1 Introducció
Amb el ràpid desenvolupament de la tecnologia de la comunicació en l'última dècada, aproximadament, el camp d'aplicació dels cables de fibra òptica s'ha anat expandint. A mesura que els requisits ambientals per als cables de fibra òptica continuen augmentant, també ho fan els requisits de qualitat dels materials utilitzats en els cables de fibra òptica. La cinta de bloqueig d'aigua per a cables de fibra òptica és un material de bloqueig d'aigua comú que s'utilitza a la indústria dels cables de fibra òptica. El paper del segellat, la impermeabilització, la humitat i la protecció amortidora en els cables de fibra òptica ha estat àmpliament reconegut, i les seves varietats i rendiment s'han millorat i perfeccionat contínuament amb el desenvolupament dels cables de fibra òptica. En els darrers anys, s'ha introduït l'estructura de "nucli sec" al cable òptic. Aquest tipus de material de barrera d'aigua per a cables sol ser una combinació de cinta, fil o recobriment per evitar que l'aigua penetri longitudinalment al nucli del cable. Amb la creixent acceptació dels cables de fibra òptica amb nucli sec, els materials per a cables de fibra òptica amb nucli sec estan substituint ràpidament els compostos tradicionals d'ompliment de cables a base de vaselina. El material amb nucli sec utilitza un polímer que absorbeix ràpidament l'aigua per formar un hidrogel, que s'infla i omple els canals de penetració d'aigua del cable. A més, com que el material del nucli sec no conté greix enganxós, no calen tovalloletes, dissolvents ni productes de neteja per preparar el cable per a l'empalmament, i el temps d'empalmament del cable es redueix considerablement. El pes lleuger del cable i la bona adherència entre el fil de reforç exterior i la beina no es redueixen, cosa que el converteix en una opció popular.
2 L'impacte de l'aigua sobre el cable i el mecanisme de resistència a l'aigua
La raó principal per la qual s'han de prendre diverses mesures de bloqueig d'aigua és que l'aigua que entra al cable es descompon en hidrogen i ions O H-, cosa que augmenta la pèrdua de transmissió de la fibra òptica, redueix el rendiment de la fibra i escurça la vida útil del cable. Les mesures de bloqueig d'aigua més comunes són omplir amb pasta de petroli i afegir cinta adhesiva, que s'omple l'espai entre el nucli i la funda del cable per evitar que l'aigua i la humitat s'escampin verticalment, cosa que juga un paper en el bloqueig d'aigua.
Quan les resines sintètiques s'utilitzen en grans quantitats com a aïllants en cables de fibra òptica (primerament en cables), aquests materials aïllants tampoc són immunes a l'entrada d'aigua. La formació d'"arbres d'aigua" en el material aïllant és la principal raó de l'impacte en el rendiment de transmissió. El mecanisme pel qual el material aïllant es veu afectat pels arbres d'aigua s'explica normalment de la següent manera: a causa del fort camp elèctric (una altra hipòtesi és que les propietats químiques de la resina es modifiquen per la descàrrega molt feble dels electrons accelerats), les molècules d'aigua penetren a través del diferent nombre de microporus presents al material de revestiment del cable de fibra òptica. Les molècules d'aigua penetraran a través del diferent nombre de microporus del material de la revestiment del cable, formant "arbres d'aigua", acumulant gradualment una gran quantitat d'aigua i estenent-se en la direcció longitudinal del cable, i afectant el rendiment del cable. Després d'anys d'investigació i proves internacionals, a mitjans de la dècada de 1980, es va trobar una manera d'eliminar la millor manera de produir arbres d'aigua, és a dir, abans de l'extrusió del cable embolicat en una capa d'absorció d'aigua i expansió de la barrera d'aigua per inhibir i alentir el creixement dels arbres d'aigua, bloquejant l'aigua al cable dins de la propagació longitudinal; al mateix temps, a causa de danys externs i infiltració d'aigua, la barrera d'aigua també pot bloquejar ràpidament l'aigua, no a la propagació longitudinal del cable.
