Legno

Prima dell’avvento dei prodotti sintetici il legno era praticamente l’unico materiale utilizzato per costruire le spazzole industriali. Ma anche oggi, per la sua capacità di resistere ad elevate temperature e per la sua leggerezza, è un materiale ancora usato nella tecnica. È di fondamentale importanza utilizzare solamente assicelle di legno accuratamente stagionato, per evitare incurvamenti e rotture durante il lavoro della spazzola.

Multistrato

Ha grande stabilità dimensionale e planarità, ed ha il vantaggio di essere disponibile in lastre di vario spessore. Il multistrato marino può anche lavorare in acqua.

Nel diagramma è mostrato come una tavoletta di multistrato torna alla normalità partendo dalla situazione di massimo assorbimento di acqua.

Cuoio

È un altro materiale utilizzato per le spazzole a cinghia, ed ha circa la stessa durezza del PUR. Con il cuoio si possono fare cinghie di notevole larghezza, e spesso viene accoppiato a uno strato di nylon o PP per aumentarne la rigidità. Il cuoio più utilizzato è quello trattato con cromo.

I materiali sintetici hanno una durezza caratteristica del polimero di cui sono costituiti.

Quando una partita di barre o lastre sintetiche entra in azienda ne viene controllata anche la durezza tramite durometro nella scala Shore D (o Shore A per i materiali più teneri come il PUR).

Alla durezza sono inoltre correlate in modo indiretto altre caratteristiche quali ad esempio il carico di rottura R. Ogni materiale ha un campo di accettabilità, se il risultato non rientra in questo campo viene rifiutato.

Questo controllo elimina le difettosità dovute ad una errata fabbricazione dei materiali, garantendo così una qualità costante nelle forniture di spazzole. In caso di corpi metallici, torniti o fresati, il controllo qualità è di tipo dimensionale, vari strumenti di elevata precisione vengono usati a questo scopo.

PA (nylon) 6 / 6.6 / 6.12 

Il nylon (poliammide) è il filamento più utilizzato nelle spazzole tecniche. Per la sua elevata memoria elastica può lavorare sotto sforzo e poi riprendere facilmente la sua configurazione iniziale. È disponibile liscio, ondulato, bianco e nero, in una grande varietà di diametri.

PA 6.12 abrasivo 

Il nylon abrasivo è molto utile in tutte le applicazioni che richiedono una notevole aggressività del filamento. È costituito da granuli di abrasivo in una base di nylon 6.12. I granuli possono essere di due tipi: Carburo di Silicio (SC) e Ossido di Alluminio (AO), che forniscono due qualità diverse di nylon abrasivo. Il filamento SC è più tagliente e quindi più adatto all’asportazione di materiale. Il filamento AO ha il granulo più arrotondato, pertanto è più adatto alle lavorazioni di finitura e lucidatura. La percentuale di abrasivo nel nylon è mediamente 30%. Sono poi disponibili varie granulometrie di abrasivo (esattamente come per la carta abrasiva) con differenti diametri del filamento (vedi Tabella).

Crine di cavallo

È il materiale più tradizionale, con cui si sono sempre fabbricate le spazzole. È molto elastico e nello stesso tempo delicato, per cui può pulire a fondo il pezzo senza alterarne le superficie. Molto indicato anche per alte temperature e per rilasciare film liquidi sulle parti da trattare.

Setola di maiale 

È leggermente più spessa del crine di cavallo, quindi un po’ meno delicata. Il filamento all’origine è molto più corto rispetto al crine, per cui non è possibile realizzare spazzole con mazzetti lunghi più di circa 30 mm.

Pelo di capra 

Filamento molto fine e morbido, si utilizza per il trattamento delle superfici più delicate. Le spazzole in pelo di capra devono solo sfiorare la superficie in quanto le sua morbidezza non consente di applicare carichi.

Fibra vegetale Tampico 

Dall’agave essiccata si ottiene la fibra di Tampico (o Mexico), che prende il nome dal porto da cui tradizionalmente partivano le navi con l’esotico materiale. È una fibra dal caratteristico colore giallo, che resiste a temperature elevate ed ha anche un’azione leggermente abrasiva. Si possono realizzare ottime mescole con il nylon ottenendo un’ampia gamma di durezze.

Acciaio Alta Resistenza (AR)

Trafilando l’acciaio la struttura cristallina del metallo si orienta in modo da ottenere un carico di resistenza a rottura (R) molto superiore a quello del metallo in barra. Noi utilizziamo normalmente un filamento con R=1900 N/mm2. È disponibile ondulato, zincato o nero. La composizione chimica dell’acciaio è riportata in tabella.

