1 Introducció
Per garantir el segellat longitudinal dels cables de fibra òptica i evitar que l'aigua i la humitat penetrin al cable o a la caixa de connexions i corroeixin el metall i la fibra, cosa que provocarà danys per hidrogen, trencament de la fibra i una forta disminució del rendiment de l'aïllament elèctric, s'utilitzen habitualment els mètodes següents per evitar l'aigua i la humitat:
1) Omplir l'interior del cable amb greix tixotròpic, incloent-hi greix hidròfob, greix que s'infla a l'aigua i greix que s'expandeix per calor, etc. Aquest tipus de material són materials oliosos, que omplen una gran quantitat, són d'alt cost, fàcils de contaminar el medi ambient, difícils de netejar (especialment en l'empalmament de cables amb dissolvent per netejar) i el pes propi del cable és massa elevat.
2) A la beina interior i exterior, s'utilitza un anell de barrera d'aigua adhesiu de fusió en calent entre la funda, aquest mètode és ineficient i complex, i només uns quants fabricants poden aconseguir-ho. 3) L'ús d'expansió seca de materials que bloquegen l'aigua (pols d'expansió absorbent d'aigua, cinta bloquejadora d'aigua, etc.). Aquest mètode requereix alta tecnologia, consum de materials, alt cost i el pes propi del cable també és massa pesat. En els darrers anys, l'estructura de "nucli sec" s'ha introduït al cable òptic i s'ha aplicat bé a l'estranger, especialment per resoldre el problema del pes propi pesat i el procés d'empalmament complex d'un gran nombre de nuclis de cable òptic que té avantatges incomparables. El material de bloqueig d'aigua utilitzat en aquest cable de "nucli sec" és fil de bloqueig d'aigua. El fil de bloqueig d'aigua pot absorbir ràpidament aigua i inflar-se per formar un gel, bloquejant l'espai del canal d'aigua del cable, aconseguint així el propòsit de bloquejar l'aigua. A més, el fil de bloqueig d'aigua no conté substàncies olioses i el temps necessari per preparar l'empalmament es pot reduir considerablement sense necessitat de tovalloletes, dissolvents ni netejadors. Per tal d'obtenir un procés senzill, una construcció convenient, un rendiment fiable i materials que bloquegen l'aigua de baix cost, hem desenvolupat un nou tipus de fil que bloqueja l'aigua per a cables òptics, un fil inflable que bloqueja l'aigua.
2 Principi de bloqueig d'aigua i característiques del fil de bloqueig d'aigua
La funció de bloqueig d'aigua del fil de bloqueig d'aigua és utilitzar el cos principal de les fibres del fil de bloqueig d'aigua per formar un gran volum de gel (l'absorció d'aigua pot arribar a desenes de vegades el seu propi volum, com ara en el primer minut l'aigua es pot expandir ràpidament d'uns 0,5 mm a uns 5,0 mm de diàmetre), i la capacitat de retenció d'aigua del gel és força forta, pot prevenir eficaçment el creixement de l'arbre d'aigua, evitant així que l'aigua continuï penetrant i estenent-se, per aconseguir el propòsit de la resistència a l'aigua. Com que el cable de fibra òptica ha de suportar diverses condicions ambientals durant la fabricació, les proves, el transport, l'emmagatzematge i l'ús, el fil de bloqueig d'aigua ha de tenir les característiques següents per ser utilitzat en cables de fibra òptica:
1) Un aspecte net, un gruix uniforme i una textura suau;
2) Una certa resistència mecànica per complir els requisits de tensió en formar el cable;
3) inflor ràpida, bona estabilitat química i alta resistència per a l'absorció d'aigua i la formació de gel;
4) Bona estabilitat química, sense components corrosius, resistent a bacteris i floridures;
5) Bona estabilitat tèrmica, bona resistència a la intempèrie, adaptable a diversos processaments i producció posteriors i diversos entorns d'ús;
6) Bona compatibilitat amb altres materials de cable de fibra òptica.
