EoW July 2009

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EuroWire – Juillet 2009 82
article technique
Matériau % de post-retrait
PVDF 1A (qualité commerciale existant déjà) 2.97
PVDF 1B (PVDF1 perfectionné) -0.28
PVDF 2A (qualité commerciale existant déjà) 1.22
PVDF 2B (PVDF 2 perfectionné) 0.29
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.
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.
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.
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 56ème
Séminaire IWCS et a été reproduit avec
l’autorisation des organisateurs.
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▲ ▲ Tableau 3: Expériences de post-retrait sur les câbles en PVDF