EoW January 2009

Техническая статья

2. Ответственные компоненты

вязкость обеспечивает стабильность за счет уменьшения степени схватывания при хранении и в промежутках между технологическими циклами. Для аппроксимации данных по вязкости использовалась модель Аррениуса. Примечательно, что повышение рабочей температуры для красок серии DX-1000 на 10-15 °C могло бы дать параметры вязкости, аналогичные тем, которые характерны для красок серии 751. Окраска оптического волокна была проведена в ходе отдельных испытаний на высоких скоростях для обеспечения замеров уровня затухания на длине волны 1310 нм и 1550 нм. Для красок серий 751 и DX-1000 усиление затухания составило менее 0,01 дБ/км при 3000 м/мин. С целью оптимизации внутренних размеров фильеры была создана одномерная модель потоков в фильере. Данная модель предполагает ламинарное течение ньютоновской жидкостичерез любое заданное сечение, но допускает изменение вязкости прямо пропорционально среднему градиенту скорости сдвига в данной точке сечения. Для определения зависимости вязкости от температуры и градиента скорости сдвига была использована модель Карро-Ясуды (Carreau-Yasuda) в сочетании с уравнением Аррениуса. Затем было рассчитано натяжение волокна и давление внутри фильеры (см. рис. 5) для заданных значений диаметра окрашенного волокна, скорости линии и температуры. Отметим дополнительное увеличение натяжения в пределах выходной зоны фильеры, регистрируемое по мере того, как под воздействием массы волокна ускоренно возникает высокое давление, ведущее к образованию акрилатов, что создает центрирующее усилие для обеспечения однородности покрытия. Коллектор был выбран укороченной длиныпосравнениюсиспользовавшимся при нанесении покрытия на волокно, но больше использовавшегося в стандартной фильере для окраски, чтобы улучшить циркуляцию краски, повысить однородностьтемпературыиобеспечить умеренное натяжение волокна при высоких скоростных режимах. При максимальном натяжении в 1,7 Н при 3000 м/мин волокно подвергается напряжению, равному всего 0,14 ГПа [20 тыс. фунт./кв. дюйм], что составляет 20 % от стандартного уровня испытательного давления в 0,69 ГПа [100 тыс. фунт./кв. дюйм]. Благодаря такому умеренному натяжениюамплитуда вибраций волокна в зоне систем УФ-ламп сводится к минимуму. Простота конструкции также облегчает чистку и заправку фильеры.

Максимальные значения натяжения

технологической линии

Значения натяжения в фильере

Высокоскоростное производство окрашенного волокна требует наличия основных технологических компонентов усовершенствованной конструкции. Усилия разработчиков сосредоточились на создании конструкций отдаточного и приемного устройств, позволяющих использовать катушки большего размера и веса, на усовершенствовании технологической оснастки устройства для нанесения покрытия с целью ускорения процесса наладки и заправки нитей волокна, а также на создании надежных и высокоточных систем электропривода и аппаратуры контроля. Новая, высокоэффективная система подачи мощного УФ излучения обеспечивает бесступенчатую регулировку мощности, подаваемой на УФ-лампы, что обеспечивает поддержание необходимого режима отверждения с момента запуска оборудования до достижения скорости в 3000 м/мин. 2.1 Конструкция фильеры Было разработано новое устройство для нанесения краски, которое прошло эксплуатационные испытания на скоростях до 3000 м/мин. Сложность заключалась в том, чтобы создать соответствующее давление внутри устройства для нанесения покрытия с целью герметизации входной зоны фильеры, обеспечивая при этом допустимыйуровеньнатяженияволокна. Эксплуатационные характеристики линии были продемонстрированы с использованием красок серий Cablelite® 751 и DX-1000 производства компании «ДСМ десотек» (DSM Desotech) в различных рабочих режимах. Полученные результаты были затем сопоставлены с параметрами расчетных моделей. Значения натяжения в фильере, натяжения на отдатчике волокна, или противонатяжения, и суммарного или максимального натяжения приведены на рис. 3 для среднего цветного спектра красок серий 751 и DX-1000. Следуетучесть,чтовеличинанатяженияв фильере с ростом скорости существенно не увеличивалась. Это обусловлено как истончением сдвига, так и нагревом в результате сдвигового деформирования полимера при высоких скоростях. Отметим также, что при работе с красками серии DX-1000 использовалось несколько большее натяжение, что явилось следствием их более высокой вязкости (см. рис. 4). Более высокая

Натяжение – [Н]

Противонатяжение

м/мин

Рис. 3. ▲ ▲ График зависимости натяжения волокна при окраске от скорости

Относительная вязкость

Температура, °C

Рис. 4. ▲ ▲ Сравнительные

значения вязкости

красок

2.2 Отверждение краски ультрафиолетовым излучением В центре внимания разработчиков стояли вопросы обеспечения контроля состояния инертной газовой среды и сопряжения системы мощных ламп УФ-отверждения с высоким коэффициентом полезного действия. Новые электронные источники питания Light Hammer® 10 производства компании «Фьюжн ю-ви системз» (Fusion UV Systems) обеспечивают питание постоянным током с бесступенчатой регулировкой мощности от 35 % до 100 %. В результате был увеличен эксплуатационный ресурс магнетрона и лампы, и значительно уменьшен вес источника питания для упрощения обслуживания. Предусмотрены контрольно-измерительные приборы для определения расхода азота, уровня кислорода и интенсивности ультрафиолетового излучения через центральную трубку, которые сигнализируют о необходимости замены центральнойтрубкисцельюобеспечения надлежащего режима отверждения. Для обеспечения необходимой глубины отверждениявысокогокачестваврежиме эксплуатации линии на скорости 3000 м/ мин использовались три 10-дюймовые лампымощностью600Вт/дюймсколбами типа «D». При необходимости одна лампа типа «D» может быть заменена на лампу типа «H» для повышения качества отверждения поверхности. Использование 3 отдельных ламп также

63

EuroWire – январь 2009 г.