Article technique
Mai 2014
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Ensuite, les matériaux composés ont été
placés entre deux feuilles de Mylar et
pressées jusqu’à devenir plats dans une
presse pour le traitement suivant.
2.3 Préparation des plaques
La quantité désirée de matériau composé
a été premièrement pesée et ensuite
placée entre deux feuilles de Mylar. À
l’extérieur des feuilles de Mylar, deux
feuilles d’aluminium et les plaques
moulées des matrices d’acier inoxydable
ont été placées.
Le Mylar est au contact du matériau
pour en éviter le collage aux plaques
métalliques. La matrice remplie a été
placée dans la presse à une température
de 180°C (+5°C ou – 5°C).
La presse a été fermée et actionnée
avec une pression de 500psi pendant
cinq minutes et ensuite à 2 500psi
pendant cinq minutes. Le système de
refroidissement a été configuré pour
refroidir les plaques moulées à une vitesse
de 10°C par minute. La plaque a été retirée
lorsque la température a atteint 35°C.
2.4 Mesure du coefficient de friction
Le coefficient de friction est mesuré
conformément à la méthode ASTM D1894
en utilisant un tribomètre. Pour effectuer
les mesures, on a utilisé des sphères HDPE
réalisées pour Precision Plastic Ball Co.
On a mesuré la force de friction de chaque
échantillon dans deux points pour chaque
force normale de 100N, 200N et 300N.
Pour calculer le coefficient de friction on a
utilisé l’inclinaison de la force normale par
rapport à la force de friction. Chaque point
de mesure a été réalisé avec une nouvelle
sphère de HDPE et répété pendant 40
cycles pour démontrer l’effet de l’usure
de la surface sur le coefficient de friction.
Les données reportées dans cette étude
sont les valeurs du coefficient de friction
obtenues au 40
ème
cycle.
3 Résultats et
discussion
Le coefficient de friction mesuré sur
les plaques est illustré à la
Figure 1
.
l’échantillon A, qui contient 1,25% d’additif
SA2, montre environ 30% de réduction
du coefficient de friction, tandis que
l’échantillon B, qui contient 1,25% d’additif
SA1, montre environ 40% de réduction
du coefficient de friction par rapport au
matériau de contrôle.
Si l’on considère la réduction du coeffi-
cient de friction dans le mélange d’additifs
SA1 et SA2 comme moyenne pondérée,
le coefficient de friction de l’échantillon
C devrait être la moyenne pondérée des
échantillons A et B. Toutefois, lorsqu’on
ajoute les deux additifs de manière à ce
que le contenu total d’additif soit égal à
1,25%, l’on enregistre une synergie dans
le comportement de glissance, avec une
réduction conséquentielle d’environ 50%
du coefficient de friction par rapport au
matériau de contrôle.
Pour comprendre l’origine de la synergie
entre les additifs de glissance on a
utilisé un microscope à force atomique
(
AFM - Atomic Force Microscope
) pour
représenter la surface des plaques
utilisées pour mesurer le coefficient de
friction. Le microscope à force atomique
utilise une technique superficielle qui
est moins influencée par l’épaisseur de la
plaque et permettrait donc la meilleure
compréhension du coefficient de friction
qui est un phénomène superficiel.
Les images du microscope AFM des
plaques réalisées avec les échantillons A,
B et C sont illustrées à la
Figure 2
. La figure
montre des différences claires entre les
morphologies des trois échantillons. À la
Figure 2a
, qui ne contient que l’additif SA2,
la morphologie sphérulitique du HDPE de
la résine de base est toutefois visible dans
la topologie.
L’image de la phase correspondante
(
Figure 2d
) ne montre aucun domaine
de phase indiquant une surface avec un
comportement
viscoélastique
homo-
gène. Cela suggère que la surface soit
couverte par une couche superficielle
mince d’additif de glissance SA2 migré à la
couche supérieure de la résine de HDPE.
Normalement,
le
microscope
AFM
en modalité intermittente sonde un
échantillon
jusqu’à
une
profondeur
d’environ 20nm.
▲
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Figure 2
:
Micrographies AFM de la topologie superficielle des plaques avec (a) échantillon A, (b) échantillon B, et (c)
échantillon C et image de la phase des plaques avec (d) échantillon A, (e) échantillon B et (f) échantillon C
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Figure 3
:
Schéma de corrélation entre le coefficient de friction mesuré en laboratoire sur des plaques dans un
tribomètre et auprès de Plumettaz dans les câbles
Coefficient de friction des plaques
dans le laboratoire
Coefficient de friction du câble Plumettaz
Topographie
Topographie
Topographie
Phase
Phase
Phase
