1 Introduzione
Cù u rapidu sviluppu di a tecnulugia di cumunicazione in l'ultima dicada o più, u campu d'applicazione di i cavi in fibra ottica hè statu in espansione. Cù l'aumentu di i requisiti ambientali per i cavi in fibra ottica, crescenu ancu i requisiti per a qualità di i materiali utilizati in i cavi in fibra ottica. U nastro chì blocca l'acqua per i cavi in fibra ottica hè un materiale cumunu chì blocca l'acqua utilizatu in l'industria di i cavi in fibra ottica, u rolu di sigillatura, impermeabilizazione, prutezzione di l'umidità è di u buffer in i cavi in fibra ottica hè statu largamente ricunnisciutu, è e so varietà è prestazioni sò state continuamente migliorate è perfezionate cù u sviluppu di i cavi in fibra ottica. In l'ultimi anni, a struttura "dry core" hè stata introdutta in u cavu otticu. Stu tipu di materiale di barriera d'acqua per i cavi hè di solitu una cumminazione di nastro, filatu o rivestimentu per impedisce à l'acqua di penetrà longitudinalmente in u core di u cavu. Cù a crescente accettazione di i cavi in fibra ottica à core seccu, i materiali per cavi in fibra ottica à core seccu stanu rimpiazzendu rapidamente i tradiziunali cumposti di riempimentu di cavi à base di vaselina. U materiale à core seccu usa un polimeru chì assorbe rapidamente l'acqua per furmà un idrogel, chì si gonfia è riempie i canali di penetrazione di l'acqua di u cavu. Inoltre, postu chì u materiale di u core seccu ùn cuntene micca grassu appiccicosu, ùn sò necessarii salviette, solventi o detergenti per preparà u cavu per a giunzione, è u tempu di giunzione di u cavu hè assai riduttu. U pesu ligeru di u cavu è a bona adesione trà u filu di rinforzu esternu è a guaina ùn sò micca ridutti, ciò chì ne face una scelta pupulare.
2 L'impattu di l'acqua nantu à u cavu è u mecanismu di resistenza à l'acqua
A ragione principale per a quale si devenu piglià una varietà di misure di bloccu di l'acqua hè chì l'acqua chì entra in u cavu si decompone in idrogenu è ioni O H-, ciò chì aumenterà a perdita di trasmissione di a fibra ottica, riducerà e prestazioni di a fibra è accurterà a vita di u cavu. E misure di bloccu di l'acqua più cumuni sò u riempimentu cù pasta di petroliu è l'aghjunghje di nastro adesivo, chì sò riempiti in u spaziu trà u core di u cavu è a guaina per impedisce à l'acqua è à l'umidità di sparghjesi verticalmente, ghjucendu cusì un rolu in u bloccu di l'acqua.
Quandu e resine sintetiche sò aduprate in grande quantità cum'è isolanti in i cavi in fibra ottica (prima in i cavi), questi materiali isolanti ùn sò ancu immuni à l'ingressu di l'acqua. A furmazione di "arburi d'acqua" in u materiale isolante hè a ragione principale di l'impattu nantu à e prestazioni di trasmissione. U mecanismu per u quale u materiale isolante hè affettatu da l'arburi d'acqua hè generalmente spiegatu cusì: per via di u forte campu elettricu (un'altra ipotesi hè chì e proprietà chimiche di a resina sò cambiate da a scarica assai debule di l'elettroni accelerati), e molecule d'acqua penetranu attraversu i diversi numeri di micropori presenti in u materiale di guaina di u cavu in fibra ottica. E molecule d'acqua penetreranu attraversu i diversi numeri di micropori in u materiale di guaina di u cavu, furmendu "arburi d'acqua", accumulendu gradualmente una grande quantità d'acqua è sparghjendusi in a direzzione longitudinale di u cavu, è affettendu e prestazioni di u cavu. Dopu anni di ricerca è teste internaziunali, à a mità di l'anni 1980, per truvà un modu per eliminà u megliu modu per pruduce arburi d'acqua, vale à dì, prima di l'estrusione di u cavu avvoltu in un stratu di assorbimentu d'acqua è espansione di a barriera d'acqua per impedisce è rallentà a crescita di l'arburi d'acqua, bluccendu l'acqua in u cavu in a diffusione longitudinale; à u listessu tempu, per via di danni esterni è infiltrazione d'acqua, a barriera d'acqua pò ancu bluccà rapidamente l'acqua, micca à a diffusione longitudinale di u cavu.
