A stroj za sekundarno premazivanje radi kontinuiranim dovođenjem optičkih vlakana s primarnim premazom kroz preciznu matricu za ekstruziju, gdje se rastaljeni termoplastični materijal oblikuje u zaštitnu međuspremnu cijev oko vlakana. Proces integrira kontrolu napetosti vlakana, dvoslojnu ekstruziju, ubrizgavanje tiksotropnog gela, hlađenje u vodenoj kupelji i praćenje dimenzija u stvarnom vremenu u jednu sinkroniziranu proizvodnu liniju. Gotov izlaz je dimenzionalno stabilan labavi međuspremnik — osnovni strukturni element većine optičkih kabela koji se koriste u telekomunikacijskim mrežama diljem svijeta.
U praktičnom smislu, stroj na jednom kraju prima gola vlakna iz kotura za isplatu, a na drugom isporučuje namotane, gelom ispunjene, međuspremnike precizno dimenzioniranih — sve pri brzinama linije koje mogu doseći 300 metara u minuti na proizvodnim sustavima visokih performansi. Svaki parametar od temperature taljenja do napetosti vlakana prati se i podešava u zatvorenoj petlji kako bi se osiguralo da svaki metar cijevi zadovoljava iste stroge specifikacije.
Prije detaljnog ispitivanja pojedinih podsustava, pomaže u razumijevanju stroja kao kontinuiranog, linearnog procesa. Materijal i vlakna ulaze na uzvodnom kraju i postupno se transformiraju dok se kreću nizvodno. Redoslijed operacija slijedi ovaj logički tijek:
Svaka od ovih faza je međuovisna. Na primjer, promjena brzine linije na kapistanu istovremeno utječe na debljinu stijenke cijevi, EFL vlakana, omjer punjenja gelom i učinkovitost hlađenja — zbog čega se moderni strojevi oslanjaju na zatvorene sustave upravljanja temeljene na PLC-u, a ne na ručno podešene postavke.
Radna točnost stroja za sekundarno premazivanje počinje njegovom fizičkom strukturom. Okvir stroja konstruiran je zavarivanjem čelične ploče visoke napetosti A3 u kombinaciji s strukturnom obradom čelika. Čelik A3 (usporediv s kvalitetom Q235) pruža vlačnu čvrstoću od približno 370–500 MPa, izvrsnu zavarljivost i nisko zaostalo naprezanje nakon strojne obrade — sva bitna svojstva za okvir koji mora ostati dimenzionalno stabilan pod kontinuiranim toplinskim i mehaničkim opterećenjima.
Okvir mora podržavati i poravnati sve glavne podsustave — ekstrudere, korita za hlađenje, osovinu i namatanje — do frakcija milimetra. Svako savijanje ili vibracija u okviru izravno se pretvara u varijaciju promjera cijevi ili odstupanje položaja vlakana unutar cijevi. Iz tog razloga, zavarena čelična konstrukcija obično je oslobođena naprezanja nakon izrade i precizno strojno obrađena na svim kritičnim montažnim površinama prije montaže.
Proizvodna linija sekundarnog premaza obično obuhvaća 15 do 30 metara ukupne duljine , a okvir mora održavati poravnanje kroz cijeli raspon čak i dok se cijevi ekstrudera zagrijavaju na 250–280°C, a korita za hlađenje rade na 15–40°C u susjednim zonama. Toplinski dilatacijski spojevi i kruto poprečno učvršćenje projektirani su u konstrukciji okvira kako bi zadovoljili ove zahtjeve bez ugrožavanja točnosti položaja.
Proces počinje na stanici za isplatu vlakana, gdje se koluti optičkih vlakana s primarnim premazom postavljaju na motorizirane postolje za isplatu. Svaki kalem može nositi 20 do 25 km vlakana , a više namotaja se učitava istovremeno za proizvodnju cijevi s više vlakana — obično 2, 4, 6, 8, 12 ili 24 vlakna po cijevi.
Napetost vlakana je jedan od najkritičnijih parametara u sekundarnom premazu. Ako je napetost previsoka, vlakna mogu biti prednapregnuta unutar gotove cijevi, uzrokujući povećano optičko slabljenje. Ako je napetost preniska, vlakna se mogu zapetljati ili formirati neravne petlje, što dovodi do nedostataka u geometriji cijevi. Radna napetost obično je postavljena između 30 i 80 grama po vlaknu , održavan sustavom povratne sprege između plesačke ruke ili servo pogonom s mjerenjem napetosti u stvarnom vremenu.
Vlakna se usmjeravaju kroz niz vodilica od keramike ili nehrđajućeg čelika koje ih postupno spajaju u točan razmak i raspored koji je potreban na ulazu u matricu za ekstruziju. Ove vodilice su polirane do submikronske hrapavosti površine kako bi se izbjeglo bilo kakvo grebanje osjetljivog primarnog sloja na vlaknima.
