EoW July 2009

technischer artikel

bewirken, was wiederum Signalverluste ergibt. Das Nachextrusionsschrumpfen wird gebräuchlich als Zurückschrumpfen bezeichnet. Dieser Begriff wird im restlichen Teil dieses Artikels benutzt, um dieses Verhalten zu beschreiben. Die ergriffenen Maßnahmen, um die eingefrorene Orientierung zu reduzieren, resultieren in einer Verringerung des Zurückschrumpfens und der Faserüberlänge. Diese Handlungen schließen die Prozessoptimierung und die richtige Auswahl der PVDF-Klassen ein.

was wiederum ein höheres Niveau an Polymerrelaxation im Schmelzzustand ermöglicht. die eine Entspannung der Polymerorientierung im Schmelzzustand vor dem Einfrieren ermöglicht, reduziert das Zurückschrumpfen. Wenn die Schmelztemperatur oder die Wassertemperatur wärmer eingestellt ist, kann dabei manchmal mehr Zeit für die Relaxation der Polymerorientierung vor dem Einfrieren verwendet werden. In dieser Hinsicht kann auch das Wegschieben des Tanks vom Ziehstein von Nutzen sein. In diesem Fall bestehen dann wieder Sicherheitseinschränkungen für das Verfahren, in Hinblick darauf daß die Temperaturen nicht zu hoch eingestellt werden, sowie Probleme bezüglich der Mantelkonzentrizität, die sich auf den Abstand beziehen, der zwischen dem Kühltank und dem Ziehstein eingestellt wird. Es ist bekannt, daß die Kombi- nation dieser Werkzeugbestückungs-/ Verarbeitungsänderungen zu einigen Reduzierungen in der Polymerorientierung und im Zurückschrumpfen führen kann. Wenn die Verarbeitungsänderungen nicht ausreichen, um die Probleme des Zurückschrumpfens zu lösen, gilt als darauf folgende Maßnahme alternative PVDF-Klassen zu berück- sichtigen, mit inhärent niedrigeren Zurückschrumpfeigenschaften. Jegliche Verfahrensveränderung,

Eine Reduzierung des Zurückschrumpfens kann erreicht werden, indem man einfach auf ein Produkt mit niedrigerer Viskosität übergeht. Halbierte Zurückschrumpf- Werte wurden beobachtet indem einfach eine PVDF-Klasse mit niedriger Viskosität eingesetzt wurde. Die Erhöhung des Comonomer-Gehalts reduziert die Kristallisation im PVDF-Harz, somit werden weichere Produkte hergestellt, die sich für die Draht- und Kabelanwendungen bestens eignen. Vorsichtshalber bestehen EinschränkungenbeimGradder Reduzierung der Viskosität ohne negative Folgen auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Mantels zu haben. In der Regel werden Copolymer-Klassen mit höheren Comonomer-Gehalten für Draht- und Kabelanwendungen bevorzugt. Derartige Klassen können mit niedrigeren Viskositätsbereichen erzielt werden, die gute Gesamteigenschaften besitzen. Arkema Inc bietet eine große Auswahl an Produkten an, die im Draht- und Kabelmarkt Einsatz finden. Um einige Unterschiede der Schrumpfleistung zu erklären, wird eine Auswahl an Klassen beschrieben, die einen Produktbereich mit unterschied- licher Viskosität, Comonomer-Gehalt und -Verteilung darstellt. Das ausgewählte PVDF-Material ist in Tabelle 1 dargestellt. Als allgemeine Regel gilt, daß niedrigere Viskositäts-PVDF-Klassen, im Vergleich zu höheren Viskositätsklassen, ein niedrigeres Zurückschrumpfen aufweisen. Als Beispiel dazu ist es bekannt, daß K2500-10 (Viskosität 795 Pa.s) weniger schrumpft als K2500-20 (Viskosität 1460 Pa.s). Darüber hinaus wurde entdeckt, daß die Produkte mit einer zufälligen Comonomer- Verteilung weniger Zurückschrumpfen als jene Produkte, die eine nichtzufällige Comonomer-Verteilung aufweisen. Beispielsweise ist es bekannt, daß ein zufälliger Copolymer wie z. B. K2500-10 weniger schrumpft als ein nichtzufälliger Comonomer wie z. B. K3120-10, selbst wenn beide eine ähnliche Viskosität von 80 s -1 haben. Beziehung zwischen der Polymerstruktur und dem Zurückschrumpfen wurde dank zahlreicher, in der Vergangenheit durchgeführten Untersuchen erworben. Das Verständnis der

