La guaina esterna è lo strato protettivo più esterno nella struttura del cavo ottico, realizzata principalmente in PE e PVC; in casi particolari, vengono utilizzati anche materiali ignifughi privi di alogeni e materiali resistenti alle scariche elettriche.
1. materiale della guaina in PE
PE è l'abbreviazione di polietilene, un composto polimerico formato dalla polimerizzazione dell'etilene. Il materiale di rivestimento in polietilene nero è ottenuto miscelando e granulando uniformemente la resina di polietilene con stabilizzante, nerofumo, antiossidante e plastificante in determinate proporzioni. I materiali di rivestimento 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 differenti. Il polietilene a bassa densità, noto anche come polietilene ad alta pressione, si forma per copolimerizzazione dell'etilene ad alta pressione (superiore a 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, struttura irregolare, bassa cristallinità e buona flessibilità ed elongazione. Il polietilene ad alta densità, noto anche come polietilene a bassa pressione, si ottiene dalla polimerizzazione dell'etilene a bassa pressione (1-5 atmosfere) e 60-80 °C con catalizzatori di alluminio e titanio. Grazie alla stretta distribuzione del peso molecolare e alla disposizione ordinata delle molecole, il polietilene ad alta densità presenta buone proprietà meccaniche, una buona resistenza chimica e un ampio intervallo di temperature di utilizzo. Il polietilene a media densità (MDD) viene prodotto miscelando polietilene ad alta densità e polietilene a bassa densità in proporzioni appropriate, oppure polimerizzando il monomero di etilene e il propilene (o il secondo monomero, l'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, combinando la flessibilità del polietilene a bassa densità con l'eccellente resistenza all'usura e alla trazione del polietilene ad alta densità. Il polietilene lineare a bassa densità (LDL) viene polimerizzato in fase gassosa a bassa pressione o mediante un metodo in soluzione con monomero di etilene e 2-olefine. Il grado di ramificazione del polietilene lineare a bassa densità si colloca tra quello delle basse e delle alte densità, conferendogli un'eccellente resistenza alla fessurazione da stress ambientale. La resistenza alla fessurazione da stress ambientale è un indicatore estremamente importante per valutare la qualità dei materiali in PE. Si riferisce al fenomeno per cui un campione di materiale sottoposto a flessione si fessura in un ambiente contenente tensioattivi. I fattori che influenzano la fessurazione 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 le celle, migliore è la resistenza alla fessurazione da stress ambientale del materiale e maggiore è la sua durata; allo stesso tempo, anche la cristallizzazione del materiale influenza questo indicatore. Minore è la cristallinità, migliore è la resistenza alla fessurazione 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 prevedere il punto finale del suo utilizzo. Il contenuto di carbonio nei materiali in PE può resistere efficacemente all'erosione causata dai raggi ultravioletti, 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 rilasciando una grande quantità di gas HCl corrosivo e tossico, che può causare danni secondari, ma si autoestingue allontanandosi dalla fiamma, pertanto possiede la caratteristica di non propagare la fiamma; allo stesso tempo, il materiale della guaina in PVC ha una buona flessibilità ed estensibilità ed è ampiamente utilizzato nei cavi ottici per interni.
3. Materiale di rivestimento ignifugo privo di alogeni
Poiché il cloruro di polivinile produce gas tossici durante la combustione, si è sviluppato un materiale di rivestimento ignifugo a bassa emissione di fumo, privo di alogeni, non tossico e pulito. Questo materiale viene ottenuto aggiungendo ritardanti di fiamma inorganici come Al(OH)3 e Mg(OH)2 ai materiali di rivestimento tradizionali. Questi, a contatto con il fuoco, rilasciano acqua di cristallizzazione che assorbe una grande quantità di calore, impedendo così l'aumento della temperatura del materiale di rivestimento e prevenendo la combustione. Poiché i ritardanti di fiamma inorganici vengono aggiunti ai materiali di rivestimento ignifughi privi di alogeni, la conduttività dei polimeri aumenta. Allo stesso tempo, le resine e i ritardanti di fiamma inorganici sono materiali bifasici completamente diversi. Durante la lavorazione, è necessario evitare una miscelazione non uniforme dei ritardanti di fiamma in determinate zone. 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 si riducono notevolmente. 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 rappresenta la concentrazione minima di ossigeno necessaria affinché il materiale mantenga una combustione equilibrata in una miscela gassosa 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 di un fascio di luce parallela che attraversa il fumo generato dalla combustione del materiale in un determinato spazio e lungo un determinato percorso ottico. Minore è la concentrazione di fumo, minori sono le emissioni di fumo e migliori sono le prestazioni del materiale.
4. Materiale della guaina resistente ai segni elettrici
Nei sistemi di comunicazione elettrica, un numero sempre maggiore di cavi ottici autoportanti multimediali (ADSS) viene posato sulla stessa torre delle linee aeree ad alta tensione. Per contrastare l'influenza del campo elettrico indotto dall'alta tensione sulla guaina del cavo, è stato sviluppato e prodotto un nuovo materiale di rivestimento resistente alle scariche elettriche. Questo materiale, grazie al rigoroso controllo del contenuto di nerofumo, delle dimensioni e della distribuzione delle particelle di nerofumo e all'aggiunta di additivi speciali, possiede eccellenti proprietà di resistenza alle scariche elettriche.
Data di pubblicazione: 26 agosto 2024