Innovointia kuparilla

European Copper Institute (ECI) julkisti syyskuussa 2013 kampanjan ”Innovating with Copper”, jolla se haluaa osoittaa kuparituotteiden roolia yhteiskunnassa, kuten uusiutuvissa energiamuodoissa, terveydenhuollossa, tehokkaammassa kuljetuksessa ja nykypäivän viestinnässä.

Tällaiset innovaatiot ovat tärkeitä, jotta voidaan tukea Euroopan komission päämäärää teollisuuden tuotannon nostosta 20%:iin Euroopan BKT:stä vuoteen 2020 mennessä. Kampanja esittelee lukemattomia tapoja, joilla kuparituotteet luovat lisäarvoa teollisuudelle ja elämään. Johtamalla turvallisesti sähköä ja vettä, tappamalla haitallisia bakteereja ja auttamalla elektroniikka- ja sähkölaitteiden jatkuvaa kehitystä – kupari ei ole koskaan ollut tärkeämpi yhteiskunnalle kuin nyt.

Kupariteollisuudessa tapahtuva jatkuva tutkimus ja uusien toimintatapojen kehitys tuottavat innovaatioita, jotka voivat muuttaa totuttuja toimintamalleja. Näillä innovaatioilla valmistusprosessit tehdään kustannustehokkaammiksi, vähennetään ympäristöön kohdistuvia haittoja, energian- tai arvokkaiden luonnonvarojen kulutusta.

Innovaatioihin tarvitaan monipuolisia, erittäin suorituskykyisiä materiaaleja

Kun erilaisia seosmetalleja yhdistetään toisiinsa, lisääntyy jatkojalostajille tarjottavien suorituskykyisten metalliseosten määrä huomattavasti. Euroopan kupariteollisuus työskentelee tiiviisti asiakkaidensa kanssa kehittääkseen seoksia, jotka sopivat uusiin tuotteisiin ja palveluihin, jotka parantavat jokapäiväistä elämäämme. Kuparia voi myös kierrättää yhä uudelleen ilman, että sen ominaisuudet muuttuvat. Kierrätettävyys takaa, että kupari pysyy yhtenä tärkeimmistä ja monipuolisimmista materiaaleista.

Innovating with Copper

ECI julkisti kampanjan ”Innovating with Copper”, jolla se haluaa osoittaa mikä kuparituotteiden rooli on yhteiskunnassa, kuten uusiutuvissa energiamuodoissa, terveydenhuollossa, tehokkaammassa kuljetuksessa ja nykypäivän viestinnässä.

Case studies:

Kuparilla turvallisempia paristoja
Monet kodeissa olevat pienlaitteet kuten parranajokoneet, mikserit, TV:n kaukosäätimet ja taskulamput eivät toimisi ilman alkaliparistoja. On vaikeaa kuvitella maailmaa ilman paristoja. Alkalipariston toiminta perustuu kuparin sähkönjohtavuuteen, jolloin paristonaula toimii miinusnapana eli anodina. Perinteisen pariston lanka on kupari-sinkki seosta, joka on päällystetty ohuella tinakerroksella sähköparissa syntyvän vetykaasun vähentämiseksi. Tinaus tapahtuu sähköpinnoitusprosessilla. Käytössä syntyvä vetykaasu voi sekoittua ilmaan ja saattaa aiheuttaa räjähdyksen.

Uusi paristolanka on kupariseosta, joka jo sisältää tinaa. Tällöin sähköpinnoitusprosessia ei tarvita, ja prosessijätteen synty vältetään. Lanka lisää turvallisuutta puolittamalla vetykaasun muodostumisen. Lisäksi se säästää kustannuksia, vähentää vuodon mahdollisuutta ja lisää pariston käyttöikää. Uusi, innovatiivinen paristolanka on yksinkertaistanut alkaliparistojen toimintaa entisestään; paristot ovat turvallisempia, ympäristöystävällisempiä ja auttavat parantamaan suorituskykyä. Ei ihme, että suurimmat paristojen valmistajat ovat siirtymässä kuparisen paristolangan käyttäjiksi.

