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EuroWire – Gennaio 2009
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articolo tecnico
2.1 Concezione della matrice
É stato sviluppato e collaudato un
nuovo applicatore di colore adatto a
velocità di funzionamento fino a 3000m/
min. La sfida consisteva nel creare
una
pressione
adeguata
all’interno
dell’unità di rivestimento per sigillare
l’ingresso della matrice mantenendo
contemporaneamente
dei
livelli
di
tensione della fibra accettabili.
Per dimostrare le prestazioni della linea,
sono stati utilizzati inchiostri della serie
DSM Desotech Cablelite® 751 e DX-1000
con diversi parametri operativi. I risultati
sono stati quindi comparati con i modelli
teorici.
Le tensioni della matrice, dello svolgitore
della fibra o retroattive e le tensioni totali
o massime sono illustrate nella
Figura 3
per
la media degli inchiostri 751 e DX-1000.
É da notare che le tensioni della matrice
non subiscono aumenti significativi
con la velocità. Ciò è dovuto sia al
comportamento pseudoplastico (
shear
thinning
) sia al riscaldamento da taglio
(
shear heating
) del polimero ad alte
velocità. Si noti inoltre che la serie DX-1000
viene trattata a tensioni leggermente
superiori. Ciò si deve alla maggiore
viscosità, come illustrato nella
Figura 4
.
La maggiore viscosità fornisce stabilità
riducendo la sedimentazione durante lo
stoccaggio e fra un ciclo di
produzione e l’altro.
Per adattare i dati della
viscosità è stato utilizzato il
modello di Arrhenius. Si noti
che temperature di lavorazione
superiori di 10-15°C per gli
inchiostri DX-1000 producono
viscosità simili a quelle degli
inchiostri 751.
Alcune fibre ottiche sono
state colorate durante test ad
alta velocità per consentire
misurazioni dell’attenuazione a
1310nm e 1550nm.
Gli aumenti dell’attenuazione sono risultati
inferiori a 0,01dB/km a 3000m/min. per gli
inchiostri 751 e DX-1000.
Per consentire l’ottimizzazione delle
dimensioni interne della matrice, è stato
creato un modello di flusso della matrice
monodimensionale. Il modello assume
un flusso Newtoniano in ogni sezione
trasversale, ma consente la variazione della
viscosità al variare della velocità media di
taglio nella stessa sezione.
Per definire la viscosità in funzione della
temperatura e della velocità di taglio è
stato utilizzato un modello Carreau-Yasuda
associato all’equazione di Arrhenius.
Successivamente, sono state calcolate
la tensione della fibra e la pressione
all’interno della matrice, come illustrato
nella
Figura 5
, per determinati valori di
diametro della fibra colorata, velocità di
linea e temperatura.
Da notare l’accumulo di tensione
aggiuntiva all’interno della matrice di
uscita con l’accelerazione dell’acrilato
da parte della fibra e generazione di alta
pressione, con conseguente formazione
di forze di centraggio per assicurare un
rivestimento uniforme.
La lunghezza del distributore era inferiore
a quella utilizzata nel rivestimento della
fibra, ma superiore a quella utilizzata in
una matrice di colorazione convenzionale
per aumentare la ricircolazione
dell’inchiostro, l’uniformità della
temperatura e per creare una
tensione moderata della fibra
ad alte velocità.
La tensione massima di 1,7N
a 3000m/min. espone la fibra
solamente ad una sollecitazione
di
0,14GPa
[20kpsi],
che
rappresenta il 20% dei livelli pari
a 0,69GPa [100kpsi] ottenuti
durante le prove dimostrative.
Questa
tensione
moderata
riduce al minimo l’ampiezza
delle vibrazioni della fibra
entro il sistema di lampade UV. Inoltre,
il semplice disegno costruttivo facilita la
pulizia della matrice e l’infilatura.
2.2 Polimerizzazione a raggi UV
Lo studio si è incentrato sul controllo
dell’atmosfera inerte e sulla ricerca di un
sistema di lampade per polimerizzazione
UV efficiente e potente.
Il nuovo sistema di alimentazione
elettronico Light Hammer® 10 di Fusion
UV Systems fornisce potenza variabile
di corrente continua costante dal 35%
al 100%, offrendo una vita superiore
del magnetrone e delle lampade ed
una riduzione significativa del peso del
sistema di alimentazione facilitando la
manutenzione.
Vengono utilizzati strumenti
per misurare
il flusso dell’azoto, il livello dell’ossigeno e
l’intensità dei raggi ultravioletti attraverso
il tubo centrale per segnalare la necessità
di sostituire lo stesso ed assicurare una
polimerizzazione corretta.
A 3000m/min., sono state utilizzate
tre lampade da 600W/pollice della
lunghezza di 10 pollici con lampadine
di tipo D per ottenere una profondità di
polimerizzazione ottimale.
In alternativa, è possibile sostituire un
bulbo D con un bulbo H per migliorare
la polimerizzazione superficiale.
Figura 3
▲
▲
:
Tensione rispetto alla velocità durante la colorazione
Figura 4
▲
▲
:
Comparazione delle viscosità degli inchiostri
Figura 5
▼
▼
:
Caratteristiche della matrice
Figura 6
▼
▼
: Percentuale di polimerizzazione misurato mediante
FTIR rispetto alla dose relativa
Tensioni massime
Tensione effettiva
della matrice
Uscita matrice
Tensione effettiva della matrice
Media % RAU
Tensioni della matrice
Retroazione
m/minuto
Temperatura °C
Tensione – [N]
Viscosità relativa
Ingresso matrice
Per tubi Loose
Per nastri
2Fusione
3Fusione
3Fusione
Posizione assiale
relativa
Dose relativa/Unità di lunghezza
Matrice
Fibra
Collettore