1 Introdução
Para garantir a vedação longitudinal dos cabos de fibra óptica e evitar que água e umidade penetrem no cabo ou na caixa de junção e corroam o metal e a fibra, resultando em danos por hidrogênio, quebra da fibra e uma queda acentuada no desempenho do isolamento elétrico, os seguintes métodos são comumente usados para evitar água e umidade:
1) Preencher o interior do cabo com graxa tixotrópica, incluindo graxas hidrofóbicas, expansivas à água e expansivas ao calor, entre outras. Esses materiais são oleosos, com grande quantidade de graxa, alto custo, fácil de poluir o meio ambiente, difíceis de limpar (especialmente na emenda do cabo com solvente), e o próprio peso do cabo é muito pesado.
2) Na bainha interna e externa, o uso de anel de barreira de água com adesivo hot melt é um método ineficiente e complexo, que poucos fabricantes conseguem alcançar. 3) O uso de materiais de expansão a seco que bloqueiam a água (pó de expansão absorvente de água, fita de bloqueio de água, etc.). Este método requer alta tecnologia, consumo de material, alto custo e o peso próprio do cabo é muito pesado. Nos últimos anos, a estrutura de "núcleo seco" foi introduzida em cabos ópticos e tem sido bem aplicada no exterior, especialmente na solução do problema de peso próprio pesado e processo de emenda complexo de um grande número de núcleos de cabos ópticos, apresentando vantagens incomparáveis. O material de bloqueio de água usado neste cabo de "núcleo seco" é o fio de bloqueio de água. O fio de bloqueio de água pode absorver água rapidamente e inchar para formar um gel, bloqueando o espaço do canal de água do cabo, atingindo assim o propósito de bloqueio de água. Além disso, o fio impermeabilizante não contém substâncias oleosas e o tempo necessário para preparar a emenda pode ser reduzido consideravelmente, sem a necessidade de lenços umedecidos, solventes e produtos de limpeza. Visando um processo simples, construção conveniente, desempenho confiável e materiais impermeabilizantes de baixo custo, desenvolvemos um novo tipo de fio impermeabilizante para cabos ópticos: fio expansível impermeabilizante.
2 Princípio de bloqueio de água e características do fio de bloqueio de água
A função de bloqueio de água do fio hidrófugo é usar o corpo principal das fibras do fio hidrófugo para formar um grande volume de gel (a absorção de água pode atingir dezenas de vezes o seu próprio volume, como no primeiro minuto, a água pode ser rapidamente expandida de cerca de 0,5 mm para cerca de 5,0 mm de diâmetro). A capacidade de retenção de água do gel é bastante forte, podendo efetivamente impedir o crescimento da árvore hídrica, impedindo assim a penetração e a propagação da água, para atingir o objetivo de resistência à água. Como o cabo de fibra óptica deve suportar diversas condições ambientais durante a fabricação, teste, transporte, armazenamento e uso, o fio hidrófugo deve apresentar as seguintes características para ser utilizado em cabos de fibra óptica:
1) Aparência limpa, espessura uniforme e textura macia;
2) Uma certa resistência mecânica para atender aos requisitos de tensão ao formar o cabo;
3) rápido inchaço, boa estabilidade química e alta resistência para absorção de água e formação de gel;
4) Boa estabilidade química, sem componentes corrosivos, resistente a bactérias e fungos;
5) Boa estabilidade térmica, boa resistência às intempéries, adaptável a vários processamentos e produções subsequentes e diversos ambientes de uso;
6) Boa compatibilidade com outros materiais de cabo de fibra óptica.