Sustav ekstruzije srce je stroja za sekundarno premazivanje. Većina proizvodnih linija koristi konfiguraciju dvostrukog ekstrudera za nanošenje materijala puferske cijevi u dva različita sloja. U standardnom rasporedu, ekstruder za premazivanje lica postavljen je na prednjem dijelu stroja, a ekstruder za donji premaz postavljen je straga. Ovaj raspored omogućuje da se svaki sloj neovisno kontrolira u smislu vrste materijala, temperature taline i brzine protoka.
Ekstruder za premazivanje lica isporučuje materijal koji tvori unutarnju površinu međuspremne cijevi — površinu u izravnom kontaktu s optičkim vlaknima i gelom za punjenje. Ovaj sloj mora biti kemijski kompatibilan sa spojem gela i mora pokazivati vrlo malo skupljanje nakon hlađenja kako bi se izbjeglo izazivanje mehaničkog naprezanja na vlaknima. PBT (polibutilen tereftalat) je dominantan izbor materijala, koji nudi linearno skupljanje kalupa manje od 0,5% i radni temperaturni raspon od -40°C do 85°C.
Ekstruder za premazivanje lica obično koristi a Jednostruki vijak promjera 30 mm ili 45 mm s omjerom kompresije od 2,5:1 do 3,5:1, radeći na temperaturama cijevi između 200°C i 270°C. Temperatura zone mjerenja je najstrože kontrolirana, budući da viskoznost taline u kalupu mora ostati unutar uskog prozora kako bi se postigla konzistentna debljina stijenke.
Ekstruder za presvlačenje dna nanosi vanjski sloj stjenke međuspremne cijevi, koji određuje vanjski promjer i mehanička svojstva cijevi. Ovaj sloj osigurava strukturnu čvrstoću potrebnu za umotavanje kabela — cijev mora izdržati bočni pritisak opreme za umotavanje bez izobličenja i mora zadržati svoj kružni poprečni presjek nakon umotavanja oko središnjeg čvrstoće.
Debljina donjeg sloja sloja obično je između 0,3 mm i 0,9 mm , ovisno o zahtjevima dizajna kabela. U nekim konfiguracijama, materijal donjeg premaza može biti modificirana PBT smjesa s dodanim UV stabilizatorima, bojilima ili modifikatorima udarca — što omogućuje identifikaciju cijevi kodiranih bojama u konstrukcijama kabela s više cijevi bez potrebe za posebnim prolazom za bojanje.
Dva toka taline iz ekstrudera za lice i donji sloj skupljaju se u glavi matrice za koekstruziju, gdje se formiraju koncentrično oko snopa vlakana. Glava matrice sastoji se od vrha za vođenje vlakana, tijela matrice s dva ulaza taline i otvora matrice koji oblikuje vanjski promjer gotove cijevi. Promjer otvora matrice i duljina površine određuju OD cijevi i pad tlaka koji pokreće konzistentan protok taline.
Koncentričnost matrice — poravnanje središta vrha matrice sa središtem otvora matrice — mora se održavati unutar ±0,02 mm kako bi se spriječila ekscentričnost zida. Većina modernih reznih glava uključuje vijke za fino podešavanje ili mehanizme za toplinsko centriranje koji operaterima omogućuju ispravljanje koncentričnosti tijekom proizvodnje bez zaustavljanja linije.
Kritična funkcija procesa sekundarnog premazivanja je punjenje unutrašnjosti puferske cijevi tiksotropnim spojem za blokiranje vode — koji se obično naziva gel za punjenje ili spoj za natapanje. Ovaj gel sprječava da voda koja uđe na točku prekida kabela putuje uzdužno kroz cijev i dođe do osjetljivih mjesta spojeva ili konektora.
Sustav za punjenje gelom sastoji se od grijanog spremnika za pohranu, precizne mjerne pumpe (obično zupčaste pumpe ili progresivne šuplje pumpe) i tanke injekcijske igle od nehrđajućeg čelika koja prolazi kroz vrh matrice i taloži gel izravno unutar cijevi za oblikovanje. Brzina ubrizgavanja gela mora biti precizno usklađena s brzinom linije — obično se izražava kao omjer volumena po metru — kako bi se osiguralo potpuno punjenje bez viška gela koji bi stvorio povratni pritisak i izobličio raspored vlakana.
Gel za punjenje održava se na povišenoj temperaturi (obično 60–80°C) u spremniku za skladištenje kako bi se smanjila viskoznost za pumpanje, ali želira u polukruto tiksotropno stanje nakon hlađenja u gotovoj cijevi. Ova kombinacija protočnosti tijekom punjenja i stabilnosti u radu ono je što čini tiksotropni gel standardnim izborom za konstrukcije kabela s labavim cijevima koji rade u punom rasponu okoliša od -40°C do 70°C koji zahtijeva većina telekomunikacijskih standarda.
