1 Introdução
Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de comunicação na última década, o campo de aplicação dos cabos de fibra óptica tem se expandido. À medida que os requisitos ambientais para cabos de fibra óptica continuam a aumentar, também aumentam os requisitos para a qualidade dos materiais utilizados nos cabos de fibra óptica. A fita bloqueadora de água para cabos de fibra óptica é um material bloqueador de água comum usado na indústria de cabos de fibra óptica, o papel de vedação, impermeabilização, umidade e proteção tampão em cabos de fibra óptica tem sido amplamente reconhecido, e suas variedades e desempenho têm sido continuamente melhorado e aperfeiçoado com o desenvolvimento do cabo de fibra óptica. Nos últimos anos, a estrutura de “núcleo seco” foi introduzida no cabo óptico. Este tipo de material de barreira contra água do cabo é geralmente uma combinação de fita, fio ou revestimento para evitar que a água penetre longitudinalmente no núcleo do cabo. Com a crescente aceitação de cabos de fibra óptica de núcleo seco, os materiais de cabos de fibra óptica de núcleo seco estão substituindo rapidamente os tradicionais compostos de enchimento de cabos à base de vaselina. O material do núcleo seco utiliza um polímero que absorve água rapidamente para formar um hidrogel, que incha e preenche os canais de penetração de água do cabo. Além disso, como o material do núcleo seco não contém graxa pegajosa, não são necessários lenços, solventes ou produtos de limpeza para preparar o cabo para emenda, e o tempo de emenda do cabo é bastante reduzido. O peso leve do cabo e a boa adesão entre o fio de reforço externo e a bainha não são reduzidos, tornando-o uma escolha popular.
2 O impacto da água no cabo e no mecanismo de resistência à água
A principal razão pela qual uma variedade de medidas de bloqueio de água devem ser tomadas é que a água que entra no cabo se decomporá em hidrogênio e íons O H-, o que aumentará a perda de transmissão da fibra óptica, reduzirá o desempenho da fibra e encurtará o vida útil do cabo. As medidas mais comuns de bloqueio de água são o preenchimento com pasta de petróleo e a adição de fita bloqueadora de água, que são preenchidas no espaço entre o núcleo do cabo e a bainha para evitar que a água e a umidade se espalhem verticalmente, desempenhando assim um papel no bloqueio de água.
Quando resinas sintéticas são utilizadas em grandes quantidades como isolantes em cabos de fibra óptica (primeiro em cabos), estes materiais isolantes também não são imunes à entrada de água. A formação de “árvores de água” no material isolante é a principal razão do impacto no desempenho da transmissão. O mecanismo pelo qual o material isolante é afetado pelas árvores aquáticas é geralmente explicado da seguinte forma: devido ao forte campo elétrico (outra hipótese é que as propriedades químicas da resina são alteradas pela descarga muito fraca de elétrons acelerados), as moléculas de água penetram através dos diferentes números de microporos presentes no material de revestimento do cabo de fibra óptica. As moléculas de água penetrarão através dos diferentes números de microporos no material da bainha do cabo, formando “árvores de água”, acumulando gradualmente uma grande quantidade de água e espalhando-se na direção longitudinal do cabo, afetando o desempenho do cabo. Após anos de pesquisas e testes internacionais, em meados da década de 1980, para encontrar uma forma de eliminar a melhor forma de produzir árvores aquáticas, ou seja, antes da extrusão do cabo envolto em uma camada de absorção de água e expansão da barreira de água para inibir e retardar o crescimento das árvores aquáticas, bloqueando a água no cabo dentro da extensão longitudinal; ao mesmo tempo, devido a danos externos e infiltração de água, a barreira de água também pode bloquear rapidamente a água, e não à propagação longitudinal do cabo.
3 Visão geral da barreira de água do cabo
3. 1 Classificação de barreiras de água para cabos de fibra óptica
Existem muitas maneiras de classificar as barreiras de água dos cabos ópticos, que podem ser classificadas de acordo com sua estrutura, qualidade e espessura. Em geral, podem ser classificados de acordo com sua estrutura: waterstop laminado dupla face, waterstop revestido unilateral e waterstop filme compósito. A função de barreira de água da barreira de água é principalmente devido ao material de alta absorção de água (chamado barreira de água), que pode inchar rapidamente após a barreira de água encontrar a água, formando um grande volume de gel (a barreira de água pode absorver centenas de vezes mais água do que ela própria), impedindo assim o crescimento da árvore da água e evitando a infiltração e propagação contínua da água. Estes incluem polissacarídeos naturais e quimicamente modificados.
