EOW May 2014

Technischer artikel

1 (SA1), weist ~40% Reduzierung des Reibungskoeffizienten im Vergleich zum Steuerkabel. Wenn die Reduzierung des Reibungskoeffizienten der Mischung von SA1 und SA2 als gewichteter Mittelwert gilt, so könnte der Reibungskoeffizient der Probe C ein gewichteter Mittelwert der Probe A und der Probe B sein. Wenn jedoch beide Additive hinzugefügt werden, damit der Gesamtgehalt des Additivs 1,25% entspricht, wird eine Synergie beim Gleitverhalten beobachtet, was wiederum ~50% Reduzierung des Reibungskoeffizienten im Vergleich zum Bezugsmaterial (Steuerkabel) ergibt. Um den Ursprung der Synergie zwischen den Gleitadditiven zu verstehen, wurde das Rasterkraftmikroskop (AFM) eingesetzt, um die Oberfläche der für die Messungen des Reibungskoeffizienten eingesetzten Platten abzubilden. Der Grund dafür ist, dass das AFM eine Oberflächentechnik ist und weniger von der Tiefe der Platte beeinflusst wird. Es würde somit das beste Verständnis über den Reibungskoeffizient bieten, der ein Oberflächenphänomen ist. AFM-Bilder von Platten aus den Proben A, B und C sind in der Abb. 2 dargestellt. Die Abbildung zeigt eindeutige Unterschiede zwischen den Oberflächenmorphologien der drei Proben. In der Abbildung 2a, die lediglich Gleitadditiv 2 (SA2) enthält, sind die geschichtete sphärolitische Morphologie von HDPE des Grundharzes immer noch in der Topologie sichtbar. Das entsprechende Phasenbild (Abb. 2d) zeigt keine Phasenbereiche, die eine Oberfläche mit gleichmäßigem viskoelastischen Verhalten zeigen. Dies lässt darauf schließen, dass die Oberfläche mit einer dünnen oberflächlichen Schicht migrierten Gleitadditiv 2 (SA2) auf der oberen Schicht des HDPE-Harzes bedeckt ist.

Topograhie

Topograhie

Topograhie

Phase

Phase

Phase

▲ ▲ Abbildung 2 : AFM-Mikrographie der Oberflächentopologie der Platten mit (a) Probe A, (b) Probe B, und (c) Probe C und Phasenbild der Platten mit (d) Probe A, (e) Probe B, und (f) Probe C

Jeder Punkt der Messung erfolgte mit einer neuen HDPE-Kugel und wurde durch 40 Zyklen wiederholt, um die Wirkung des Oberflächenverschleißes auf den Reibungskoeffizient zu beweisen. Die in der vorliegenden Studie aufgeführten Angaben entsprechen den Werten des Reibungskoeffizienten, die beim 40. Zyklus erzielt wurden. 3 Ergebnisse und Diskussion Der bei den Platten gemessene Reibungskoeffizient ist in der Abb. 1 dargestellt. Probe A, mit 1,25 Prozent Gleitadditiv 2 (SA2), weist ~30% Reduzierung des Reibungskoeffizienten auf und die Probe B, mit 1,25% Gleitadditiv

wurde herausgenommen durchs Wenden der Messer bei 10Upm. Der übrige Teil der Probe wurde beseitigt, indem die Vorderplatte demontiert und das Material von Hand entfernt wurde mit Einsatz eines Brabender-Messers. Die zusammengesetzten Materialien wurden dann zwischen zwei Mylar-Bleche gestellt und in einer Presse für die darauf folgende Verarbeitung flach gepresst. 2.3 Plattenvorbereitung Das zusammengesetzte Material wurde zunächst vorgewogen bezogen auf das gewünschte Gewicht und zwischen zwei Mylar-Bleche gestellt. Außerhalb den Mylar-Blechen befinden sich zwei Aluminium-Bleche und geformte Edelstahl-Platten. Mylar haftet an dem Material, um das Zusammenkleben an den Metallplatten zu vermeiden. Die gefüllte Form wurde dann in die Presse bei einer Temperatur von 180°C (+5°C oder – 5°C) gelegt. Die Presse wurde geschlossen und fünf Minuten lang bei 500psi gepresst, gefolgt von fünf Minuten bei 2.500psi. Das Kühlsystem wurde zum Abkühlen der geformten Platten bei einer Geschwindigkeit von 10°C je Minute eingestellt. Herausgenommen wurde die Platte als eine Temperatur von 35°C erreicht wurde. 2.4 Messung des Reibungskoeffizienten Der Reibungskoeffizient wird entsprechend den ASTM-Verfahren D1894 mit Einsatz eines Tribometers gemessen. Von Precision Plastic Ball Co hergestellte HDPE-Kugeln wurden für die Messungen verwendet. Je Probe wurde die Reibkraft in zwei Punkten je Normalkraft von 100N, 200N und 300N gemessen. Um den Reibungskoeffizienten zu berechnen wurde die Neigung der Normalkraft verglichen mit der Reibkraft benutzt.

▼ ▼ Abbildung 3 : Korrelationsdiagramm zwischen den Reibungskoeffizient, der im Labor an Platten auf einem Tribometer und bei Plumettaz auf Kabeln gemessen wurde

Reibungskoeffizient der Laborplatten

Reibungskoeffizient des Plumettaz-Kabel

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Mai 2014