Materiaalien ulkotestaus Brasiliassa ja Suomessa

Materiaalien ja niistä tehtyjen tuotteiden tulee kestää käyttöolosuhteissaan luvatun ajan. Sen vuoksi on mietittävä, millaisia takuita tuotteille uskaltaa antaa, ja miten voi varmistua, että ne todella kestävät. Laboratoriolaitteilla pitkäaikaiskestävyyttä voidaan tutkia erilaisin kiihdytetyin menetelmin, mutta luotettavimman tiedon saa testaamalla tuotetta todellisissa olosuhteissa, joihin se pahimmillaan voi joutua. Käyttöolosuhteet vaihtelevat oleellisesti maantieteellisen sijainnin mukaan. Jo Suomessa olosuhteet voivat vaihdella huomattavasti sen perusteella, ollaanko rannikolla vai sisämaassa ja maaseudulla vai aivan tehtaan kupeessa. Eri puolilla maapalloa erot ovat vieläkin suuremmat, ja globaaleilla markkinoilla tämä on otettava huomioon. Hämeen ammattikorkeakoulun Ohutlevykeskus on tehnyt tutkimusta erilaisten materiaalien ja tuotteiden pitkäaikaiskestävyydestä toimintansa alusta vuodesta 1998 lähtien. Pääosa tutkimuksesta on tehty yrityksille heidän toimeksiannoistaan.

Maailmalla on ulkotestaukseen perehtyneitä yrityksiä, ja näytteensä voi saada testeihin lukuisten eurooppalaisten kenttien lisäksi muun muassa Yhdysvaltoihin tai Kiinaan. Ohutlevykeskuksella on kaksi ulkotestikenttää: Hämeenlinnassa ja Mustialassa on testattu näytteitä jo yli kymmenen vuoden ajan. Hämeenlinnan kentällä tutkitaan pohjoismaisen sisämaailmaston vaikutusta ja Mustialassa sitä, miten kasvustot kertyvät suomalaisessa metsässä näytteiden pinnalle ja miten niitä saadaan puhdistettua.

Brasilialainen Feevale University on Hämeen ammattikorkeakoulun kansainvälinen strateginen kumppani. Aloitimme sen kanssa vuonna 2015 yhdessä toimet, joilla voimme tutkia materiaalien ja tuotteiden kestävyyttä Brasiliassa ja Suomessa. Feevalen kampukselle Brasilian Novo Hamburgoon perustettiin loppuvuodesta 2015 ulkotestikenttä, jossa ensimmäisiä Suomesta lähetettyjä näytteitä päästiin testaamaan marraskuussa 2015 (kuva 1). Vastaavasti ensimmäiset brasilialaiset näytteet lähetettiin ulkotestikentälle Hämeenlinnaan keväällä 2016 (kuva 2).

Feevalen yliopisto sijaitsee Novo Hamburgossa, Rio Grande do Sulin osavaltiossa, aivan Brasilian eteläosassa. Olosuhteet Hämeenlinnassa ja Novo Hamburgossa ovat hyvin erilaiset, vaikka Novo Hamburgon ilmasto onkin melko eurooppalainen muuhun Brasiliaan verrattuna. Suurin ero on lämpötiloissa: Suomessa materiaalien tulee kestää myös kylmää ja pakkasta, kun vastaavasti Brasiliassa näytteiden täytyy selvitä lämmöstä sekä runsaasta auringonvalosta ja etenkin sen UV-säteilystä. Hämeenlinnassa vuosittainen lämpötilan keskiarvo on 4,0 celsiusastetta kun Novo Hamburgossa se on 19,4. Auringonvalon kokonaissäteily on Etelä-Suomessa noin 3 500 megajoulea neliömetriä kohden (MJ/m2) ja Etelä-Brasiliassa noin 5 700. Sadetta Hämeenlinnassa saadaan 615 millimetriä ja Novo Hamburgossa 1 467. (Ilmatieteen laitos; Instituto Nacional de Meteorologia; World Weather Information Service.)

Ulkotestauksen toteutusta varten on useita standardeja. Ohutlevykeskuksessa tutkimme erityisesti metallien ilmastollista korroosiota, ja tärkeä ulkotestausta määrittelevä standardi on SFS-EN ISO 9223 (Corrosion of metals and alloys. Corrosivity of atmospheres. Classification, determination and estimation). Tässä standardissa määritellään, miten erilaiset ilmastot luokitellaan niiden korroosiorasituksen perusteella. Luokkia on kuusi: C1 on hyvin lievä (very low), C2 lievä (low), C3 kohtalainen (medium), C4 ankara (very high), C5 hyvin ankara ja CX erittäin ankara (extreme). Rasitusluokka selvitetään ensisijaisesti metallinäytteille tehtävillä mittauksilla.

Novo Hamburgon oli tarkoitus toimia pääasiassa UV-testikenttänä, mutta halusimme tietää myös kentän korroosiorasitusluokan. Standardin ohjeiden mukaisesti metallimateriaaleille tehdään yhden vuoden ulkotesti, ja sen jälkeen niistä määritetään painohäviöt pinta-alayksikköä kohden. Novo Hamburgoon lähetettiin teräs- ja sinkkinäytteet. Teräsnäytteiden painohäviö oli keskimäärin 130,42 grammaa neliömetriä kohden (g/m2) ja rasitusluokka C2, kun taas sinkkinäytteiden painohäviö oli 7,89 g/m2 ja rasitusluokka C3. Vastaavasti Hämeenlinnassa teräsnäytteiden painohäviö oli keskimäärit 80,86 g/m2 ja rasitusluokka C2 sekä sinkkinäytteiden painohäviö 6,25 g/m2 ja rasitusluokka C3. Korroosiorasitus oli Novo Hamburgossa siis vain hieman suurempi kuin Hämeenlinnassa.

On tärkeää, että kaikki ulkona käytettävät materiaalit ja tuotteet ovat kestäviä. Ohutlevykeskus on erityisen kiinnostunut rakennusmateriaalien ja pinnoitteiden kestävyydestä Brasilian kosteissa ja aurinkoisissa oloissa. Feevalesta on lähetetty Hämeenlinnaan muun muassa eri tavoin muokattua betonia sekä kierrätysmateriaaleista valmistettuja polymeerinäytteitä. Ulkotestien kesto vaihtelee materiaalien mukaan. Ne vievät yleensä kuitenkin joitakin vuosia, joten ensimmäisiä ulkotestien tuloksia Brasiliasta saamme odottaa vielä hetken.