Embora estes bloqueadores de água naturais ou semi-naturais tenham boas propriedades, eles têm duas desvantagens fatais:
1) são biodegradáveis e 2) são altamente inflamáveis. Isso torna improvável que sejam usados em materiais de cabos de fibra óptica. O outro tipo de material sintético dos resistentes à água são representados pelos poliacrilatos, que podem ser utilizados como resistentes à água para cabos ópticos porque atendem aos seguintes requisitos: 1) quando secos, podem neutralizar as tensões geradas durante a fabricação dos cabos ópticos;
2) quando secos, podem suportar as condições de operação dos cabos ópticos (ciclagem térmica da temperatura ambiente até 90 °C) sem afetar a vida útil do cabo, e também podem suportar altas temperaturas por curtos períodos de tempo;
3) quando a água entra, eles podem inchar rapidamente e formar um gel com velocidade de expansão.
4) produzir um gel altamente viscoso, mesmo em altas temperaturas a viscosidade do gel é estável por muito tempo.
A síntese de repelentes de água pode ser amplamente dividida em métodos químicos tradicionais – método de fase reversa (método de reticulação de polimerização de água em óleo), seu próprio método de polimerização de reticulação – método de disco, método de irradiação – “cobalto 60” γ método de raio. O método de reticulação é baseado no método de radiação γ “cobalto 60”. Os diferentes métodos de síntese têm diferentes graus de polimerização e reticulação e, portanto, requisitos muito rigorosos para o agente bloqueador de água necessário nas fitas bloqueadoras de água. Apenas muito poucos poliacrilatos podem atender aos quatro requisitos acima, de acordo com a experiência prática, agentes bloqueadores de água (resinas absorventes de água) não podem ser usados como matéria-prima para uma única parte do poliacrilato de sódio reticulado, devem ser usados em um método de reticulação multipolímero (ou seja, uma variedade de parte da mistura reticulada de poliacrilato de sódio), a fim de atingir o objetivo de múltiplos de absorção de água rápida e alta. Os requisitos básicos são: o múltiplo de absorção de água pode atingir cerca de 400 vezes, a taxa de absorção de água pode atingir o primeiro minuto para absorver 75% da água absorvida pela resistência à água; requisitos de estabilidade térmica de secagem resistente à água: resistência à temperatura de longo prazo de 90 ° C, temperatura máxima de trabalho de 160 ° C, resistência à temperatura instantânea de 230 ° C (especialmente importante para cabos compostos fotoelétricos com sinais elétricos); absorção de água após a formação de requisitos de estabilidade do gel: após vários ciclos térmicos (20°C ~ 95°C) A estabilidade do gel após a absorção de água requer: gel de alta viscosidade e resistência do gel após vários ciclos térmicos (20°C a 95° C). A estabilidade do gel varia consideravelmente dependendo do método de síntese e dos materiais utilizados pelo fabricante. Ao mesmo tempo, não quanto mais rápida a taxa de expansão, melhor, alguns produtos buscam unilateralmente a velocidade, o uso de aditivos não conduz à estabilidade do hidrogel, à destruição da capacidade de retenção de água, mas não para alcançar o efeito de resistência à água.
3. 3 características da fita bloqueadora de água Assim como o cabo na fabricação, teste, transporte, armazenamento e uso do processo para resistir ao teste ambiental, então, da perspectiva do uso de cabo óptico, a fita bloqueadora de água do cabo os requisitos são os seguintes:
1) aparência distribuição de fibra, materiais compósitos sem delaminação e pó, com certa resistência mecânica, adequada às necessidades do cabo;
2) qualidade uniforme, repetível e estável, na formação do cabo não será delaminada e produzirá
3) alta pressão de expansão, velocidade de expansão rápida, boa estabilidade do gel;
4) boa estabilidade térmica, adequada para diversos processamentos subsequentes;
5) alta estabilidade química, não contém componentes corrosivos, resistente a bactérias e erosão por fungos;
6) boa compatibilidade com outros materiais de cabo óptico, resistência à oxidação, etc.
4 Padrões de desempenho de barreira de água para cabos ópticos
Um grande número de resultados de pesquisas mostram que a resistência não qualificada à água para a estabilidade a longo prazo do desempenho da transmissão por cabo produzirá grandes danos. Esse dano, no processo de fabricação e inspeção de fábrica do cabo de fibra óptica, é difícil de encontrar, mas aparecerá gradualmente no processo de colocação do cabo após o uso. Portanto, o desenvolvimento atempado de padrões de teste abrangentes e precisos, para encontrar uma base para a avaliação de todas as partes podem aceitar, tornou-se uma tarefa urgente. A extensa pesquisa, exploração e experimentos do autor em cintos de bloqueio de água forneceram uma base técnica adequada para o desenvolvimento de padrões técnicos para cintos de bloqueio de água. Determine os parâmetros de desempenho do valor da barreira contra água com base no seguinte:
1) os requisitos do padrão de cabo óptico para o waterstop (principalmente os requisitos do material do cabo óptico no padrão de cabo óptico);
2) experiência na fabricação e utilização de barreiras contra água e relatórios de testes relevantes;
3) resultados de pesquisas sobre a influência das características das fitas bloqueadoras de água no desempenho de cabos de fibra óptica.