Kuparilla on vielä paljon annettavaa, kun sitä seostetaan muiden metallien kanssa uudella innovatiivisella tavalla, tässä tapauksessa sinkin ja tinan.

Kupari tekee kulkuneuvoista turvallisia ja mukavia
Tämän päivän autot ovat varsin erilaisia kuin edeltäjänsä vuosikymmen sitten. Erittäin todennäköistä on myös, että nyt on miltei mahdotonta ajatella minkälaisia autot ovat kymmenen vuoden kuluttua. Ajoneuvovalmistajat pyrkivät jatkuvasti kehittämään autoja polttoainetta tehokkaasti hyödyntäviksi ja ympäristöystävällisemmiksi, mukavammiksi ja houkuttelevammiksi. Mutta kaikki toiminnot tulee saavuttaa ilman, että auton paino kasvaa.

Messinkiseoksia on käytetty jo vuosikymmenten ajan autoteollisuudessa. Kun polttomoottorien käyttölämpötila on noussut, tarvitaan uusia seoksia, jotta haluttu suorituskyky saadaan aikaan. Kupariteollisuus on kehittänyt innovatiivisen messinkiseoksen autoteollisuuden ja koneenrakentamisen tarvitsemiin sovelluksiin, jotka vaativat korkeaa suorituskykyä.  Seos on 70 % kuparia, jossa on pieniä määriä mangaania, alumiinia, piitä, rautaa ja sinkkiä.

Uuden seoksen ansiosta voidaan valmistaa kevyitä rakenteita ja säästää tilaa, mikä auttaa autoteollisuutta valmistamaan pienempiä moottoreita. Seoksella on myös paljon parempi lämmönsietokyky, kuin muilla kilpailevilla materiaaleilla, eikä se pehmene vielä 400 asteessakaan. Se kestää myös erinomaisesti kulumista, on ympäristöystävällisempi sekä tuotannossa että käytössä. Sillä on tunnetut messinkiseosten edut, kuten työstettävyys ja koneistettavuus.

Kuparin avulla edullista aurinkoenergiaa
Perinteisten energianlähteiden rajallisuus pakottaa etsimään uusia, mahdollisimman kestäviä vaihtoehtoja energiantuotantoon. Aurinkokennoteknologia (photovoltaic =PV), on lisääntynyt kiihtyvällä tahdilla. Aurinkopaneeleista on tullut lyhyessä ajassa suosittuja ja samalla edullisempia. Kuparilla on ollut merkittävä rooli tuotteiden kehityksessä.

Kuparilla on aurinkokennoihin soveltuvia ominaisuuksia, kuten sähkönjohtokyky, muokattavuus, helppo pinnoitettavuus ja mekaaniset ominaisuudet. Kuparia käytetään johtamaan syntyvä sähkö talteen ja samalla sitomaan piikennot toisiinsa. Valmistajat ovat kehittäneet uuden kupariliitinnauhan, joka mahdollistaa aurinkopaneeleiden massatuotannon. Uusi PV liitinnauha on tehty erittäin puhtaasta kuparista, joka valssataan pyöreästä langasta litteäksi ja pinnoitetaan tinalla. Tuotteen avainhyöty on sen vahvuudessa. Näiden nauhojen ansiosta voidaan valmistaa ohuempia piikennoja, vähentää sähkövastusta, maksimoida sähköntuotto ja automatisoida tuotantoprosessia huomattavasti.

Massatuotannolla aurinkopaneeleista tulee huokeampia ja tämän uudistuvan energiateknologian markkinoista laajemmat. Vaikka näin saadaan tuotettua kestävämpää energiaa, pienennettyä hiilijalanjälkeä sekä kasvihuonekaasujen päästöjä, siltikään ei voida luvata että aurinko paistaa useammin.

