Articolo tecnico
Maggio 2014
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rivestimento di polietilene ad alta densità
(HDPE) DGDA-6318 BK (0,6 dg/min.,
densità = 0,956 g/cc) prodotto da The
Dow Chemical Co, Midland, Michigan,
USA. Questi tipi di rivestimenti si utilizzano
principalmente in applicazioni di cavi a
fibre ottiche (FOC) per telecomunicazioni.
Per questo studio sono stati utilizzati
due additivi scivolanti (
SA - Slip additives
).
Questi agenti scivolanti sono concepiti
per essere utilizzati come additivi in
un sistema compatibile con la resina,
per modificare le caratteristiche della
superficie, inclusa la riduzione del
coefficiente di attrito.
Per valutare l’effetto sinergico degli
additivi scivolanti, vengono preparati
tre campioni, indicati nella
Tabella 1
,
in cui ciascuna formulazione presenta
un contenuto complessivo di additivo
pari a 1,25% del peso. Il campione A e
il campione B sono stati realizzati con
1,25% di contenuto di un solo additivo
scivolante,
mentre
il
campione
C
conteneva entrambi gli agenti scivolanti,
per un contenuto totale pari a 1,25%.
È stata utilizzata la resina pura DGDA-6318
BK come materiale di controllo.
2.2 Miscela con mescolatore di misura
batch Brabender
La miscela delle formulazioni è stata
realizzata in un mescolatore di misura
modello Brabender. Si tratta di un
mescolatore composto da tre pezzi con
una camera di miscelazione da 420ml
di volume e pale di miscelazione Cam.
Il volume complessivo utilizzato è stato
pari a circa 294ml, conformemente alle
direttive sulla miscelazione ottimale con il
mescolatore Brabender, ovvero il 70%.
Il dispositivo è dotato di tre termocoppie
che misurano tre zone di temperatura
distinte del mescolatore. La prima
termocoppia misura la placca frontale,
la seconda termocoppia misura il centro
della camera di miscelazione e la terza
termocoppia si estende fino al centro della
camera a forma di tazza del mescolatore,
e misura la temperatura effettiva del
campione.
La tazza di miscelazione è stata
preriscaldata a 180°C, quindi la resina e
l’additivo scivolante 1 (SA1), se previsto,
sono stati aggiunti mentre le pale stavano
ruotando a 20rpm.
Si noti che, essendo l’additivo SA1 una
mescola-madre (
masterbatch
) con il 50%
di additivo scivolante, è stato necessario
aggiungere il 2,5% di mescola-madre
alla formulazione per ottenere il 1,25%
di contenuto di additivo SA1. L’additivo
scivolante 2 (SA2), se previsto, è stato
aggiunto per ultimo a 10rpm dopo che
tutti i materiali si trovavano allo stato
fuso. La velocità di rotazione delle pale
è stata quindi aumentata a 20rpm dopo
che gli additivi scivolanti sono stati
completamente incorporati nel composto
polimerico fuso.
La miscelazione è stata proseguita per 10
minuti, quindi il campione è stato estratto
invertendo il movimento delle pale a
10rpm. La parte restante del campione è
stata rimossa disassemblando la placca
frontale ed eliminando il materiale
manualmente
mediante
un
coltello
Brabender. Quindi i materiali composti
sono stati collocati fra due lamine di Mylar
e poi pressati fino a diventare piatti in una
pressa per il successivo trattamento.
2.3 Preparazione delle placche
La quantità desiderata di materiale
composto è stata prima pesata e poi
collocata fra due lamine di Mylar.
Esternamente alle lamine di Mylar, sono
state collocate due lamine di alluminio e le
placche modellate di acciaio inossidabile.
Il Mylar è a contatto con il materiale
per evitarne l’incollamento alle placche
metalliche. La matrice riempita è stata
posta nella pressa ad una temperatura
di 180°C (+5°C o – 5°C). La pressa è
stata chiusa e azionata a una pressione
di 500psi per cinque minuti e quindi a
2.500psi per cinque minuti. Il sistema di
raffreddamento è stato configurato per
raffreddare le placche di stampaggio ad
una velocità di 10°C al minuto. La placca
è stata estratta quando la temperatura ha
raggiunto 35°C.
Formulazione del materiale di rivestimento
Campioni Descrizione Resina
Additivo
SA1
Additivo
SA2
Totale SA%
A
Resina + SA2 98.75%
1.25%
1.25
B
Resina + SA1 97.50% 1.25%
1.25
C
Resina + SA1
+ SA2
97.75%
1%
0.25
1.25
Controllo
Resina
100%
▲
▲
Tabella 1
:
Descrizione dei campioni
Coefficiente di attrito
Controllo
▲
▲
Figura 1
:
Coefficiente di attrito misurato in placche con lo stesso contenuto di additivo che mostrano la sinergia fra
i due additivi
riduce il coefficiente di attrito grazie allo
slittamento degli strati cristallini uno dopo
l´altro.
[7]
Anche gli additivi a bassa energia
superficiale riducono il coefficiente di
attrito delle superfici plastiche riducendo
la sua tendenza ad aderire ad altre
superfici
[7-8]
. Altre tecniche consistono
nell’alterare la morfologia superficiale
con l’obiettivo di ridurre l’area di contatto
superficiale e conseguentemente la forza
di attrito.
Il coefficiente di attrito del rivestimento
di PE nei cavi di fibra ottica è stato
alterato modificando la formulazione del
composto del rivestimento per ridurre
l’attrito e ottenere un sistema pronto
all’uso e pertanto eliminare ulteriori
modifiche esterne durante l’installazione.
Le misurazioni del coefficiente di attrito
sulle placche hanno evidenziato che
la combinazione di due additivi aveva
un effetto sinergico sulla riduzione del
medesimo. Le misurazioni del coefficiente
di attrito di cavi realizzati con questo
composto, utilizzando un modello di
simulazione, hanno mostrato un doppio
miglioramento di prestazioni in termini di
distanza di insufflazione in un condotto.
2 Esperimenti
2.1 Materiali
La resina polimerica di base utilizzata
in questo studio è un composto di
