Technischer artikel
Mai 2014
66
Das
AFM
mit
intermittierendem
Modus prüft in der Regel Proben
bei einer Tiefe von ~20nm. Durch
diese mit intermittierendem Modus
geprüfte Tiefe, kann das Bild die
Sphärolithenstruktur
der
unteren
Schicht des HDPE erfassen, ist aber leicht
unscharf wegen der Oberflächenschicht
des SA2. Die Oberflächenrauheit der
Platte der Probe A entspricht 4,2nm,
was wiederum ~50 Prozent weniger ist
als die Oberflächenrauheit der reinen
HDPE-Platte.
Dies lässt darauf schließen, dass SA2
den
Reibungskoeffizient
verringert,
und somit die Harzoberfläche glatter
wird. Das Topographiebild der Platte der
Probe B, die in der
Abb. 2b
nur mit SA1 als
Additiv dargestellt ist, zeigt kugelförmige
Merkmale (mushrooming), die sich von
der Oberfläche schnell ausbreiten. Die
zufälligen
Größen
dieser
Merkmale
deuten auf ein Segregationsverfahren
des Materials auf die Oberfläche von
SA1, das im Masterbatch vorhanden ist.
Das entsprechende Phasenbild (
Abb.
2e
) zeigt eindeutig diese segregierten
kugelförmigen
Tröpfchen,
die
als
helle
(harte)
Aggregate
erscheinen.
Die Oberflächenrauheit dieser Probe
entspricht
8,5nm,
die
höher
als
die
Oberflächenrauheit
der
reinen
HDPE-Platte
ist.
Dies
lässt
darauf
schließen, dass die Reduzierung des
Reibungskoeffizienten durch SA2 auf
unterschiedlicher Weise wirkt als SA1.
Die auf der Oberfläche segregierten
Kügelchen senken die Oberflächenenergie
der Harzoberfläche, was wiederum den
Reibungskoeffizienten reduziert.
Die
Oberflächentopologie
in
der
Probe, die beide Additive enthält
(Probe C) ist ein Hybrid zwischen den
beiden Oberflächenmerkmalen, die in
den zwei zuvor angegebenen Fällen
beschrieben wurde (
Abb. 2c
). Der größte
Teil der Oberfläche sieht ziemlich glatt
aus, wie jene Oberfläche, die in der
Abb. 2a
dargestellt ist, und weist darauf
hin, dass die Oberfläche mit einer
segregierten Schicht von SA2 bedeckt
ist. Es gibt auch Bereiche „ausgesetzter
Klumpen“, die ähnlich aussehen wie
oberflächensegregierte
SA1
„Pilze“
(mushrooms).
Jedoch ist die Sphärolithenstruktur der
HDPE-Oberfläche
nicht
sichtbar,
im
Gegensatz zu der Topologie, die in der
Probe A ersichtlich ist. Die lässt darauf
schließen, dass die HDPE-Schicht weiter
nach unter gestoßen wird, durch das
Vorhandensein
der
auf
Oberfläche
segregierten Kügelchen von SA1 (über
20nm von der Oberfläche entfernt), die
die Oberflächentopologie zusammen mit
dem SA2 beherrscht. Das wird außerdem
im entsprechenden Phasenbild (
Abb.
2f
) bestätigt, wo der Phasenunterschied
vermindert ist, im Vergleich zur Probe
B, wie in der
Abb. 2e
dargestellt. Die
umkreisten Bereiche bilden Anteile an
SA1 ausgesetzte Oberflächen ab, die noch
nicht in SA2 eingetaucht ist.
Die Oberflächenrauheit dieser Probe
wird bei zirka 4,2nm gemessen, wegen
des Vorhandenseins
von
SA2
auf
der Oberfläche. Die Anfangsstudien
fokussierten sich auf die Prüfung der
Reibung zwischen den formgepressten
Platten des Kabelmantels und den
Substratmaterialien des Kanals, die bei
der Installation von Lichtleiterkabeln
eingesetzt werden.
Um die Installation eines echten Kabels
in einer Kanalsituation zu simulieren,
wurden die Prüfungskompetenzen von
Plumettaz Inc in der Schweiz benutzt, mit
einem speziell entworfenen Mikrokanal-
Prüfsystem, das unter verschiedenen
Bedingungen getestet wurde. Diese
Prüfungen
wurden
auf
blinden
Lichtleiterkabeln durchgeführt, bestehend
aus
einem
FRP-Verstärkungselement
(Neptco
LIGHTLINE.
LFH
230)
als
Kern und einer Außenmantelschicht.
Mit diesen Prüfungen wurden die
Reibungskoeffizienten
zwischen
den
Kabeln
und
der
Innenoberfläche
des Kanals erzielt. Die Abstände der
Einblasung für die Kabel unter jeder
Prüfbedingung wurde vorhergesagt, mit
Einsatz eines bei Plumettaz entworfenen
Modells.
Das
Korrelationsdiagramm
zwischen
den auf Platten im Labor und auf
Kabeln
bei
Plumettaz
gemessenen
Reibungskoeffizienten ist in der
Abb.
3
dargestellt. Das Diagramm zeigt
die Korrelation zwischen den zwei
Messungen, und weist darauf hin,
dass die Angaben der Platte im Labor
ein guter Anzeiger der Leistung des
Reibungskoeffizienten
während
der
Installation eines Kabels durch einen Kanal
sind.
▲
▲
Abbildung 5
:
Simulierter Abstand der Einblasung mit Einsatz des Reibungskoeffizienten, mit der Kabelprüfung bei
Plumettaz gemessen
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Abbildung 4
:
Reibungskoeffizient, an Kabeln gemessen mit den bei Plumettaz durchgeführten Prüfungen. EXP1
und EXP2 sind Kabel, die mit 1,25% und 2,25% Additiven hergestellt sind
Reibungskoeffizient
Steuerkabel
Geschmiertes
Steuerkabel
EXP1
EXP2
Steuerkabel
EXP1
EXP2
Abstand der Einblasung (m)
Geschmiertes
Steuerkabel