3 Fios resistentes à água na aplicação de cabos de fibra óptica
3.1 A utilização de fios resistentes à água em cabos de fibra óptica
Os fabricantes de cabos de fibra óptica podem adotar diferentes estruturas de cabos no processo de produção para atender às necessidades dos usuários de acordo com sua situação real e os requisitos dos usuários:
1) Bloqueio longitudinal de água da bainha externa com fios bloqueadores de água
Na blindagem com fita de aço enrugada, a bainha externa deve ser longitudinalmente impermeável para evitar a entrada de umidade no cabo ou na caixa de conectores. Para obter a barreira longitudinal contra água da bainha externa, são utilizados dois fios de barreira contra água, um dos quais é colocado paralelamente ao núcleo do cabo da bainha interna, e o outro é enrolado ao redor do núcleo do cabo em um determinado passo (8 a 15 cm), coberto com fita de aço enrugada e PE (polietileno), de modo que o fio de barreira contra água divida o espaço entre o núcleo do cabo e a fita de aço em um pequeno compartimento fechado. O fio de barreira contra água incha e forma um gel em pouco tempo, impedindo a entrada de água no cabo e restringindo-a a alguns pequenos compartimentos próximos ao ponto de falha, atingindo assim o objetivo da barreira longitudinal contra água, conforme mostrado na Figura 1.
Figura 1: Uso típico de fio bloqueador de água em cabo óptico
2) Bloqueio longitudinal da alma do cabo com fios de bloqueio de águaPode ser usado no núcleo do cabo de duas partes do fio bloqueador de água, uma está no núcleo do cabo do fio de aço reforçado, usando dois fios bloqueadores de água, geralmente um fio bloqueador de água e fio de aço reforçado colocados em paralelo, outro fio bloqueador de água para um passo maior enrolado ao redor do fio, também há dois fios bloqueadores de água e fio de aço reforçado colocados em paralelo, o uso de fio bloqueador de água de forte capacidade de expansão para bloquear a água; o segundo está na superfície do invólucro solto, antes de apertar a bainha interna, o fio bloqueador de água como um fio de amarração usa, dois fios bloqueadores de água para um passo menor (1 ~ 2 cm) na direção oposta ao redor, formando um compartimento de bloqueio denso e pequeno, para evitar a entrada de água, feito de estrutura de “núcleo de cabo seco”.
3.2 Seleção de fios resistentes à água
Para obter boa resistência à água e desempenho satisfatório do processamento mecânico no processo de fabricação do cabo de fibra óptica, os seguintes aspectos devem ser observados ao selecionar o fio resistente à água:
1) A espessura do fio bloqueador de água
Para garantir que a expansão do fio impermeabilizante preencha a lacuna na seção transversal do cabo, a escolha da espessura do fio impermeabilizante é crucial. Isso está, obviamente, relacionado ao tamanho estrutural do cabo e à taxa de expansão do fio impermeabilizante. A existência de lacunas na estrutura do cabo deve ser minimizada. Utilizando fios impermeabilizantes de alta taxa de expansão, o diâmetro do fio impermeabilizante pode ser reduzido ao mínimo, permitindo obter um desempenho impermeabilizante confiável e, ao mesmo tempo, economizar custos.
2) Taxa de inchaço e força do gel dos fios bloqueadores de água
O teste de penetração de água IEC794-1-F5B é realizado em toda a seção transversal do cabo de fibra óptica. 1 m de coluna de água é adicionado a uma amostra de 3 m de cabo de fibra óptica, garantindo 24 horas sem vazamento. Se a taxa de expansão do fio bloqueador de água não acompanhar a taxa de infiltração de água, é possível que a água tenha passado pela amostra dentro de alguns minutos após o início do teste e o fio bloqueador de água ainda não tenha inchado completamente. Embora, após um período de tempo, o fio bloqueador de água inche completamente e bloqueie a água, isso também é considerado uma falha. Se a taxa de expansão for mais rápida e a força do gel não for suficiente, não será suficiente para resistir à pressão gerada pela coluna de água de 1 m, e o bloqueio de água também falhará.
3) Maciez do fio bloqueador de água
Como a maciez do fio bloqueador de água afeta as propriedades mecânicas do cabo, especialmente a pressão lateral, a resistência ao impacto, etc., o impacto é mais óbvio, então você deve tentar usar um fio bloqueador de água mais macio.
