1 Introdução
Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de comunicação na última década, o campo de aplicação dos cabos de fibra óptica vem se expandindo. À medida que os requisitos ambientais para cabos de fibra óptica aumentam, também aumentam os requisitos para a qualidade dos materiais utilizados. A fita de bloqueio de água para cabos de fibra óptica é um material de bloqueio de água comum usado na indústria de cabos de fibra óptica. O papel de vedação, impermeabilização, proteção contra umidade e amortecimento em cabos de fibra óptica tem sido amplamente reconhecido, e suas variedades e desempenho têm sido continuamente aprimorados e aperfeiçoados com o desenvolvimento do cabo de fibra óptica. Nos últimos anos, a estrutura de "núcleo seco" foi introduzida no cabo óptico. Esse tipo de material de barreira à água para cabos geralmente é uma combinação de fita, fio ou revestimento para impedir que a água penetre longitudinalmente no núcleo do cabo. Com a crescente aceitação de cabos de fibra óptica de núcleo seco, os materiais para cabos de fibra óptica de núcleo seco estão substituindo rapidamente os compostos de enchimento de cabos tradicionais 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 gordura pegajosa, não são necessários lenços umedecidos, solventes ou produtos de limpeza para preparar o cabo para a emenda, reduzindo significativamente o tempo de emenda. A leveza do cabo e a boa adesão entre o fio de reforço externo e a capa não são reduzidas, tornando-o uma escolha popular.
2 O impacto da água no cabo e o mecanismo de resistência à água
A principal razão pela qual diversas medidas de bloqueio de água devem ser adotadas é que a água que entra no cabo se decompõe em hidrogênio e íons OH-, o que aumenta a perda de transmissão da fibra óptica, reduz o desempenho da fibra e encurta a vida útil do cabo. As medidas de bloqueio de água mais comuns são o preenchimento com pasta de petróleo e a adição de fita de bloqueio de água, que são preenchidas no espaço entre o núcleo do cabo e a capa para evitar que a água e a umidade se espalhem verticalmente, desempenhando assim um papel no bloqueio de água.
Quando resinas sintéticas são usadas em grandes quantidades como isolantes em cabos de fibra óptica (primeiramente em cabos), esses materiais isolantes também não são imunes à entrada de água. A formação de "árvores de água" no material isolante é a principal razão para o impacto no desempenho da transmissão. O mecanismo pelo qual o material isolante é afetado pelas árvores de água 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 capa do cabo, formando "árvores de água", acumulando gradualmente uma grande quantidade de água e se espalhando na direção longitudinal do cabo, afetando o desempenho do cabo. Após anos de pesquisa e testes internacionais, em meados da década de 1980, para encontrar uma maneira de eliminar a melhor maneira 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 de 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, não a extensão longitudinal do cabo.
3 Visão geral da barreira de água do cabo
3.1 Classificação de barreiras de água de cabos de fibra óptica
Existem muitas maneiras de classificar barreiras de água para cabos ópticos, que podem ser classificadas de acordo com sua estrutura, qualidade e espessura. Em geral, elas podem ser classificadas de acordo com sua estrutura: barreiras de água laminadas de dupla face, barreiras de água revestidas de uma face e barreiras de água de filme composto. A função de barreira de água da barreira de água se deve principalmente ao material de alta absorção de água (chamado barreira de água), que pode inchar rapidamente após o contato com a água, formando um grande volume de gel (a barreira de água pode absorver centenas de vezes mais água do que ela mesma), impedindo assim o crescimento da árvore de água e a infiltração e propagação contínuas de água. Estes incluem polissacarídeos naturais e quimicamente modificados.
Embora esses bloqueadores de água naturais ou seminaturais tenham boas propriedades, eles têm duas desvantagens fatais:
1) são biodegradáveis e 2) são altamente inflamáveis. Isso torna improvável seu uso em materiais para cabos de fibra óptica. O outro tipo de material sintético presente na resina resistente à água são os poliacrilatos, que podem ser usados como resinas resistentes à água para cabos ópticos, pois atendem aos seguintes requisitos: 1) quando secos, podem neutralizar as tensões geradas durante a fabricação de cabos ópticos;
2) quando secos, podem suportar as condições de operação dos cabos ópticos (ciclo térmico da temperatura ambiente até 90 °C) sem afetar a vida útil do cabo, podendo também suportar altas temperaturas por curtos períodos de tempo;
3) quando entra água, 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 - método de raios gama "cobalto 60". O método de reticulação é baseado no método de radiação gama "cobalto 60". Os diferentes métodos de síntese têm diferentes graus de polimerização e reticulação e, portanto, requisitos muito rigorosos para o agente de bloqueio de água necessário em fitas de bloqueio de água. Apenas alguns poliacrilatos podem atender aos quatro requisitos acima, de acordo com a experiência prática, os agentes de bloqueio de água (resinas absorventes de água) não podem ser usados como matérias-primas para uma única parte do poliacrilato de sódio reticulado, deve ser usado em um método de reticulação multipolímero (ou seja, uma variedade de parte da mistura de poliacrilato de sódio reticulado) a fim de atingir o objetivo de múltiplos de rápida e alta absorção de água. Os requisitos básicos são: a 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 da resistência à água: resistência à temperatura de longo prazo de 90 ° C, a 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 de gel: após vários ciclos térmicos (20 ° C ~ 95 ° C) A estabilidade do gel após a absorção de água requer: gel de alta viscosidade e força 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 usados 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 são propícios à estabilidade do hidrogel, a destruição da capacidade de retenção de água, mas não para atingir o efeito de resistência à água.
