EoW July 2009

article technique

à 1 ou à une valeur légèrement inférieure durant le processus avec le PVDF pour réduire l’alignement du polymère dans le produit final. Effectuer un processus à des températures supérieures peut également entraîner la réduction du post-retrait. Il s’ensuit que des températures de processus supérieures réduisent la viscosité de la résine (flux plus fluide) et retardent le processus de refroidissement (temps prolongé dans le matériau fondu) en permettant un niveau de relaxation plus élevé du polymère à l’état fondu. Toute variation de processus permettant à l’alignement des polymères de se relâcher à l’état fondu avant la congélation réduira le post-retrait. Une augmentation de la température de fusion ou de la température de l’eau peut parfois accorder plus de temps pour la relaxation de l’alignement des polymères avant la congélation. L’éloignement du réservoir de la filière peut être avantageux de ce point de vue. En outre, il existe des limitations concernant la sécurité du processus, en particulier en ce qui concerne l’utilisation de températures excessives ainsi que des problèmes de concentricité du revêtement dus à la distance entre le réservoir de refroidissement et la filière. Il est notoire que la combinaison de ces variations d’équipements/processus peut entraîner une réduction de l’alignement du polymère et du post-retrait. Si les variations de processus ne sont pas suffisantes pour résoudre les problèmes de post-retrait, l’étape suivante consiste à considérer les qualités alternatives de PVDF par rapport à des caractéristiques de post-retrait intrinsèquement inférieures. qualités de PVDF pour des applications de retrait réduit La valeur du post-retrait observée dans les revêtements de câbles de PVDF varie drastiquement entre les différents types de PVDF, indépendamment des conditions de processus. En règle générale, les qualités qui présentent une viscosité inférieure ont 3 Sélection des

tendance à produire des caractéristiques de post-retrait inférieures par rapport aux qualités à viscosité élevée. Des valeurs de post-retrait supérieures à 5% ont été observées en utilisant des qualités à viscosité élevée. L’on peut observer une réduction dans le post-retrait en passant simplement à un produit à viscosité inférieure. Des valeurs de post-retrait réduites de moitié ont été remarquées simplement en utilisant une qualité de PVDF à viscosité réduite. L’augmentation du contenu de comonomères entraîne une réduction de la cristallinité dans la résine du PVDF et un produit plus souple, indiqué pour des applications de fil et câble. Il faut toutefois remarquer qu’il existe des limitations en ce qui concerne la réduction de la viscosité sans entraîner aucune conséquence négative sur les propriétés physiques et mécaniques du revêtement. Généralement, les qualités de copolymères caractérisés par des teneurs élevés en comomères sont préférables pour les applications de fil et câble, et elles peuvent être fournies dans une gamme de viscosités inférieures avec des propriétés générales satisfaisantes. Arkema Inc offre une vaste gamme de produits pouvant être utilisés dans les marchés du fil et du câble. Pour expliquer quelques différences dans les performances de retrait, l’article examinera plusieurs qualités qui représentent une gamme de produits différents quant à la viscosité, aux comonomères et à la distribution. Les matériaux sélectionnés à base de PVDF sélectionnés sont illustrés au Tableau 1 . En général, il est notoire que les qualités de PVDF à viscosité inférieure sont sujettes à un post-retrait mineur par rapport aux qualités à viscosité supérieure. Par exemple, on sait que le K2500-10 (viscosité 795 Pa.s) est sujet à un post-retrait inférieur par rapport au K2500-20 (viscosité 1460 Pa.s). En outre, il a été découvert que les produits caractérisés par une distribution aléatoire des comomères subissent un retrait inférieur par rapport à ceux qui ont une distribution non aléatoire. Par exemple, un copolymère aléatoire comme le K2500-10 est sujet à un retrait inférieur à celui d’un copolymère non aléatoire comme le K3120-10, bien que tous les deux présentent une viscosité similaire

Le présent article traitera des effets de l’orientation des polymères sur le retrait après l’extrusion. On sait bien que le retrait qui a lieu après l’extrusion peut causer des problèmes dans les câbles, et notamment durant la production de câbles de fibre optique. Le retrait après l’extrusion des revêtements ou de tubes de revêtement utilisés dans les câbles à fibres optiques peut entraîner une longueur de la fibre excessive (EFL ou excessive fibre length ), définie comme le rapport entre la longueur de la fibre et la longueur effective du tube. La longueur excessive des fibres peut produire des tensions sur les fibres optiques avec pour résultat la perte du signal. Le retrait après l’extrusion est communément appelé “ shrinkback ” ou post-retrait, terme qui sera utilisé dans le reste de cet article pour désigner ce comportement. Les actions entreprises pour réduire l’orientation “congelée” dans le matériau entraîneront une réduction du post-retrait et de l’EFL. Ces actions comprennent l’optimisation du processus et une sélection correcte des qualités de PVDF. 2 Retrait réduit dans l’extrusion du fil et du câble Parfois, les effets des conditions de processus sur le post-retrait peuvent être significatifs et la recherche est orientée à identifier les conditions pouvant minimiser ces effets. En règle générale, toute modification du processus réduisant la quantité de déformation extensionnelle (étirage) du polymère peut potentiellement réduire le post-retrait. La réduction du coefficient d’étirage peut représenter un premier pas dans la réduction du post-retrait. Les résines de PVDF sont généralement traitées en utilisant des combinaisons de pointes/ filières entraînant un coefficient d’étirage nominal égal à 7:1. Des coefficients d’étirage inférieurs peuvent être utilisés pour réduire l’alignement du polymère dans le matériau fondu et donc le post-retrait. Il est souvent recommandé de réduire le DDR à 4:1 comme premier pas vers la réduction du post-retrait. Il est entendu qu’il existe des limites pour la réduction du coefficient d’étirage (DDR), qui dépend par exemple des pressions de la filière excessives et des limitations des instruments. En outre, il est important de sélectionner les équipements appropriés permettant d’effectuer un tréfilage équilibré. Un équilibre de tréfilage élevé entraînant la formation d’un “cône étroit” peut parfois entraîner un majeur alignement des polymères dans le produit final. Généralement, il est recommandé d’établir un coefficient d’étirage équivalent

▼ ▼ Tableau 1 : Matériaux utilisés et propriétés correspondantes

Comonomère HFP

Distribution comonomères

η @ 80 s –1 (Pa.s)

PVDF ID

T

(º C)

m

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

Haut Haut Haut

Aléatoire Aléatoire Aléatoire

795

127 114 140 165 165 165

1460 2290

Modéré Modéré Modéré

Non aléatoire Non aléatoire Non aléatoire

650

1230 2390

80

EuroWire – Juillet 2009