1 Introduzione
Con il rapido sviluppo della tecnologia delle comunicazioni nell'ultimo decennio circa, il campo di applicazione dei cavi in fibra ottica è andato espandendosi. Poiché i requisiti ambientali per i cavi in fibra ottica continuano ad aumentare, aumentano anche i requisiti per la qualità dei materiali utilizzati nei cavi in fibra ottica. Il nastro water-blocking per cavi in fibra ottica è un comune materiale water-blocking utilizzato nell'industria dei cavi in fibra ottica, il ruolo di sigillatura, impermeabilizzazione, umidità e protezione tampone nel cavo in fibra ottica è stato ampiamente riconosciuto e le sue varietà e prestazioni sono state continuamente migliorate. migliorato e perfezionato con lo sviluppo del cavo in fibra ottica. Negli ultimi anni, nel cavo ottico è stata introdotta la struttura “dry core”. Questo tipo di materiale barriera all'acqua per cavi è solitamente una combinazione di nastro, filato o rivestimento per impedire all'acqua di penetrare longitudinalmente nel nucleo del cavo. Con la crescente accettazione dei cavi in fibra ottica con nucleo secco, i materiali per cavi in fibra ottica con nucleo secco stanno rapidamente sostituendo i tradizionali composti di riempimento per cavi a base di vaselina. Il materiale del nucleo secco utilizza un polimero che assorbe rapidamente l'acqua per formare un idrogel, che si gonfia e riempie i canali di penetrazione dell'acqua del cavo. Inoltre, poiché il materiale del nucleo asciutto non contiene grasso appiccicoso, non sono necessari panni, solventi o detergenti per preparare il cavo per la giunzione e il tempo di giunzione del cavo è notevolmente ridotto. La leggerezza del cavo e la buona adesione tra il filato di rinforzo esterno e la guaina non vengono ridotte, rendendolo una scelta popolare.
2 L'impatto dell'acqua sul cavo e il meccanismo di resistenza all'acqua
Il motivo principale per cui dovrebbero essere adottate diverse misure di blocco dell'acqua è che l'acqua che entra nel cavo si decomporrà in idrogeno e ioni OH-, il che aumenterà la perdita di trasmissione della fibra ottica, ridurrà le prestazioni della fibra e accorcerà la vita del cavo. Le misure di blocco dell'acqua più comuni sono il riempimento con pasta di petrolio e l'aggiunta di nastro adesivo, che vengono riempiti nello spazio tra il nucleo del cavo e la guaina per impedire all'acqua e all'umidità di diffondersi verticalmente, svolgendo così un ruolo nel blocco dell'acqua.
Quando le resine sintetiche vengono utilizzate in grandi quantità come isolanti nei cavi in fibra ottica (in primo luogo nei cavi), anche questi materiali isolanti non sono immuni dall'ingresso di acqua. La formazione di “alberi d'acqua” nel materiale isolante è la causa principale dell'impatto sulle prestazioni di trasmissione. Il meccanismo con cui il materiale isolante viene influenzato dagli alberi acquatici viene solitamente spiegato come segue: a causa del forte campo elettrico (un'altra ipotesi è che le proprietà chimiche della resina vengano modificate dalla scarica molto debole di elettroni accelerati), le molecole d'acqua penetrano attraverso il diverso numero di micropori presenti nel materiale di guaina del cavo in fibra ottica. Le molecole d'acqua penetreranno attraverso il diverso numero di micropori nel materiale della guaina del cavo, formando "alberi d'acqua", accumulando gradualmente una grande quantità di acqua e diffondendosi nella direzione longitudinale del cavo, influenzando le prestazioni del cavo. Dopo anni di ricerca e test a livello internazionale, a metà degli anni '80, per trovare un modo per eliminare il modo migliore per produrre alberi d'acqua, cioè prima che l'estrusione del cavo fosse avvolta in uno strato di assorbimento dell'acqua e l'espansione della barriera d'acqua per inibire e rallentare la crescita degli alberi acquatici, bloccando l'acqua nel cavo all'interno dello sviluppo longitudinale; allo stesso tempo, a causa di danni esterni e infiltrazioni d'acqua, la barriera d'acqua può anche bloccare rapidamente l'acqua, non per la diffusione longitudinale del cavo.
