Luonnonkuitukomposiitin valmistusmenetelmän optimointi

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2009

Department

Puunjalostustekniikan laitos

Major/Subject

Paperi- ja painatustekniikka

Mcode

Puu-21

Degree programme

Language

fi

Pages

101 s. +liitt. 9

Series

Abstract

Diplomityössä perehdyttiin kirjallisuuden avulla luonnonkuitukomposiitin haasteisiin ja mahdollisuuksiin. Luonnonkuitukomposiitit tuovat uusia mahdollisuuksia metsäteollisuudelle, sillä ne laajentavat puun käyttöä tuotealueille, joilla perinteisesti on käytetty raaka-aineena esimerkiksi muita komposiitteja tai muovia. Esimerkiksi lasikuituun verrattuna luonnonkuidun etuna on edullinen hinta, keveys ja kierrätettävyys. Haasteena on kuidun ja muovin yhteensopivuuden parantaminen ja riittävän mekaanisen lujuuden saavuttaminen, tulen- ja säänkestävyys sekä tuotteen tasalaatuisuus. Työn tavoitteena oli kehittää uusi periaate luonnonkuitukomposiitin valmistusmenetelmälle paperi- teknistä osaamista hyödyntäen sekä tutkia tällaisen prosessin jatkokehitysmahdollisuuksia. Materiaali on perinteisesti valmistettu sekoittamalla kuiva kuitumateriaali muovin kanssa ekstruusioprosessissa. Työssä valmistettiin komposiittimateriaalia valkaistusta havusellusta ja polystyreenistä aluksi rumpuformerilla ja arkkimuotilla eri reseptejä kokeillen ja lopuksi pilottipaperikoneen avulla. Käytettyjen kytkentä- ja lisäaineiden lisäysmäärien vaikutuksista ei saatu esikokeissa luotettavaa tietoa. Tuloksia tarkasteltiin sekä eri prosessivaiheissa tehtyjen käytännön havaintojen että paperi- ja muoviteknisten mittausten pohjalta. Työssä pyrittiin myös löytämään sopivia tapoja jatkokäsitellä märkäprosessilla valmistettua luonnonkuitukomposiittimateriaalia sekä tutkia sen toimivuutta lopputuotteiden valmistuksessa. Valmistettuja materiaaleja käsiteltiin yksi- ja kaksiruuviekstruusiokompoundoinnilla, näitä yhdistämällä sekä suoraan ruiskuvalamalla. Havaittiin, että useimpien ruiskuvalutuotteiden valmistus vaatii materiaalin esikompoundoinnin ennen prosessiin syöttämistä. Työn keskeisin tulos oli, että osoitettiin luonnonkuitukomposiittimateriaalin valmistuksen onnistuvan märkäprosessilla paperitekniikan laitteistoa käyttäen. Pilottipaperikoneella valmistettua materiaalia testattiin asiakkaan prosessissa ja havaittiin, että materiaali toimi hyvin ja lopputuotteen ominaisuudet olivat paremmat kuin asiakkaan nykyistä luonnonkuitukomposiittimateriaalia käytettäessä. Kehitetyn valmistusmenetelmän etuna on kuidun säilyminen pitkänä ja muovin asettuminen kuituverkostoon materiaalien yhdistämisen aikana, jolloin kiinnitysaineiden toimivuus ja sidosten muodostuminen jatkokäsittelyssä on todennäköisempää. Materiaalia voidaan käyttää kaikissa muoviteollisuuden prosesseissa, esimerkiksi ruiskuvalussa ja ekstruusiossa. Etuna on mahdollisuus arkki- tai ratamuotoisen materiaalin hyödyntämiseen myös ahtopuristustuotteiden raaka-aineena. Menetelmässä on vielä useita haasteita ja jatkokehitystyötä tarvitaan prosessin toimivuuden varmistamiseksi.

Description

Supervisor

Paltakari, Jouni

Thesis advisor

Nikkilä, Markku

Keywords

natural fiber, luonnonkuitu, composite, komposiitti, thermoplastic, kestomuovi, production of composite material, komposiittimateriaalin valmistus

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120555289

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK