EoW July 2009

articolo tecnico

rilassamento più rapido dell’allineamento del polimero evidenziano un post-ritiro più contenuto. Ridurre la viscosità è un metodo per ridurre il post-ritiro. Un altro metodo consiste nel modificare la struttura del polimero per offrire una risposta più newtoniana nell’area di taglio inferiore. Arkema ha adottato questa interpretazione per sviluppare nuove qualità a ritiro contenuto per il mercato delle fibre ottiche. 5 Ringraziamenti Gli autori desiderano ringraziare Mara Copolla per la realizzazione degli esperimenti discussi nel presente articolo e per i suoi preziosi contributi e suggerimenti ai fini di questo studio. n 6 Riferimenti bibliografici [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 Il presente documento è stato presentato nel corso del 56° Seminario IWCS ed è stato riprodotto con l’autorizzazione degli organizzatori.

Materiale

% di post-ritiro

PVDF 1A (qualità commerciale esistente)

2.97

PVDF 1B (PVDF1 perfezionato)

-0.28 1.22 0.29

PVDF 2A (qualità commerciale esistente)

PVDF 2B (PVDF 2 perfezionato)

▲ ▲ Tabella 3 : Esperimenti di post-ritiro su cavi in PVDF

e prima dell’ingresso nel serbatoio è pari a 10 secondi, ed il tempo effettivo per la solidificazione del rivestimento è approssimativamente pari a 0,42 secondi, con un tempo di raffreddamento totale di 0,52 secondi. Secondo questa approssi- mazione, il K2500-10 avrà un tempo sufficiente per il rilassamento dopo l’opera- zione di trafilatura. Per contro, nel caso di campioni con viscosità più elevata e campioni non casuali, questo tempo non è sufficiente per consentire il rilassamento e si suppone che la maggior parte delle tensioni elastiche saranno “congelate” nel rivestimento finale. Conoscendo le caratteristiche reologiche necessarie per ottenere proprietà di ritiro contenuto ed i metodi analitici sviluppati per valutare nuovi materiali, sono stati condotti degli studi allo scopo di migliorare ulteriormente le caratteristiche di ritiro contenuto nel PVDF. Le strutture del PVDF già identificate come caratteristiche di ritiro contenuto sono state modificate per perfezionare ulteriormente questo materiale. Due qualità commerciali esistenti di PVDF designate come PVDF 1A e PVDF 2A sono state identificate per determinare l’entità del post-ritiro realizzando una serie di esperimenti su cavi rivestiti con questi prodotti. I rivestimenti dei cavi sono stati applicati utilizzando una linea di estrusione da laboratorio della società, di piccole dimensioni, costituita da un’estrusore del tipo Killion da 1 pollice, completo di testa trasversale BH-30 e di tutti i necessari equipaggiamenti a valle. Condizioni quali la temperatura del tamburo, la temperatura dell’acqua, la velocità della linea e la distanza del serbatoio sono state tutte standardizzate per eliminarle come variabili nell’esperimento. I cavi sono stati tagliati in lunghezze di 10 piedi ed i rivestimenti sono stati rimossi tagliandoli longitudinalmente. Gli esperimenti di post-ritiro sono stati realizzati misurando la lunghezza del rivestimento prima e dopo un’esposizione termica di un’ora a 212ºC. É stato concesso un tempo di recupero di 24 ore prima di effettuare le misurazioni finali. Gli esperimenti di post-ritiro sono stati ripetuti utilizzando prodotti a base di PVDF simili, ma con alcune modifiche della struttura allo scopo di ridurre ulteriormente le caratteristiche di post-ritiro.

Questi campioni sono identificati come PVDF 1B e PVDF 2B. La Tabella 3 riporta un riassunto dei risultati degli esperimenti di post-ritiro. Lequalità commerciali esistenti selezionate presentavano caratteristiche tali da classificarle già come prodotti a ritiro relativamente contenuto per applicazioni di cavi. Le modifiche apportate alle caratteristiche reologiche offrivano gli effetti desiderati, vale a dire la riduzione dell’entità di post-ritiro osservato per questo prodotto. É stato dimostrato che tali modifiche non avevano alcun impatto negativo sulle caratteristiche del cavo. Il valore negativo per il PVDF 1B indica che il cavo presentava dimensioni lievemente superiori dopo l’esposizione termica. Si ritiene che questa sia un’indicazione di ritiro nullo e che il valore negativo rientri nella gamma di precisione dell’esperimento. 4 Conclusioni Il ritiro post-estrusione è un problema noto all’industria delle fibre ottiche a causa dei suoi effetti sulle prestazioni del cavo dovuti all’eccessiva lunghezza della fibra. É sottinteso che il problema del ritiro è principalmente dovuto all’orientamento del polimero che si congela nel PVDF dopo il processo. Il trattamento del filo e del cavo richiede che il prodotto venga trafilato allo stato fuso il che provoca un allineamento significativo del polimero. Data l’elevata velocità di rivestimento del cavo ed il raffreddamento relativamente rapido intrinseco al processo, molte delle tensioni prodotte vengono congelate nel prodotto finale. Il ritiro post-estrusione, o post-ritiro, è semplicemente causato dal rilassamento di queste tensioni allo stato solido. Per limitare il post-ritiro, è possibile ottimizzare gli utensili e le condizioni di processo al fine di ridurre l’allineamento del polimero ed aumentare il tempo disponibile per il rilassamento successivo. Le modifiche delle condizioni di processo che consentono di mantenere il PVDF allo stato fuso dopo la trafilatura, avranno un effetto sull’entità totale di allineamento del polimero restante dopo la solidificazione. La ricerca indica che le caratteristiche reologiche del PVDF hanno un effetto importante sul ritiro post-estrusione. Le strutture del PVDF che consentono un

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