kalvotuotantoa

Kalvotuotantoa tarkoittaa kalvojen eli ohuiden erottavien esteiden suunnittelua ja valmistusta teollisuudessa ja tutkimuksessa. Kalvot voivat olla polymeerisiä, epäorgaanisia tai niiden komposiitteja ja niitä käytetään erotteluun, suodatukseen sekä suojakerroksina. Keskeisiä sovelluksia ovat vedenkäsittely, kaasujen erotus, elintarvike- ja lääkealan suodatus sekä bioteknologia ja sensoritekniikka.

Kalvojen valmistuksessa on useita menetelmiä. Polymeeristen kalvojen tuotannossa käytetään esimerkiksi vaiheen inversio (phase inversion) -menetelmää ja kalvopäällysteiden valmistusta, joilla saavutetaan määrätyt huokoisuus ja läpäisy. Elektrospinningillä voidaan tuottaa nanofiberkalvoja. Track-etch -tekniikalla voidaan luoda tarkkoja huokokokoja, ja interfacial polymerizationilla valmistetaan ohuita, kuidunkalvoja kuten thin-film composite -kalvoja, joita käytetään esimerkiksi käänteisessä osmoosissa. Materiaalina käytetään laajasti polymeerejä kuten cellulose, polyamidia, polyimide, PVDF ja PES sekä epäorgaanisia kalvoja kuten alumiinioksidi ja keraamiset kalvot. Monikerroksiset ja komposiittiratkaisut parantavat sekä erottelukykyä että kestävyyttä.

Sovellukset vaihtelevat vesihuollosta ja teollisuusveden puhdistuksesta korkean puhdistumiskyvyn omaaviin RO-/NF-kalvoihin, kaasujen erotukseen sekä erityisesti elintarvike- ja lääkeanalytiikan suodatusprosesseihin. Bioteknologiassa ja sensoritekniikassa kalvot tukevat näytteenottoa, laboratoriolaitteita sekä mikrofluidisia järjestelmiä.

Kalvotuotannossa laadunvarmistus perustuu permeabiliteetin ja erotuskyvyn mittauksiin sekä mekaanisen kestävyyden, lämpö- ja kemikaalien sietokyvyn testauksiin. Tavallisia mittauksia ovat permeabiliteetin ja erotuskyvyn mittaukset, huokoskoko sekä fouling-kestokyky. Haasteita ovat fouling sekä skaalautuvuus ja ympäristöystävällinen tuotanto, joihin vastataan kehittämällä kestävämpiä materiaaleja ja pintakäsittelymenetelmiä sekä parantamalla tuotantoprosessien energiankulutusta.

---