3. 3 características da fita de bloqueio de água Como o cabo na fabricação, teste, transporte, armazenamento e uso do processo para resistir ao teste ambiental, então, da perspectiva do uso do cabo óptico, os requisitos da fita de bloqueio de água do cabo são os seguintes:
1) distribuição de fibras de aparência, materiais compostos sem delaminação e pó, com certa resistência mecânica, adequados às necessidades do cabo;
2) qualidade uniforme, repetível e estável, na formação do cabo não será delaminado e produzirá
3) alta pressão de expansão, velocidade de expansão rápida, boa estabilidade do gel;
4) boa estabilidade térmica, adequada para vários processamentos subsequentes;
5) alta estabilidade química, não contém componentes corrosivos, resistente à erosão por bactérias e mofo;
6) boa compatibilidade com outros materiais de cabo óptico, resistência à oxidação, etc.
4 Padrões de desempenho de barreira à água para cabos ópticos
Um grande número de resultados de pesquisas demonstra que a resistência à água não qualificada pode causar grandes danos à estabilidade a longo prazo do desempenho da transmissão por cabo. Esses danos são difíceis de detectar durante o processo de fabricação e a inspeção de fábrica do cabo de fibra óptica, mas aparecerão gradualmente durante a instalação do cabo após o uso. Portanto, o desenvolvimento oportuno de padrões de teste abrangentes e precisos, a fim de encontrar uma base para a avaliação que todas as partes possam aceitar, tornou-se uma tarefa urgente. A extensa pesquisa, exploração e experimentos do autor sobre correias de bloqueio de água forneceram uma base técnica adequada para o desenvolvimento de padrões técnicos para correias de bloqueio de água. Determine os parâmetros de desempenho do valor da barreira de 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 de água e relatórios de testes relevantes;
3) resultados de pesquisas sobre a influência das características das fitas de bloqueio 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 rachaduras na largura da fita; o material composto deve estar livre de delaminação; a fita deve ser enrolada firmemente 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 da fita impermeável depende do método de fabricação da fita não tecida de poliéster. Nas mesmas condições quantitativas, o método de viscose é superior ao método de laminação a quente para a produção do produto, com uma espessura também mais fina. A resistência à tração da fita impermeável varia de acordo com a forma como o cabo é enrolado ou enrolado.
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 de bloqueio de água na fita de bloqueio de água é parcialmente poliacrilato de sódio 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 expansão da fita de bloqueio de água, o uso de água deionizada deve prevalecer (água destilada é usada na arbitragem), porque não há componentes aniônicos e catiônicos 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 local); na água do mar é de 12%; água subterrânea ou água de calha é mais complexa, é difícil determinar a porcentagem 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 altura de expansão de > 10 mm.
4.3Propriedades elétricas
De um 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 elétrico composto 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 de bloqueio de água atende aos requisitos de estabilidade térmica: resistência à temperatura de longo prazo de 90 °C, temperatura máxima de trabalho de 160 °C e resistência instantânea à temperatura de 230 °C. O desempenho da fita de bloqueio de água não deve mudar após um período de tempo especificado nessas temperaturas.
A força 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 de água (menos de 1 m). Um bom material de expansão deve ter a taxa de expansão correta e alta viscosidade. Um material de barreira à água de baixa qualidade, mesmo com alta taxa de expansão e baixa viscosidade, terá propriedades de barreira à água de baixa qualidade. Isso pode ser testado em comparação com vários ciclos térmicos. Sob condições hidrolíticas, o gel se decompõe em um líquido de baixa viscosidade, o que deteriora sua qualidade. Isso é obtido agitando uma suspensão de água pura contendo pó intumescente por 2 h. O gel resultante é então separado do excesso de água e colocado em um viscosímetro rotativo para medir a viscosidade antes e após 24 h a 95 °C. A diferença na estabilidade do gel pode ser observada. Isso geralmente é feito em ciclos de 8 h de 20 °C a 95 °C e de 8 h de 95 °C a 20 °C. As normas alemãs relevantes exigem 126 ciclos de 8 h.
4. 5 Compatibilidade A compatibilidade da barreira à água é uma característica particularmente importante em relação à vida útil do cabo de fibra óptica e, portanto, deve ser considerada em relação aos materiais de cabo de fibra óptica envolvidos até o momento. Como a compatibilidade leva muito tempo para se tornar evidente, o ensaio de envelhecimento acelerado deve ser utilizado, ou seja, a amostra do material do cabo é limpa, envolvida com uma camada de fita adesiva seca resistente à água 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 variar mais de 20% após o ensaio.
Data de publicação: 22 de julho de 2022