Tulosta Tulosta Lähetä linkki Bookmark and Share

VTT paransi metallituotteiden pintaominaisuuksia

24.06.2009


Nanorakenteiset pinnoitteet suojaavat tuotteita kulumiselta, likaantumiselta ja hapettumiselta

VTT on kehittänyt PUHTEET-projektiryhmässä metallituotteiden pinnoittamista räätälöityjen pintaominaisuuksien luomiseksi. Erityistä huomiota kiinnitettiin valmistusprosessien ympäristöystävällisyyteen. Erittäin ohuita, nanorakenteisia pintoja voidaan valmistaa sooli-geeli-menetelmällä ja saada aikaan materiaaleja, jotka kestävät kulutusta, ehkäisevät hapettumista, hylkivät likaa ja ovat helposti puhdistettavia. Pinnoitteita voidaan käyttää mm. rakennusmateriaaleissa ja kuljetusvälineissä sekä prosessi- ja elintarviketeollisuudessa.

VTT paransi PUHTEET-projekteissa metallipohjaisten tuotteiden (ruostumaton teräs, kupari, seosmetallit, kuumasinkitty teräs, maalatut ja termisesti ruiskutetut pinnat) pintaominaisuuksia ja kehitti teollisuuden valmiuksia käyttää sooli-geeli-pinnoitusmenetelmiä omissa prosesseissaan. Teknillinen korkeakoulu keskittyi projekteissa ALD-pinnoitusmenetelmien kehittämiseen.

VTT kehitti muun muassa energiatehokkaan ja edullisen menetelmän (FI20085073//PCT/FI 2009/050024), jossa sooli-geelipinnoitus voidaan tehdä kuumasinkitysprosessissa. Pinnoite suojaa kuumasinkittyjä tuotteita valkoruosteen muodostumiselta, vähentää tuotteiden likaantumista sekä auttaa säilyttämään tuotteen alkuperäisen ulkonäön. Kuumasinkittyä terästä käytetään esimerkiksi turvakaiteissa, valaisinpylväissä ja peräkärryissä. Pinnoitekemikaaleja valmistava Millidyne Oy on parhaillaan lisensoimassa VTT:n kehittämän pinnoitteen valmistusmenetelmän.

Sooli-geeli-menetelmä osoittautui hyvin lupaavaksi pintojen valmistukseen. Joustava menetelmä on jo nyt teknisesti mahdollista ottaa käyttöön suurten pintojen teollisessa valmistuksessa.

Metallituotteiden kuluminen, likaantuminen ja korroosio alentavat tuotteiden käyttöarvoa ja aiheuttavat huomattavia kunnossapito- ja puhtaanapito-ongelmia ja lisäävät tuotantokustannuksia. Nanorakenteisilla pinnoitteilla voidaan ongelmia vähentää luomalla metallituotteille uusia pintaominaisuuksia ja käyttökohteita. Niiden avulla saadaan aikaan materiaaleja, jotka kestävät entistä paremmin kulutusta, hylkivät likaa, ovat helposti puhdistettavia tai puhdistuvat itsestään. Ne voivat myös suojata tuotetta korroosiolta ja hapettumiselta. Ruostumattomista teräspinnoista voidaan tehdä rasvaa hylkiviä ja helposti puhdistettavia. Kupari- tai kuumasinkityt pinnat voidaan saada säilyttämään valmistuksenjälkeisen ulkonäkönsä. Maalattujen teräspintojen puhdistettavuutta voidaan parantaa. Pinnoitteiden avulla voidaan myös vähentää bakteerikasvua esimerkiksi elintarviketeollisuuden laitteistoissa.

VTT:n koordinoimissa PUHTEET- ja PUHTEET 2 -projekteissa parannettiin vuosina 2005–2009 metallituotteiden pintaominaisuuksia ja kehitettiin suurten pintojen teollisuusmittakaavan pinnoittamista. Projektin tulokset lisäävät teollisuuden valmiuksia käyttää pinnoitusmenetelmiä metallituotteiden valmistuksessa. Pinnoitteiden toimivuutta testattiin muun muassa rakennus-, prosessi- ja kuljetusvälineteollisuuden pinnoilla. Projekteissa kehitettiin myös menetelmiä suurikokoisten metallipintojen teolliseen pinnoittamiseen.

Sooli-geeli-menetelmällä voidaan valmistaa erittäin ohuita, nanorakenteisia pinnoitteita, joilla voidaan parantaa metallituotteiden laatua ja luoda uusia käyttökohteita. Pinnoitteiden paksuus vaihtelee muutamasta nanometristä muutamaan mikrometriin.

Sooli-geelipinnoitteet ovat usein yhdistelmämateriaaleja, joissa on yhdistetty esimerkiksi keraamisia ja polymeerisiä ominaisuuksia molekyylitasolla. Sooli-geeli-menetelmän käyttö on laajenemassa keraamisista pinnoitteista orgaanisia ainesosia sisältävien yhdistelmäpinnoitteiden valmistukseen.

VTT on käynnistänyt NEW PRO -ohjelmassa teollisuusyritysten kanssa jatkohankkeen PUHTEET 3, jossa sovelletaan sooli-geelipinnoitusta metallituotteiden rullalta-rullalle-tuotteille. Osa projektiin osallistuneista yrityksistä on jo käynnistänyt omia tuotekehityshankkeitaan.

VTT:n koordinoimissa PUHTEET ja PUHTEET 2 –projekteissa oli mukana useita suomalaisia metalliyrityksiä ja pinnoitevalmistajia. Projekteihin osallistuivat Tekes, Teknillinen korkeakoulu, Outokumpu Stainless, Rautaruukki, Luvata, Millidyne, Stala, Linjateräs, Suomen kuumasinkitsijät ry, Fläkt Woods, Savcor, Vaahto Group, Metso ja Beneq Oy (2007 asti Planar International). Projektit toteutettiin Tekesin ohjelmissa Likaantumattomat pinnat (PINTA) ja Uusiutuva metalliteknologia – uudet tuotteet - (NEW PRO).

PUHTEET-projektin loppuraportti verkossa: http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2008/T2460.pdf. PUHTEET 2 -projektin loppuraportti julkaistaan syksyllä 2009.

Kuva 1
Oikealla kuumasinkitysprosessin yhteydessä sooli-geelipinnoitettu peräkärry pitkäaikaistestin jälkeen, vasemmalla vastaava pinnoittamaton.
Kuva Tapio Harju, Suomen kuumasinkitsijät Ry


Kuva 2
Kuumasinkitysprosessin yhteydessä sooli-geelipinnoitettu peräkärry pitkäaikaistestin jälkeen, takavasemmalla tummempi pinnoittamaton alue.
Kuva Tapio Harju, Suomen kuumasinkitsijät


Kuva 3
Vesipisaroita sooli-geelipinnoitetulla metallipinnalla.
Kuva Soili Takala, VTT