4. 1 Aparência
A aparência da fita de barreira à água deve ser de fibras distribuídas uniformemente; a superfície deve ser plana e livre de rugas, vincos e rasgos; não deve haver fendas na largura da fita; o material compósito deve estar livre de delaminação; a fita deve estar bem enrolada e as bordas da fita manual devem estar livres do “formato de chapéu de palha”.
4.2 Resistência mecânica do waterstop
A resistência à tração do waterstop depende do método de fabricação da fita não tecida de poliéster, nas mesmas condições quantitativas, o método da viscose é melhor que o método laminado a quente de produção do produto, a resistência à tração, a espessura também é mais fina. A resistência à tração da fita de barreira contra água varia de acordo com a forma como o cabo é enrolado ou enrolado no cabo.
Este é um indicador chave para duas das correias de bloqueio de água, para as quais o método de teste deve ser unificado com o dispositivo, líquido e procedimento de teste. O principal material bloqueador de água na fita bloqueadora de água é o poliacrilato de sódio parcialmente reticulado e seus derivados, que são sensíveis à composição e natureza dos requisitos de qualidade da água, a fim de unificar o padrão da altura de inchaço da água. fita de bloqueio, prevalecerá o uso de água deionizada (água destilada é usada na arbitragem), pois não há componente aniônico e catiônico na água deionizada, que é basicamente água pura. O multiplicador de absorção da resina de absorção de água em diferentes qualidades de água varia muito, se o multiplicador de absorção em água pura for 100% do valor nominal; na água da torneira é de 40% a 60% (dependendo da qualidade da água de cada localidade); na água do mar é de 12%; a água subterrânea ou de sarjeta é mais complexa, é difícil determinar o percentual de absorção e seu valor será muito baixo. Para garantir o efeito de barreira à água e a vida útil do cabo, é melhor usar uma fita de barreira à água com uma altura de dilatação > 10 mm.
4.3 Propriedades elétricas
De modo geral, o cabo óptico não contém a transmissão de sinais elétricos do fio metálico, portanto não envolve o uso de fita de resistência à água semicondutora, apenas 33 Wang Qiang, etc .: fita de resistência à água do cabo óptico
Cabo composto elétrico antes da presença de sinais elétricos, requisitos específicos de acordo com a estrutura do cabo pelo contrato.
4.4 Estabilidade térmica A maioria das variedades de fitas bloqueadoras de água podem atender aos requisitos de estabilidade térmica: resistência à temperatura de longo prazo de 90°C, temperatura máxima de trabalho de 160°C, resistência à temperatura instantânea de 230°C. O desempenho da fita bloqueadora de água não deve mudar após um período de tempo especificado nessas temperaturas.
A resistência do gel deve ser a característica mais importante de um material intumescente, enquanto a taxa de expansão é usada apenas para limitar o comprimento da penetração inicial da água (menos de 1 m). Um bom material de expansão deve ter a taxa de expansão correta e alta viscosidade. Um material com fraca barreira à água, mesmo com uma elevada taxa de expansão e baixa viscosidade, terá fracas propriedades de barreira à água. Isto pode ser testado em comparação com vários ciclos térmicos. Sob condições hidrolíticas, o gel irá decompor-se num líquido de baixa viscosidade que irá deteriorar a sua qualidade. Isto é conseguido agitando uma suspensão de água pura contendo pó expansível por 2 horas. O gel resultante é então separado do excesso de água e colocado em um viscosímetro rotativo para medir a viscosidade antes e depois de 24 horas a 95°C. A diferença na estabilidade do gel pode ser observada. Isso geralmente é feito em ciclos de 8h de 20°C a 95°C e 8h de 95°C a 20°C. As normas alemãs relevantes exigem 126 ciclos de 8h.
4. 5 Compatibilidade A compatibilidade da barreira de água é uma característica particularmente importante em relação à vida útil do cabo de fibra óptica e deve, portanto, ser considerada em relação aos materiais do cabo de fibra óptica envolvidos até agora. Como a compatibilidade leva muito tempo para se tornar aparente, o teste de envelhecimento acelerado deve ser utilizado, ou seja, a amostra do material do cabo é limpa, envolvida com uma camada de fita impermeável seca e mantida em uma câmara de temperatura constante a 100°C por 10 dias, após os quais a qualidade é pesada. A resistência à tração e o alongamento do material não devem mudar em mais de 20% após o teste.
Horário da postagem: 22 de julho de 2022