A csiszoló szemcsék technológiája az elmúlt évszázadokban jelentős fejlődésen ment keresztül. Az ősi időkben, a kézművesek természetes anyagokat, például homokot és kavicsot használtak a csiszoláshoz. Napjainkban a különféle szintetikus anyagokból készült csiszolószemcsék uralkodnak a piacon. A fejlődés látványos. Ezek a fejlett csiszolóanyagok lehetővé teszik a munkadarabok pontosabb és hatékonyabb megmunkálását, ugyanakkor csökkentik a felhasznált anyagok mennyiségét és a környezeti hatást.
A csiszolószemcsék két fő kategóriába sorolhatók: természetes és szintetikus. A természetes csiszolószemcsék – mint például a homok, a kavics, vagy a kvarc – már évszázadok, évezredek óta használatosak. Ezek az anyagok rendkívül hatékonyak voltak a fémek és a fa csiszolásában, de hajlamosak a gyors kopásra és a szabálytalan méretük miatt nem mindig biztosítottak egyenletes eredményt.
A szintetikus csiszolószemcsék, mint az alumínium-oxid, a szilícium-karbid vagy a gyémánt, a XX. század technológiai fejlődésének eredményeként születtek meg. Ezek az anyagok különböző keménységűek és méretűek lehetnek, így a csiszolóeszközök széles skáláját hozzák létre. Sokkal tartósabbak és kopásállóbbak, mint természetes társaik, és képesek a munkadarabok pontosabb és hatékonyabb megmunkálására.
A csiszolószemcsék keménységét hagyományosan a Mohs-skála segítségével határozzák meg. Ez a skála 1-től 10-ig terjed, ahol a 1 a legpuhább anyagot (talkumot), a 10 pedig a legkeményebb anyagot (gyémántot) jelöli. A természetes csiszolószemcsék, mint a homok, általában a Mohs-skálán 6-7 közötti értéket mutatnak. Ugyanakkor a szintetikus csiszolószemcsék, mint az alumínium-oxid, a szilícium-karbid vagy a gyémánt, jóval magasabb értékekkel rendelkeznek. Az alumínium-oxid keménysége 9, a szilícium-karbidé 9,5, míg a gyémánté a skála maximuma, azaz 10. Ez azt jelenti, hogy a szintetikus csiszolószemcsék képesek a legnehezebb anyagok, mint az acél vagy az üveg megmunkálására is.
A szemcse keménysége csak az egyik mutató, amit vizsgálni szoktunk. A másik igen fontos kérdés az, hogy a szemcse mennyire tartós, vagy szívós. Az alábbi táblázatban az általánosan használt szemcsék összehasonlítása látható.
Szilícium-karbid – 1891
Dr. Edward Goodrich Acheson, aki az 1890-es években feltalálta a szilícium-karbidot (más néven karborundumot), ami jelentős mérföldkőnek számított az iparban. A szilícium-karbid csiszolószemcsét kivételes tulajdonságai jellemeznek. Ez a szintetikus anyag a Mohs-skála szerint 9,5-ös keménységű, így képes akár a legkeményebb anyagok megmunkálására is. Fényes, fekete (1C), vagy zöld* (2C) éles és nagyon kemény, de rideg ásvány.
Kevésbé tartós mint az alumínium-oxid. Alkalmas színesfémekhez, bronzhoz, titánhoz, rozsdamentes acélhoz, műanyagokhoz, üveghez, bevonatokhoz, kőhöz, fához, stb.
Alumínium-oxid – 1893
Dr. Carl Josef Bayer német vegyész kiemelkedő alak volt, aki kidolgozta az alumínium-oxid előállításának eljárását. Ipari körülmények között a Svájci Almatis cég fejlesztette ki, a 20. század elején. A cég innovatív megközelítése és áttörő technológiai fejlesztései révén hozták létre ezt a kimagaslóan hatékony csiszolóanyagot. A fejlesztés központjában az állt, hogy egy olyan terméket hozzanak létre, amely optimálisan teljesít a legmagasabb hőmérsékleten és legkeményebb anyagokon is. A történet szerint az Almatis csapatának sikerült előállítaniuk egy anyagot, amely nem csak megfelelt ezeknek az elvárásoknak, de messze meghaladta őket, így teremtve meg az alumínium-oxid csiszolószemcsék alapját. Azóta ez az anyag világszerte elismert és számos ipari alkalmazásban használatos. A szemcsék színe lehet barna (1A), fehér (6A), vagy pink (7A). Ritkábban mikrokristályos (2A), vagy piros (6A)
•Extrém szívós, kemény, tartós és ellenálló a kopással szemben.
