Polymeeriraaka-aineen kehitys ekstruusiolla valmistettavaan sovellukseen

Tässä työssä tarkoituksena oli optimoida ekstruusiolla valmistettavan muovituotteen raaka-aine lisäämällä siihen erilaisia orgaanisia ja epäorgaanisia lisä- ja täyteaineita. Lisäksi ekstruusion prosessointiparametrit ja suutin muokattiin vastaamaan polymeeriraaka-aineen tarpeita. Tutkimuskohteena oli kaksi kaupallista eri raaka-aineista valmistettua metallilangan johdinputkea, jotka analysoitiin mahdollisimman tarkoin niiden koostumusten selvittämiseksi. Käytettyjä analyysimenetelmiä olivat esimerkiksi infrapunaspektroskopia, differentiaalinen pyyhkäisykalorimetria ja pyyhkäisyelektronimikroskopia. Ekstruusio on sulatyöstöprosessi, jolla voidaan valmistaa yksi- tai monikerroksisia putkia, kalvoja ja profiileja. Yksiruuviekstruuderi on yksinkertaisin ekstruusiolaitteisto ja se muodostaa ekstruusiolinjan yhdessä suuttimen, jäähdytysaltaan ja vetokoneen kanssa. Ekstruusioprosessissa muovigranulaatit syötetään ekstruuderille erityisen syöttöyksikön kautta ja ruuvin pyöriessä granulaatit sulavat ja työntyvät suuttimen läpi. Suuttimelta sula muovi vedetään jäähdytysaltaaseen, jossa se jähmettyy muotoonsa. Valmis tuote voidaan leikata määrämittaan tai kelata kiepille. Ekstruusiossa käytettävän muovin ominaisuuksia voidaan muokata seostamalla siihen erilaisia lisä- ja täyteaineita. Lisäaineita ovat esimerkiksi palonestoaineet, pehmittimet ja stabilaattorit. Täyteaineita, kuten talkkia tai kalsiumkarbonaattia käytetään yleensä muovin hinnan alentamiseen, mutta niillä voidaan myös vaikuttaa muovin ominaisuuksiin, kuten sulaindeksiin, tiheyteen, jäykkyyteen ja pinnan kovuuteen. Kaupallisten näyteputkien analyysien perusteella käytettäväksi matriisimateriaaliksi valittiin korkeatiheyksinen polyeteeni, johon seostettiin joko pelkkää polytetrafluorieteenijauhetta tai sen lisäksi mikrokokoisia lasipalloja. Tavoitteena oli tuottaa metallia vasten mahdollisimman alhaisen kitkakertoimen omaava putkituote, joka olisi riittävän jäykkä ja kestäisi mahdollisimman korkeita lämpötiloja. Seoksista valmistettiin näyteputket, joiden kitkaominaisuuksia testattiin työntämällä niiden läpi kuparipinnoitettua teräslankaa. Saatuja mittaustuloksia verrattiin kaupallisten tuotteiden vastaaviin arvoihin. Ominaisuuksissa ei päästy aivan kaupallisten putkien tasolle, mutta jo prosessointiparametrejä ja laitteistoa muokkaamalla sekä materiaalin koostumusta muuttamalla tuloksia saataisiin parannettua. /Kir1