3 Panoramica della barriera antiacqua per cavi
3.1 Classificazione delle barriere d'acqua per cavi in fibra ottica
Esistono molti modi per classificare le barriere d'acqua per cavi ottici, che possono essere classificate in base alla loro struttura, qualità e spessore. In generale si possono classificare in base alla loro struttura: waterstop laminato bifacciale, waterstop spalmato monofaccia e waterstop a film composito. La funzione di barriera d'acqua della barriera d'acqua è dovuta principalmente al materiale ad alto assorbimento d'acqua (chiamato barriera d'acqua), che può gonfiarsi rapidamente dopo che la barriera d'acqua incontra l'acqua, formando un grande volume di gel (la barriera d'acqua può assorbire centinaia di volte di più acqua rispetto a se stessa), impedendo così la crescita dell'albero acquatico e impedendo la continua infiltrazione e diffusione dell'acqua. Questi includono polisaccaridi sia naturali che modificati chimicamente.
Sebbene questi idrobloccanti naturali o seminaturali abbiano buone proprietà, presentano due svantaggi fatali:
1) sono biodegradabili e 2) sono altamente infiammabili. Ciò li rende improbabili da utilizzare nei materiali dei cavi in fibra ottica. L'altro tipo di materiale sintetico nel water resist è rappresentato dai poliacrilati, che possono essere utilizzati come water resist per cavi ottici perché soddisfano i seguenti requisiti: 1) quando asciutti possono contrastare le sollecitazioni generate durante la fabbricazione dei cavi ottici;
2) una volta asciutti, possono resistere alle condizioni operative dei cavi ottici (cicli termici dalla temperatura ambiente a 90 °C) senza compromettere la vita del cavo, e possono resistere anche alle alte temperature per brevi periodi di tempo;
3) quando entra acqua possono gonfiarsi rapidamente e formare un gel con velocità di espansione.
4) produrre un gel altamente viscoso, anche ad alte temperature la viscosità del gel è stabile per lungo tempo.
La sintesi degli idrorepellenti può essere ampiamente suddivisa in metodi chimici tradizionali – metodo a fase inversa (metodo di reticolazione con polimerizzazione acqua in olio), il proprio metodo di polimerizzazione con reticolazione – metodo del disco, metodo di irradiazione – “cobalto 60” γ metodo dei raggi. Il metodo di reticolazione si basa sul metodo della radiazione γ “cobalto 60”. I diversi metodi di sintesi hanno diversi gradi di polimerizzazione e reticolazione e quindi requisiti molto severi per l'agente bloccante per l'acqua richiesto nei nastri bloccanti per l'acqua. Solo pochissimi poliacrilati possono soddisfare i quattro requisiti di cui sopra, secondo l'esperienza pratica, gli agenti bloccanti l'acqua (resine che assorbono l'acqua) non possono essere utilizzati come materia prima per una singola parte del poliacrilato di sodio reticolato, devono essere utilizzati in un metodo di reticolazione multipolimero (vale a dire una varietà di parti della miscela di poliacrilato di sodio reticolato) al fine di raggiungere lo scopo di multipli di assorbimento d'acqua rapidi ed elevati. I requisiti di base sono: il multiplo di assorbimento dell'acqua può raggiungere circa 400 volte, il tasso di assorbimento dell'acqua può raggiungere il primo minuto per assorbire il 75% dell'acqua assorbita dalla resistenza all'acqua; requisiti di stabilità termica all'essiccazione dell'acqua: resistenza alla temperatura a lungo termine di 90°C, temperatura massima di esercizio di 160°C, resistenza alla temperatura istantanea di 230°C (particolarmente importante per il cavo composito fotoelettrico con segnali elettrici); assorbimento di acqua dopo la formazione del gel requisiti di stabilità: dopo diversi cicli termici (20°C ~ 95°C) La stabilità del gel dopo l'assorbimento di acqua richiede: gel ad alta viscosità e resistenza del gel dopo diversi cicli termici (da 20°C a 95° C). La stabilità del gel varia notevolmente a seconda del metodo di sintesi e dei materiali utilizzati dal produttore. Allo stesso tempo, non più veloce è il tasso di espansione, meglio è, alcuni prodotti perseguono unilateralmente la velocità, l'uso di additivi non favorisce la stabilità dell'idrogel, la distruzione della capacità di ritenzione idrica, ma non raggiunge l'effetto di resistenza all'acqua.
