химия и химические технологии/3. Лаки, краски, эмали, пигменты, герметики.

Проф. Боев.М.А, Сан Лин Чжо

Национальный исследовательский университет

(Московский энегетический институт),Россия

УФ-отверждение при окрашивании оптического волокна

В настоящее время для окрашивания оптического волокна используют эмали, отверждаемые интенсивным ультрафиолетовым излучением (в дальнейшем УФ). Большинство эмалей, используемых в описанной ниже технологии, являются УФ-отверждаемые полиакрилаты. При использовании УФ-отверждаемых эмалей на современном оборудовании можно достичь скоростей нанесения покрытий до 3000 м/мин.

Оптические волокна обычно поставляют для дальнейшей обработки в виде неокрашенного изделия, намотанного на катушки. Впоследствии на каждое волокно отдельно наносят покрытие в виде УФ-отверждаемой эмали. Толщина такого покрытия варьируется от 4 до 6 микрон. Отверждение эмали происходит с помощью УФ-излучателя в атмосфере азота. Азот является дешевым и безопасным для окружающей среды промышленным газом и позволяет оптимизировать процесс отверждения покрытия, то есть достичь лучшего структуры покрытия.

Эмали окрашивают оптические волокна обычно в 12 различных цветов. Можно также окрасить в 24 цвета, но это делают редко из-за сложности в распознавании волокон. В качестве альтернативы расширения цветовой гаммы иногда используют дополнительно кольцевую маркировку. После нанесения цветного покрытия можно определить полноту отверждения по величине процента RAU (остаточного содержания непредельного акрилата). Это можно сделать с помощью инфракрасной спектроскопии с фурье-преобразованием. Процент RAU варьируется в зависимости от типа эмали. При правильном нанесении покрытия с использованием современного оборудования этот процент находится в заданном диапазоне, причем самым важным показателем здесь является применимость оптического волокна для дальнейшего производства. Например, при склеивании оптических волокон в ленту не допускается размягчения эмали или ее отшелушивание.

Для определения степени отверждения часто применяют и более простой метод – так называемый метод «протирки» («wipe test»). Для этого, чистую белую ткань смачивают растворителем на основе метилэтилкетона. Оптическое волокно протирают этой тканью, удерживая её между большим и указательным пальцами. При этом усилие сжатия должно быть умеренным, примерно, в 10 Н. При правильном нанесении эмали даже после трехкратного протирания на ткани не должно остаться следов от краски. При этом увеличение коэффициента затухания на стандартном оптическом волокне (одномодовое волокно – тип E7) практически равно нулю. Значения затухания на волне длиной 1550 нм для этого волокна, обычно, составляет менее 0,02 дБ/км. При окрашивании необходимо соблюдать следующие важнейшие требования: правильный выбор шага намотки, отсутствие погрешностей в геометрии намотки волокна на катушку (ровные торцы) и равномерная плотная намотка. Соблюдение этих требований при намотке облегчает хранение волокна и позволяет сохранить качество намотки даже после транспортировки автотранспортом. Это также позволяет избежать проблем при дальнейшей обработке, например, изготовлении кабелей с оптическими модулями, содержащими свободно уложенные оптические волокна (loose tube cables) с высокой степенью натяжения волокна на отдающем устройстве.

Современное оборудование характеризуется построением по модульному принципу. Модульная конструкция позволяет быстро и легко адаптировать систему окрашивания под широкий диапазон задач и по мере необходимости модернизировать при умеренных затратах, например, для нанесения кольцевой маркировки, для УФ-отверждения более высокой мощности, которое необходимо при нанесении на волокно плотного буфера, изготовления ленты из оптических волокон и пр.

Современные УФ-излучатели, фотография которого представлена ниже, обеспечивают:

• минимальные энергетические затраты по сравнению с аналогами (экономия энергии достигает 30 %);

• непрерывный контроль над интенсивностью излучения и автоматическую настройку под скорость движения оптического волокна, что направлено на оптимизацию режима работы излучателя и предотвращение перегрева неподвижного или медленно движущегося волокна;

УФ-излучатель