Article technique
Mai 2014
78
Dans la littérature, différentes techniques
de réduction du coefficient de friction des
matériaux plastiques ont été étudiées.
[5-8]
Ces techniques comprennent l’utilisation
d’additifs qui migrent sur la surface, des
additifs à basse énergie superficielle,
la modification de la morphologie
superficielle, etc. Toutes ces méthodes
fonctionnent de façon différente pour
réduire le coefficient de friction de la
surface de PE. Les additifs qui migrent
sur la surface, comme les amides d’acide
gras, montent en surface en formant une
couche cristalline glissante qui réduit le
coefficient de friction grâce au glissement
des couches cristallines l’une après l’autre.
[7]
Même les additifs à basse énergie
superficielle réduisent le coefficient
de friction des surfaces plastiques en
réduisant leur tendance à adhérer à
d’autres surfaces.
[7-8]
D’autres techniques
consistent à altérer la morphologie
superficielle dans le but de réduire la zone
de contact superficielle et par conséquent
la force de friction.
Le coefficient de friction du revêtement
de PE dans les câbles à fibres optiques,
a été altéré en modifiant la formulation
du composé du revêtement pour
réduire la friction et obtenir un système
prêt à l’emploi en éliminant ainsi toute
modification extérieure supplémentaire
durant l’installation. Les mesures du
coefficient de friction sur les plaques
ont montré que la combinaison de deux
additifs avait un effet synergique sur sa
réduction. Les mesures du coefficient
de friction des câbles réalisés avec ce
composé, en utilisant un modèle de
simulation, ont montré une double
amélioration
des
performances
en
termes de distance de soufflage dans une
conduite.
2 Expériences
2.1 Matériaux
La résine polymérique de base utilisée
dans cette étude est un composé de
revêtement de polyéthylène à densité
élevée (HDPE) DGDA-6318 BK (0,6 dg/
min, densité = 0,956 g/cc) produit pour
The Dow Chemical Co, Midland, Michigan,
États-Unis. Ces types de revêtement
sont principalement utilisés dans des
applications de câbles à fibres optiques
pour télécommunications (FOC). Pour
cette étude on a utilisé deux additifs de
glissance (
SA - Slip additives
). Ces agents
de glissance sont conçus pour être
utilisés comme additifs dans un système
compatible avec la résine, pour modifier
les caractéristiques de la surface, y compris
la réduction du coefficient de friction.
Pour évaluer l’effet synergique des additifs
de glissance, trois échantillons ont été
préparés comme illustré au
Tableau 1
, où
chacune formule présente une teneur
totale en additif de 1,25% du poids.
L’échantillon A et l’échantillon B ont été
réalisés avec 1,25% de contenu d’un seul
additif de glissance, alors que l’échantillon
C contenait les deux agents de glissance
avec un contenu total de 1,25%. La résine
pure DGDA-6318 BK a été utilisée comme
matériau de contrôle.
2.2 Mélange avec mélangeur de type
Brabender (batch)
Le mélange des formulations a été réalisé
dans un mélangeur de type Brabender. Il
s’agit d’un mélangeur composé de trois
pièces avec une chambre de mélange de
420ml de volume et des pales de mélange
Cam.
Conformément aux directives concernant
le mélange optimal avec le mélangeur
Brabender, on a utilisé un volume total
d’environ 294ml correspondant à 70%.
Le dispositif est équipé de trois
thermocouples
qui
mesurent
trois
zones de températures séparées du
mélangeur. Le premier thermocouple
mesure la plaque frontale, le deuxième
thermocouple mesure le centre de la
chambre de mélange et le troisième
thermocouple s’étend jusqu’au centre de
la chambre en forme de bol du mélangeur,
et mesure la température effective de
l’échantillon.
Le bol à mélanger a été préchauffé à
180°C, ensuite la résine et l’additif de
glissance 1 (SA1), si prévu, ont été ajoutés
durant la rotation des pales à 20rpm. Il
faut remarquer que, l’additif SA1 étant un
mélange-maître (
masterbatch
) avec 50%
d’additif de glissance, il a été nécessaire
d’ajouter 2,5% de mélange-maître à
la formulation pour obtenir 1,25% de
contenu d’additif SA1.
L’additif de glissance 2 (SA2), si prévu, a
été ajouté en dernier à 10rpm lorsque
la totalité des matériaux étaient à l’état
fondant. La vitesse de rotation des
pales a été ensuite augmentée à 20rpm
après que les additifs de glissance ont
été complètement incorporés dans le
composé polymérique fondu. Le mélange
a continué pendant 10 minutes; ensuite
l’échantillon a été retiré en inversant le
mouvement des pales à 10rpm.
La partie restante de l’échantillon a été
enlevée en démontant la plaque frontale
et en éliminant le matériau manuellement
au moyen d’un couteau Brabender.
Formulation du matériau de revêtement
Échantillons Description Résine
Additif
SA1
Additif
SA2
Total SA%
A
Résine + SA2 98.75%
1.25% 1.25
B
Résine + SA1 97.50% 1.25%
1.25
C
Résine + SA1
+ SA2
97.75% 1%
0.25
1.25
Contrôle
Résine
100%
▲
▲
Tableau 1
:
Description des échantillons
Coefficient de friction
Contrôle
▲
▲
Figure 1
:
Coefficient de friction mesuré en plaques avec la même teneur en additif qui montrent la synergie entre les
deux additifs
