Biopohjaisten ja luonnosta saatavien materiaalien käyttö kumisekoituksessa

Abstract

Kumisekoitusten perinteisten raaka-aineiden korvaaminen biopohjaisilla tai luonnosta saatavilla materiaaleilla on jo pitkään ollut tutkimuksen kohteena. Tämän työn tarkoituk-sena on tutkia biopohjaisten ja luonnosta saatavien materiaalien käyttöä renkaan pinta-sekoituksessa. Työn ensisijaisena tavoitteena on parantaa talvirenkaan pitoa. Myös mui-den kumisekoituksen ominaisuuksien parantaminen tai säilyttäminen ennallaan on tärke-ää, kun tutkitaan uusia materiaaleja. Työ koostuu kirjallisuuskatsauksesta ja kokeellisesta osuudesta. Kirjallisuuskatsauksessa käsitellään kumitekniikkaa, renkaiden pidon meka-nismia ja aiempia tutkimuksia erilaisten biopohjaisten ja luonnosta saatavien materiaalien käytöstä kumisekoituksissa. Työn kokeellinen osa koostuu kahdesta laboratoriossa teh-dystä sekoitustyöstä ja jääkitkamittauksista. Ensimmäisessä sekoitustyössä tutkittiin kuutta eri materiaalia, joita olivat kitiini, ligniini, riisinkuorituhka (RHA), kaoliini, bentoniitti ja polylaktidi (PLA). Ensimmäisessä sekoi-tustyössä tutkituilla materiaaleilla useimmat ominaisuudet heikkenivät verrattuna refe-renssisekoitukseen. Etenkin kitiiniä ja PLA:a sisältävien sekoitusten mekaaniset ominai-suudet heikkenivät suuren partikkelikoon vuoksi. Toisessa sekoitustyössä jatkettiin kitii-nin ja sen johdannaisen kitosaanin, RHA:n ja kaoliinin tutkimista ja kumisekoitusten ominaisuuksia pyrittiin parantamaan kemiallisen modifioinnin avulla. Toisessa sekoitus-työssä prosessointiominaisuudet ja mekaaniset ominaisuudet olivat kaikilla sekoituksilla hyvin lähellä referenssisekoituksen tasoa. Eroa havaittiin kuitenkin dynaamismekaanisis-sa ominaisuuksissa. Jääkitka mitattiin pin-on-disc -tribometrillä. Tutkittaviksi kumisekoituksiksi valittiin RHA:a ja kitiiniä sisältävät sekoitukset sekä kaoliinia sisältävä sekoitus, jossa kompatibi-lisaattorina käytettiin epoksoitua luonnonkumia (ENR). Tulosten perusteella tutkittavien kumisekoitusten kitkakertoimet ovat lähellä toisiaan. Mittaustulosten keskihajonta oli kuitenkin suuri. Pin-on-disc menetelmänä ei tämän työn tulosten mukaan sovellu jääkit-kamittauksiin etenkään jos sekoitusten väliset erot ovat pieniä. Tulosten perusteella lähes kaikkien sekoitustyössä B tutkittujen materiaalien tutkimista pintasekoituksessa voitaisiin jatkaa. ENR:n käyttäminen kaoliinin kompatibilisaattorina vaikuttaa kuitenkin niin paljon dynaamismekaanisiin ominaisuuksiin, ettei sitä voi käyt-tää ainakaan tässä työssä tutkitulla pitoisuudella. Kitiinillä, kitosaanilla ja modifioidulla RHA:lla saavutettiin tässä työssä parhaimmat ominaisuudet.