•Alkalmas a legtöbb fém és fa anyag eltávolítására és polírozására.
Szintetikus gyémánt – 1955
A szintetikus gyémánt csiszolószemcsék fejlesztését a világhírű General Electric (GE) company vitte véghez, 1955-ben, az Amerikai Egyesült Államokban. A fejlesztést vezető Dr. Herbert M. Strong, a GE kutatója, amikor elsőként állította elő a laboratóriumi körülmények között a szintetikus gyémántot, forradalmi áttörést ért el az anyagtudomány területén. A szintetikus gyémánt csiszolószemcsék rendkívüli keménységüknek köszönhetően gyorsan népszerűvé váltak az iparban, ahol azóta is széles körben használatosak. A sztori szerint Dr. Strong hosszas kísérletezés után talált rá a helyes módszerre, amelynek eredményeként előállította a világ első mesterséges gyémántját, ezzel alapozva meg a szintetikus gyémánt csiszolószemcsék gyártását.
A szintetikus gyémánt megjelenése komoly vitákat gerjesztett mind az iparban, mind a fogyasztói piacon. Az iparban az volt a kérdés, hogy a szintetikus gyémántok ugyanolyan teljesítményt nyújtanak-e, mint a természetes gyémántok. Sok szakértő aggódott, hogy a mesterséges gyémántok nem bírják ki azokat a kemény körülményeket, amelyeknek a természetes gyémántok ellenállnak. A fogyasztói piacon a kérdés az volt, hogy etikus-e a szintetikus gyémántok értékesítése, és hogy ez befolyásolja-e a természetes gyémántok értékét. Emellett sokan attól tartottak, hogy a szintetikus gyémántok megjelenése tönkreteszi a gyémántbányászatot, és ez negatív hatással lesz a bányászatból élő közösségekre.
A szintetikus gyémántok megjelenése óta számos vitát és peres eljárást indítottak a gyémántiparban. A legjelentősebb ilyen eset a De Beers és a General Electric (GE) közötti jogi vita volt. A De Beers, amely évtizedeken keresztül uralkodott a gyémántbányászaton és kereskedelemen, megpróbálta betiltani a GE által előállított szintetikus gyémántokat, arra hivatkozva, hogy azok befolyásolják a természetes gyémántok értékét és tisztaságát. A per hosszú évekig tartott, és végül a szintetikus gyémántok gyártásának és forgalmazásának folytatása mellett döntött a bíróság, hangsúlyozva, hogy ezek az újfajta gyémántok új lehetőségeket nyitnak az ipar számára.
CBN (köbös bór-nitrid) – 1967
A CBN, azaz a köbös bór-nitrid szemcséket a General Electric (GE) fejlesztette ki 1969-ben az Egyesült Államokban. A CBN a gyémánt után a második legkeményebb ismert anyag, amely hihetetlen ellenállóképességet tanúsít az extrém hőmérsékleti és mechanikai igénybevételek ellen.
A GE az 1960-as évekbeli űrverseny idején kezdett el intenzíven foglalkozni újfajta, szuperkemény anyagok fejlesztésével, hogy az űrhajók hőpajzsait még ellenállóbbá tegyék. A CBN szemcsék születése éppen ennek a kutatási folyamatnak volt az eredménye, és bár végső soron nem az űriparban találták meg helyüket, a szerszámgépek és a csiszolóanyagok területén forradalmi változásokat indítottak el. A CBN szemcsék lehetővé tették a még hatékonyabb és gyorsabb csiszolást, valamint jelentősen megnövelték a csiszolószerszámok élettartamát. Azóta a CBN szemcsék a csiszolástechnika elengedhetetlen részévé váltak.