3 Fil resistent a l'aigua en l'aplicació de cables de fibra òptica
3.1 L'ús de fils resistents a l'aigua en cables de fibra òptica
Els fabricants de cables de fibra òptica poden adoptar diferents estructures de cable en el procés de producció per satisfer les necessitats dels usuaris segons la seva situació real i els requisits dels usuaris:
1) Bloqueig longitudinal de l'aigua de la beina exterior amb fils que bloquegen l'aigua
En l'armadura de cinta d'acer arrugada, la funda exterior ha de ser impermeable longitudinalment per evitar que la humitat entri al cable o a la caixa del connector. Per aconseguir la barrera longitudinal d'aigua de la funda exterior, s'utilitzen dos fils de barrera d'aigua, un dels quals es col·loca paral·lel al nucli del cable de la funda interior i l'altre s'enrotlla al voltant del nucli del cable a un cert pas (de 8 a 15 cm), cobert amb cinta d'acer arrugada i PE (polietilè), de manera que el fil de barrera d'aigua divideixi l'espai entre el nucli del cable i la cinta d'acer en un petit compartiment tancat. El fil de barrera d'aigua s'inflarà i formarà un gel en poc temps, evitant que l'aigua entri al cable i restringint l'aigua a uns quants compartiments petits prop del punt de falla, aconseguint així el propòsit de barrera longitudinal d'aigua, com es mostra a la Figura 1.
Figura 1: Ús típic del fil que bloqueja l'aigua en cables òptics
2) Bloqueig longitudinal de l'aigua del nucli del cable amb fils bloquejants d'aiguaEs pot utilitzar en el nucli del cable de dues parts del fil de bloqueig d'aigua, una és al nucli del cable del filferro d'acer reforçat, utilitzant dos fils de bloqueig d'aigua, generalment un fil de bloqueig d'aigua i un filferro d'acer reforçat col·locats en paral·lel, un altre fil de bloqueig d'aigua a un pas més gran embolicat al voltant del filferro, també hi ha dos fils de bloqueig d'aigua i filferro d'acer reforçat col·locats en paral·lel, l'ús de fil de bloqueig d'aigua de forta capacitat d'expansió per bloquejar l'aigua; la segona és a la superfície de la carcassa solta, abans d'esprémer la beina interior, el fil de bloqueig d'aigua utilitza com a fil d'unió, dos fils de bloqueig d'aigua a un pas més petit (1 ~ 2 cm) en la direcció oposada al voltant, formant un contenidor de bloqueig dens i petit, per evitar l'entrada d'aigua, fet d'estructura de "nucli de cable sec".
3.2 Selecció de fils resistents a l'aigua
Per tal d'obtenir tant una bona resistència a l'aigua com un rendiment de processament mecànic satisfactori en el procés de fabricació del cable de fibra òptica, cal tenir en compte els aspectes següents a l'hora de seleccionar el fil resistent a l'aigua:
1) El gruix del fil que bloqueja l'aigua
Per tal de garantir que l'expansió del fil de bloqueig d'aigua pugui omplir el buit a la secció transversal del cable, l'elecció del gruix del fil de bloqueig d'aigua és crucial, és clar, això està relacionat amb la mida estructural del cable i la velocitat d'expansió del fil de bloqueig d'aigua. En l'estructura del cable s'ha de minimitzar l'existència de buits, com ara l'ús d'una alta velocitat d'expansió del fil de bloqueig d'aigua, llavors el diàmetre del fil de bloqueig d'aigua es pot reduir al mínim, de manera que es pugui obtenir un rendiment de bloqueig d'aigua fiable, però també per estalviar costos.
2) Velocitat d'inflamació i resistència del gel dels fils que bloquegen l'aigua
La prova de penetració d'aigua IEC794-1-F5B es realitza a la secció transversal completa del cable de fibra òptica. S'afegeix 1 m de columna d'aigua a una mostra de 3 m de cable de fibra òptica, i es qualifica 24 h sense fuites. Si la velocitat d'inflamació del fil de bloqueig d'aigua no s'ajusta a la velocitat d'infiltració d'aigua, és possible que l'aigua hagi passat per la mostra en pocs minuts després d'iniciar la prova i el fil de bloqueig d'aigua encara no s'hagi inflat completament, tot i que després d'un període de temps el fil de bloqueig d'aigua s'inflarà completament i bloquejarà l'aigua, però això també és un fracàs. Si la velocitat d'expansió és més ràpida i la resistència del gel no és suficient, no serà suficient per resistir la pressió generada per la columna d'aigua d'1 m i el bloqueig d'aigua també fallarà.
3) Suavitat del fil que bloqueja l'aigua
Com que la suavitat del fil que bloqueja l'aigua afecta les propietats mecàniques del cable, especialment la pressió lateral, la resistència a l'impacte, etc., l'impacte és més evident, per la qual cosa s'ha d'intentar utilitzar un fil que bloquegi l'aigua més suau.
