Jäälabrassa syntyy jäätä hylkiviä pinnoitteita
Talviolosuhteissa erilaisille pinnoille kerrostuva jää haittaa muun muassa laitteiden toimintaa ja lisää rakennusten kuormaa. Esimerkiksi sähkölinjojen rakenteisiin kertyvä jää voi aiheuttaa sähköpiikkejä. Niitä voitaisiin ehkäistä pinnoittamalla rakenteet.
– Kehitämme jäälabrassamme erilaisten materiaalien päälle pinnoitteita, joista jää irtoaa helposti. Jäätä hylkivä pinta on usein liukas ja sileä. Pinnoitus valitaan aina materiaalin mukaan, kertoo jäälaboratoriota johtava yliopistotutkija Heli Koivuluoto Tampereen yliopistosta.
Kehitystyössä tavoitellaan jään hylkivyyden lisäksi esimerkiksi kestävää rakennetta, uv-suojaa ja korroosion kestävyyttä. Koivuluoto mainitsee esimerkkinä kuplahallit.
– Kuplahallien kattorakenteisiin jää jäätä ja lunta, jota työmiehet käyvät tiputtelemassa. Raskas jää- ja lumikuorma aiheuttavat romahdusvaaran. Jos hallin katto pinnoitettaisiin, niin lumi tulisi itsestään ja tasaisemmin alas, Koivuluoto sanoo.
Pinnoite voisi estää jäätä kertymästä myös muun muassa aurinkopaneeleiden tai junavaunujen alla sijaitsevien koneistojen pinnoille.
Termisellä ruiskutuksella hyviä tuloksia
Jäätä hylkivien pinnoitteiden ja niiden työstötekniikoiden kehittäminen vaatii tutkijoilta syvällistä tietoa materiaalitekniikasta. Tällä hetkellä ryhmä tutkii neljää erilaista tapaa tehdä jäätä hylkiviä pintoja.
Yksi menetelmistä on terminen ruiskutus. Siinä on kyse pinnoitemateriaalin sulattamisesta ja ruiskuttamisesta pinnoitettavan materiaalin pintaan, johon se jähmettyy. Tuoreita tutkimustuloksia löytyy hakekonttien sisäpinnan käsittelystä.
– Tutkimusongelma oli hakekonttien sisäseinämiin kiinni jäätyvä hake. Ratkaisimme ongelman ruiskuttamalla nestemäisen pinnoitteen kontin sisäpintaan. Huokoiseen polymeeripintaan imeytetty neste helpotti hakkeen irtoamista, Heli Koivuluoto kuvailee.
Muita jään kertymistä estäviä pinnoitusmenetelmiä ovat kiinteä, sileä polymeeripinta, joka voisi toimia esimerkiksi terässilloissa; modifioitu menetelmä, jossa esimerkiksi vahoja viedään rakenteen sisään; ja metallien pinnoittaminen kiinteillä lisäaineilla kuten keraameilla.
Jäälabrasta löytyy pakkashuone, kylmähuone ja tuulitunneli
Hervannan kampuksella sijaitseva ainutlaatuinen jäälaboratorio mahdollistaa sekä jäätymistutkimuksen että pinnoitteiden kehittämisen. Pakkashuoneessa, jonka lämpötila on säädettävissä –5 ja –35 °C välille, tutkitaan jäätymistä. Huoneen tuulitunnelissa simuloidaan jäänmuodostumista ulko-olosuhteissa, joissa tuulennopeus on suurimmillaan 25 metriä sekunnissa. Kylmähuoneessa, jossa lämpötilan voi säätää –50–80 asteeseen, onnistuu pitkäkestoinen syklinen jäätymistestaus.
– Kehitämme koko ajan tutkimusolosuhteita paremmiksi. Uudessa kylmähuoneessa tutkimme esimerkiksi, miten jäänpoistolaitteilla saadaan poistettua jäätä. Olemme juuri saaneet myös uuden testilaitteen, jonka avulla voimme mitata voimaa, jolla jää lähtee irti pinnasta, Koivuluoto mainitsee.
Jäälaboratorion kanssa samassa tutkimushallissa on polymeerien valmistus- ja tutkimuslaitteita. Yhteistyöstä polymeeritutkijoiden kanssa on paljon hyötyä materiaalien tutkimukselle ylipäätään.
Koivuluodon luotsaama jäälaboratorio osallistuu mittaviin hankkeisiin ja tekee myös tilaustutkimusta. Nestetäytettyjä ja termisesti ruiskutettuja pintoja testattiin kenttäolosuhteissa Lohtajalla yhteistyössä Puolustusvoimien kanssa.
Lisätiedot
Heli Koivuluoto
040 849 0188
heli.koivuluoto [at] tuni.fi
Teksti: Anna Aatinen
Kuva: Mika Kanerva