3 Panoramica di a barriera d'acqua di u cavu
3. 1 Classificazione di e barriere d'acqua per i cavi in fibra ottica
Ci sò parechji modi per classificà e barriere d'acqua per i cavi ottici, chì ponu esse classificate secondu a so struttura, qualità è spessore. In generale, ponu esse classificate secondu a so struttura: waterstop laminatu à doppia faccia, waterstop rivestitu à una faccia è waterstop à film cumpostu. A funzione di barriera d'acqua di a barriera d'acqua hè principalmente dovuta à u materiale à altu assorbimentu d'acqua (chjamatu barriera d'acqua), chì pò gonfià rapidamente dopu chì a barriera d'acqua scontra l'acqua, furmendu un grande vulume di gel (a barriera d'acqua pò assorbe centinaie di volte più acqua di sè stessa), impedendu cusì a crescita di l'arburu d'acqua è impedendu a cuntinuazione di l'infiltrazione è a diffusione di l'acqua. Quessi includenu polisaccaridi sia naturali sia chimicamente mudificati.
Ancu s'è sti bloccanti d'acqua naturali o semi-naturali anu bone proprietà, anu dui svantaghji fatali:
1) sò biodegradabili è 2) sò altamente inflammabili. Questu rende improbabile ch'elli sianu aduprati in i materiali di i cavi in fibra ottica. L'altru tipu di materiale sinteticu in a resistenza à l'acqua hè rapprisintatu da i poliacrilati, chì ponu esse aduprati cum'è resistenti à l'acqua per i cavi ottici perchè rispondenu à i seguenti requisiti: 1) quandu sò secchi, ponu cuntrastà e tensioni generate durante a fabricazione di cavi ottici;
2) quandu sò secchi, ponu suppurtà e cundizioni operative di i cavi ottici (cicli termichi da a temperatura ambiente à 90 °C) senza influenzà a durata di vita di u cavu, è ponu ancu suppurtà temperature elevate per brevi periodi di tempu;
3) quandu l'acqua entra, ponu gonfià si rapidamente è furmà un gel cù una velocità di espansione.
4) pruduce un gel assai viscosu, ancu à alte temperature a viscosità di u gel hè stabile per un bellu pezzu.
A sintesi di l'idrorepellenti pò esse divisa in generale in metudi chimichi tradiziunali - metudu di fase inversa (mettudu di reticulazione di polimerizazione acqua-in-oliu), u so propiu metudu di polimerizazione di reticulazione - metudu di discu, metudu d'irradiazione - metudu di raggi γ "cobalt 60". U metudu di reticulazione hè basatu annantu à u metudu di radiazione γ "cobalt 60". I diversi metudi di sintesi anu diversi gradi di polimerizazione è di reticulazione è dunque esigenze assai strette per l'agente bloccante d'acqua necessariu in i nastri bloccanti d'acqua. Solu pochissimi poliacrilati ponu risponde à i quattru requisiti sopra menzionati, secondu l'esperienza pratica, l'agenti bloccanti d'acqua (resine chì assorbenu l'acqua) ùn ponu micca esse aduprati cum'è materie prime per una sola parte di u poliacrilatu di sodiu reticulatu, devenu esse aduprati in un metudu di reticulazione multi-polimeru (vale à dì una varietà di parte di a mistura di poliacrilatu di sodiu reticulatu) per ottene u scopu di multipli di assorbimentu d'acqua veloci è alti. I requisiti basi sò: u multiplu d'assorbimentu d'acqua pò ghjunghje à circa 400 volte, a velocità d'assorbimentu d'acqua pò ghjunghje à u primu minutu per assorbe u 75% di l'acqua assorbita da a resistenza à l'acqua; requisiti di stabilità termica di asciugatura di a resistenza à l'acqua: resistenza à a temperatura à longu andà di 90 °C, a temperatura massima di travagliu di 160 °C, resistenza à a temperatura istantanea di 230 °C (particolarmente impurtante per i cavi cumposti fotoelettrici cù segnali elettrici); assorbimentu d'acqua dopu a furmazione di requisiti di stabilità di u gel: dopu parechji cicli termichi (20 °C ~ 95 °C) A stabilità di u gel dopu l'assorbimentu d'acqua richiede: gel d'alta viscosità è forza di u gel dopu parechji cicli termichi (da 20 °C à 95 °C). A stabilità di u gel varia cunsiderabilmente secondu u metudu di sintesi è i materiali utilizati da u fabricatore. À u listessu tempu, micca più veloce hè a velocità di espansione, megliu hè, certi prudutti cercanu a velocità in un solu latu, l'usu di additivi ùn hè micca favurevule à a stabilità di l'idrogel, a distruzzione di a capacità di ritenzione d'acqua, ma micca per ottene l'effettu di resistenza à l'acqua.
