di analizzare preventivamente il ciclo produttivo del cliente al fine di capire in maniera esatta quali prodotti utilizzare con successo; più precisamente, studiamo se adoperare lubrificanti a base sodio o a base sodiocalcio ». In questo processo di analisi e controllo entra in gioco anche Koner, società del gruppo TKT che si occupa di produrre filiere con cui Tecnovo agisce in maniera sinergica. Arrighetti: «Esatto. Lo scambio di informazioni e un know-how a 360° sul processo di trafilatura ci permette di garantire al cliente il massimo della resistenza della filiera con l’apporto della minima quantità di lubrificante sulla superficie del filo, con notevoli benefici per il cliente stesso. Più in generale, noi offriamo uno studio “totale” al processo del cliente: definiamo la scala di trafilatura, dopodiché scegliamo il lubrificante in base al tipo di filo, a basso, alto carbonio, inossidabile o in acciaio legato, e in base alle temperature in gioco».

Spingere a ridurre il consumo di lubrificante non risulta controproducente per chi produce lubrificanti? «Solo all’apparenza. Il cliente consuma meno prodotto, riduce i costi di produzione, genera una minor quantità di polvere, inquina di meno i bagni nei successivi trattamenti e può pulire il filo con più facilità dopo la trafilatura. Si tratta di vantaggi che soddisfano il cliente, il che significa che è più facile che successivamente si rivolga nuovamente a noi. Ecco perché Tecnovo continua a studiare prodotti sempre più solubili, ad alte prestazioni, a basso impatto ambientale e capaci di resistere ad alte temperature e a elevati livelli di stress superficiale».

Per esempio, di recente l’impresa lombarda ha immesso sul mercato due nuovi lubrificanti sodici denominati “FM/913” e “FM/917” con caratteristiche reologiche e fisiche completamente differenti rispetto ai normali saponi a base di sodio, capaci di garantire massima qualità del filo trafilato, minori consumi e con ottima resa in termini di usura filiere e velocità di trafilatura. «Noi siamo convinti che gli utilizzatori apprezzino i nostri sforzi in tal senso», precisa Arrighetti, il quale conclude guardando al futuro e a quali novità tecnologiche potranno esservi nel settore: Il mondo della trafilatura è storicamente molto “statico” e tradizionalista, è cioè poco incline a recepire o introdurre novità anche se questo sta cambiando in funzione della ricerca continua di alta qualità del prodotto finito e rispetto delle nuove normative riguardanti la sicurezza e l’ecologia. In generale, comunque, la politica di Tecnovo è ben definita, ed è quella di investire risorse in ricerca e sviluppo al fine di realizzare prodotti che siano di qualità ma al tempo stesso capaci di ridurre l’impatto ambientale e il carico inquinante, non pericolosi per l’uomo e per l’ambiente, oltre che facilmente smaltibili. Per esempio, la Tecnovo ha investito molto sui lubrificanti sodici per l’eliminazione il borace e i nitriti, sostanze pericolose per l’uomo e inquinanti per l’ambiente una volta smaltite; altrettanto stiamo facendo con l’ossido di titanio, sostanza che dà grandi vantaggi alla trafilatura ma è ormai “sotto osservazione” e potrebbe essere a breve etichettata come “pericolosa”. Noi cerchiamo di prevenire le mosse del legislatore: il futuro, per noi, non può che essere questo».

Linea di scagliatura meccanica (cortesia Tecnovo).

Linea di scagliatura meccanica (cortesia Tecnovo).

Sgrassaggio post-trafilatura
Successivamente alla fase di trafilatura, come detto, possono presentarsi diversi casi. I fili di acciaio ad alto o basso tenore di carbonio che devono essere sottoposti a trattamento termico generalmente non vengono puliti, in quanto l’alta temperatura del forno brucia ogni tipo di residuo di lubrificanti, questo discorso vale per i fili che devono essere successivamente decapati, fosfatati o zincati. Qualora invece i fili non devono subire il trattamento termico, occorre procedere alla pulizia specialmente se devono essere successivamente galvanizzati.

Viene generalmente eseguito un trattamento di pulizia ad ultrasuoni in linea per pochi secondi con sgrassanti acidi che permette di rimuovere completamente qualsiasi residuo di lubrificante (specialmente stearati di calcio) ed eventuali residui di fosfatazione. Viene utilizzato in genere il medesimo procedimento per i fili in acciaio inox prima del trattamento termico per la cui pulizia si procede con il trattamento a ultrasuoni e sgrassanti acidi, anche se qualche azienda utilizza ancora la tecnica di far seguire allo sgrassaggio acido a ultrasuoni lo sgrassaggio elettrolitico alcalino.

In definitiva, dunque, pur con le dovute distinzioni a seconda del tipo di filo, la fase di pulizia viene eseguita, quando necessaria, mediante un trattamento a ultrasuoni e prodotti acidi. Al fine di descrivere più a fondo le caratteristiche di questi ultimi prodotti e in che modo sono cambiati negli ultimi anni, abbiamo interpellato, tra i diversi fornitori di prodotti e processi di sgrassatura post-trafilatura, la Henkel, multinazionale tedesca attiva in diversi settori tra cui quello dei trattamenti superficiali dei materiali.

