Technischer artikel
Mai 2014
65
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.
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
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.
▲
▲
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
▼
▼
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
Topograhie
Topograhie
Topograhie
Phase
Phase
Phase
