La guaina o guaina esterna è lo strato protettivo più esterno nella struttura del cavo ottico, realizzata principalmente con materiale di guaina in PE e materiale di guaina in PVC; in occasioni speciali vengono utilizzati materiale di guaina ignifugo privo di alogeni e materiale di guaina resistente alle tracce elettriche.
1. Materiale della guaina in PE
PE è l'abbreviazione di polietilene, un composto polimerico formato dalla polimerizzazione dell'etilene. Il materiale di guaina in polietilene nero è prodotto miscelando e granulando uniformemente la resina di polietilene con stabilizzante, nerofumo, antiossidante e plastificante in una determinata proporzione. I materiali di guaina in polietilene per cavi ottici possono essere suddivisi in polietilene a bassa densità (LDPE), polietilene lineare a bassa densità (LLDPE), polietilene a media densità (MDPE) e polietilene ad alta densità (HDPE) in base alla densità. A causa delle loro diverse densità e strutture molecolari, presentano proprietà diverse. Il polietilene a bassa densità, noto anche come polietilene ad alta pressione, è formato dalla copolimerizzazione dell'etilene ad alta pressione (oltre 1500 atmosfere) a 200-300 °C con ossigeno come catalizzatore. Pertanto, la catena molecolare del polietilene a bassa densità contiene molteplici ramificazioni di diversa lunghezza, con un elevato grado di ramificazione, una struttura irregolare, una bassa cristallinità e una buona flessibilità e allungamento. Il polietilene ad alta densità, noto anche come polietilene a bassa pressione, è ottenuto dalla polimerizzazione dell'etilene a bassa pressione (1-5 atmosfere) e a 60-80 °C con catalizzatori in alluminio e titanio. Grazie alla stretta distribuzione del peso molecolare del polietilene ad alta densità e alla disposizione ordinata delle molecole, presenta buone proprietà meccaniche, buona resistenza chimica e un ampio intervallo di temperature di utilizzo. Il materiale di rivestimento in polietilene a media densità si ottiene miscelando polietilene ad alta densità e polietilene a bassa densità in proporzioni appropriate, oppure polimerizzando monomero di etilene e propilene (o il secondo monomero dell'1-butene). Pertanto, le prestazioni del polietilene a media densità si collocano tra quelle del polietilene ad alta densità e del polietilene a bassa densità, e presenta sia la flessibilità del polietilene a bassa densità sia l'eccellente resistenza all'usura e alla trazione del polietilene ad alta densità. Il polietilene lineare a bassa densità viene polimerizzato mediante il metodo in fase gassosa a bassa pressione o in soluzione con monomero di etilene e 2-olefina. Il grado di ramificazione del polietilene lineare a bassa densità è compreso tra bassa e alta densità, quindi presenta un'eccellente resistenza alla criccatura da stress ambientale. La resistenza alla criccatura da stress ambientale è un indicatore estremamente importante per identificare la qualità dei materiali in PE. Si riferisce al fenomeno per cui il provino di materiale sottoposto a criccatura da stress di flessione nell'ambiente del tensioattivo. I fattori che influenzano la criccatura da stress del materiale includono: peso molecolare, distribuzione del peso molecolare, cristallinità e microstruttura della catena molecolare. Maggiore è il peso molecolare, più stretta è la distribuzione del peso molecolare, maggiore è il numero di connessioni tra i wafer, migliore è la resistenza alla criccatura da stress ambientale del materiale e maggiore è la sua durata; allo stesso tempo, anche la cristallinità del materiale influisce su questo indicatore. Minore è la cristallinità, migliore è la resistenza alla criccatura da stress ambientale del materiale. La resistenza alla trazione e l'allungamento a rottura dei materiali in PE sono altri indicatori per misurare le prestazioni del materiale e possono anche predire il punto finale di utilizzo del materiale. Il contenuto di carbonio nei materiali PE può resistere efficacemente all'erosione dei raggi ultravioletti sul materiale e gli antiossidanti possono migliorare efficacemente le proprietà antiossidanti del materiale.
2. Materiale della guaina in PVC
Il materiale ignifugo in PVC contiene atomi di cloro, che bruciano a contatto con la fiamma. Durante la combustione, si decompone e rilascia una grande quantità di gas HCl corrosivo e tossico, che causa danni secondari, ma si estingue al contatto con la fiamma, quindi non propaga la fiamma; allo stesso tempo, il materiale della guaina in PVC offre buona flessibilità ed estensibilità ed è ampiamente utilizzato nei cavi ottici per interni.
3. Materiale della guaina ignifugo privo di alogeni
Poiché il cloruro di polivinile produce gas tossici durante la combustione, è stato sviluppato un materiale per guaina ignifuga a bassa emissione di fumi, privo di alogeni, non tossico e pulito, ovvero aggiungendo ritardanti di fiamma inorganici Al(OH)₂ e Mg(OH)₂ ai normali materiali per guaina, che rilasciano acqua cristallina in caso di contatto con il fuoco e assorbono molto calore, impedendo così l'aumento di temperatura del materiale della guaina e la combustione. L'aggiunta di ritardanti di fiamma inorganici ai materiali per guaina ignifuga privi di alogeni aumenta la conduttività dei polimeri. Allo stesso tempo, resine e ritardanti di fiamma inorganici sono materiali bifasici completamente diversi. Durante la lavorazione, è necessario evitare una miscelazione non uniforme dei ritardanti di fiamma localmente. I ritardanti di fiamma inorganici devono essere aggiunti in quantità appropriate. Se la proporzione è eccessiva, la resistenza meccanica e l'allungamento a rottura del materiale saranno notevolmente ridotti. Gli indicatori per valutare le proprietà ignifughe dei ritardanti di fiamma privi di alogeni sono l'indice di ossigeno e la concentrazione di fumo. L'indice di ossigeno è la concentrazione minima di ossigeno necessaria affinché il materiale mantenga una combustione equilibrata in una miscela di gas di ossigeno e azoto. Maggiore è l'indice di ossigeno, migliori sono le proprietà ignifughe del materiale. La concentrazione di fumo viene calcolata misurando la trasmittanza del fascio luminoso parallelo che attraversa il fumo generato dalla combustione del materiale in un determinato spazio e con una determinata lunghezza del percorso ottico. Minore è la concentrazione di fumo, minore è l'emissione di fumo e migliori sono le prestazioni del materiale.
4. Materiale della guaina resistente ai segni elettrici
Sono sempre più numerosi i cavi ottici autoportanti (ADSS) multistrato posati nella stessa torre con linee aeree ad alta tensione nei sistemi di comunicazione elettrica. Per superare l'influenza del campo elettrico induttivo ad alta tensione sulla guaina del cavo, è stato sviluppato e prodotto un nuovo materiale per guaina resistente alle cicatrici elettriche. Il materiale della guaina è stato ottenuto controllando rigorosamente il contenuto di nerofumo, le dimensioni e la distribuzione delle particelle di nerofumo e aggiungendo additivi speciali per conferire al materiale eccellenti prestazioni di resistenza alle cicatrici elettriche.
Data di pubblicazione: 26 agosto 2024