4) A resistência à tração, alongamento e comprimento do fio bloqueador de água
Na produção de cada comprimento de bandeja de cabos, o fio impermeabilizante deve ser contínuo e ininterrupto, o que requer que o fio impermeabilizante tenha uma certa resistência à tração e alongamento, a fim de garantir que o fio impermeabilizante não seja puxado durante o processo de produção, e o cabo não seja danificado em caso de estiramento, dobra ou torção. O comprimento do fio impermeabilizante depende principalmente do comprimento da bandeja de cabos. Para reduzir o número de trocas de fio na produção contínua, quanto maior o comprimento do fio impermeabilizante, melhor.
5) A acidez e a alcalinidade do fio bloqueador de água devem ser neutras, caso contrário, o fio bloqueador de água reagirá com o material do cabo e precipitará hidrogênio.
6) Estabilidade dos fios bloqueadores de água
Tabela 2: Comparação da estrutura de bloqueio de água dos fios de bloqueio de água com outros materiais de bloqueio de água
| Comparar itens | Recheio de geleia | Anel de rolha de água derretida | Fita de bloqueio de água | Fio bloqueador de água |
| Resistência à água | Bom | Bom | Bom | Bom |
| Processabilidade | Simples | Complicado | Mais complexo | Simples |
| Propriedades mecânicas | Qualificado | Qualificado | Qualificado | Qualificado |
| Confiabilidade a longo prazo | Bom | Bom | Bom | Bom |
| Força de ligação da bainha | Justo | Bom | Justo | Bom |
| Risco de conexão | Sim | No | No | No |
| Efeitos de oxidação | Sim | No | No | No |
| Solvente | Sim | No | No | No |
| Massa por unidade de comprimento do cabo de fibra óptica | Pesado | Luz | Mais pesado | Luz |
| Fluxo de material indesejado | Possível | No | No | No |
| Limpeza na produção | Pobre | Mais pobres | Bom | Bom |
| Manuseio de materiais | Tambores de ferro pesados | Simples | Simples | Simples |
| Investimento em equipamentos | Grande | Grande | Maior | Pequeno |
| Custo do material | Mais alto | Baixo | Mais alto | Mais baixo |
| Custos de produção | Mais alto | Mais alto | Mais alto | Mais baixo |
A estabilidade dos fios impermeáveis é medida principalmente pela estabilidade a curto e longo prazo. A estabilidade a curto prazo é considerada principalmente pelo aumento de temperatura a curto prazo (temperatura do processo de extrusão da bainha de até 220 ~ 240 °C) nas propriedades de barreira à água e propriedades mecânicas do impacto do fio de barreira à água; a estabilidade a longo prazo, considerando principalmente o envelhecimento do fio de barreira à água, taxa de expansão, força e estabilidade do gel, resistência à tração e alongamento do impacto, o fio de barreira à água deve ser resistente à água durante toda a vida útil do cabo (20 ~ 30 anos). Semelhante à graxa e à fita impermeabilizantes, a força e a estabilidade do gel do fio impermeabilizante são características importantes. Um fio impermeabilizante com alta força de gel e boa estabilidade pode manter boas propriedades de bloqueio de água por um período considerável. Pelo contrário, de acordo com as normas nacionais alemãs relevantes, em alguns materiais, sob condições de hidrólise, o gel se decomporá em um material muito móvel e de baixo peso molecular, e não atingirá o objetivo de resistência à água a longo prazo.
3.3 Aplicação de fios bloqueadores de água
O fio bloqueador de água, como um excelente material bloqueador de água para cabos ópticos, está substituindo a pasta de óleo, o anel bloqueador de água com adesivo hot melt e a fita bloqueadora de água, etc., usados em grandes quantidades na produção de cabos ópticos. Tabela 2 sobre algumas das características desses materiais bloqueadores de água para comparação.
4 Conclusão
Em resumo, o fio bloqueador de água é um excelente material bloqueador de água adequado para cabos ópticos, tem as características de construção simples, desempenho confiável, alta eficiência de produção, fácil de usar; e o uso do material de preenchimento do cabo óptico tem as vantagens de peso leve, desempenho confiável e baixo custo.
Data de publicação: 16 de julho de 2022