EOW May 2014

Articolo tecnico

contiene solo l’additivo SA2, la morfologia sferulitica stratificata del HDPE della resina di base è tuttavia visibile nella topologia. L’immagine della fase corrispondente ( Figura 2d ) non mostra alcun dominio di fase che indichi una superficie con comportamento viscoelastico omogeneo. Questo suggerisce che la superficie è coperta da uno strato superficiale sottile di additivo scivolante SA2 migrato nello strato superiore della resina di HDPE. Il microscopio AFM in modalità intermittente normalmente sonda un campione fino a una profondità di circa 20nm. La profondità della modalità intermittente consente di catturare l’immagine della struttura sferulitica dello strato inferiore del HDPE, ma appare leggermente sfocata a causa dello strato superficiale dell’additivo SA2. La placca del campione A presenta una rugosità superficiale di 4,2nm, che è circa il 50% inferiore rispetto alla rugosità superficiale della placca di HDPE puro. Ciò suggerisce che l’additivo SA2 abbassa il coefficiente di attrito rendendo più liscia la superficie della resina. L’immagine topografica della placca del campione B, illustrata nella Figura 2b , con solo l’additivo SA1, mostra una rapida diffusione delle formazioni globulari ( mushrooming ) dalla superficie. Le dimensioni casuali delle formazioni indicano un processo di segregazione del materiale sulla superficie dell’additivo presente nella mescola-madre. L’immagine della fase corrispondente ( Figura 2e ) mostra chiaramente queste gocce globulari segregate che appaiono come aggregati (duri) luminosi. La rugosità superficiale di questo campione è di 8,5nm, ovvero superiore alla rugosità superficiale della placca di HDPE puro. Ciò suggerisce che l’additivo SA2 funziona in maniera diversa rispetto all’additivo SA1 per ridurre il coefficiente di attrito.

Topografía

Topografía

Topografía

Fase

Fase

Fase

▲ ▲ Figura 2 : Micrografie AFM della topologia superficiale delle placche con (a) campione A, (b) campione B, e (c) campione C e immagine della fase delle placche con (d) campione A, (e) campione B e (f) campione C

2.4 Misurazione del coefficiente di attrito Il coefficiente di attrito viene misurato secondo il procedimento ASTM D1894 utilizzando un tribometro. Per effettuare le misurazioni, sono state utilizzate delle sfere di HDPE realizzate per Precision Plastic Ball Co. È stata misurata la forza di attrito di ciascun campione in due punti per ciascuna forza normale di 100N, 200N e 300N. Per calcolare il coefficiente di attrito è stata utilizzata l’inclinazione della forza normale rispetto alla forza di attrito. Ciascun punto di misurazione è stato realizzato con una nuova sfera di HDPE e ripetuto per 40 cicli per dimostrare l’effetto dell’usura della superficie sul coefficiente di attrito. I dati riportati nel presente studio sono i valori del coefficiente di attrito ottenuti al 40º ciclo. discussione Il coefficiente di attrito misurato sulle placche è illustrato nella Figura 1 . Il campione A, che contiene l’1,25% di additivo SA2, mostra circa il 30% di riduzione del coefficiente di attrito, mentre il campione B, che contiene l’1,25% di additivo SA1, mostra circa il 40% di riduzione del coefficiente di attrito rispetto al materiale di controllo. Se si considera la riduzione del coefficiente di attrito della miscela di additivi SA1 e SA2 come media ponderata, il coefficiente di attrito del campione C dovrebbe essere la media ponderata del campione A e B. Tuttavia, quando si aggiungono entrambi gli additivi in modo che il contenuto totale di additivo sia pari al 1,25%, si registra una sinergia nel comportamento di 3 Risultati e

scivolamento, con conseguente riduzione approssimativa del 50% del coefficiente di attrito rispetto al materiale di controllo. Per comprendere l’origine della sinergia fra gli additivi scivolanti è stato utilizzato un microscopio a forza atomica ( AFM - Atomic Force Microscope ) per rappresentare la superficie delle placche utilizzate per misurare il coefficiente di attrito. Il microscopio a forza atomica utilizza una tecnica superficiale che è meno influenzata dallo spessore della placca e consentirebbe pertanto la migliore comprensione del coefficiente di attrito, che è un fenomeno superficiale. Le immagini del microscopio AFM delle placche realizzate con i campioni A, B e C sono illustrate nella Figura 2 . La figura mostra chiare differenze fra le morfologie dei tre campioni. Nella Figura 2a , che

▼ ▼ Figura 3 : Grafico di correlazione fra il coefficiente di attrito misurato in laboratorio in placche in un tribometro e presso Plumettaz nei cavi

Coefficiente di attrito delle placche in laboratorio

Coefficiente di attrito del cavo Plumettaz

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Maggio 2014