Odmah nakon ekstruzijske matrice, svježe oblikovana cijev ulazi u rashladni sustav. Hlađenje se mora pažljivo kontrolirati — prebrzo kaljenje uzrokuje površinski stres i potencijalno pucanje; presporo hlađenje omogućuje da cijev popusti ili se deformira prije nego što se potpuno skrutne, posebno pri velikim brzinama linije.
Sustav hlađenja na tipičnoj liniji sekundarnog premazivanja sastoji se od više korita za vodu raspoređenih u nizu. Prvo korito (najbliže kalupu) koristi toplu vodu na 40-60°C za početak postupnog hlađenja bez toplinskog udara. Naredna korita progresivno smanjuju temperaturu vode — posljednja korita obično rade na 15-25°C — dovođenje cijevi u stabilno, potpuno skrućeno stanje prije nego što stigne do vitla.
Ukupna duljina korita za hlađenje kreće se od 6 do 15 metara ovisno o brzini linije i debljini stijenke cijevi. Za liniju od 300 m/min koja proizvodi 2,0 mm OD cijevi, cijev provodi samo oko 1,5 do 3 sekunde u rashladnom sustavu — što znači da temperaturni gradijent vode kroz korita mora biti precizno postavljen kako bi se postiglo odgovarajuće skrućivanje u ovom kratkom prozoru.
Svaka zona korita neovisno je kontrolirana temperaturom putem sustava cirkulacije vode s izmjenjivačem topline. Operateri mogu vidjeti i prilagoditi svaku zadanu vrijednost zone sa središnjeg HMI-a, a neki napredni sustavi uključuju automatsku kompenzaciju zone koja prilagođava brzinu protoka rashladne vode kao odgovor na promjene u brzini linije.
Nakon žljebova za hlađenje, cijev prolazi kroz jedan ili više beskontaktnih laserskih mikrometara koji kontinuirano iu stvarnom vremenu mjere njezin vanjski promjer. Ovi mjerači koriste lasersku triangulaciju ili tehnologiju skeniranja sjena i mogu razriješiti razlike u promjeru kao male ±0,001 mm punom brzinom linije.
Podaci mjerenja OD vraćaju se natrag u PLC kontrolni sustav, koji automatski prilagođava jednu ili više procesnih varijabli kako bi ispravio bilo kakvo odstupanje od ciljnog promjera:
Ova povratna petlja zatvorene petlje obično radi s vremenom odziva kraćim od jedne sekunde, dopuštajući sustavu da kompenzira varijacije viskoznosti sirovina, promjene temperature okoline ili manje mehaničke fluktuacije bez intervencije operatera. Moderni sustavi održavaju OD cijevi unutar ±0,03 mm od cilja u cijeloj proizvodnoj seriji od 25 km ili više.
Uz mjerenje OD, neke napredne linije uključuju mjerenje ekscentričnosti (jednolikost debljine stijenke) pomoću rotirajućih mjerača ili X-zraka i detekciju položaja vlakana pomoću ugrađenih optičkih senzora koji potvrđuju da su vlakna centrirana unutar cijevi umjesto da su pomaknuta na jednu stranu.
Kapstan je element koji regulira brzinu cijele linije. Sastoji se od jednog ili više motoriziranih kotača ili remena koji hvataju ohlađenu cijev i vuku je kroz stroj precizno kontroliranom, ravnomjernom brzinom. Budući da brzina vrtnje glave određuje koliko brzo se materijal izvlači iz matrice za ekstruziju, ona izravno kontrolira vanjski promjer cijevi (kroz omjer izvlačenja) i višak duljine vlakana unutar cijevi.
Prekomjerna duljina vlakna (EFL) definirana je kao postotak za koji duljina vlakna unutar dane duljine cijevi premašuje duljinu same cijevi. Na primjer, EFL od 0,3% znači da je za svakih 1000 metara cijevi, vlakno unutra dugačko 1003 metra. Ovaj mali višak vlakana je bitan: omogućuje kabelu da izdrži vlačna opterećenja bez da sama vlakna dožive napetost, što bi povećalo optičko slabljenje.
EFL je postavljen omjerom brzine isplate vlakana i brzine vitla:
EFL vrijednosti za standardne labave kabele obično se nalaze između 0,2% i 0,5% , s strožim tolerancijama potrebnim za kabele namijenjene izravnom ukopavanju ili podmorskim primjenama gdje su termalni ciklusi i mehanička opterećenja ozbiljniji.