Composizione chimica media dell’acciaio AR

Acciaio Altissima Resistenza (AAR)

È un filamento di qualità superiore, con R=2300 N/mm2. È quindi indicato per notevoli sollecitazioni meccaniche, e soprattutto per cicli di fatica, come avviene nelle spazzole rotanti. È disponibile ondulato, normalmente ottonato.

Acciaio inox 

Disponibile nella qualità AISI 304 e solo su ordinazione nella qualità AISI 316. Molto utilizzato non solamente nelle applicazioni per uso alimentare ma anche per trattamenti superficiali di particolari inox, in modo da evitare il deposito di particelle che con il tempo si potrebbero ossidare.

Acciaio temperato

È un filamento molto duro indicato per forti raschiamenti. Deve lavorare di punta in quanto raggiunge facilmente la rottura per fatica se piegato. Disponibile solo liscio.

Acciaio Dolce (Bessemer) 

È un filamento molto tenero, con elasticità quasi nulla. Viene utilizzato prevalentemente in diametri molto piccoli per trattamenti di superfici metalliche delicate. È disponibile solo ondulato.

Ottone 

Viene utilizzato per la pulizia di superfici metalliche soprattutto non ferrose, quando si richiede una aggressività minore di quella dell’acciaio. Disponibile in diversi diametri ed ondulato.

Bronzo Fosforoso

Ha un utilizzo simile a quello dell’ottone, ed inoltre è indicato in ambienti chimicamente aggressivi per la sua ottima resistenza. Viene inoltre utilizzato per evitare scintille durante il contatto con le superfici.

Gli utilizzatori di spazzole metalliche spesso richiedono dati tecnici sui carichi massimi a cui le stesse possono essere sottoposte durante il lavoro. Questo carico varia a seconda dell’utilizzo della spazzola (moto alternativo/rotante), della velocità e della geometria.

Il problema è stato da noi studiato teoricamente basandosi sulle ipotesi di lavoro più generali possibile, ottenendone una relazione matematica. In figura è mostrata la geometria di una spazzola rotante con i relativi parametri.

I valori di a, l, d, n sono noti. La determinazione della freccia F richiede tuttavia la soluzione di alcune equazioni abbastanza complesse. Le relazioni tra i parametri sono state riassunte in diagrammi come quello riportato a pag. 11. Il diagramma è riferito ad un coefficiente di attrito tra filamento e superficie metallica Z=0.7, valore abbastanza comune. È stato considerato un acciaio ad alta resistenza. Tramite una diseguaglianza del tipo: f (α , d, F, l, a, n) < = 1 è possibile verificare se l’angolo di lavoro Υ è accettabile. Se la diseguaglianza non è rispettata significa che il carico è troppo grande ed il filamento si rompe in poco tempo (ciclo di fatica).

Occorre in questo caso ridurre Υ. α è un coefficiente di carico del filamento. Tramite il diagramma è possibile ricavare il valore della freccia F, oppure il valore dell’angolo Υ. Per ragioni di efficienza complessiva della spazzola occorre tenere presente che è bene non superare un angolo Υ di 15°.

Siamo a disposizione per fornirvi i necessari dati di progetto.

All’arrivo in magazzino tutti i tipi di filamento vengono accuratamente controllati, soprattutto il diametro. Inoltre viene verificata la loro buona lavorabilità.

I filamenti sintetici in particolare hanno una memoria elastica caratteristica del polimero di cui sono costituiti. Quando una partita di filamento sintetico entra in azienda ne viene controllata anche l’elasticità. Per questo da molti anni abbiamo standardizzato il metodo di misura per mezzo di un apparecchio di prova che carica i campioni di filamento con un peso noto per poi misurare il ritorno elastico dello stesso.

Ogni materiale ha un campo di accettabilità, se il risultato non rientra in questo campo il filamento viene rifiutato. Questo controllo elimina la difettosità dovuta ad una errata fabbricazione dei filamenti, garantendo così una qualità costante nelle forniture di spazzole.

I filamenti vengono spesso analizzati al microscopio per verificarne il livello di finitura. Ad esempio con questo metodo si può controllare la corretta distribuzione delle particelle di SC o AO all’interno del nylon abrasivo. Il metodo è utile anche per verificare la qualità della rasatura di una spazzola, analizzando le estremità dei singoli filamenti.