EoW January 2009

artículo técnico

El diseño del sistema UV ha sido verificado con numerosas pruebas y mediciones del nivel de curado usando las series de tintas DSM 751 y DX-1000. Las mediciones del curado medi- ante espectroscopía infrarroja (FTIR) han sido realizadas por DSM Desotech Inc en muestras realizadas a diferentes velocidades usando dos o tres lámparas Fusion de 600W/ pulgada a toda potencia. Los resultados RAU en porcentaje ( % RAU – Percent Reacted Acrylate Unsaturation ), ilustrados en la Figura 6 , representan el promedio de varios colores dada

Tensiones máximas

Tensiones de la matriz

Tensión – [N]

Viscosidad relativa

Retrotracción

Temperatura °C

m/minuto

Figura 3 ▲ ▲ : Tensión en función de la velocidad de coloración

Figura 4 ▲ ▲ : Comparación de viscosidades de tintas

Además, el diseño constructivo simple facilita la limpieza de la matriz y el enhebrado. 2.2 Curado con UV El desarrollo se ha centrado en el control de la atmósfera inerte y el seguimiento de un sistema de lámpara de curado con UV potente de alto rendimiento. El nuevo sistema de alimentación electrónico Light Hammer® 10 de Fusion UV Systems provee potencia variable de CC constante del 35 al 100%. El resultado es una mayor duración del magnetrón y de las lámparas, además de reducir significativamente el peso del sistema de alimentación para facilitar el mantenimiento. Hay instrumentos para medir el caudal del nitrógeno, el nivel de oxígeno y la intensidad de las radiaciones ultravioletas a través del tubo central para señalar la necesidad de cambiarlo con el fin de asegurar un curado correcto. A 3000m/min, se han usado tres lámparas de 600W/pulgada y 10 pulgadas de longitud con bombillas tipo D para obtener una profundidad de curado excelente. Alternativamente, se puede sustituir una bombilla D por una bombilla H para mejorar el curado superficial. El uso de tres lámparas separadas permite también un nivel de 10 a 1 de potencia de las radiaciones ultravioletas durante la fase de aceleración para alcanzar la dosis de UV requerida para una determinada velocidad. Se introduce un solo tubo central por arriba a través de las tres lámparas UV, que están montadas juntas en una corredera que se mueve hacia afuera para facilitar el cambio del tubo.

La proporciona estabilidad reduciendo la sedimentación durante el almacenamiento y entre ciclos de producción. Se ha usado un modelo de Arrhenius para determinar los datos de viscosidad. Nótese que temperaturas de procesamiento con 10-15°C más en el caso de las tintas DX-1000 producen viscosidades similares a las de las tintas 751. Las fibras ópticas han sido coloreadas durante pruebas a alta velocidad para poder medir la atenuación a 1310nm y 1550nm. Los aumentos de atenuación han sido inferiores a 0,01dB/km a 3000m/min para las tintas 751 y DX-1000. Para permitir la optimización de las dimensiones internas de la matriz, se ha creado un modelo de flujo de la matriz monodimensional. El modelo supone un flujo newtoniano en cada sección transversal, pero admite variación de viscosidad a la velocidad de cizallamiento media en esa sección. Se ha utilizado un modelo Carreau-Yasuda junto con una ecuación de Arrhenius para determinar la viscosidad en función de la temperatura y del gradiente de velocidad. Luego, se ha calculado la tensión de la fibra y la presión dentro de la matriz como se ilustra en la Figura 5 para determinados valores de diámetro de la fibra coloreada, velocidad de línea y temperatura. Nótese el aumento de tensión dentro de la matriz de salida a medida que la fibra acelera el acrilato creando alta presión, que provee fuerzas de centrado para asegurar un revestimiento uniforme. La longitud del colector era más corta que la usada para el revestimiento de la fibra, pero más larga que la usada en una matriz de coloración convencional viscosidad más alta

la precisión ±3% de lecturas separadas. Estos resultados demuestran que es posible realizar un proceso de revestimiento-curado de acrilato a alta velocidad. El curado con UV depende de la correspondiente dosis de UV, que a su vez depende de los niveles de potencia de las lámparas, del número de lámparas y de la velocidad de la línea. La dosis correspondiente por unidad de longitud ha sido calculada multiplicando primero la potencia de las lámparas o unidad de longitud de cada lámpara por el correspondiente tiempo de permanencia en esa lámpara. Luego, las dosis por unidad de longitud han sido sumadas a las lámparas presentes en el sistema. La dosis efectiva es significativamente más baja y depende de la eficiencia de conversión de la potencia UV total más la medida y la distribución de la energía dentro del punto ideal ( sweet spot ) de la lámpara. Con una dosis de UV equivalente, la serie DX-1000 ha conseguido el nivel de curado más alto. Las tintas 751 han obtenido niveles de curado de más del 84% en caso de cintas con velocidades de hasta 2500m/min. La serie DX ha obtenido un curado excelente a 3000m/min tanto con dos como con tres lámparas, demostrando así su capacidad de curado más rápida. DSM ha realizado también pruebas de doble frote con MEK para controlar las prestaciones de curado efectivas de la tinta. Todas las muestras han superado más de 200 frotes, incluso cuando el RAU era un 80%, demostrando de nuevo los excelentes niveles de curado. En conclusión, se ha alcanzado una velocidad de

para aumentar la recirculación de tinta, la uniformidad de la temperatura y para crear una tensión moderada en la fibra a altas velocidades. La tensión máxima de 1,7N a 3000m/min expone la fibra a un esfuerzo de sólo 0,14GPa [20 kpsi], que representa un 20% de los niveles de 0,69GPa [100 kpsi] alcanzados en pruebas estándares. Esta tensión moderada reduce al mínimo la amplitud de las vibraciones en la fibra dentro del sistema de lámparas UV.

Figura 6 ▼ ▼ : Porcentaje de curado medido mediante FTIR en función de la dosis relativa

Figura 5 ▼ ▼ : Características de la matriz

Tensiónefectiva de lamatriz

Fibra

Fusión

Fusión

Paracintas

Fusión

Para tubosholgados (loose tube)

Promedio RAU (%)

la matriz Tensiones de la matriz [N]

Colector

Entrada de la matriz

Salida de la matriz

Posición axial relativa

Dosis relativa/longitud unitaria

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EuroWire – Enera de 2009