Svi gore opisani podsustavi — napon isplate, temperatura i brzina ekstrudera, brzina pumpe gela, temperatura vode za hlađenje, povratna informacija o OD mjeraču i brzina osovine — koordinirani su središnjim programabilnim sustavom logičkog kontrolera (PLC). Operater komunicira s ovim sustavom putem HMI (Human-Machine Interface) zaslona osjetljivog na dodir koji prikazuje procesne podatke u stvarnom vremenu, uvjete alarma i grafikone trendova.
Ključne upravljačke funkcije PLC-a uključuju:
Napredni sustavi također se mogu integrirati s MES-om (Manufacturing Execution Systems) na tvorničkoj razini kako bi softveru za upravljanje pogonom prijavili količine proizvodnje, potrošnju materijala i podatke o kvaliteti u stvarnom vremenu.
Razumijevanje interakcije ključnih procesnih parametara bitno je za operatere koji trebaju otkloniti probleme s kvalitetom ili optimizirati učinkovitost proizvodnje. Tablica u nastavku sažima najvažnije odnose parametara i izlaza:
| Parametar procesa | Ako je Previsoko | Ako je prenisko | Ciljani raspon (tipično) |
|---|---|---|---|
| Temperatura cijevi ekstrudera | Degradacija polimera, promjena boje | Visoki tlak taljenja, hrapavost površine | 200–280°C (PBT) |
| Brzina linije | Tanak zid, smanjen OD, nizak EFL | Debeli zid, visok OD, višak EFL | 40–300 m/min |
| Isplatna napetost vlakana | Prednaprezanje vlakana, povećanje prigušenja | Zapetljavanje vlakana, deformacija cijevi | 30–80 g po vlaknu |
| Brzina ubrizgavanja gela | Povratni pritisak, pomak vlakana | Nepotpuno punjenje, opasnost od prodora vlage | Sinkronizirano s brzinom linije (ml/m) |
| Temperatura rashladne vode | Nepotpuno skrućivanje, progib cijevi | Toplinski udar, površinsko pucanje | 15–60°C (stupnjevane zone) |
| Brzina rotacije vijka | Pregrijavanje, degradacija taline | Neadekvatna propusnost, pad OD | 10–120 okretaja u minuti |
Operateri koji duboko razumiju te interakcije mogu riješiti većinu odstupanja u kvaliteti podešavanjem jednog parametra umjesto višestrukim promjenama istovremeno — što je najbrži put do vraćanja stabilne proizvodnje prema specifikacijama.
Završna faza procesa sekundarnog premazivanja je namotavanje gotove međuspremničke cijevi na namotajne koturove za skladištenje i daljnju obradu. Sustav za namatanje mora primijeniti kontroliranu, dosljednu napetost na cijev tijekom namotavanja kako bi se spriječila deformacija ili naprezanje vlakana uslijed neravnomjernog pritiska na kolutu.
Mehanizam za pomicanje na namotaju postavlja cijev u ravnomjernim, preklapajućim slojevima po širini ruba namotaja, sprječavajući lokalizirane točke pritiska koje bi mogle uvući stijenku cijevi i promijeniti geometriju vlakana unutra. Kapacitet koluta obično se kreće od 2 km do 25 km gotove cijevi ovisno o promjeru cijevi i veličini koluta.
Kad je kolut pun, stroj vrši promjenu kalema — ručno ili automatski. Tijekom ove kratke promjene, dio cijevi koji se ne može namotati ni na puni ni na novi kolut obično se reže i odbacuje kao proizvodni prijelazni dio. Minimiziranje prijelazne duljine promjene važna je metrika učinkovitosti za velike proizvođače kabela, budući da izravno utječe na prinos materijala po kolutu.
Svaki dovršeni kolut označen je podacima o proizvodnji — specifikacijom cijevi, duljinom koluta, datumom proizvodnje i zapisnikom mjerenja gumice — i prebačen u područje umotavanja, gdje će se više međuspremnih cijevi sklopiti oko središnjeg čvrstog elementa kako bi se formirao potpuni optički kabel.
Redoslijed rada a stroj za sekundarno premazivanje nije ograničen na proizvodnju u stabilnom stanju — faze pokretanja i gašenja jednako su važne i zahtijevaju sustavnu pozornost kako bi se izbjeglo stvaranje otpada i oštećenja opreme.
Čak i dobro održavane linije sekundarnog premaza nailaze na stalne operativne izazove. Razumijevanje temeljnih uzroka najčešćih problema omogućuje proizvodnim timovima da ih učinkovito riješe.
Kontaktirajte nas
Preporučeni proizvodi
Uđimo
Dodir
Yitong Environmental Technology (Nantong) Co., Ltd je proizvođač specijaliziran za opremu za impregnaciju.
Kontaktirajte nas
Phone: +86-19555016088
Email: [email protected]
Add：Južno od Haiyan ceste, zapadno od Nanhai ceste, Tongzhou Bay Yangtze River-Sea Joint Demonstration Development Zone, Jiangsu, Kina
