Termisesti ruiskutetut muovipinnoitteet arktisissa olosuhteissa

Abstract

Jäätyminen aiheuttaa ongelmia erityisesti pohjoisilla alueilla, vuoristoissa sekä ilmailussa. Jään kertyminen lentokoneiden rakenteisiin voi aiheuttaa onnettomuuksia, joissa menetetään useita ihmishenkiä. Jäätymistä pyritään estämään aktiivisesti jäänestoaineilla, kappaletta lämmittämällä tai mekaanisesti jäätä poistamalla, jolloin ympäristö kuormittuu kemikaalien ja energiankulutuksen takia. Jään kertyminen on mahdollista estää myös passiivisesti sellaisten pinnoitteiden avulla, joista jää irtoaa helposti tai joihin jää ei pääse kerääntymään ollenkaan. Polymeerien terminen ruiskutus voisi olla yksi vaihtoehto matalan jäänadheesion pinnoitteiden tuottamisessa. Polymeerien termisen ruiskutuksen ongelmana on polymeerien matala sulamislämpötila ja lasisiirtymälämpötila, joiden takia termisen ruiskutuksen lämpötilaikkuna on pieni verrattuna metalleihin ja keraameihin. Polymeereille yleisin termisen ruiskutuksen menetelmä on liekkiruiskutus, sillä siinä käytettävät lämpötilat ovat plasmaruiskutusta ja suurnopeusliekkiruiskutusta matalammat. Pinnoite muodostuu osittain tai kokonaan sulaneiden partikkelien muokkautuessa voimakkaasti niiden iskeytyessä pinnoitettavaan pintaan. Tässä työssä tutkittiin termisesti ruiskutetun polyeteenin (PE), fluorinoidun etyleenipropyleenin (Feb) sekä PE:hen sekoitettujen mangaanisulfidin (MnS) ja molybdeenisulfidin (MoS2) käyttäytymistä arktisissa olosuhteissa. Näytteet valmistettiin ja testattiin Tampereen teknillisen yliopiston tiloissa. Testattaville pinnoitteille mitattiin vedellä kontaktikulmat sekä ennen että jälkeen jäädytyskokeiden. Koska kontaktikulmat eivät huomattavasti muuttuneet, voitiin päätellä, että kyseiset pinnoitteet sietivät kylmiä olosuhteita hyvin. Näytteille ei saatu mitattua selkeitä jäänadheesioarvoja, vaikka näytteet mitattiin kahteen kertaan. Ensimmäisellä mittauskerralla osassa näytteistä jäätymisen epäiltiin tapahtuneen metallisubstraatissa, koska tulokset olivat hyvin korkeita. Toisella mittauskerralla jäädytyslaitteistossa ilmeni odottamattomia ongelmia ja tulokset olivat hyvin matalia. Tämän työn perusteella voidaan siis päätellä, että termisesti ruiskutetut muovipinnoitteet soveltuvat kylmien olosuhteiden sovelluksiin, ja että jäätyyppi vaikuttaa suuresti pinnoitteen jäänadheesioon.