Articolo tecnico
Maggio 2014
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scivolamento, con conseguente riduzione
approssimativa del 50% del coefficiente
di attrito rispetto al materiale di controllo.
Per comprendere l’origine della sinergia fra
gli additivi scivolanti è stato utilizzato un
microscopio a forza atomica (
AFM - Atomic
Force Microscope
) per rappresentare
la superficie delle placche utilizzate
per misurare il coefficiente di attrito.
Il microscopio a forza atomica utilizza
una tecnica superficiale che è meno
influenzata dallo spessore della placca
e consentirebbe pertanto la migliore
comprensione del coefficiente di attrito,
che è un fenomeno superficiale.
Le immagini del microscopio AFM delle
placche realizzate con i campioni A, B e
C sono illustrate nella
Figura 2
. La figura
mostra chiare differenze fra le morfologie
dei tre campioni. Nella
Figura 2a
, che
contiene solo l’additivo SA2, la morfologia
sferulitica stratificata del HDPE della resina
di base è tuttavia visibile nella topologia.
L’immagine della fase corrispondente
(
Figura 2d
) non mostra alcun dominio
di fase che indichi una superficie con
comportamento viscoelastico omogeneo.
Questo suggerisce che la superficie è
coperta da uno strato superficiale sottile
di additivo scivolante SA2 migrato
nello strato superiore della resina di
HDPE. Il microscopio AFM in modalità
intermittente normalmente sonda un
campione fino a una profondità di circa
20nm. La profondità della modalità
intermittente
consente
di
catturare
l’immagine della struttura sferulitica dello
strato inferiore del HDPE, ma appare
leggermente sfocata a causa dello strato
superficiale dell’additivo SA2. La placca
del campione A presenta una rugosità
superficiale di 4,2nm, che è circa il 50%
inferiore rispetto alla rugosità superficiale
della placca di HDPE puro.
Ciò suggerisce che l’additivo SA2 abbassa
il coefficiente di attrito rendendo più
liscia la superficie della resina. L’immagine
topografica della placca del campione B,
illustrata nella
Figura 2b
, con solo l’additivo
SA1, mostra una rapida diffusione delle
formazioni
globulari
(
mushrooming
)
dalla superficie. Le dimensioni casuali
delle formazioni indicano un processo
di segregazione del materiale sulla
superficie dell’additivo presente nella
mescola-madre. L’immagine della fase
corrispondente
(
Figura
2e
)
mostra
chiaramente queste gocce globulari
segregate che appaiono come aggregati
(duri) luminosi. La rugosità superficiale
di questo campione è di 8,5nm, ovvero
superiore alla rugosità superficiale della
placca di HDPE puro. Ciò suggerisce che
l’additivo SA2 funziona in maniera diversa
rispetto all’additivo SA1 per ridurre il
coefficiente di attrito.
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Figura 2
:
Micrografie AFM della topologia superficiale delle placche con (a) campione A, (b) campione B, e (c)
campione C e immagine della fase delle placche con (d) campione A, (e) campione B e (f) campione C
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Figura 3
:
Grafico di correlazione fra il coefficiente di attrito misurato in laboratorio in placche in un tribometro e
presso Plumettaz nei cavi
Coefficiente di attrito delle
placche in laboratorio
Coefficiente di attrito del cavo Plumettaz
Topografía
Topografía
Topografía
Fase
Fase
Fase
2.4 Misurazione del coefficiente di
attrito
Il coefficiente di attrito viene misurato
secondo il procedimento ASTM D1894
utilizzando un tribometro. Per effettuare
le misurazioni, sono state utilizzate delle
sfere di HDPE realizzate per Precision
Plastic Ball Co. È stata misurata la forza di
attrito di ciascun campione in due punti
per ciascuna forza normale di 100N, 200N
e 300N. Per calcolare il coefficiente di
attrito è stata utilizzata l’inclinazione della
forza normale rispetto alla forza di attrito.
Ciascun punto di misurazione è stato
realizzato con una nuova sfera di HDPE e
ripetuto per 40 cicli per dimostrare l’effetto
dell’usura della superficie sul coefficiente
di attrito. I dati riportati nel presente
studio sono i valori del coefficiente di
attrito ottenuti al 40º ciclo.
3 Risultati e
discussione
Il coefficiente di attrito misurato sulle
placche è illustrato nella
Figura 1
. Il
campione A, che contiene l’1,25% di
additivo SA2, mostra circa il 30% di
riduzione del coefficiente di attrito,
mentre il campione B, che contiene
l’1,25% di additivo SA1, mostra circa il
40% di riduzione del coefficiente di attrito
rispetto al materiale di controllo. Se si
considera la riduzione del coefficiente di
attrito della miscela di additivi SA1 e SA2
come media ponderata, il coefficiente di
attrito del campione C dovrebbe essere
la media ponderata del campione A e B.
Tuttavia, quando si aggiungono entrambi
gli additivi in modo che il contenuto totale
di additivo sia pari al 1,25%, si registra
una sinergia nel comportamento di