2 Niedriges

Schrumpfen bei der Draht- und Kabelextrusion

Die Wirkungen der Verarbeitungsbeding- ungen auf das Zurückschrumpfen können manchmal sehr groß sein und man setzt sich stark ein, um Bedingungen zu finden, die diese Wirkungen minimieren. Als allgemeine Regel gilt, daß alle Verfahrensänderungen, die den Anteil an Dehndeformation (Dehnung) des Polymers reduzieren, potentiell das Zurückschrumpfen reduzieren. Eine Verringerung des Herabzieh-Verhältnisses kann eine gute erste Maßnahme sein, um das Zurückschrumpfen zu reduzieren. PVDF-Harze werden in der Regel mit S p i t z e n / Z i e h s t e i n - K omb i n a t i o n e n verarbeitet, die ein nominelles Herabzieh- Verhältnis von 7:1 herstellen. Niedrigere Herabzieh-Verhältnisse können eingesetzt werden, um die Polymerorientierung in der Schmelze zu reduzieren und demzufolge das Zurückschrumpfen. Herabzieh- Verhältnisses bis zu 4:1 wird oft als erster Schritt empfohlen, um das Zurückschrumpfen zu reduzieren. Es ist bekannt, daß Einschränkungen bei der Reduzierung des Herabzieh-Verhältnisses bestehen, das durch übermäßige Ziehsteindrücke und Begrenzungen der Werkzeugbestückung bestimmt wird. Es ist ebenfalls wichtig, die Werkzeugbestückung auszuwählen, die ein ausgeglichenes Ziehen bietet. Ein hoher Ziehausgleich, der die Bildung eines “engen Konus” ergibt, kann manchmal zu einer höheren Polymerorientierung im Endprodukt führen. Ein Ziehausgleich, der bei oder etwas unter 1 eingestellt wird, ist in der Regel empfohlen wenn PVDF verarbeitet wird, um die Polymerorientierung im Endprodukt zu reduzieren. höheren Temperaturen abläuft, kann sich ebenfalls eine Reduzierung des Zurückschrumpfens ergeben. Daraus folgt, daß ein wärmeres Verfahren die Harzviskosität reduziert (leichter zu fließen) und das Kühlverfahren verzögert (längere Zeit in der Schmelze), Die Reduzierung des Wenn ein Verfahren bei

3 Auswahl der PVDF-Klassen

zur Anwendung mit niedrigem Schrumpfen

Der

in

den

PVDF-Kabelmänteln Zurückschrumpfanteil

beobachtete

ändert

sich

wesentlich

zwischen

einzelnen

PVDF-Klassen,

unabhängig

von Verarbeitungsbedingungen. Als allgemeine Regel gilt, daß niedrigere Viskositätsklassen, im Vergleich zu höheren Viskositätsklassen, dazu neigen niedrigere Zurückschrumpfeigenschaften herzustellen. Zurückschrumpfwerte über 5% wurden bei der Verarbeitung höherer Viskositätsklassen beobachtet. den

▼ ▼ Tabelle 1 : Eingesetzte Materialien und deren Eigenschaften

HFP Comonomer Comonomerverteilung h bei 80 s –1 (Pa.s)

PVDF ID

T

(º C)

m

K2500-10 K2500-20 K2750-01 K3120-10 K3120-15 K3120-50

Hoch Hoch Hoch Mäßig Mäßig Mäßig

Zufällig Zufällig Zufällig

795

127 114 140 165 165 165

1460 2290

Nichtzufällig Nichtzufällig Nichtzufällig

650

1230 2390

66

EuroWire – Juli 2009