EOW May 2014

Artículo técnico

Las imágenes tomadas con el microscopio de las placas realizadas con las muestras A, B y C están ilustradas en la Figura 2 . La figura muestra claras diferencias entre las morfologías de las tres muestras. En la Figura 2a de la placa que contiene sólo aditivo SA2, las esferulitas bandeadas de HDPE de la resina de base todavía son visibles en la topología. La imagen de la fase correspondiente ( Figura 2d ) no muestra ningún dominio de fase, que indicaría una superficie con comportamiento viscoelástico homo- géneo. Esto indica que la superficie está cubierta por un estrato superficial delgado de aditivo de deslizamiento SA2 migrado a la superficie de la resina de HDPE. AFM en modo de repiqueteo rastrea una muestra hasta una profundidad de aproximadamente 20nm. La profundidad del repiqueteo permite capturar la imagen la estructura esferulítica del estrato inferior del HDPE, pero resulta poco definida debido al estrato superficial del aditivo SA2. La placa de muestra A presenta una rugosidad superficial de 4,2nm, que es aproximadamente un 50% menos que la rugosidad superficial de la placa de HDPE puro. Esto sugiere que el aditivo SA2 baja el coeficiente de rozamiento haciendo resultar más lisa la superficie de la resina. La imagen de la topografía de la placa de la muestra B, ilustrada en la Figura 2b , sólo con el aditivo SA1, muestra un rápido crecimiento globular desde la superficie. El tamaño casual de los elementos globulares, señala un proceso de segregación del material en la superficie del aditivo SA1 contenido en la mezcla base. Normalmente, el microscopio

Topografía

Topografía

Topografía

Fase

Fase

Fase

▲ ▲ Figura 2 : Micrografías AFM de la topología de las placas con (a) muestra A, (b) muestra B, y (c) muestra C e imagen de la fase de placas con (d) muestra A, (c) muestra B y (f) muestra C

de rozamiento de la muestra C debería ser la media ponderada de la muestra A y B. Sin embargo, cuando se agregan ambos aditivos en porcentaje total de un 1,25%, se registra una sinergia en el comportamiento del deslizamiento que da como resultado una reducción de un 50% del coeficiente de rozamiento respecto al material de control. Para comprender el origen de la sinergia entre los aditivos de deslizamiento se usó un microscopio de fuerza atómica ( AFM - Atomic Force Microscope ) para representar la superficie de las placas usadas para medir el coeficiente de rozamiento. El microscopio de fuerza atómica utiliza una técnica de rastreo superficial que es afectada menos por el espesor de la placa y permite comprender mejor el coeficiente de rozamiento, que es un fenómeno superficial.

El sistema de enfriamiento fue configurado para enfriar las placas moldeadas a una velocidad de 10°C por minuto. Se quitó la placa, cuando la temperatura alcanzó 35°C. 2.4 Medición del coeficiente de rozamiento El coeficiente de rozamiento fue medido según el procedimiento ASTM D1894 usando un tribómetro. Para efectuar las mediciones se usaron bolas de HDPE construidas por Precision Plastic Ball Co. Se midió la fuerza de rozamiento de cada muestra en dos puntos para cada fuerza normal de 100N, 200N y 300N. Para calcular el coeficiente de rozamiento se usó la inclinación de la fuerza normal frente a la fuerza de rozamiento. Cada punto de medición fue realizado con una nueva bola de HDPE y repetido 40 ciclos para demostrar el efecto del desgaste de la superficie en el coeficiente de rozamiento. Los datos reportados en este estudio son los valores del coeficiente de rozamiento obtenidos en el 40º ciclo. El coeficiente de rozamiento medido en las placas está ilustrado en la Figura 1. La muestra A, que contiene aditivo SA2 en un 1,25%, muestra aproximadamente un 30% de reducción del coeficiente de rozamiento, mientras que la muestra B, que contiene aditivo SA1 en un 1,25%, muestra aproximadamente un 40% de reducción del coeficiente de rozamiento respecto al material de control. Si se considera la reducción del coeficiente de rozamiento de la mezcla de aditivos SA1 y SA2 como media ponderada, el coeficiente 3 Resultados y discusión

▼ ▼ Figura 3 : Esquema de correlación entre coeficiente de rozamiento medido en el laboratorio en placas en un tribómetro y en Plumettaz en cables

Coeficiente de rozamiento de las placas en el laboratorio

Coeficiente de rozamiento del cable Plumettaz

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Mayo de 2014