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Archivio mensile: Maggio 2021

Test di usura del rivestimento in vetro con l'umidità tramite tribometro

Test di usura del rivestimento in vetro con l'umidità tramite tribometro

Per saperne di più

UMIDITÀ DEL RIVESTIMENTO DEL VETRO

TEST DI USURA CON TRIBOMETRO

Preparato da

DUANJIE LI, Dottore di ricerca

INTRODUZIONE

Il rivestimento di vetro autopulente crea una superficie di vetro facile da pulire che previene l'accumulo di sporcizia e macchie. La sua caratteristica autopulente riduce significativamente la frequenza, il tempo, l'energia e i costi di pulizia, rendendolo una scelta attraente per una varietà di applicazioni residenziali e commerciali, come facciate in vetro, specchi, vetri di docce, finestre e parabrezza.

IMPORTANZA DELLA RESISTENZA ALL'USURA DEL RIVESTIMENTO AUTOPULENTE DEL VETRO

Una delle principali applicazioni del rivestimento autopulente è la superficie esterna della facciata di vetro dei grattacieli. La superficie di vetro è spesso attaccata da particelle ad alta velocità trasportate da forti venti. Anche le condizioni atmosferiche giocano un ruolo importante nella durata di vita del rivestimento di vetro. Può essere molto difficile e costoso trattare la superficie del vetro e applicare un nuovo rivestimento quando quello vecchio si guasta. Pertanto, la resistenza all'usura del rivestimento di vetro sotto
Le diverse condizioni meteorologiche sono critiche.


Per simulare le condizioni ambientali realistiche del rivestimento autopulente in diverse condizioni atmosferiche, è necessaria una valutazione ripetibile dell'usura in un'umidità controllata e monitorata. Questo permette agli utenti di confrontare correttamente la resistenza all'usura dei rivestimenti autopulenti esposti a diverse umidità e di selezionare il miglior candidato per l'applicazione desiderata.

OBIETTIVO DI MISURAZIONE

In questo studio, abbiamo mostrato che il NANOVEA Il tribometro T100 dotato di un controllore di umidità è uno strumento ideale per studiare la resistenza all'usura dei rivestimenti di vetro autopulenti in diverse condizioni di umidità.

NANOVEA

T100

Tribometro pneumatico compatto T100

PROCEDURE DI TEST

I vetrini da microscopio in vetro soda-calcico sono stati rivestiti con rivestimenti di vetro autopulenti con due diverse ricette di trattamento. Questi due rivestimenti sono identificati come Rivestimento 1 e Rivestimento 2. Un vetrino di vetro nudo non rivestito è stato testato anche per il confronto.


NANOVEA Tribometro dotato di un modulo di controllo dell'umidità è stato utilizzato per valutare il comportamento tribologico, ad esempio coefficiente di attrito, COF e resistenza all'usura dei rivestimenti di vetro autopulenti. Una punta sferica WC (6 mm di diametro) è stata applicata sui campioni testati. Il COF è stato registrato in situ. Il controller di umidità collegato alla tribocamera controllava con precisione il valore di umidità relativa (RH) nell'intervallo di ±1 %. La morfologia della traccia di usura è stata esaminata al microscopio ottico dopo le prove di usura.

CARICO MASSIMO 40 mN
RISULTATI E DISCUSSIONE

I test di usura pin-on-disk in diverse condizioni di umidità sono stati condotti sul vetro rivestito e non rivestito
campioni. Il COF è stato registrato in situ durante le prove di usura come mostrato in FIGURA 1 e il COF medio è riassunto in FIGURA 2. FIGURA 4 confronta le tracce di usura dopo i test di usura.


Come mostrato in FIGURA 1Il vetro non rivestito mostra un COF elevato di ~0,45 una volta che il movimento di scorrimento inizia nel 30% RH, e aumenta progressivamente a ~0,6 alla fine del test di usura a 300 giri. In confronto, il
I campioni di vetro rivestiti Coating 1 e Coating 2 mostrano un basso COF inferiore a 0,2 all'inizio del test. Il COF
del rivestimento 2 si stabilizza a ~0,25 durante il resto della prova, mentre il rivestimento 1 mostra un forte aumento di COF a
~250 giri e il COF raggiunge un valore di ~0,5. Quando le prove di usura sono effettuate nel 60% RH, il
Il vetro non rivestito mostra ancora un COF più alto di ~0,45 durante tutto il test di usura. I rivestimenti 1 e 2 mostrano i valori COF di 0,27 e 0,22, rispettivamente. Nel 90% RH, il vetro non rivestito possiede un COF elevato di ~0,5 alla fine del test di usura. I rivestimenti 1 e 2 mostrano un COF comparabile di ~0,1 all'inizio del test di usura. Il rivestimento 1 mantiene un COF relativamente stabile di ~0,15. Il rivestimento 2, tuttavia, fallisce a ~ 100 giri, seguito da un aumento significativo del COF a ~0,5 verso la fine del test di usura.


