suoritettiin pian koeajojen jälkeen ja uudelleen usean vuorokauden
kuluttua, koska haluttiin seurata, ovatko pinnan
muutokset palautuvia.
Kiiltomittausten vertailuarvoina käytettiin koskemattoman
näytepinnan kiiltomittaustuloksia. Testatuilta kitkakoepinnoilta
mitattiin kiiltolukema ja laskettiin kiillon muutossuhde
GR%, eli kokeen jälkeen mitatun ja ennen koetta
mitatun kiillon suhde.
Visuaalinen arviointi tehtiin yhden henkilön eli artikkelin
kirjoittajan suorittamana silmämääräisenä tarkasteluna.
Arvioinnit suoritettiin hyvässä, värilämpötilaltaan 4500 K
valaistuksessa. Pinnoitteiden pintamuutoksista tehtiin muistiinpanot
ja havaitut vauriotyypit luokiteltiin silmämääräisesti.
Pinnan muutokset arvioitiin visuaalisesti asteikolla 0…5
huomioimatta pintavaurioiden tyyppiä. Asteikolla 0 tarkoittaa,
että näytteessä ei havaittu silminnähtäviä muutoksia.
Arvo 1 vastasi hädin tuskin nähtävissä olevia vaurioita
tai muutoksia ja arvo 5 erittäin ankaria pinnoitevaurioita.
Kullakin parametrikombinaatiolla testatut näytteet saivat
numeroarvostelun. Eri koeparametreilla saaduista numeroarvoista
laskettiin keskiarvo pinnoitemateriaalille, ja keskiarvon
perusteella pinnoitemateriaalille annettiin arvosana
pinnoitemateriaalin kestävyydelle muovauskitkakoeolosuhteissa.
Arvosanan erinomainen saivat näytteet, joiden keskiarvo
oli enintään 1, ja arvosanan hyvä näytteet, joiden keskiarvo
enintään 2. Mikäli keskiarvo oli yli 2, arvosana oli
tyydyttävä. Tulee huomioida, että muovauskitkakoeolosuhteet
poikkesivat tuotanto-olosuhteista, eikä pinnoitteen vaurioitumisesta
muovauskitkakokeissa voi suoraan päätellä,
ettei pinnoite kestäisi tuotantokäytössä, vaan asiasta tulee
varmistua käytännön koeajoilla.
Biopohjaiset pinnoitteet
Hankkeessa tutkituissa pinnoitteissa fossiilisia ainesosia oli
korvattu uusiutuvista lähteistä saatavilla komponenteilla.
Pinnoitteiden fossiilisia öljypohjaisia sideainepolymeerejä
oli korvattu rypsipohjaisilla polymeereillä. 4 Näytemateriaalit
luokitettiin hankkeen ensimmäisen, toisen ja kolmannen
sukupolven näytteisiin. Ensimmäisen sukupolven näytteet
(merkintä BT1) sisälsivät tietyn osuuden biopohjaisia
komponentteja. Toisessa sukupolvessa (BT2) näiden biopohjaisten
komponenttien osuutta oli kasvatettu. Kolmannen
sukupolven näytteissä (BT3) oli otettu lisäksi käyttöön
uusia biopohjaisia komponentteja. 5 Hankkeen näytteisiin
lukeutui erilaisiin sovelluksiin tarkoitettuja ja kemialliselta
perustaltaan erilaisia pinnoitteita. Näytteissä oli käytetty
useita eri pinnoitevärejä. Tämä vaikeutti joissain määrin
pinnoitevaurioiden silmämääräistä arviointia.
Tulokset
Muovauskitkakokeiden tuloksena saatiin kitka- ja pintamuutosdataa
kaikista hankkeessa tutkituista kahdestakymmenestäneljästä
pinnoitteesta. Taulukossa 1 on esitetty
valikoituja keskiarvotuloksia. BUT-kokeista on esitetty kitkakerrointen
keskiarvot muovaustyökalun säteillä 5 mm ja
40 mm nimellisellä pidätinvoimalla, joka vastaa 25 % materiaalin
myötörajasta sekä kiillon muutossuhteiden keskiarvot
muovaustyökalun säteellä 5 mm ja 25% myötörajasta
vastaavalla pidätinvoimalla. F2F-testien osalta on esitetty
kitkakerrointen keskiarvot kolmella nimellisellä pintapaineella
1 MPa, 7 MPa ja 13 MPa, kiillon muutossuhde
nimellisellä pintapaineella 7 MPa sekä kaikkien kolmen
kuormitustason pintavaurioarvioiden keskiarvon perusteella
annettu arvosana.