Kuparilla parempaa sisäilmaa
Jäähdytysjärjestelmät tekevät huoneistoista miellyttävämmän kuumina kesäpäivinä, mutta toisaalta ne voivat olla myös ihanteellisia kasvualustoja homesienille ja bakteereille. Haitalliset ilmassa olevat hiukkaset, kuten pöly, siitepöly, homeitiöt ja bakteerit voivat kiertää ilmastointijärjestelmässä ja aiheuttaa ihmisille terveyshaittoja.

Kuparilla on ainutlaatuinen antimikrobinen ominaisuus. Tutkimusten mukaan kupariset ilmastointiputket voivat estää näiden eliöiden kasvun jopa 99.99 % bakteerien ja 99.74 % sieni-itiöiden osalta. Lisäksi kupari kestää erinomaisesti korroosiota. Kuparista valmistetut ratkaisut ovat investointi tulevaisuuteen – vähemmän huoltoa, pidempi tuotteen elinikä sekä alhaisempi energiankulutus, mikä pienentää myös hiilijalanjälkeä. Näiden lisäksi saadaan vielä epäsuora hyöty, kun elinympäristöstä tulee terveellisempi ja terveydenhuoltokulut pienenevät.

Merituulipuistot
Vaihtoehtoisten energialähteiden tarpeen kasvaessa merelle rakentaminen lisääntyy, esimerkkinä tuulipuistot. Samoin kuin olemassa olevat öljyn- ja kaasunporauslautat myös tuulivoimalat ovat alttiita meren voimille sekä korroosiolle. Niiden on kestettävä meriveden klorideja, auringon UV-säteitä sekä vuoroveden ja aaltojen voimaa. Teräsrakenteiden suojaaminen kasvustolta perinteisin suojakeinoin on aina ollut haasteellista. Uudentyyppinen huoltoveneiden laskusilta on kehitetty kupariteollisuudessa juuri tuulipuistoja varten. Siinä nikkelikuparin muodostama vaippa suojaa luotettavasti kosteudelta, suolapitoisuudelta ja kasvustoilta.

Ratkaisu on osoittautunut hyvin kustannustehokkaaksi ja pitkäikäiseksi vaihtoehdoksi entisiin pinnoitemenetelmiin verrattuna. Nikkelikupari sietää myös paremmin huoltoveneiden kiinnittymisistä aiheutuvat kolhut. Tätä seosta on helppo työstää ja sitä on erittäin helppo hitsata; molemmat lyhentävät asennusaikoja ja huoltotöitä.

Nikkelikupari ei altistu jännityskorroosiolle, joten merivesisovelluksissa sen käyttöikä on pitkä.

Kupari parantaa ilmastoinnin tehokkuutta
Ilmastointijärjestelmät suunniteltiin aluksi lämpimien maiden yleisiin tiloihin, minkä jälkeen niitä on asennettu toimistoihin, kulkuvälineisiin ja koteihin. Tämän seurauksena myös jäähdytyksen energiankulutus kasvaa. Lämmitys-, ilmanvaihto- ja ilmastointiteollisuus on ottanut haasteen vastaan kehittämällä ratkaisuja, jotka kuluttavat vähemmän energiaa ja käyttävät ympäristöä vähemmän rasittavia kylmäaineita.

Kupariputkien valmistuksessa tehtyjen innovaatioiden ansiosta niiden suorituskyvystä on hyötyä koko ilmastointilaitteen toiminnalle. Uuden teknologian putket ovat pienempiä halkaisijaltaan ja niiden sisäpinnalla on rihlaus. Samalla kun kylmäaineen kierto putken sisällä paranee sen tarve myös vähenee  ja lämmönsiirto tehostuu, mikä lisää energiatehokkuutta. Kun laitteisiin tarvittava raaka-ainemäärä vähenee, voidaan niistä valmistaa kooltaan pienempiä suorituskyvyn säilyessä, mikä vähentää kustannuksia. Uutta teknologiaa käytetään jäähdytys-, ilmastointi- ja lämmityslaitteistoissa sekä elintarvikkeiden kylmäkuljetuslaitteissa.