EoW July 2009

articolo tecnico Ritiro contenuto del filo e del cavo dopo l’estrusione ed importanza della selezione della qualità di materiale A cura di James J Henry e Nafaa Mekhilef di Arkema Inc

Sommario É ampiamente noto che il ritiro che si verifica dopo l’estrusione può causare problemi durante la produzione di cavi a fibre ottiche. Nei cavi a fibre ottiche del tipo loose tube (a struttura lasca) e tight-buffered (a struttura serrata), il ritiro post-estrusione può determinare tensioni sulla fibra ottica con conseguenze nega- tive come l’aumento dell’attenuazione nella fibra. I fabbricanti di cavi a fibre ottiche tentano di affrontare questo problema mediante un’adeguata selezione delle qualità di polimeri e ottimizzando le condizioni di processo utilizzate durante la fabbricazione del cavo. Il presente articolo tratta della selezione della qualità più adeguata di fluoruro di polivinilidene (PVDF) e delle condizioni specifiche di processo che si possono utilizzare per minimizzare il ritiro post-estrusione con l’obiettivo di ridurne le conseguenze negative sull’attenuazione della fibra. Saranno esaminati la selezione degli utensili, le condizioni di processo e le caratteristiche dei polimeri che consentono di ridurre l’orientamento del polimero e il ritiro post-estrusione. Gran parte del contenuto di questo articolo può essere applicato anche ad altri materiali che si trovano comunemente nelle applicazioni di fibre ottiche. 1 Introduzione Il fluoruro di polivinilidene (PVDF) è una resina industriale ottenuta mediante polimerizzazione radicalica libera di 1,1-difluoroetene o fluoruro di vinilidene (VDF o VF 2 ) che presentano la seguente struttura chimica –[CH 2 -CF 2 ]n-. Gli omopolimeri PVDF sono altamente cristallini e sono caratterizzati da un modulo flessurale relativamente elevato

Grazie a queste proprietà uniche, il polimero PVDF è considerato un materiale d’elezione per i rivestimenti di cavi High-End in applicazioni che richiedono proprietà ignifughe e di emissione di fumo superiori. Il PVDF è comunemente utilizzato come rivestimento per cavi e si applica utilizzando un processo di estrusione definito come estrusione di tubo o estrusione“ Tube-on” . Generalmente, l’estru- sione del rivestimento avviene ad elevate velocità che variano da alcune centinaia di piedi il minuto ad oltre 1000 piedi il minuto. Lo sforzo di taglio nella zona di taglio attraverso la trafila di estrusione del filo può essere abbastanza elevato per determinare l’orientamento del polimero nel prodotto estruso. In particolare, il materiale fuso viene trafilato con coefficienti di trafilatura (DDR o draw down ratio ) moderati all’esterno della trafila in una modalità che influenza notevolmente l’orientamento del polimero. Il coefficiente tipico di trafilatura per le applicazioni di rivestimento PVDF è di 7:1, sebbene siano spesso utilizzati valori di DDR più alti o più bassi. L’atto di trafilare il materiale estruso all’esterno della trafila determina un notevole orientamento molecolare che viene spesso congelato nel materiale durante il raffreddamento del prodotto estruso. É la trafilatura del polimero all’esterno della trafila seguita da raffreddamento mediante tempra la causa principale dell’allineamento del polimero con conseguentemente ritiro del rivestimento [3] . Il ritiro del rivestimento, comunemente definito come “ shrinkback ”, si verifica quando l’orientamento del polimero congelato nel materiale si rilassa nello stato solido. Il presente articolo tratterà gli effetti dell’orientamento del polimero sul ritiro post-estrusione.

rispetto ad altri fluoropolimeri. Il fluoruro di polivinilidene è spesso copolimeriz- zato con esafluoropropilene (HFP), cloro- trifluoroetilene(CTFE)e/otetrafluoroetilene (TFE) per modificarne le proprietà fisiche e chimiche [1] . L’inclusione di comonomeri riduce la cristallinità, cosa che abbassa il modulo flessurale ed aumenta le proprietà elastomeriche. Oltre ai vari tipi e contenuti di comonomeri, le qualità di PVDF disponibili commercialmente possono essere fornite con varie viscosità che consentono l’utilizzo in diversi processi di fusione. Prodotti a più elevata viscosità sono indicati per numerosi processi di estrusione nella produzione di lamiere e tubi. I prodotti caratterizzati da una viscosità inferiore sono comunemente utilizzati per la formatura ad iniezione, per tubazioni e per la maggior parte delle applicazioni di rivestimento ed isolamento di fili e cavi. I polimeri PVDF come altri fluoropolimeri, presentano un’elevata resistenza al fuoco e caratteristiche intrinseche di bassa emissione di fumo. Le resine non modificate sono caratterizzate da un elevato indice di ossigeno (LOI) pari a 43 e sono classificate V-0 conformemente alla norma UL94 [2] . Sono inoltre com- mercialmente disponibili qualità speciali di PVDF caratterizzati da una limitata propensione alla propagazione della fiamma e a ridotta emissione di fumo che includono additivi ignifughi (con aumento dell’indice d’ossigeno fino a 100). I prodotti PVDF a limitata propagazione della fiamma e ridotta emissione di fumo sono generalmente utilizzati per la produzione di cavi plenum installati in spazi destinati al condizionamento dell’aria in edifici commerciali. I cavi plenum richiedono eccezionali proprietà ignifughe e di ridotta emissione di fumo in caso di incendio. Questi requisiti si possono facilmente soddisfare utilizzando varie qualità di PVDF.

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EuroWire – Luglio 2009