3 Visió general de la barrera d'aigua del cable
3. 1 Classificació de les barreres d'aigua per a cables de fibra òptica
Hi ha moltes maneres de classificar les barreres d'aigua per a cables òptics, que es poden classificar segons la seva estructura, qualitat i gruix. En general, es poden classificar segons la seva estructura: barrera d'aigua laminada de doble cara, barrera d'aigua recoberta d'una sola cara i barrera d'aigua de pel·lícula composta. La funció de barrera d'aigua de la barrera d'aigua es deu principalment al material d'alta absorció d'aigua (anomenat barrera d'aigua), que es pot inflar ràpidament després que la barrera d'aigua es trobi amb aigua, formant un gran volum de gel (la barrera d'aigua pot absorbir centenars de vegades més aigua que ella mateixa), evitant així el creixement de l'arbre d'aigua i evitant la infiltració i propagació contínues de l'aigua. Aquests inclouen polisacàrids tant naturals com modificats químicament.
Tot i que aquests bloquejadors d'aigua naturals o seminaturals tenen bones propietats, tenen dos desavantatges fatals:
1) són biodegradables i 2) són altament inflamables. Això fa que sigui poc probable que s'utilitzin en materials per a cables de fibra òptica. L'altre tipus de material sintètic de la resina impermeable són els poliacrilats, que es poden utilitzar com a resina impermeable per a cables òptics perquè compleixen els requisits següents: 1) quan estan secs, poden contrarestar les tensions generades durant la fabricació de cables òptics;
2) quan estan secs, poden suportar les condicions de funcionament dels cables òptics (cicles tèrmics des de la temperatura ambient fins a 90 °C) sense afectar la vida útil del cable, i també poden suportar temperatures elevades durant períodes curts de temps;
3) quan hi entra aigua, es poden inflar ràpidament i formar un gel amb una velocitat d'expansió.
4) produeixen un gel altament viscós, fins i tot a altes temperatures la viscositat del gel és estable durant molt de temps.
La síntesi de repel·lents d'aigua es pot dividir àmpliament en mètodes químics tradicionals: mètode de fase inversa (mètode de reticulació de polimerització aigua en oli), el seu propi mètode de polimerització reticulada (mètode de disc) i mètode d'irradiació (mètode de raigs gamma "cobalt 60"). El mètode de reticulació es basa en el mètode de radiació gamma "cobalt 60". Els diferents mètodes de síntesi tenen diferents graus de polimerització i reticulació i, per tant, requisits molt estrictes per a l'agent bloquejador d'aigua necessari a les cintes bloquejadores d'aigua. Només molt pocs poliacrilats poden complir els quatre requisits anteriors. Segons l'experiència pràctica, els agents bloquejadors d'aigua (resines absorbents d'aigua) no es poden utilitzar com a matèries primeres per a una sola part del poliacrilat de sodi reticulat, sinó que s'han d'utilitzar en un mètode de reticulació multipolímer (és a dir, una varietat de parts de la barreja de poliacrilat de sodi reticulat) per tal d'aconseguir l'objectiu de múltiples absorció d'aigua ràpides i altes. Els requisits bàsics són: el múltiple d'absorció d'aigua pot arribar a unes 400 vegades, la taxa d'absorció d'aigua pot arribar a absorbir el 75% de l'aigua absorbida per la resistència a l'aigua en el primer minut; requisits d'estabilitat tèrmica d'assecat de la resistència a l'aigua: resistència a la temperatura a llarg termini de 90 °C, temperatura màxima de treball de 160 °C, resistència a la temperatura instantània de 230 °C (especialment important per a cables compostos fotoelèctrics amb senyals elèctrics); requisits d'estabilitat per a l'absorció d'aigua després de la formació del gel: després de diversos cicles tèrmics (20 °C ~ 95 °C). L'estabilitat del gel després de l'absorció d'aigua requereix: gel d'alta viscositat i resistència del gel després de diversos cicles tèrmics (20 °C a 95 °C). L'estabilitat del gel varia considerablement segons el mètode de síntesi i els materials utilitzats pel fabricant. Al mateix temps, no com més ràpida sigui la velocitat d'expansió, millor, alguns productes busquen la velocitat unilateralment, l'ús d'additius no afavoreix l'estabilitat de l'hidrogel, la destrucció de la capacitat de retenció d'aigua, però no aconsegueix l'efecte de resistència a l'aigua.