Taulukko 1. Muovauskitkakokeiden valikoituja tuloksia.
Kitkakertoimia ei sinällään voi arvottaa hyviksi tai huonoiksi.
Kitkakerroin ei myöskään ole pinnoitemateriaalin
ominaisuus, vaan systeemiominaisuus, johon vaikuttavat
kaikki kontaktissa mukana olevat materiaalit ja aineet sekä
monet muut vaikuttavat tekijät kuten pintojen laatu, kontaktiolosuhteet,
ympäristöolosuhteet ja epäpuhtaudet. Tietyissä
olosuhteissa mitattua kitkakerrointa voidaan kuitenkin hyödyntää
materiaalin kitkakäyttäytymisen ennakointiin koejärjestelystä
poikkeavissa olosuhteista. Kitkakerroindataa voidaan
hyödyntää mallinuksessa, ja arvottaa tuotannosta tai
valmistuslinjakokeissa saatujen tulosten perusteella. Bioppo
hankkeen puitteissa sadevesijärjestelmien valmistuksessa
käytettävien RWS-pinnoitteiden tuotantolinjatesteissä havaittiin
tiettyjä yhteyksiä erityisesti F2F-tulosten kanssa. Kun
vertailussa huomioitiin lisäksi pintavaurioarvostelut, yhteys
linjakokeiden ja muovauskitkakoehavaintojen välillä oli suhteellisen
selkeä.
BUT- ja F2F-kokeiden kitkatuloksia tarkastelemalla havaittiin,
että useimmissa tapauksissa näytteiden väliset suhteelliset
erot kitkakertoimissa olivat samansuuntaisia menetelmästä
ja parametreista riippumatta. Toisin sanoen näytteillä, joilla
oli suhteellisen suuri kitkakerroin BUT-testissä, oli usein korkea
kitkakerroin myös F2F-testeissä. Tähän havaittiin kuitenkin
myös poikkeuksia.
BUT- ja F2F-kokeiden kitkakerrointulosten välille pyrittiin
löytämään yksinkertainen matemaattinen korrelaatio. Korrelaatiota
etsittiin yksinkertaisella tavalla etsimällä menetelmien
väliltä parametripareja, joilla kitkakerrointen välinen
suhde olisi suurin piirtein vakio millä tahansa pinnoitemateriaalilla.
Korrelaatioita ei havaittu tällä menetelmällä. Myöskään
pienemmille, samankaltaisten pinnoitteiden ryhmille ei
löydetty korrelaatiota. 6
Kitkakoetulosten vertailuissa eri sukupolvien pinnoitteiden
välillä havaittiin eroja sekä kitkakertoimissa että pintamuutoksissa.
Polyuretaanipohjaisten mattapinnoitteiden
PURMATBT1 ja PURMATBT3 välillä oli selkeä ero kitkakertoimessa.
Kolmannen sukupolven kokeellisen PURMATBT3
pinnoitteen kitkakerroin lukeutui hankkeessa tutkittujen
näytteiden korkeimpiin, ja sen kiilto väheni kitkakokeissa,
kun taas ensimmäisen sukupolven pinnoitteen kiilto lisääntyi.
Polyesteripohjaisten pinnoitteiden 2. sukupolven normaalikiiltoinen
näyte PES1BT2 osoitti kautta linjan samantasoisia
tuloksia kuin sen kaksi 1. sukupolven verrokkia
PES1BT1 ja PES2BT1. Sen sijaan polyesteripohjaisen
toisen sukupolven mattapinnoitteen PES1MATBT2 kitkakertoimet
olivat kautta linjan korkeampia ja kestävyys heikompi
kuin 1. sukupolven verrokkien PES1MATBT1 ja
PES2MATBT1.
Taustamaalien kitkakokeissa havaittiin erityisen suuria
eroja. Referenssinä käytetyn taustamaalin kitkakerroin oli
erittäin korkea ja pinnoitteen kestävyys F2F-testien olosuhteissa
huomattavasti heikompi kuin kokeellisten taustapinnoitteiden
BACKERBT1 ja BACKERMATBT1. >
www.ohutlevy.com OHUTLEVY 1/2021 • 29
/www.ohutlevy.com