Maurizio Busnelli, Business Unit Manager di Henkel Italia S.r.l. espone il suo punto di vista: «Il compito di noi produttori è quello di perfezionare continuamente i formulati migliorando se possibile sia le performance produttive, sia quelle di carattere ambientale. Nei prodotti di sgrassaggio oltre agli elementi acidi sono presenti complessanti disperdenti e tensioattivi; tutti questi componenti hanno la funzione oltre che rimuovere i residui dal filo di mantenerli in sospensione nel bagno di sgrassaggio. Il principale degli obiettivi è comunque sempre quello di avere una fase di sgrassaggio efficace e anche molto rapida, in quanto l’esigenza del mercato è orma orientata verso la produttività spinta. Un altro obiettivo fondamentale è quello di ridurre i costi, “allungando” la vita dei bagni e riducendo il peso della manutenzione.

«Da questo punto di vista – riprende Busnelli – uno dei principali problemi riguarda la “gestione” del lubrificante una volta separato dalla superficie del filo trafilato. È cioè necessario studiare prodotti di pulizia che dopo aver eliminato il lubrificante dal filo, lo lascino in sospensione in modo da poter essere rimosso dal bagno per prolungarne la durata .Per rimuovere il grosso dei residui dai bagni di sgrassaggio vengono generalmente utilizzati filtri rotativi con farina fossile; questi sistemi di filtrazione permettono di prolungare la vita dei bagni anche di 3-4 volte, riducendo quindi la manutenzione delle vasche, i fermi linea ed i volumi di esausti da depurare questo significa ottimizzare la produzione, ridurre i costi di gestione e dare vantaggi concreti al cliente che guadagna in competitività».

Al di là della prestazione dei prodotti, è fondamentale ricordare che un buon ciclo di pulizia e sgrassaggio viene progettato solo se cliente e fornitore collaborano. Busnelli: «Per esempio, per ottenere un ciclo di lavaggio rapido e duraturo, mediante la sospensione dei saponi e la prevenzione delle incrostazioni, non basta fornire “un” prodotto di sgrassaggio, ma occorre effettuare diversi test e valutare i differenti parametri di tutto il processo in stretta collaborazione. Nel nostro caso noi cerchiamo di lavorare continuamente sull’impianto del cliente, non solo per affinarne la produzione, ma anche per “aggiornare”, quando necessario, le condizioni operative e di lavoro».

Possono in effetti variare i regolamenti e le normative sui volumi di scarico, sullo smaltimento dei prodotti cosiddetti esausti, ecc., e il cliente deve ogni volta modificare e regolare i parametri di processo. Maurizio Busnelli: «L’assistenza al cliente oggi è fondamentale: è la linea di confine tra il vendere e il non vendere. Oltretutto, molti clienti ormai delegano il knowhow di certi processi produttivi al fornitore il quale, in tal modo, diventa un partner “vitale”, a cui chiedere analisi, consulenze impiantistiche, aggiornamenti normativi, indicazioni tecniche, ecc. Chi non riesce a fornire questo servizio al proprio cliente viene messo lentamente fuori dal mercato».

Maurizio Busnelli conclude: «La Henkel ha nel DNA la sostenibilità, la semplicità, l’ecologia e la sicurezza dei lavoratori. D’altra parte, ogni affinamento formulativo e volto al miglioramento della compatibilità tossicologica e ambientale, deve comunque garantire un aumento delle prestazioni in termini sia di prodittività sia di qualità del filo. Non si tratta di un lavoro facile, ma è ciò che chiede il mercato di fascia alta».

Lubrificanti “da primato”
Il Gruppo TKT è costituito da aziende di livello internazionale che operano nel settore del filo metallico fin dal 1945. Tali aziende formano un’unione solidamente integrata in grado di offrire un servizio completo all’industria del filo metallico, con una gamma di prodotti d’avanguardia, grazie alla possibilità di verifica sul campo di tutti i fattori che influenzano il processo di trafilatura. Tecnovo è l’azienda del gruppo che produce lubrificanti e ausiliari per trafilatura, ed è stata premiata lo scorso anno come “Best Supplier 2012/2013” da NV Bekaert S.A., multinazionale di riferimento mondiale nella produzione del filo d’acciaio.

Un colosso di caratura mondiale
Henkel, la cui sede centrale si trova a Düsseldorf, in Germania, è una delle multinazionali tedesche di maggiore presenza sui mercati mondiali. Gli oltre 50.000 dipendenti danno l’idea delle dimensioni del gruppo che opera in diverse aree di business, per esempio quello della detergenza, della cosmetica, degli adesivi e dei trattamenti superficiali quali la lubrificazione e la preverniciatura dei materiali. La sede principale della filiale italiana, Henkel Italia S.p.A., si trova a Milano.

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