3. 3 característiques de la cinta adhesiva A mesura que el cable resisteix la prova ambiental en el procés de fabricació, prova, transport, emmagatzematge i ús, des de la perspectiva de l'ús del cable òptic, els requisits de la cinta adhesiva per al cable són els següents:
1) distribució de fibra d'aspecte, materials compostos sense delaminació i pols, amb una certa resistència mecànica, adequats per a les necessitats del cable;
2) qualitat uniforme, repetible i estable, en la formació del cable no es delaminarà i produirà
3) alta pressió d'expansió, velocitat d'expansió ràpida, bona estabilitat del gel;
4) bona estabilitat tèrmica, adequada per a diversos processaments posteriors;
5) alta estabilitat química, no conté components corrosius, resistent als bacteris i a l'erosió del floridura;
6) bona compatibilitat amb altres materials de cable òptic, resistència a l'oxidació, etc.
4 Estàndards de rendiment de barrera d'aigua per a cables òptics
Un gran nombre de resultats d'investigació mostren que una resistència a l'aigua no qualificada per a l'estabilitat a llarg termini del rendiment de transmissió per cable produirà un gran dany. Aquest dany, durant el procés de fabricació i la inspecció de fàbrica del cable de fibra òptica, és difícil de trobar, però apareixerà gradualment durant el procés de col·locació del cable després de l'ús. Per tant, el desenvolupament oportú d'uns estàndards de prova complets i precisos, per trobar una base per a l'avaluació que totes les parts puguin acceptar, s'ha convertit en una tasca urgent. L'extensa investigació, exploració i experiments de l'autor sobre cintes de bloqueig d'aigua ha proporcionat una base tècnica adequada per al desenvolupament d'estàndards tècnics per a les cintes de bloqueig d'aigua. Determineu els paràmetres de rendiment del valor de barrera a l'aigua en funció del següent:
1) els requisits de l'estàndard de cable òptic per al filtre d'aigua (principalment els requisits del material del cable òptic de l'estàndard de cable òptic);
2) experiència en la fabricació i l'ús de barreres d'aigua i informes d'assaig pertinents;
3) resultats de la recerca sobre la influència de les característiques de les cintes que bloquegen l'aigua en el rendiment dels cables de fibra òptica.
4. 1 Aparició
L'aspecte de la cinta de barrera d'aigua ha de ser de fibres distribuïdes uniformement; la superfície ha de ser plana i lliure d'arrugues, plecs ni esquinçaments; no hi ha d'haver esquerdes a l'amplada de la cinta; el material compost no ha de tenir delaminació; la cinta ha d'estar ben enrotllada i les vores de la cinta manual no han de tenir la "forma de barret de palla".
4.2 Resistència mecànica del barret d'aigua
La resistència a la tracció de la cinta de barrera d'aigua depèn del mètode de fabricació de la cinta de polièster no teixit. En les mateixes condicions quantitatives, el mètode de viscosa té una millor resistència a la tracció que el mètode de producció laminat en calent, i el gruix també és més prim. La resistència a la tracció de la cinta de barrera d'aigua varia segons la manera com s'embolica el cable o s'enrotlla al voltant del cable.
