Artículo técnico
Mayo de 2014
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El sistema de enfriamiento fue configurado
para enfriar las placas moldeadas a una
velocidad de 10°C por minuto. Se quitó la
placa, cuando la temperatura alcanzó 35°C.
2.4 Medición del coeficiente de
rozamiento
El coeficiente de rozamiento fue medido
según el procedimiento ASTM D1894
usando un tribómetro. Para efectuar las
mediciones se usaron bolas de HDPE
construidas por Precision Plastic Ball
Co. Se midió la fuerza de rozamiento de
cada muestra en dos puntos para cada
fuerza normal de 100N, 200N y 300N.
Para calcular el coeficiente de rozamiento
se usó la inclinación de la fuerza normal
frente a la fuerza de rozamiento. Cada
punto de medición fue realizado con una
nueva bola de HDPE y repetido 40 ciclos
para demostrar el efecto del desgaste de la
superficie en el coeficiente de rozamiento.
Los datos reportados en este estudio son
los valores del coeficiente de rozamiento
obtenidos en el 40º ciclo.
3 Resultados
y discusión
El coeficiente de rozamiento medido en
las placas está ilustrado en la Figura 1. La
muestra A, que contiene aditivo SA2 en
un 1,25%, muestra aproximadamente
un 30% de reducción del coeficiente de
rozamiento, mientras que la muestra B,
que contiene aditivo SA1 en un 1,25%,
muestra aproximadamente un 40% de
reducción del coeficiente de rozamiento
respecto al material de control. Si se
considera la reducción del coeficiente de
rozamiento de la mezcla de aditivos SA1 y
SA2 como media ponderada, el coeficiente
de rozamiento de la muestra C debería
ser la media ponderada de la muestra
A y B. Sin embargo, cuando se agregan
ambos aditivos en porcentaje total de
un 1,25%, se registra una sinergia en el
comportamiento del deslizamiento que da
como resultado una reducción de un 50%
del coeficiente de rozamiento respecto al
material de control.
Para comprender el origen de la sinergia
entre los aditivos de deslizamiento se usó
un microscopio de fuerza atómica (
AFM -
Atomic Force Microscope
) para representar
la superficie de las placas usadas para
medir el coeficiente de rozamiento. El
microscopio de fuerza atómica utiliza
una técnica de rastreo superficial que es
afectada menos por el espesor de la placa
y permite comprender mejor el coeficiente
de rozamiento, que es un fenómeno
superficial.
Las imágenes tomadas con el microscopio
de las placas realizadas con las muestras
A, B y C están ilustradas en la
Figura 2
.
La figura muestra claras diferencias entre
las morfologías de las tres muestras. En
la
Figura 2a
de la placa que contiene sólo
aditivo SA2, las esferulitas bandeadas de
HDPE de la resina de base todavía son
visibles en la topología.
La imagen de la fase correspondiente
(
Figura 2d
) no muestra ningún dominio
de fase, que indicaría una superficie con
comportamiento
viscoelástico
homo-
géneo. Esto indica que la superficie está
cubierta por un estrato superficial delgado
de aditivo de deslizamiento SA2 migrado a
la superficie de la resina de HDPE.
Normalmente,
el
microscopio
AFM
en modo de repiqueteo rastrea una
muestra hasta una profundidad de
aproximadamente 20nm. La profundidad
del repiqueteo permite capturar la
imagen la estructura esferulítica del
estrato inferior del HDPE, pero resulta
poco definida debido al estrato superficial
del aditivo SA2.
La placa de muestra A presenta una
rugosidad superficial de 4,2nm, que es
aproximadamente un 50% menos que
la rugosidad superficial de la placa de
HDPE puro.
Esto sugiere que el aditivo SA2 baja el
coeficiente de rozamiento haciendo
resultar más lisa la superficie de la resina.
La imagen de la topografía de la placa
de la muestra B, ilustrada en la
Figura 2b
,
sólo con el aditivo SA1, muestra un rápido
crecimiento globular desde la superficie.
El tamaño casual de los elementos
globulares,
señala
un
proceso
de
segregación del material en la superficie
del aditivo SA1 contenido en la mezcla
base.
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Figura 2
:
Micrografías AFM de la topología de las placas con (a) muestra A, (b) muestra B, y (c) muestra C e imagen
de la fase de placas con (d) muestra A, (c) muestra B y (f) muestra C
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Figura 3
:
Esquema de correlación entre coeficiente de rozamiento medido en el laboratorio en placas en un
tribómetro y en Plumettaz en cables
Coeficiente de rozamiento de las
placas en el laboratorio
Coeficiente de rozamiento del cable Plumettaz
Topografía
Topografía
Topografía
Fase
Fase
Fase