Il basso attrito del rivestimento di vetro autopulente è causato dalla sua bassa energia superficiale. Crea una statica molto alta
angolo di contatto con l'acqua e basso angolo di roll-off. Porta alla formazione di piccole goccioline d'acqua sulla superficie del rivestimento nel 90% RH come mostrato al microscopio in FIGURA 3. Risulta anche una diminuzione del COF medio da ~0,23 a ~0,15 per il rivestimento 2 quando il valore RH aumenta da 30% a 90%.

FIGURA 1: Coefficiente di attrito durante le prove pin-on-disk in diverse umidità relative.

FIGURA 2: COF medio durante i test pin-on-disk in diverse umidità relative.

FIGURA 3: Formazione di piccole gocce d'acqua sulla superficie di vetro rivestita.

FIGURA 4 confronta le tracce di usura sulla superficie del vetro dopo i test di usura in diverse umidità. Il rivestimento 1 mostra segni di lieve usura dopo i test di usura in RH di 30% e 60%. Possiede una grande traccia di usura dopo il test nella RH 90%, in accordo con il significativo aumento di COF durante il test di usura. Il rivestimento 2 non mostra quasi nessun segno di usura dopo i test di usura sia in ambiente asciutto che bagnato, e mostra anche un basso COF costante durante i test di usura in diverse umidità. La combinazione di buone proprietà tribologiche e bassa energia superficiale rende il rivestimento 2 un buon candidato per applicazioni di rivestimento del vetro autopulente in ambienti difficili. In confronto, il vetro non rivestito mostra tracce di usura più grandi e un COF più alto in diverse condizioni di umidità, dimostrando la necessità della tecnica di rivestimento autopulente.

FIGURA 4: Tracce di usura dopo i test pin-on-disk in diverse umidità relative (ingrandimento 200x).

CONCLUSIONE

NANOVEA Il tribometro T100 è uno strumento superiore per la valutazione e il controllo di qualità dei rivestimenti di vetro autopulenti in diverse condizioni di umidità. La capacità di misurare il COF in situ permette agli utenti di correlare le diverse fasi del processo di usura con l'evoluzione del COF, che è fondamentale per migliorare la comprensione fondamentale del meccanismo di usura e delle caratteristiche tribologiche dei rivestimenti di vetro. Sulla base dell'analisi tribologica completa sui rivestimenti di vetro autopulenti testati in diverse condizioni di umidità, dimostriamo che il rivestimento 2 possiede un COF basso e costante e una resistenza all'usura superiore sia in ambienti asciutti che bagnati, il che lo rende un candidato migliore per applicazioni di rivestimenti di vetro autopulenti esposti a diverse condizioni atmosferiche.


NANOVEA I tribometri offrono test di usura e attrito precisi e ripetibili utilizzando modalità rotative e lineari conformi a ISO e ASTM, con moduli opzionali di usura ad alta temperatura, lubrificazione e tribocorrosione disponibili in un sistema pre-integrato. Il profilatore 3D senza contatto opzionale è disponibile per un'alta
imaging 3D a risoluzione della traccia di usura, oltre ad altre misurazioni della superficie come la rugosità. 

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Deformazione a scorrimento dei polimeri mediante nanoindentazione

Deformazione a scorrimento dei polimeri mediante nanoindentazione

Per saperne di più

DEFORMAZIONE PER SCORRIMENTO

DEI POLIMERI MEDIANTE NANOINDENTAZIONE

Preparato da

DUANJIE LI, Dottore di ricerca

INTRODUZIONE

In quanto materiali viscoelastici, i polimeri spesso subiscono una deformazione dipendente dal tempo sotto un determinato carico applicato, nota anche come creep. Il creep diventa un fattore critico quando le parti polimeriche sono progettate per essere esposte a sollecitazioni continue, come i componenti strutturali, i raccordi e i recipienti a pressione idrostatica.

IMPORTANZA DELLA MISURAZIONE DEL CREEP PER POLIMERI

La natura intrinseca della viscoelasticità gioca un ruolo vitale nelle prestazioni dei polimeri e influenza direttamente la loro affidabilità di servizio. Le condizioni ambientali come il carico e la temperatura influenzano il comportamento al creep dei polimeri. I guasti al creep si verificano spesso a causa della mancanza di attenzione al comportamento al creep dipendente dal tempo dei materiali polimerici utilizzati in condizioni di servizio specifiche. Di conseguenza, è importante sviluppare un test affidabile e quantitativo dei comportamenti meccanici viscoelastici dei polimeri. Il modulo Nano della NANOVEA Tester Meccanici applica il carico con un piezoelettrico ad alta precisione e misura direttamente l'evoluzione della forza e dello spostamento in situ. La combinazione di precisione e ripetibilità lo rende uno strumento ideale per la misurazione del creep.