3. 3 caratteristiche del nastro water-blocking Come il cavo nella produzione, test, trasporto, stoccaggio e utilizzo del processo per resistere al test ambientale, quindi dal punto di vista dell'uso del cavo ottico, il nastro water-blocking del cavo i requisiti sono i seguenti:
1) aspetto della distribuzione delle fibre, materiali compositi senza delaminazione e polvere, con una certa resistenza meccanica, adatti alle esigenze del cavo;
2) qualità uniforme, ripetibile e stabile, nella formazione del cavo non verrà delaminato e prodotto
3) elevata pressione di espansione, elevata velocità di espansione, buona stabilità del gel;
4) buona stabilità termica, adatta a varie lavorazioni successive;
5) elevata stabilità chimica, non contiene componenti corrosivi, resistente ai batteri e all'erosione delle muffe;
6) buona compatibilità con altri materiali di cavo ottico, resistenza all'ossidazione, ecc.
4 Standard prestazionali di barriera all'acqua per cavi ottici
Un gran numero di risultati di ricerca mostrano che la resistenza all'acqua non qualificata per la stabilità a lungo termine delle prestazioni di trasmissione via cavo produrrà gravi danni. Questo danno nel processo di produzione e nell'ispezione di fabbrica del cavo in fibra ottica è difficile da individuare, ma apparirà gradualmente durante il processo di posa del cavo dopo l'uso. Pertanto, lo sviluppo tempestivo di standard di test completi e accurati, per trovare una base per la valutazione che tutte le parti possano accettare, è diventato un compito urgente. Le approfondite ricerche, esplorazioni ed esperimenti dell'autore sulle cinture di blocco dell'acqua hanno fornito una base tecnica adeguata per lo sviluppo di standard tecnici per le cinture di blocco dell'acqua. Determinare i parametri prestazionali del valore di barriera all'acqua in base a quanto segue:
1) i requisiti dello standard del cavo ottico per il waterstop (principalmente i requisiti del materiale del cavo ottico nello standard del cavo ottico);
2) esperienza nella produzione e nell'uso di barriere d'acqua e relativi rapporti di prova;
3) risultati della ricerca sull'influenza delle caratteristiche dei nastri water-blocking sulle prestazioni dei cavi in fibra ottica.
4.1 Aspetto
L'aspetto del nastro barriera all'acqua dovrebbe essere quello di fibre distribuite uniformemente; la superficie deve essere piana e priva di grinze, grinze e strappi; non dovrebbero esserci fessure nella larghezza del nastro; il materiale composito deve essere esente da delaminazione; il nastro deve essere avvolto strettamente e i bordi del nastro da tenere in mano non devono avere la “forma di cappello di paglia”.
4.2 Resistenza meccanica del waterstop
La resistenza alla trazione del waterstop dipende dal metodo di produzione del nastro non tessuto in poliestere, nelle stesse condizioni quantitative, il metodo della viscosa è migliore del metodo di produzione della resistenza alla trazione del prodotto laminato a caldo, inoltre lo spessore è più sottile. La resistenza alla trazione del nastro barriera all'acqua varia a seconda del modo in cui il cavo è avvolto o avvolto attorno al cavo.
