Modifications of surface materials and their effects on cleanability as studied by radiochemical methods

Modifications of surface materials and their effects on cleanability have important impacts in many fields of activity. In this study the primary aim was to develop radiochemical methods suitable for evaluating cleanability in material research for different environments. Another aim was to investigate the effects of surface modifications on cleanabilitity and surface properties of plastics, ceramics, concrete materials and also their coatings in conditions simulating their typical environments. Several new 51Cr and 14C labelled soils were developed for testing situations. The new radiochemical methods developed were suitable for examining different surface materials and different soil types, providing quantitative information about the amount of soil on surfaces. They also take into account soil soaked into surfaces. The supporting methods colorimetric determination and ATP bioluminescence provided semi-quantitative results. The results from the radiochemical and supporting methods partly correlated with each other. From a material research point of view numerous new materials were evaluated. These included both laboratory-made model materials and commercial products. Increasing the amount of plasticizer decreased the cleanability of poly(vinyl chloride) (PVC) materials. Microstructured surfaces of plastics improved the cleanability of PVC from particle soils, whereas for oil soil microstructuring reduced the cleanability. In the case of glazed ceramic materials, coatings affected the cleanability. The roughness of surfaces correlated with cleanability from particle soils and the cleanability from oil soil correlated with the contact angles. Organic particle soil was removed more efficiently from TiO2-coated ceramic surfaces after UV-radiation than without UV treatment, whereas no effect was observed on the cleanability of oil soil. Coatings improved the cleanability of concrete flooring materials intended for use in animal houses.

Materiaalien ominaisuuksia muuntamalla voidaan parantaa pintojen puhdistuvuutta Likaantumis- ja puhdistusmekanismien selvittäminen tuo tärkeää tietoa pintamateriaaleista ja puhdistuvuudesta eri toimintaympäristöissä esimerkiksi rakennusten muovi-, keraami- ja betonipinnoilla. Oleellinen osa laatuajattelua ovat kohdekohtaiset, tarkoitukseen soveltuvat materiaalivalinnat ja pinnankäsittelytekniikat. Väitöskirjatutkimuksessa tutkittiin 18 erilaisen PVC-mallipinnan, 14 erilaisen keraamipinnan ja 22 erilaisen betonipinnan lianhylkivyyttä ja kestävyyttä. Väitöskirjatyön ensisijaisena tavoitteena oli kehittää materiaalitutkimukseen soveltuvaa radiokemiallisia puhtauden määritysmenetelmiä. Käyttämällä useita radioaktiivisia leimausisotooppeja voitiin leimata mallilikaseosten eri ainesosia ja siten tutkia leimatun ainesosan puhdistuvuutta pinnoilta. Näin pystyttiin tutkimaan eroavaisuutta esimerkiksi likaseoksen partikkeli- ja öljyosan puhdistuvuudessa. Betonipintojen, joita tutkittiin maatalousympäristössä, puhdistuvuutta määritettiin myös värimittauksilla ja biokemiallisin menetelmin. Pintojen puhdistamiseen käytettiin radiokemiallisessa tutkimuksessa Minipuhdistuslaitetta, värimittauksessa painepesuria ja ATP-menetelmässä Erichsen likaus- ja puhdistuslaitetta. Pintojen likaantumista ja puhdistumista pyrittiin selittämään pinnan karheuden ja kontaktikulman avulla. Radiokemiallisen määritysmenetelmän etu on, että se antaa kvantitatiivista tietoa pintojen puhdistuvuudesta, sillä menetelmä mittaa myös näytteeseen imeytyneen mallilian määrää. Tämä todettiin erityisen tärkeäksi huokoisten betonimateriaalien kohdalla. Pintojen karheudella oli vaikutusta hiukkaslikojen puhdistumiseen, kun taas lian öljyosan puhdistuvuuteen vaikuttivat pääasiassa pinnan hylkivyysominaisuudet. PVC-mallipinnoissa käytetyllä pehmitinaineella oli vaikutusta puhdistuvuuteen: mitä pehmeämpi muovipinta oli, sitä huonommin se puhdistui. Pinnoite vaikutti keraamipintojen puhdistuvuuteen: sooligeelipinnoitetut keraamit puhdistuivat paremmin hiukkasliasta, kun taas lian öljyosasta fluoropolymeeripinta puhdistui parhaiten. Titaanidioksidipinnoitettujen keraamien puhdistuvuus orgaanisesta hiukkasliasta parani ultraviolettivalotuksen jälkeen, mutta lian öljyosan kohdalla vastaavaa vaikutusta ei havaittu. Pinnoittaminen paransi betonipintojen puhdistuvuutta. Kehitettyjä menetelmiä ja saatuja tuloksia voidaan hyödyntää kehitettäessä pintamateriaaleja, jotka hylkivät likaa ja puhdistuvat helpommin hyvinkin erilaisissa olosuhteissa.