OBIETTIVO DI MISURAZIONE

In questa applicazione, abbiamo dimostrato che
il tester meccanico NANOVEA PB1000
in Nanoindentazione è uno strumento ideale
per lo studio delle proprietà meccaniche viscoelastiche
compresa la durezza, il modulo di Young
e creep dei materiali polimerici.

NANOVEA

PB1000

nanoindentatore e tester per graffi Nanovea PB1000
CONDIZIONI DI PROVA

Otto diversi campioni di polimero sono stati testati con la tecnica della nanoindentazione utilizzando il tester meccanico NANOVEA PB1000. Con l'aumento lineare del carico da 0 a 40 mN, la profondità è aumentata progressivamente durante la fase di carico. Il creep è stato misurato in base alla variazione della profondità di indentazione al carico massimo di 40 mN per 30 secondi.

CARICO MASSIMO 40 mN
TASSO DI CARICO
80 mN/min
TASSO DI SCARICO 80 mN/min
TEMPO DI CREEP
30 s

TIPO DI INDENTERO

Berkovich

Diamante

*impostazione del test di nanoindentazione

RISULTATI E DISCUSSIONE

L'andamento del carico rispetto allo spostamento dei test di nanoindentazione su diversi campioni di polimero è mostrato in FIGURA 1 e le curve di creep sono confrontate in FIGURA 2. La durezza e il modulo di Young sono riassunti in FIGURA 3 e la profondità di creep è mostrata in FIGURA 4. La durezza e il modulo di Young sono riassunti in FIGURA 3, mentre la profondità di scorrimento è mostrata in FIGURA 4. Come esempio in FIGURA 1, le porzioni AB, BC e CD della curva carico-spostamento per la misura di nanoindentazione rappresentano rispettivamente i processi di carico, creep e scarico.

Il Delrin e il PVC presentano la durezza più elevata, rispettivamente di 0,23 e 0,22 GPa, mentre l'LDPE possiede la durezza più bassa, pari a 0,026 GPa, tra i polimeri testati. In generale, i polimeri più duri mostrano tassi di scorrimento inferiori. L'LDPE più morbido ha la più alta profondità di scorrimento di 798 nm, rispetto ai ~120 nm del Delrin.

Le proprietà di creep dei polimeri sono fondamentali quando vengono utilizzati in parti strutturali. Misurando con precisione la durezza e il creep dei polimeri, è possibile ottenere una migliore comprensione dell'affidabilità dei polimeri in funzione del tempo. Il creep, ovvero la variazione dello spostamento a un determinato carico, può essere misurato anche a diverse temperature e umidità elevate utilizzando il tester meccanico NANOVEA PB1000, fornendo uno strumento ideale per misurare in modo quantitativo e affidabile i comportamenti meccanici viscoelastici dei polimeri.
nell'ambiente applicativo realistico simulato.

FIGURA 1: I grafici di carico e spostamento
di diversi polimeri.

FIGURA 2: Creeping a un carico massimo di 40 mN per 30 s.

FIGURA 3: Durezza e modulo di Young dei polimeri.

FIGURA 4: Profondità di scorrimento dei polimeri.

CONCLUSIONE

In questo studio abbiamo dimostrato che il NANOVEA PB1000
I tester meccanici misurano le proprietà meccaniche di diversi polimeri, tra cui durezza, modulo di Young e creep. Tali proprietà meccaniche sono essenziali per selezionare il materiale polimerico più adatto alle applicazioni previste. Il Derlin e il PVC presentano la durezza più elevata, rispettivamente di 0,23 e 0,22 GPa, mentre l'LDPE possiede la durezza più bassa, pari a 0,026 GPa, tra i polimeri testati. In generale, i polimeri più duri presentano tassi di scorrimento inferiori. L'LDPE più morbido mostra la più alta profondità di scorrimento, pari a 798 nm, rispetto ai ~120 nm del Derlin.

I tester meccanici NANOVEA offrono moduli Nano e Micro multifunzione ineguagliabili su un'unica piattaforma. Entrambi i moduli Nano e Micro includono le modalità di scratch tester, hardness tester e wear tester, offrendo la più ampia e semplice gamma di test disponibili su un unico sistema.

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