소개

폴리머는 다양한 용도로 광범위하게 사용되어 왔으며 일상 생활에서 없어서는 안 될 필수품이 되었습니다. 호박, 실크, 천연 고무와 같은 천연 폴리머는 인류 역사에서 필수적인 역할을 해왔습니다. 합성 폴리머의 제조 공정은 인성, 점탄성, 자체 윤활성 등 고유한 물리적 특성을 달성하기 위해 최적화될 수 있습니다.

폴리머의 마모와 마찰의 중요성

폴리머는 일반적으로 타이어, 베어링 및 컨베이어 벨트와 같은 마찰 응용 분야에 사용됩니다.
폴리머의 기계적 특성, 접촉 조건, 마모 과정에서 형성되는 이물질 또는 전사막의 특성에 따라 다양한 마모 메커니즘이 발생합니다. 폴리머가 서비스 조건에서 충분한 내마모성을 갖도록 하려면 신뢰할 수 있고 정량화할 수 있는 마찰 평가가 필요합니다. 마찰 평가를 통해 다양한 폴리머의 마모 거동을 제어 및 모니터링 방식으로 정량적으로 비교하여 대상 애플리케이션에 적합한 소재 후보를 선택할 수 있습니다.

나노베아 트라이보미터는 ISO 및 ASTM을 준수하는 회전 및 선형 모드를 사용하여 반복 가능한 마모 및 마찰 테스트를 제공하며, 사전 통합된 하나의 시스템에서 고온 마모 및 윤활 모듈을 옵션으로 사용할 수 있습니다. 이 독보적인 제품군을 통해 사용자는 집중 응력, 마모, 고온 등 폴리머의 다양한 작업 환경을 시뮬레이션할 수 있습니다.

측정 목표

이번 연구에서 우리는 Nanovea가 트라이보미터 잘 제어되고 정량적인 방식으로 다양한 폴리머의 마찰 및 내마모성을 비교하는 데 이상적인 도구입니다.

테스트 절차

다양한 일반 폴리머의 마찰 계수(COF)와 내마모성은 Nanovea Tribometer로 평가되었습니다. Al2O3 볼은 카운터 재료(핀, 고정 샘플)로 사용되었습니다. 폴리머의 마모 트랙(동적 회전 샘플)은 다음을 사용하여 측정되었습니다. 비접촉 3D 프로파일로미터 테스트가 끝난 후 광학 현미경. 옵션으로 마모 테스트 중에 핀이 동적 샘플을 관통하는 깊이를 측정하기 위해 비접촉 내시경 센서를 사용할 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 시험 변수는 표 1에 요약되어 있습니다. 마모율 K는 K=Vl(Fxs) 공식을 사용하여 평가되었으며, 여기서 V는 마모량, F는 일반 하중, s는 슬라이딩 거리입니다.

이 연구에서는 Al2O3 볼을 카운터 재료로 사용했습니다. 실제 적용 조건에서 두 시편의 성능을 보다 면밀히 시뮬레이션하기 위해 다른 고체 재료로 대체할 수 있습니다.

결과 및 토론

마모율은 재료의 서비스 수명을 결정하는 데 중요한 요소이며 마찰은 마찰 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다. 그림 2는 마모 테스트 중 Al2O3 볼에 대한 다양한 폴리머의 COF 변화를 비교한 것입니다. COF는 고장이 발생하고 마모 공정이 새로운 단계로 진입하는 시점을 나타내는 지표로 작용합니다. 테스트된 폴리머 중 HDPE는 마모 테스트 내내 ~0.15의 가장 낮은 일정한 COF를 유지했습니다. 부드러운 COF는 안정적인 트라이보 접촉이 형성되었음을 의미합니다.

그림 3과 그림 4는 광학 현미경으로 테스트를 측정한 후 폴리머 샘플의 마모 트랙을 비교한 것입니다. 현장 비접촉식 3D 프로파일로미터는 폴리머 샘플의 마모량을 정밀하게 측정하여 각각 0.0029, 0.0020 및 0.0032m3/N m의 마모율을 정확하게 계산할 수 있습니다. 이에 비해 CPVC 샘플은 0.1121m3/N m의 가장 높은 마모율을 보였으며, CPVC의 마모 트랙에는 깊은 평행 마모 흉터가 존재합니다.

결론

폴리머의 내마모성은 서비스 성능에 중요한 역할을 합니다. 이 연구에서는 나노베아 트라이보미터가 다양한 폴리머의 마찰 계수와 마모율을 평가하는 것을 보여주었습니다.
잘 제어되고 정량적인 방식으로. HDPE는 테스트한 폴리머 중 가장 낮은 0.15의 COF를 보였습니다. HDPE, 나일론 66 및 폴리프로필렌 샘플은 각각 0.0029, 0.0020 및 0.0032 m3/N m의 낮은 마모율을 보였습니다. 낮은 마찰과 뛰어난 내마모성이 결합된 HDPE는 폴리머 마찰 응용 분야에 적합한 후보입니다.

현장 비접촉식 3D 프로파일로미터는 정밀한 마모량 측정이 가능하며 마모 트랙의 세부적인 형태를 분석할 수 있는 도구를 제공하여 마모 메커니즘에 대한 근본적인 이해에 대한 통찰력을 제공합니다.