4) La resistència a la tracció, l'allargament i la longitud del fil que bloqueja l'aigua
En la producció de cada longitud de safata de cable, el fil de bloqueig d'aigua ha de ser continu i ininterromput, cosa que requereix que el fil de bloqueig d'aigua tingui una certa resistència a la tracció i allargament, per tal de garantir que el fil de bloqueig d'aigua no s'estiri durant el procés de producció, el cable en cas d'estirament, flexió o torsió del fil de bloqueig d'aigua no es faci malbé. La longitud del fil de bloqueig d'aigua depèn principalment de la longitud de la safata de cable, per tal de reduir el nombre de vegades que es canvia el fil en la producció contínua, com més llarga sigui la longitud del fil de bloqueig d'aigua, millor.
5) L'acidesa i l'alcalinitat del fil que bloqueja l'aigua han de ser neutres, en cas contrari, el fil que bloqueja l'aigua reaccionarà amb el material del cable i precipitarà hidrogen.
6) Estabilitat dels fils que bloquegen l'aigua
Taula 2: Comparació de l'estructura de bloqueig d'aigua dels fils bloquejadors d'aigua amb altres materials bloquejadors d'aigua
| Comparar elements | Farcit de gelatina | Anell de tap d'aigua de fusió calenta | Cinta que bloqueja l'aigua | Fil que bloqueja l'aigua |
| Resistència a l'aigua | Bé | Bé | Bé | Bé |
| Processabilitat | Simple | Complicat | Més complex | Simple |
| Propietats mecàniques | Qualificat | Qualificat | Qualificat | Qualificat |
| Fiabilitat a llarg termini | Bé | Bé | Bé | Bé |
| Força d'unió de la beina | Fira | Bé | Fira | Bé |
| Risc de connexió | Sí | No | No | No |
| Efectes d'oxidació | Sí | No | No | No |
| Dissolvent | Sí | No | No | No |
| Massa per unitat de longitud de cable de fibra òptica | Pesat | Llum | Més pesat | Llum |
| Flux de materials no desitjats | Possible | No | No | No |
| Neteja en la producció | Pobre | Més pobres | Bé | Bé |
| manipulació de materials | Tambors de ferro pesats | Simple | Simple | Simple |
| Inversió en equipament | Gran | Gran | Més gran | Petit |
| Cost del material | Superior | Baix | Superior | Baix |
| Costos de producció | Superior | Superior | Superior | Baix |
L'estabilitat dels fils que bloquegen l'aigua es mesura principalment per l'estabilitat a curt termini i l'estabilitat a llarg termini. L'estabilitat a curt termini es considera principalment l'augment de temperatura a curt termini (temperatura del procés de la beina d'extrusió fins a 220 ~ 240 °C) sobre les propietats de barrera a l'aigua del fil de barrera a l'aigua i les propietats mecàniques de l'impacte; l'estabilitat a llarg termini, considerant principalment l'envelliment de la velocitat d'expansió del fil de barrera a l'aigua, la velocitat d'expansió, la resistència i l'estabilitat del gel, la resistència a la tracció i l'allargament de l'impacte, el fil de barrera a l'aigua ha de ser resistent a l'aigua durant tota la vida útil del cable (20 ~ 30 anys). De manera similar al greix i la cinta que bloquegen l'aigua, la resistència i l'estabilitat del gel del fil de barrera a l'aigua són una característica important. Un fil de barrera a l'aigua amb una alta resistència del gel i una bona estabilitat pot mantenir bones propietats de bloqueig de l'aigua durant un període de temps considerable. Al contrari, segons les normes nacionals alemanyes pertinents, alguns materials en condicions d'hidròlisi, el gel es descompondrà en un material de baix pes molecular molt mòbil i no aconseguirà el propòsit de resistència a l'aigua a llarg termini.
3.3 Aplicació de fils que bloquegen l'aigua
El fil que bloqueja l'aigua, com a excel·lent material que bloqueja l'aigua per a cables òptics, està substituint la pasta d'oli, l'anell que bloqueja l'aigua amb adhesiu de fusió en calent i la cinta que bloqueja l'aigua, etc., que s'utilitzen en grans quantitats en la producció de cables òptics. La Taula 2 mostra algunes de les característiques d'aquests materials que bloquegen l'aigua per comparar-los.
4 Conclusió
En resum, el fil que bloqueja l'aigua és un excel·lent material que bloqueja l'aigua adequat per a cables òptics, té les característiques de construcció senzilla, rendiment fiable, alta eficiència de producció, fàcil d'utilitzar; i l'ús del material que omple el cable òptic té els avantatges de pes lleuger, rendiment fiable i baix cost.
Data de publicació: 16 de juliol de 2022