EoW July 2009

technischer artikel

eine Wirkung auf den gesamten Anteil der Polymerorientierung haben, der nach der Erstarrung verbleibt. Die Forschung zeigt, daß die rheologischen Eigenschaften des PVDF eine wesentliche Wirkung auf das Nachextrusionschrumpfen haben. PVDF-Strukturen, die eine schnellere Relaxation der Polymerorientierung ermöglichen, werden ein niedrigeres Zurückschrumpfen aufweisen. Die Verringerung der Viskosität zeigte sich als ein Mittel um das Zurückschrumpfen zu reduzieren. Ein weiteres Mittel besteht in den Änderungen an der Polymerstruktur, um eine höhere newton‘sche Wirkung im niedrigen Scherbereich zu bieten. Arkema hat diese Kenntnis ausgenutzt um neue niedrige Schrumpfklassen für den Lichtwellenleitermarkt zu entwickeln. n 5 Danksagungen Die Autoren möchten Mara Copolla für die Durchführung der Experimente danken, die in diesem Artikel beschrieben sind sowie für ihren unschätzbaren Beitrag und den Anregungen zu dieser Studie. [1] Encyclopedia of polymer science and technology, John Wiley & Sons Inc 2007 [2] Kynar® & Kynarflex® PVDF performance characteristics and data, Arkema, 2006 [3] Henry, James J, A study of the effects of select processing and material variables on jacket shrinkage in a PVDF-HFP tube-on extrusions process, University of Massachusetts, 2003 Diese Unterlage wurde zum ersten Mal während der 56. IWCS vorgestellt und i st mit der Genehmigung der Veranstalter vervielfältigt worden. 6 Literatur

Material

% Zurückschrumpfen

PVDF 1A (bestehende handelsübliche Klasse)

2.97

PVDF 1B (erhöhte PVDF1)

-0.28 1.22 0.29

PVDF 2A (bestehende handelsübliche Klasse)

PVDF 2B (erhöhte PVDF 2)

▲ ▲ Tabelle 3 : Zurückschrumpfversuche bei PVDF-Kabel

die Zeit vom Ende des Ziehen bis zum Einlauf im Tank 0,10 Sekunden beträgt, und die Ist-Zeit um den Mantel zu härten zirka 0,42 Sekunden bei einer Kühlzeit von insgesamt 0,52 Sekunden entspricht. Basierend auf dieser Annäherung, wird die K2500-10 eine ausreichende Zeit vorweisen, um nach dem Ziehverfahren zu entspannen. Im umgekehrten Fall werden sich die Proben mit höherer Viskosität sowie die nichtzufälligen Proben in diesem Zeitraum nicht entspannen und es würde angenommen werden, daß der Großteil der elastischen Spannungen in den sich daraus ergebenden Mantel eingefroren werden. Mit der Kenntnis der rheologischen Eigenschaften, die erforderlich sind um niedrige Schrumpfeigenschaften zu erzielen, und den analytischen Methoden, die entwickelt wurden, um neue Materialien zu bewerten,wurdenAnstrengungeneingeleitet um die niedrigen Schrumpfeigenschaften im PVDF weiter zu verbessern. Bereits als niedrige Schrumpfeigenschaften besitzend identifizierte PVDF-Strukturen wurden für eine mögliche weitere Verbesserung geändert. Zwei bestehende handelsübliche Klassen von PVDF, die als PVDF 1A und PVDF 2A identifiziert wurden, zeichneten sich für das Zurückschrumpfen aus, indem eine Reihe von Zurückschrumpfversuchen auf Kabeln durchgeführt wurden, die mit diesen Produkten umhüllt wurden. Kabelmäntel wurden werksintern angebracht, durch Einsatz einer kleinen Laborextrusionslinie, bestehend aus einem 1 Zoll Killion-Extruder ausgestattet mit einem BH-30 Querkopf sowie sämtlichen erforderlichen nachgelagerten Anlagen. Bedingungen wie z. B. Trommeltemperatur, Wassertemperatur, Liniengeschwindigkeit und Tankabstand wurden alle genormt, um diese Variablen im Versuch auszuschließen. Die Kabel wurden in einer Länge von 10 Fuß geschnitten und die Mäntel wurden entfernt, indem der Kabel längs geschnitten wurde. Zurückschrumpfversuche wurden durchgeführt, bzw. die Mantellänge wurde vor und nach einer 1-stündigen Wärmeaussetzung bei 121°C gemessen. Eine Rückgewinnungszeit von 24-Stunden wurde gegeben, bevor die Endmessung vorgenommen wurde. wurden wiederholt mit Einsatz ähnlicher PVDF- Produkte, die einige Änderungen an der Struktur besaßen, mit dem Ziel die Zurückschrumpfversuche

Zurückschrumpfeigenschaften weiter zu reduzieren. Diese Proben sind als PVDF 1B und PVDF 2B identifiziert. Eine Zusammenfassung der Ergebnisse aus den Zurückschrumpfversuchen ist aus der Tabelle 3 ersichtlich. Die bestehenden ausgewählten marktüblichen Klassen wiesen Eigenschaften auf, nach denen sie bereits als Produkte mit relativ niedrigem Schrumpfen für die Kabelanwendungen betrachtet wurden. Die Anpassungen der rheologischen Eigenschaften hatte die begehrte Wirkung einer weiteren Reduzierung des Zurückschrumpfanteils, der für dieses Produkte beobachtet wurde. Es wurde gezeigt, daß diese Anpassungen keine negative Wirkung auf die Kabeleigenschaften hatten. Der für PVDF 1B verzeichnete negative Wert ist ein Hinweis darauf, daß das Kabel etwas größer war nach der Wärmeaussetzung. Man nimmt an, daß dies ein Hinweis der Nullschrumpfung ist und der negative Wert sich innerhalb des Genauigkeitsbereichs des Versuchs befindet. 4 Schlußfolgerungen Das Nachextrusionsschrumpfen wird als Problem in der Lichtwellenleiterindustrie betrachtet wegen dessen Wirkung auf die Kabelleistung aufgrund der Faserüberlänge. Es ist bekannt, daß das Problem mit dem Schrumpfen vor allem der Polymerorientierung zuzuschreiben ist, die im PVDF nach der Bearbeitung einfriert. Im Draht- und Kabelverfahren ist es erforderlich, daß das Produkt im Schmelzzustand gezogen wird, was wiederum zu einer wesentlichen Polymerorientierung führt. Wegen der Hochgeschwindigkeitseigenschaft der Kabelummantelung, und der relativ schnellen prozessbedingten Kühlung, werden viele der hergestellten Spannungen im Endprodukt eingefroren. Das Nachextrusionsschrumpfen, oder Zurückschrumpfen, entsteht einfach durch die Relaxation dieser Spannungen im festen Zustand. Um das Zurückschrumpfen zu reduzieren, könnendieWerkzeugbestückung und die Verfahrensbedingungen optimiert werden, um die Polymerorientierung zu reduzieren und die verfügbare Zeit für die darauf folgende Relaxation zu verlängern. ÄnderungenandenVerfahrensbedingungen, damit PVDF nach dem Ziehen im Schmelzzustand bleiben kann, werden

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