Aquest és un indicador clau per a dues de les cintes de bloqueig d'aigua, per a les quals el mètode de prova s'ha d'unificar amb el dispositiu, el líquid i el procediment de prova. El principal material de bloqueig d'aigua de la cinta de bloqueig d'aigua és poliacrilat de sodi parcialment reticulat i els seus derivats, que són sensibles a la composició i la naturalesa dels requisits de qualitat de l'aigua. Per tal d'unificar l'estàndard de l'alçada d'inflamació de la cinta de bloqueig d'aigua, prevaldrà l'ús d'aigua desionitzada (s'utilitza aigua destil·lada en l'arbitratge), perquè no hi ha components aniònics ni catiònics a l'aigua desionitzada, que és bàsicament aigua pura. El multiplicador d'absorció de la resina d'absorció d'aigua en diferents qualitats d'aigua varia molt, si el multiplicador d'absorció en aigua pura és del 100% del valor nominal; en aigua de l'aixeta és del 40% al 60% (segons la qualitat de l'aigua de cada ubicació); en aigua de mar és del 12%; l'aigua subterrània o l'aigua de les canaletes és més complexa, és difícil determinar el percentatge d'absorció i el seu valor serà molt baix. Per garantir l'efecte barrera a l'aigua i la vida útil del cable, és millor utilitzar una cinta de barrera a l'aigua amb una alçada d'inflamació superior a 10 mm.
4.3 Propietats elèctriques
En general, el cable òptic no conté la transmissió de senyals elèctrics del cable metàl·lic, per la qual cosa no implica l'ús de cinta resistent a l'aigua semiconductora, només 33 Wang Qiang, etc.: cinta resistent a l'aigua del cable òptic
Cable elèctric compost abans de la presència de senyals elèctrics, requisits específics segons l'estructura del cable pel contracte.
4.4 Estabilitat tèrmica La majoria de varietats de cintes impermeables poden complir els requisits d'estabilitat tèrmica: resistència a la temperatura a llarg termini de 90 °C, temperatura màxima de treball de 160 °C, resistència instantània a la temperatura de 230 °C. El rendiment de la cinta impermeable no ha de canviar després d'un període de temps especificat a aquestes temperatures.
La resistència del gel hauria de ser la característica més important d'un material intumescent, mentre que la velocitat d'expansió només s'utilitza per limitar la longitud de penetració inicial de l'aigua (menys d'1 m). Un bon material d'expansió hauria de tenir la velocitat d'expansió adequada i una viscositat alta. Un material de barrera a l'aigua deficient, fins i tot amb una velocitat d'expansió alta i baixa viscositat, tindrà unes propietats de barrera a l'aigua deficients. Això es pot provar en comparació amb diversos cicles tèrmics. En condicions hidròlitiques, el gel es descompondrà en un líquid de baixa viscositat que deteriorarà la seva qualitat. Això s'aconsegueix remenant una suspensió d'aigua pura que conté pols inflable durant 2 h. El gel resultant es separa de l'excés d'aigua i es col·loca en un viscosímetre giratori per mesurar la viscositat abans i després de 24 h a 95 °C. Es pot veure la diferència en l'estabilitat del gel. Això es fa normalment en cicles de 8 h de 20 °C a 95 °C i de 8 h de 95 °C a 20 °C. Les normes alemanyes pertinents requereixen 126 cicles de 8 h.
4. 5 Compatibilitat La compatibilitat de la barrera a l'aigua és una característica particularment important en relació amb la vida útil del cable de fibra òptica i, per tant, s'ha de tenir en compte en relació amb els materials del cable de fibra òptica utilitzats fins ara. Com que la compatibilitat triga molt a fer-se evident, s'ha d'utilitzar la prova d'envelliment accelerat, és a dir, es neteja la mostra de material del cable, s'embolica amb una capa de cinta resistent a l'aigua seca i es manté en una cambra de temperatura constant a 100 °C durant 10 dies, després dels quals es pesa la qualitat. La resistència a la tracció i l'allargament del material no han de canviar en més d'un 20% després de la prova.
Data de publicació: 22 de juliol de 2022