VTT:n pilotointilaitteistot ja mittava kokemus vaahtorainausratkaisuista mahdollistavat innovaatiot biopohjaisissa materiaaleissa. Esimerkiksi kestäviä muovittomia monikerroksisia ilmansuodatinmateriaaleja voidaan valmistaa pilottimittakaavassa kerrostetun vaahtorainauksen avulla. Vaahtorainaus mahdollistaa uusien, suorituskykyisten kestävien tuotteiden valmistuksen tekemällä vain pieniä muutoksia asiakkaan nykyisiin tuotantolinjoihin.
Eri toimialoilla – kuten pakkaus-, hygieniatuote-, suodatin- ja rakennusteollisuudessa – on kasvavaa kysyntää fossiilipohjaisten materiaalien korvaamiseksi biopohjaisilla vaihtoehdoilla, jotka ovat kierrätettäviä ja biohajoavia. Monissa nykyisissä valmistusprosesseissa on kuitenkin rajalliset valmiudet käsitellä erilaisia raaka-aineita.
Vaahtorainaus on mukautuva tekniikka, jonka avulla voidaan valmistaa ainutlaatuisia rakenteita erilaisista biopohjaisista materiaaleista. VTT on luonut ja pilotoinut vaahtorainausratkaisuja yli 15 vuoden ajan, ja sillä on pilottilaitteistot, jotka voidaan räätälöidä kunkin asiakkaan tarpeiden mukaan.
”Vaahtorainauksen etuja perinteisiin menetelmiin verrattuna ovat muun muassa mahdollisuus säätää huokoisuutta ja bulkkia sekä käyttää pidempiä kuituja ja laajempaa valikoimaa raaka-aineyhdistelmiä. Verrattuna esimerkiksi muihin kuitukangas- ja tekstiiliprosesseihin, teknologia mahdollistaa myös hyvän muovattavuuden ja tarjoaa tasalaatuisia tuloksia paremmalla tuottavuudella”, sanoo tutkimusryhmän johtaja Jaakko Asikainen VTT:ltä.
Muovikuitujen osuus laski merkittävästi monikerrossuodattimien tuotantokokeessa
Ilmansuodatus on esimerkki voimakkaasti kasvavasta liiketoiminnasta, joka voi hyötyä vaahtorainauksen käyttämisestä valmistettaessa vaihtoehtoja nykyisille muovipohjaisille ilmansuodatinmateriaaleille. VTT on toteuttanut pilottikokeita monikerroksisen ilmansuodattimen valmistamiseksi kerrostetun vaahtorainauksen avulla.
”Kerrostetulla vaahtorainauksella voidaan saavuttaa hyvä kerrospuhtaus ja mahdollisuus käyttää pitkiä kuituja, mutta silti säilyttää hyvä levynmuodostus. Tällä menetelmällä, jossa kerroksittaiset tuotteet muodostetaan yhdellä perälaatikolla, voidaan yksinkertaistaa pehmopaperi-, paperi- ja kartonkikoneita ja alentaa huomattavasti koneen kustannuksia ja kokoa”, Asikainen kertoo.
Vaahdon viskositeetti on 1-2 kertaluokkaa suurempi kuin veden, mikä mahdollistaa kerrosten suuren puhtauden kerrostetussa muovauksessa. Menetelmä mahdollistaa myös gradienttirakenteet ja tarkan kemikaalien annostelun vaahtokerroksittain.
Kokeessa valmistetut kuiturakenteet lujitettiin tavanomaisilla kuiva- ja märkälujuusvahvuuksilla. Polypropeenikuitua tarvittiin vain noin 20 prosentin osuus, jotta saavutettiin 100-prosenttisista muovikuiduista valmistettuja kaupallisia suodattimia vastaava tehokkuus. Tehokkuuden saavuttamiseksi levy ladattiin sähköisesti. Samalla menetelmällä saadaan myös kaupallisilta suodattimilta vaadittu suorituskyky.
Modulaarinen alusta ja räätälöitävä kumppanuus
VTT:n pilotointilinjat ovat monipuolisesti mukautuvia tutkimusalustoja tulevaisuuden kuitutuotteille. Laitteistot ovat kustannustehokkaita ja helposti muunneltavissa, ja asiantuntijamme tarjoavat tukea suunnitteluun ja rakentamiseen. Vaahtorainauksen osalta VTT:n pilotointilinjan lisäominaisuudet yksinkertaistavat muovausprosessia mahdollistamalla jatkuvan rainan syöttämisen perälaatikkoon. Myös komposiittirakenteita voidaan valmistaa yhdessä vaiheessa hyödyntämällä koneen kuivien partikkelien syöttölaitetta.
VTT:n avulla voidaan optimoida raaka-aineet, prosessit ja tuotteiden ominaisuudet. Asiantuntijoidemme tuella ja räätälöityjen tuotantoprosessien ansiosta asiakkaamme pystyvät vauhdittamaan tuotannon kasvua ja laajentaa tuotevalikoimaansa lisäarvoa tuottavilla kestävillä vaihtoehdoilla.
Vaahtorainaukseen erikoistuneet pilotointilinjat
VTT:n Jyväskylässä sijaitsevat laboratoriot ja kaksi modulaarista pilotointilaitosta (SUORA ja SAMPO) tarjoavat erinomaiset tilat ja ammattitaitoisen henkilöstön kehitystyöhön ja uusien teknologioiden, raaka-aineiden, prosessikonseptien ja kemikaalien skaalaamiseen:
- SUORA-pilottilinja sisältää perälaatikon, viiraosan ja puristinosan sekä rullaimen, ja sillä voidaan tehdä sekä vaahtorainattuja että vesirainattuja materiaaleja.
- Koska erittäin huokoisten tuotteiden valmistuslinjaan ei voi sisältyä märkäpuristinta, SAMPO-pilottilinja räätälöitiin vaahtorainaukseen soveltuvaksi, jotta pilottimittakaavassa voitaisiin valmistaa myös kookkaampia ja pehmeitä pienitiheyksisiä materiaaleja. Laitteisto sisältää sekä pysty- että vaakasuuntaiset perälaatikot, kosketuksettoman ilmansyötön ja läpivirtauskuivaimet (TAD).
Tutustu tutkimusympäristöömme