Alumínium-cirkónia (Cirkón) – 1971 (1917)
Valójában az alumínium-cirkónium-oxidra vonatkozó első szabadalmat 1917-ben adták ki. Ez volt az első cirkónium-oxid csiszolóanyag, amely mindössze 10% cirkónium-oxidot tartalmazott. Teljesítményben nagyon messze volt a ma is használt cirkón szemcséktől.
A modern „kék” cirkónium-alumínium-oxid csiszolószemcsék megszületése az 1970-es évek elejére tehető, amikor 1971-ben a Saint-Gobain benyújtotta a Norzon néven ismert, nagyobb teljesítményű cirkónium-oxid szemcsék első szabadalmát.
Kerámia szemcse – 1981
A kerámia csiszolószemcséket a 3M vállalat hozta létre az 1980-as években, az Amerikai Egyesült Államokban. A 3M, amelynek központja Minnesotában található, korábban már hírnevet szerzett magának innovatív termékeivel, amikor a mérnökeik egy új, forradalmi anyagon kezdtek el dolgozni.
A kerámia csiszolószemcsék hozzáadásával a vállalat célja olyan termékek létrehozása volt, amelyek kiválóan teljesítenek a legmagasabb hőmérsékleten és a legkeményebb anyagokon is. A projekt sikerét jól jelzi, hogy azóta a kerámia csiszolószemcsék széles körben elterjedtek, és ma már számos ipari alkalmazásban használatosak.
Formázott kerámia (Cubitron II) – 2009
A Cubitron II a 3M által fejlesztett csiszolóanyag, amely szerkezeti felépítése révén forradalmi változást hozott a csiszolási iparban. Ez a termék a PSG (precíziósan formázott szemcse) technológiáján alapul, de egy továbbfejlesztett, nagy teljesítményű változata, amelyet kifejezetten az ipari gyártás szigorú igényeihez terveztek. A Cubitron II különlegessége, hogy csiszolószemcséi precízen formáltak és egyenletes méretűek, ami lehetővé teszi a gyorsabb, hatékonyabb és egyenletesebb csiszolást. A lemunkálási sebesség javulása mellett a Cubitron II csiszolókorongok hosszabb élettartamot és jobb minőségű felületi befejezést biztosítanak.
A 3M 2009-ben mutatta be a Cubitron II-t, és a termék óriási sikert aratott az iparban. A vállalat a Cubitron II bevezetésével kivívta az iparág és a szakmai közönség elismerését, mivel a termék jelentősen javította a csiszolási hatékonyságot és csökkentette a gyártási költségeket. A Cubitron II története egy remek példa arra, hogy a kiváló minőségű anyagok és a fejlett technológia hogyan tudja forradalmasítani az ipart és javítani a termelési folyamatokat.
Korunk technológiai fejlődése során a csiszolószemcséket gyártó vállalatok továbbra is innovatív megoldásokat keresnek, hogy megfeleljenek a változó ipari igényeknek és a folyamatosan fejlődő gyártási technológiáknak.
A csiszolószemcsék fejlesztésének jövőbeni irányai között szerepelnek a környezetbarát anyagok használata, a szemcsézettség növelése és az egyedi felhasználói igényekhez való jobb alkalmazkodás. Az iparágban dolgozó kutatók folyamatosan keresik azokat a megoldásokat, amelyek lehetővé teszik a csiszolószemcsék hatékonyabb előállítását és használatát. A jövőben várhatóan a mesterséges intelligencia és a robotika is nagyobb szerepet kap majd az előállítási folyamatokban. Ezen technológiák alkalmazása révén a termelési folyamatok automatizálása, a minőség ellenőrzése és a termékfejlesztés mind hatékonyabbá válhat. A szemcsézettség további növelése és a jobb felhasználói igényekhez történő alkalmazkodás révén a csiszolószemcsék hatékonyabbá és sokoldalúbbá válhatnak, ami számos iparág számára jelenthet előnyt. Az iparág további növekedését az is segítheti, ha sikerül olyan új anyagokat találni és piacra dobni, amelyek még hatékonyabb csiszolást tesznek lehetővé.
