VTT kehitti tehokkaan ja ympäristöystävällisen pinnoitusmenetelmän - Sooli-geelipinnoitteilla lisäarvoa metallituotteille /-vuodelta 2010

VTT on kehittänyt uusia esikäsittely- ja pinnoitusmenetelmiä, jotka soveltuvat sooli-geelipinnoitustekniikkaan. Uudella esikäsittelymenetelmällä voidaan parantaa merkittävästi sooli-geelipinnoitteiden kiinnipysyvyyttä. Esikäsittelymenetelmä perustuu kiinteän hiilidioksidin eli kuivajään käyttöön. Se on ympäristöystävällinen eikä synnytä yhtä suuria jätemääriä kuin perinteiset puhdistusmenetelmät. Toinen uusi menetelmä liittyy sooli-geelipinnoitteiden kovettamiseen. Siinä hyödynnetään kappaleisiin varastoitunutta lämpöenergiaa erillisen uunikuivauksen sijaan. VTT on jättänyt patenttihakemuksen kummastakin menetelmästä.

(Kuva: Kuumasinkityn sooli-geelipinnoitetun (oikealla) ja pinnoittamattoman (vasemmalla) kärryn testaus käyttöolosuhteissa (kokeen kesto yli vuoden, ~ 20 000 kilometriä, myös talviolosuhteissa, kuva Suomen Kuumasinkitsijät ry). Sooli-pinnoitegeeliä on kokeiltu menestyksellä myös kuumasinkityissä puutavarapankoissa.

Kuivajääesikäsittelyn etu on se, ettei pinta hapetu heti käsittelyn jälkeen yhtä helposti kuin esimerkiksi kemiallisia esikäsittelymenetelmiä käytettäessä. Lisäksi menetelmän etuna millä tahansa alustalla on myös se, ettei käsittely synnytä suuria jätemääriä, esimerkiksi kemikaali- tai abrasiivijätettä tai jätevettä, kuten perinteiset puhdistusmenetelmät.

Uusi pinnoitteenkovetusmenetelmä perustuu pinnoitettavaan kappaleeseen varastoituneen lämpöenergian hyödyntämiseen sooli-geelipinnoitteiden termisessä kovetuksessa. Menetelmää on sovellettu jo menestyksekkäästi kuumasinkittyihin ja termisesti ruiskutettuihin tuotteisiin. Sitä demonstroitiin useaan otteeseen kuumasinkittyjen peräkärryjen, polkupyöränrunkojen, tukkipankkojen sekä termisesti ruiskutuspinnoitettujen kappaleiden avulla. Parhaillaan on valmisteilla myös muutama yrityshanke, joissa menetelmä on tarkoitus siirtää osaksi yrityksen omaa tuotantoprosessia.

PUHTEET-projektiperheessä kehitettiin myös pinnoitteiden muokattavuusominaisuuksia sekä valmistettavuutta teolliseen skaalaan ja ympäristöön soveltuvaksi. Projektissa demonstroitiin sooli-geelipinnoituksen sekä sitä edeltävien esikäsittelyvaiheiden soveltuvuutta metalliohutlevynauhojen rullalta rullalle -valmistusprosessiin. Sooli-geelipinnoituksen esikäsittelystä tuotantomittakaavassa todettiin, että elektrolyyttista sähköpurkauskiillotusta (nk. PET-menetelmä) voidaan soveltaa myös jatkuvatoimisessa prosessissa käyttäen ympäristöystävällisiä suolaliuoksia elektrolyytteinä. Myös hiilidioksidi-kuivajääpuhalluksen todettiin rullalta rullalle -prosessissa antavan pinnoitteelle riittävän kiinnipysyvyyden ja muutoinkin soveltuvan käytettäväksi prosessissa. Sooli-geelipinnoitteiden ympäristöystävällisyydestä todettiin, että kaikki projektissa käytetyt pinnoitteet alittavat nykyiset, VOC-direktiivin (Volatile Organic Componds) asettamat raja-arvot.

Sooli-geelipinnoitteita käyttämällä saatiin jopa oleellisesti parannettua erilaisten materiaalien pintojen funktionaalisia ominaisuuksia, kuten lian hylkivyyttä, helpompaa puhdistettavuutta, korroosion- ja hapettumisenkestävyyttä, naarmuuntumattomuutta ja kulutuksenkestoa. Tutkittujen tyyppisillä ohutkalvopinnoitteilla ei kuitenkaan saavuteta läheskään kaikissa tapauksissa riittävää korroosionkestävyyttä vaativissa ulko-olosuhteissa. Parhaiten kenttäkorroosiokokeissa suoriutuivat paksut, lähes maali-/lakkakalvon paksuiset (jopa 50 μm) sooli-geelipinnoitteet. Parhaiten toimivaksi ohutpinnoite-perusaineyhdistelmäksi ulko-olosuhteissa osoittautui sooli-geelipinnoite kappalekuumasinkityn teräksen päällä.

Teollisuusmittakaavan kokeissa demonstroitiin sooli-geelipinnoitusta tuotanto-olosuhteissa Linjateräs Oy:n pinnoituslinjassa sekä Atomic Layer Deposition -menetelmän (ALD) toimivuutta Beneq Oy:n toimesta Stala Oy:n tuotteille.