EoW July 2009

article technique

Le retrait post-extrusion, ou post-retrait, est simplement causé par la relaxation de ces tensions à l’état solide. Pour éliminer le post-retrait, les équipements et les conditions de processus peuvent être optimisés en réduisant ainsi l’alignement des polymères et augmenter le temps disponible pour la relaxation successive. Les modifications des conditions de processus permettant de maintenir le PVDF à l’état fondu après le tréfilage, auront un effet sur la valeur totale de l’alignement des polymères restant après la solidification. La recherche indique que les caractéris- tiques rhéologiques du PVDF influencent significativement le retrait après l’extrusion. Les structures du PVDF permettant une relaxation plus rapide de l’alignement des polymères montrent un post-retrait inférieur. La réduction de la viscosité représente une méthode pour réduire le post-retrait. Une autre méthode consiste à modifier la structure du polymère pour offrir une réponse plus newtonienne dans la région de cisaillement inférieure. Arkema a adopté cette interprétation pour développer de nouvelles qualités à retrait réduit pour le marché des fibres optiques. n 5 Remerciements Les auteurs souhaitent remercier Mara Copolla pour la réalisation des expériences illustrées dans le présent article, pour sa collaboration et ses précieux conseils aux fins de cette étude.

Matériau

% de post-retrait

PVDF 1A (qualité commerciale existant déjà)

2.97

PVDF 1B (PVDF1 perfectionné)

-0.28 1.22 0.29

PVDF 2A (qualité commerciale existant déjà)

PVDF 2B (PVDF 2 perfectionné)

▲ ▲ Tableau 3 : Expériences de post-retrait sur les câbles en PVDF

Les expériences de post-retrait ont été menées en mesurant la longueur du revêtement avant et après une exposition thermique d’une heure à 212ºC. Un temps de récupération de 24 heures a été accordé avant d’effectuer les mesures finales. Les expériences de post-retrait ont été répétées en utilisant des produits à base de PVDF similaires, mais avec quelques modifications de la structure dan le but de réduire davantage les caractéristiques de post-retrait. Ces échantillons ont été identifiés comme PVDF 1B et PVDF 2B. Le Tableau 3 résume les résultats des expériences de post-retrait. Les qualités commerciales sélectionnées existant déjà, présentaient des caractéristiques qui étaient déjà considérées des produits à retrait relativement réduit pour les applications des câbles. Les modifi- cations apportées aux caractéristiques rhéologiques offraient les effets désirés de réduire davantage le post-retrait observé pour ce produit. Il a été démontré que ces modifications n’avaient aucun impact négatif sur les caractéristiques du câble. La valeur négative fixée pour le PVDF 1B indique que les dimensions du câble étaient légèrement supérieures après l’exposition thermique. L’on suppose que ce résultat est une indication de retrait nul et que la valeur négative est dans les limites de la gamme de précision de l’expérience. 4 Conclusions Le retrait après l’extrusion est un problème connu de l’industrie des fibres optiques compte tenu de ses effets sur les performances du câble dus à la longueur excessive de la fibre. Il est clair que le problème du post-retrait est principalement dû à l’orientation des polymères se congelant dans le PVDF après le processus. Le traitement du fil et du câble exige que le produit soit tréfilé à l’état fondu, ce qui cause un alignement significatif du polymère. Étant donné la vitesse élevée du revêtement du câble et le refroidisse- ment rapide intrinsèque au processus, un grand nombre des tensions générées sont congelées dans le produit final.

différences rhéologiques de ces deux produits dans la gamme de cisaillement inférieure. Lors de l’interprétation de ces données, il est souhaitable de connaître l’environnement de refroidissement typique pour le processus du PVDF. Dans un processus de revêtement standard pour produire un revêtement de 0,020 pouces à une vitesse de 300 pieds par minute et à une distance de 6 pouces entre le réservoir et la filière, il a été estimé que le temps de la fin du tréfilage et avant l’entrée dans le réservoir est égal à 10 secondes, et le temps effectif pour la solidification du revêtement est approximativement égal à 0,42 secondes, avec un temps de refroidissement total de 0,52 secondes. Selon cette approximation, le K2500-10 aura un temps suffisant pour la relaxation après l’opération de tréfilage. Par contre, pour les échantillons avec une viscosité plus élevée, et pour les échantillons non aléatoires, ce temps n’est pas suffisant pour permettre la relaxation, et l’on estime que la majorité des tensions élastiques seront “congelées” dans le revêtement final. En connaissant les caractéristiques rhéo- logiques nécessaires pour obtenir des propriétés de retrait réduit et les méthodes analytiques développées pour évaluer de nouveaux matériaux, des études ont été menées afin d’améliorer davantage les caractéristiques de retrait réduit dans le PVDF. Les structures du PVDF déjà identifiées comme caractéristiques de retrait réduit ont été modifiées pour perfectionner davantage ce matériau. Deux qualités commerciales de PVDF existant déjà désignées comme PVDF 1A et PVDF 2A ont été identifiées pour déterminer la valeur de post-retrait en réalisant une série d’expériences sur les câbles revêtus avec ces produits. Les revêtements des câbles ont été appliqués en utilisant une ligne d’extrusion pour laboratoire de la société, de petites dimensions, constituée d’une extrudeuse du type Killion d’1 pouce, dotée d’une tête d’équerre ainsi que des équipements nécessaires situés en aval. Des conditions telles que la température du tambour, la température de l’eau, la vitesse de la ligne et la distance du réservoir ont été standardisées pour les éliminer comme variables dans l’expérience. Les câbles ont été coupés en segments de 10 pieds et les revêtements ont été éliminés en les coupant longitudinalement.

6 Références

bibliographiques

[1] Encyclopedia of polymer science and technology, John Wiley & Sons Inc 2007 [2] Kynar® & Kynarflex® PVDF performance charac- teristics 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 Cet article a été présenté au cours du 56 ème Séminaire IWCS et a été reproduit avec l’autorisation des organisateurs.

Arkema Research Center 900 First Avenue, King of Prussia Pennsylvania 19406 USA Fax : +1 610 878 6400 Website : www.arkema-inc.com

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EuroWire – Juillet 2009