EoW July 2009

articolo tecnico

▲ ▲ Figura 1 : Master curve di PVDF – viscosità complessa a 230°C

▲ ▲ Figura 2 : Modulo di rilassamento di campioni di PVDF a 230º C

ed è stato registrato il decadimento del modulo in funzione del tempo. I risultati di questi esperimenti sono illustrati nella Figura 2 . Come previsto, i campioni con viscosità superiore come il K2750-01 e il K3120-50 evidenziano una risposta al rilassamento relativamente lenta, mentre i campioni con viscosità inferiore come il K2500-10 e il K3120-10 evidenziano una risposta al rilassamento rapida. La risposta al rilassamento rapida per questi campioni a bassa viscosità dovrebbero determinare un allineamento del polimero ridotto nel prodotto finale. Ai fini del presente articolo, sono stati analizzati i tempi di rilassamento per ciascun campione di PVDF per raggiungere il valore arbitrario di 100 Pa. Questi valori sono riportati nella Tabella 2 . Come illustrato nella Tabella 2 , la risposta al rilassamento per il K2500-10 è notevolmente superiore rispetto a qualsiasi altro prodotto testato. Una componente significativa di questo comportamento può essere attribuita alla struttura del prodotto. Effettuando una comparazione fra il K2500-10 e il K3120-10, si rileva che la risposta al rilassamento per il K2500-10 (distribuzione casuale del copolimero) è notevolmente più rapida che per il K3120-10 (distribuzione non casuale del copolimero). La risposta al rilassamento più rapida è stata prevista dalla master curve ( Figura 1 ) che illustrava le differenze reologiche rispetto a questi due prodotti nella shear range inferiore. Ai fini dell’interpretazione dei dati è opportuno conoscere l’ambiente di raffreddamento tipico per il trattamento del fluoruro di polivinilidene. In un processo di rivestimento standard per produrre un rivestimento da 0,020 pollici ad una velocità di 300 piedi il minuto e ad una distanza di 6 pollici fra il serbatoio di raffreddamento e la trafila, è stato stimato che il tempo dalla fine della trafilatura

plateau newtoniano tendono a fluire meglio a gradienti della velocità di taglio ( shear rate ) inferiori, consentendo il rilassamento dell’allineamento del polimero dopo la trafilatura. La presenza del plateau newtoniano è considerata una caratteristica importante nei prodotti di PVDF con caratteristiche di post-ritiro ridotte. Il K3120-10 è un campione comparabile con una viscosità ridotta, ma differisce dal K2500-10 esibendo una risposta non newtoniana a valori di shear rate ridotti. Si evince che tale caratteristica reologica ritarderebbe il rilassamento dell’orientazione molecolare dopo il completamento dell’operazione di trafilatura con conseguente aumento del post-ritiro. Ciò è stato confermato mediante successivi esperimenti di post-ritiro. Per una migliore comprensione della relazione tra la struttura del fluoruro di polivinilidene e il post-ritiro, sono stati realizzati degli esperimenti sul rilassamento delle tensioni. Possiamo affermare che un polimero che rilascia rapidamente le tensioni allo stato fuso, presenterà un minore orientamento del polimero e conseguentemente un post-ritiro più contenuto. Gli esperimenti sul rilassa- mento delle tensioni sono stati effettuati utilizzando un reometro a deformazione controllata del tipo ARES-LS, utilizzando un sistema a piatti paralleli da 25mm. É stato applicato uno step strain del 100% a campioni di fluoruro di polivinilidene

a deformazione controllata del tipo ARES-LS. É stato utilizzato un sistema a piatti paralleli da 25mm con una deformazione del 5% - valore che rientra ampiamente nell’area viscoelastica lineare. La frequenza è stata variata da 100rad/s a 0,01rad/s; il modulo elastico e il modulo viscoso nonché la viscosità complessa dei campioni sono stati generati in funzione della frequenza. Tutte le misurazioni sono state effettuate sotto convezione forzata di azoto per minimizzare la degradazione. Inoltre, è stato applicato il principio della sovrapposizione tempo-temperatura (TTS) e sono state generate le master curves . La Figura 1 illustra la sovrapposizione delle master curves della viscosità di ciascun campione di PVDF ad una temperatura di riferimento di 230°C. Il K2750-01 e il K3120-50 rappresentano i campioni a viscosità più elevata, mentre il K2500-10 e il K3120-10 rappresentano i campioni a viscosità più bassa. In generale, il K2500-10 evidenzia le caratteristiche reologiche auspicabili per un post-ritiro ridotto. Una caratteristica importante osservata nella master curve del K2500-10 è costituita dalla presenza del plateau newtoniano nell’area di taglio inferiore. Questa caratteristica è coerente con la riflessione secondo la quale questo prodotto offre caratteristiche di ritiro contenuto. Una volta trafilata la massa fusa, questa si trova nello stato zero-shear . I materiali di PVDF che esibiscono questo

▼ ▼ Tabella 2 : Rilassamento della tensione a 230º C e 100 Pa

ID campione PVDF

Tempo (s) a 100 Pa

Viscosità (pa.s) a 80 s –1

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

0.65

795 650

2.0 6.8

1460 1230 2290 2390

10.0 220 400

87

EuroWire – Luglio 2009