EoW July 2009

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EuroWire – Juli 2009 68
technischer artikel
die Zeit vom Ende des Ziehen bis zum
Einlauf im Tank 0,10 Sekunden beträgt,
und die Ist-Zeit um den Mantel zu härten
zirka 0,42 Sekunden bei einer Kühlzeit
von insgesamt 0,52 Sekunden entspricht.
Basierend auf dieser Annäherung, wird
die K2500-10 eine ausreichende Zeit
vorweisen, um nach dem Ziehverfahren zu
entspannen. Im umgekehrten Fall werden
sich die Proben mit höherer Viskosität
sowie die nichtzufälligen Proben in diesem
Zeitraum nicht entspannen und es würde
angenommen werden, daß der Großteil der
elastischen Spannungen in den sich daraus
ergebenden Mantel eingefroren werden.
Mit der Kenntnis der rheologischen
Eigenschaften, die erforderlich sind um
niedrige Schrumpfeigenschaften zu erzielen,
und den analytischen Methoden, die
entwickelt wurden, um neue Materialien zu
bewerten,wurdenAnstrengungeneingeleitet
um die niedrigen Schrumpfeigenschaften
im PVDF weiter zu verbessern. Bereits als
niedrige Schrumpfeigenschaften besitzend
identifizierte PVDF-Strukturen wurden
für eine mögliche weitere Verbesserung
geändert.
Zwei bestehende handelsübliche Klassen
von PVDF, die als PVDF 1A und PVDF 2A
identifiziert wurden, zeichneten sich für
das Zurückschrumpfen aus, indem eine
Reihe von Zurückschrumpfversuchen
auf Kabeln durchgeführt wurden, die
mit diesen Produkten umhüllt wurden.
Kabelmäntel wurden werksintern
angebracht, durch Einsatz einer kleinen
Laborextrusionslinie, bestehend aus einem
1 Zoll Killion-Extruder ausgestattet mit
einem BH-30 Querkopf sowie sämtlichen
erforderlichen nachgelagerten Anlagen.
Bedingungen wie z. B. Trommeltemperatur,
Wassertemperatur, Liniengeschwindigkeit
und Tankabstand wurden alle genormt, um
diese Variablen im Versuch auszuschließen.
Die Kabel wurden in einer Länge von 10
Fuß geschnitten und die Mäntel wurden
entfernt, indem der Kabel längs geschnitten
wurde. Zurückschrumpfversuche wurden
durchgeführt, bzw. die Mantellänge
wurde vor und nach einer 1-stündigen
Wärmeaussetzung bei 121°C gemessen.
Eine Rückgewinnungszeit von 24-Stunden
wurde gegeben, bevor die Endmessung
vorgenommen wurde.
Zurückschrumpfversuche wurden
wiederholt mit Einsatz ähnlicher PVDF-
Produkte, die einige Änderungen an
der Struktur besaßen, mit dem Ziel die
Zurückschrumpfeigenschaften weiter
zu reduzieren. Diese Proben sind als
PVDF 1B und PVDF 2B identifiziert. Eine
Zusammenfassung der Ergebnisse aus
den Zurückschrumpfversuchen ist aus
der Tabelle 3 ersichtlich. Die bestehenden
ausgewählten marktüblichen Klassen
wiesen Eigenschaften auf, nach denen sie
bereits als Produkte mit relativ niedrigem
Schrumpfen für die Kabelanwendungen
betrachtet wurden. Die Anpassungen
der rheologischen Eigenschaften hatte
die begehrte Wirkung einer weiteren
Reduzierung des Zurückschrumpfanteils,
der für dieses Produkte beobachtet
wurde. Es wurde gezeigt, daß diese
Anpassungen keine negative Wirkung auf
die Kabeleigenschaften hatten. Der für
PVDF 1B verzeichnete negative Wert ist ein
Hinweis darauf, daß das Kabel etwas größer
war nach der Wärmeaussetzung.
Man nimmt an, daß dies ein Hinweis der
Nullschrumpfung ist und der negative Wert
sich innerhalb des Genauigkeitsbereichs
des Versuchs befindet.
4 Schlußfolgerungen
Das Nachextrusionsschrumpfen wird als
Problem in der Lichtwellenleiterindustrie
betrachtet wegen dessen Wirkung
auf die Kabelleistung aufgrund der
Faserüberlänge. Es ist bekannt, daß das
Problem mit dem Schrumpfen vor allem
der Polymerorientierung zuzuschreiben
ist, die im PVDF nach der Bearbeitung
einfriert. Im Draht- und Kabelverfahren
ist es erforderlich, daß das Produkt
im Schmelzzustand gezogen wird,
was wiederum zu einer wesentlichen
Polymerorientierung führt. Wegen der
Hochgeschwindigkeitseigenschaft der
Kabelummantelung, und der relativ
schnellen prozessbedingten Kühlung,
werden viele der hergestellten Spannungen
im Endprodukt eingefroren.
Das Nachextrusionsschrumpfen, oder
Zurückschrumpfen, entsteht einfach durch
die Relaxation dieser Spannungen im festen
Zustand. Um das Zurückschrumpfen zu
reduzieren, könnendieWerkzeugbestückung
und die Verfahrensbedingungen optimiert
werden, um die Polymerorientierung zu
reduzieren und die verfügbare Zeit für die
darauf folgende Relaxation zu verlängern.
ÄnderungenandenVerfahrensbedingungen,
damit PVDF nach dem Ziehen im
Schmelzzustand bleiben kann, werden
eine Wirkung auf den gesamten Anteil der
Polymerorientierung haben, der nach der
Erstarrung verbleibt.
Die Forschung zeigt, daß die rheologischen
Eigenschaften des PVDF eine wesentliche
Wirkung auf das Nachextrusionschrumpfen
haben. PVDF-Strukturen, die eine schnellere
Relaxation der Polymerorientierung
ermöglichen, werden ein niedrigeres
Zurückschrumpfen aufweisen.
Die Verringerung der Viskosität zeigte sich
als ein Mittel um das Zurückschrumpfen zu
reduzieren. Ein weiteres Mittel besteht in
den Änderungen an der Polymerstruktur,
um eine höhere newton‘sche Wirkung
im niedrigen Scherbereich zu bieten.
Arkema hat diese Kenntnis ausgenutzt um
neue niedrige Schrumpfklassen für den
Lichtwellenleitermarkt zu entwickeln. n
5 Danksagungen
Die Autoren möchten Mara Copolla für die
Durchführung der Experimente danken, die
in diesem Artikel beschrieben sind sowie
für ihren unschätzbaren Beitrag und den
Anregungen zu dieser Studie.
6 Literatur
[1] Encyclopedia of polymer science and technology,
John Wiley & Sons Inc 2007
[2] Kynar® & Kynarflex® PVDF performance
characteristics 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
Diese Unterlage wurde zum ersten Mal
während der 56. IWCS vorgestellt und ist
mit der Genehmigung der Veranstalter
vervielfältigt worden.
Arkema Research Center
900 First Avenue,
King of Prussia
Pennsylvania 19406
USA
Fax: +1 610 878 6400
Website:
Material % Zurückschrumpfen
PVDF 1A (bestehende handelsübliche Klasse) 2.97
PVDF 1B (erhöhte PVDF1) -0.28
PVDF 2A (bestehende handelsübliche Klasse) 1.22
PVDF 2B (erhöhte PVDF 2) 0.29
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▲ Tabelle 3: Zurückschrumpfversuche bei PVDF-Kabel