Helsingin yliopisto

 

Helsingin yliopiston verkkojulkaisut

University of Helsinki, Helsinki 2006

Physical characterization of plastic surfaces in wearing and cleanability research

Risto Kuisma

Doctoral dissertation, June 2006.
University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Agrotechnology.

Muovipintojen puhdistuvuustutkimusta on vauhdittanut teollisuuden ja yhteiskunnan tarve kehittää vähemmän likaantuvia ja helpommin puhtaana pysyviä pintamateriaaleja. Yksi yleisemmin käytetyistä muoveista on polyvinyylikloridi eli PVC. Tässä työssä menetelmäkehitystyö aloitettiin PVC:n kaupallisilla sovellutuksilla, jolloin kemialliset ja fysikaaliset menetelmät olivat käytössä, kun saatavilla oli laboratoriossa valmistettuja PVC-mallipintoja

Tässä tutkimuksessa kehitettiin ja sovellettiin muilla aloilla käyttöönotettuja kemiallisia ja fysikaalisia menetelmiä. Muovipintojen kulumisen tutkimiseen sovellettiin kahta menetelmää, joita varten rakennettiin Frick-Taber-koelaitteisto sekä likaus- ja kulutusrumpu-laitteisto. Tässä tutkimuksessa oli mukana 21 erilaista kaupallista muovipintaa, joilla aloitettiin menetelmien kehittäminen ja soveltaminen ja kun PVC-mallipintoja oli saatavilla, niin tutkimusta jatkettiin näillä 22 erilaisella PVC-mallipinnalla. Uusien ja kulutettujen kaupallisten muovipintojen ja laboratoriossa valmistettujen PVC-mallipintojen pinnan topografiaa tutkittiin kontaktiprofilometrialla, pyyhkäisyelektronimikroskopialla ja atomivoimamikroskopialla. Käytetyillä pinnan topografian määritysmenetelmillä oli omat rajoituksensa, mutta yhdessä käytettyinä ne antoivat enemmän tietoa topografiasta. Kontaktiprofilometrillä tehtiin kaksi- ja kolmidimensionaalisia profilometrimittauksia ja tutkimukseen valittiin karheusparametrit: Ra (profiilin keskipoikkeama), Rq (profiilin neliöllinen keskipoikkeama), Rsk (profiilin epäsymmetrisyys) ja Rku (profiilin huipukkuus). Mallilioiksi valittiin standardeihin pohjautuvia likoja ja kemiallisia mallilikoja. Muovimateriaalien puhdistuvuuden toteamisessa käytettiin kolorimetristä menetelmää. Lisäksi käytettiin hyväksi radiokemiallista menetelmää.

Tämän työn tuloksena PVC-mallipintojen verkkorakenne ja pehmitinainepitoisuus ja pehmitintyyppi vaikuttivat puhdistuvuuteen, mikä todettiin radiokemiallisessa määrityksessä. Kontaktiprofilometrillä tehdyissä kolmidimensionaalisissa mittauksissa saatiin näkyviin PVC-mallipintojen verkkorakenteen, pehmittimen määrän vaikutus mallipintojen topografiaan. Tämän lisäksi tässä työssä tutkittiin kontaktiprofilometrillä uusia ja kulutettuja PVC-mallipintoja, jotka olivat pinnoitettu timantilla ja kulutettu likaus- ja kulutus-rumpumenetelmällä. Tuloksista havaittiin, että timanttipinnoitus alentaa karheusarvoja ja kulutuksen aiheuttamat pinnan muutokset olivat havaittavissa kolmidimensionaalisista profilometrikuvista sekä karheusarvojen suurenemisena. Lisäksi standardeihin perustuvat epäorgaaninen partikkelilika ja orgaaninen öljylika irtosivat uusien kaupallisten muovipintojen pinnoilta paremmin kuin kulutettujen. Kaupallisten muovipintojen kuluttaminen aiheutti pintojen naarmuuntumista, jolloin lika pääsi kiinnittymään pinnoille eikä näin ollen irronnut niin helposti kuin vastaavasti uusilta pinnoilta.

Puhdistuvuustutkimusta varten rakennetut pilot-laitteistot ja määritysmenetelmät osoittautuivat käyttökelpoisiksi ja luotettaviksi. Käyttöönotetut menetelmät ovat hyödynnettävissä niin materiaali- ja pinnoitetutkimuksissa kuin kehitettäessä uusia vähemmän likaantuvia teollisia muovipintoja. Tulevaisuudessa pintamateriaaleiden likaahylkivyys- tai puhdistettavuusominaisuuksiin tullaan kiinnittämään entistä enemmän huomiota mm. taloudellisuus- ja ympäristösyistä.

Julkaisun nimiösivu

This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

© University of Helsinki 2006

Last updated 29.05.2006

Yhteystiedot, Contact information E-thesis Helsingin yliopisto, University of Helsinki