EoW July 2009

artículo técnico Contracción limitada de alambre y cable después de la extrusión y la importancia de seleccionar la calidad de material adecuada Por James J Henry y Nafaa Mekhilef de Arkema Inc

Resumen Todo el mundo sabe que la contracción que se produce después de la extrusión puede causar problemas durante la pro- ducción de cables de fibra óptica. En los cables de fibras de construcción holgada ( loose tube ) o ajustada ( tight buffered ), la contracción posterior a la extrusión puede causar tensiones en la fibra óptica, con consecuencias negativas como el aumento de la atenuación. Los fabricantes de cables de fibra óptica tratan de resolver este problema seleccionando detenidamente las cali- dades de polímeros y optimizando las condiciones de elaboración aplicadas durante la fabricación del cable. Este artículo analiza la selección del fluoruro de polivinilideno (PVDF) más adecuado y de las condiciones específicas de procesamiento que se pueden aplicar para minimizar la contracción después de la extrusión, con el objetivo de reducir sus efectos negativos sobre la atenuación de la fibra. Se examinará la selección de herramientas, las condiciones de procesamiento y las características de los polímeros que permiten limitar la orientación del polímero y la contracción después de la extrusión. Gran parte de lo que se ilustra en este artículo puede ser aplicado también a otros materiales que se usan corrientemente para aplicaciones de fibra óptica. 1 Introducción El fluoruro de polivinilideno (PVDF) es una resina específica, obtenida a través de la polimerización por radicales libres de 1,1-diflluoroeteno o fluoruro de vinilideno (VDF o VF 2 ) que presentan una estructura química de tipo –[CH 2 -CF 2 ]n-.

Los cables plenum requieren propiedades de propagación de la llama y emisión de humo muy bajas en caso de incendio. Estas características se obtienen fácilmente utilizando varias calidades de PVDF. Gracias a estas características, el polímero PVDF es el material preferido para el recubri- miento de cables “ high-end ” para los cuales se requieren propiedades excepcionales de propagación de la llama y emisión de humo. El PVDF es usado normalmente para la cubierta de cables y se aplica usando un proceso de extrusión llamado extrusión de tubo ( tube-on extrusion ). La extrusión de la cubierta se realiza normalmente a altas velocidades de entre pocos centenares de pies por minuto hasta más de 1000 pies por minuto. El esfuerzo de corte a través de una hilera de extrusión de alambre puede ser bastante alto y producir la orientación del polímero en el material extruido. Además, el material fundido es estirado con relaciones de reducción ( draw down ratio - DDR ) moderadas fuera de la hilera, de manera que produce una considerable orientación del polímero. Una relación de reducción de 7:1 es típica en aplicaciones de cubiertas de PVDF, aunque a menudo se usen relaciones más altas o más bajas. La acción de estirar el material extruido fuera de la hilera genera una considerable orientación molecular que frecuentemente se mantiene en el material (se “congela”) durante el enfriamiento del material extruido. El estiramiento del polímero fuera de la hilera seguido por temple ( quench ) es la causa principal de la alineación del polímero que produce la contracción de la cubierta [3] . La contracción de la cubierta, llamada corrientemente “ shrinkback ” en inglés, ocurre cuando la orientación del polímero “congelada” en el material se relaja en estado sólido.

Los homopolímeros PVDF son altamente cristalinos y están caracterizados por un módulo de flexión relativamente alto respecto a otros fluoropolímeros. El PVDF es a menudo copolimerizado con hexa- fluoropropileno (HFP), clorotrifluoroeti- leno (CTFE) y/o tetrafluoroetileno (TFE) para modificar sus propiedades físicas y mecánicas [1] . La incorporación de comonómeros reduce la cristalinidad, lo que reduce el módulo de flexión y aumenta las propiedades elastoméricas. Además de tener tipos y contenidos de comonómeros diferentes, las calidades de PVDF disponibles pueden ser suministradas con distintas viscosidades que permiten usarlas en varios procesos de fusión. Los productos de viscosidad más alta son adecuados para muchos procesos de extrusión en la producción de chapas y tubos. Los productos de viscosidad más baja son usados normalmente para el moldeado de inyección, tubos y la mayoría de las aplicaciones de recubrimiento y aislamiento de cables. Los polímeros PVDF, como otros fluoro- polímeros, son muy resistentes al fuego y tienen características propias de baja generación de humo. Las resinas no modificadas tienen un índice límite de oxígeno (LOI) elevado de 43 y son clasificadas V-0 según la norma UL94 [2] . Hay calidades de PVDF especiales de baja propagación de la llama y emisión de humo que incorporan aditivos retardantes de la llama (que aumentan el LOI hasta 100) disponibles en el mercado. Los productos de PVDF de baja propagación de la llama y emisión de humo son usados normalmente para la producción de cables plenum instalados en espacios para el acondicionamiento del aire y en edificios comerciales.

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EuroWire – Julio de 2009