Questo è un indicatore chiave per due delle cinture di blocco dell'acqua, per le quali il metodo di prova dovrebbe essere unificato con il dispositivo, il liquido e la procedura di prova. Il principale materiale di blocco dell'acqua nel nastro di blocco dell'acqua è il poliacrilato di sodio parzialmente reticolato e i suoi derivati, che sono sensibili alla composizione e alla natura dei requisiti di qualità dell'acqua, al fine di unificare lo standard dell'altezza di rigonfiamento dell'acqua- nastro di bloccaggio, prevarrà l'uso di acqua deionizzata (nell'arbitrato viene utilizzata acqua distillata), poiché non sono presenti componenti anionici e cationici nell'acqua deionizzata, che è fondamentalmente acqua pura. Il moltiplicatore di assorbimento della resina assorbente d'acqua in diverse qualità di acqua varia notevolmente, se il moltiplicatore di assorbimento in acqua pura è pari al 100% del valore nominale; nell'acqua del rubinetto è compresa tra il 40% e il 60% (a seconda della qualità dell'acqua di ciascun luogo); nell'acqua di mare è del 12%; l'acqua sotterranea o di grondaia è più complessa, è difficile determinare la percentuale di assorbimento e il suo valore sarà molto basso. Per garantire l'effetto barriera all'acqua e la durata del cavo, è meglio utilizzare un nastro barriera all'acqua con un'altezza di rigonfiamento > 10 mm.
4.3 Proprietà elettriche
In generale, il cavo ottico non contiene la trasmissione di segnali elettrici del filo metallico, quindi non comporta l'uso di nastro resistente all'acqua semiconduttore, solo 33 Wang Qiang, ecc.: nastro resistente all'acqua per cavo ottico
Cavo elettrico composito prima della presenza di segnali elettrici, requisiti specifici in base alla struttura del cavo da parte del contratto.
4.4 Stabilità termica La maggior parte delle varietà di nastri water-blocking possono soddisfare i requisiti di stabilità termica: resistenza alla temperatura a lungo termine di 90°C, temperatura di esercizio massima di 160°C, resistenza alla temperatura istantanea di 230°C. Le prestazioni del nastro idrorepellente non dovrebbero cambiare dopo un determinato periodo di tempo a queste temperature.
La forza del gel dovrebbe essere la caratteristica più importante di un materiale intumescente, mentre il tasso di espansione viene utilizzato solo per limitare la lunghezza della penetrazione iniziale dell'acqua (meno di 1 m). Un buon materiale di espansione dovrebbe avere il giusto tasso di espansione e un'elevata viscosità. Un materiale con scarsa barriera all'acqua, anche con un tasso di espansione elevato e una bassa viscosità, avrà scarse proprietà di barriera all'acqua. Questo può essere testato confrontandolo con una serie di cicli termici. In condizioni idrolitiche, il gel si decomporrà in un liquido a bassa viscosità che ne deteriorerà la qualità. Ciò si ottiene agitando una sospensione di acqua pura contenente polvere rigonfiabile per 2 ore. Il gel risultante viene quindi separato dall'acqua in eccesso e posto in un viscosimetro rotante per misurare la viscosità prima e dopo 24 ore a 95°C. Si può vedere la differenza nella stabilità del gel. Solitamente questo avviene in cicli di 8 ore da 20°C a 95°C e di 8 ore da 95°C a 20°C. Le norme tedesche in materia richiedono 126 cicli di 8 ore.
4.5 Compatibilità La compatibilità della barriera d'acqua è una caratteristica particolarmente importante in relazione alla durata del cavo in fibra ottica e deve quindi essere considerata in relazione ai materiali del cavo in fibra ottica finora utilizzati. Poiché la compatibilità richiede molto tempo per essere evidente, è necessario utilizzare il test di invecchiamento accelerato, ovvero il campione di materiale del cavo viene pulito, avvolto con uno strato di nastro impermeabile asciutto e conservato in una camera a temperatura costante a 100°C per 10 giorni, trascorsi i quali viene pesata la qualità. La resistenza alla trazione e l'allungamento del materiale non dovrebbero variare di oltre il 20% dopo la prova.
Orario di pubblicazione: 22 luglio 2022