3. 3 caratteristiche di u nastro impermeabilizante Cum'è u cavu in a fabricazione, a prova, u trasportu, u almacenamentu è l'usu di u prucessu per resiste à a prova ambientale, cusì da a perspettiva di l'usu di u cavu otticu, i requisiti di u nastro impermeabilizante per cavu sò i seguenti:
1) distribuzione di fibre d'aspettu, materiali cumposti senza delaminazione è polvere, cù una certa resistenza meccanica, adatta à i bisogni di u cavu;
2) qualità uniforme, ripetibile, stabile, in a furmazione di u cavu ùn serà micca delaminata è pruducerà
3) alta pressione di espansione, velocità di espansione rapida, bona stabilità di u gel;
4) bona stabilità termica, adatta per vari processi successivi;
5) alta stabilità chimica, ùn cuntene micca cumpunenti currusivi, resistente à i batteri è à l'erosione di a muffa;
6) bona cumpatibilità cù altri materiali di cavi ottici, resistenza à l'ossidazione, ecc.
4 Norme di prestazione di barriera d'acqua per cavi ottici
Un gran numeru di risultati di ricerca mostranu chì a resistenza à l'acqua senza qualificazione à a stabilità à longu andà di e prestazioni di trasmissione di u cavu pruducerà un grande dannu. Stu dannu, in u prucessu di fabricazione è l'ispezione di fabbrica di u cavu in fibra ottica hè difficiule da truvà, ma apparirà gradualmente in u prucessu di posa di u cavu dopu l'usu. Dunque, u sviluppu puntuale di standard di prova cumpleti è precisi, per truvà una basa per a valutazione chì tutte e parti ponu accettà, hè diventatu un compitu urgente. A ricerca, l'esplorazione è l'esperimenti approfonditi di l'autore nantu à e cinture chì bloccanu l'acqua anu furnitu una basa tecnica adatta per u sviluppu di standard tecnichi per e cinture chì bloccanu l'acqua. Determinate i parametri di prestazione di u valore di barriera à l'acqua basatu annantu à i seguenti:
1) i requisiti di u standard di u cavu otticu per u waterstop (principalmente i requisiti di u materiale di u cavu otticu in u standard di u cavu otticu);
2) sperienza in a fabricazione è l'usu di barriere d'acqua è rapporti di prova pertinenti;
3) risultati di ricerca nantu à l'influenza di e caratteristiche di i nastri impermeabili nantu à e prestazioni di i cavi in fibra ottica.
4. 1 Aspettu
L'aspettu di a cinta di barriera d'acqua deve esse fibre distribuite uniformemente; a superficia deve esse piatta è senza rughe, pieghe è strappi; ùn ci deve esse spaccature in a larghezza di a cinta; u materiale cumpostu deve esse senza delaminazione; a cinta deve esse avvolta strettamente è i bordi di a cinta tenuta à manu devenu esse liberi da a "forma di cappellu di paglia".
4.2 Resistenza meccanica di u waterstop
A resistenza à a trazione di u nastru impermeabile dipende da u metudu di fabricazione di u nastru non tissutu di poliester, sottu à e stesse cundizioni quantitative, u metudu di a viscosa hè megliu cà u metudu di pruduzzione di a resistenza à a trazione di u pruduttu, u spessore hè ancu più finu. A resistenza à a trazione di u nastru di barriera d'acqua varieghja secondu u modu in cui u cavu hè avvoltu o avvoltu intornu à u cavu.
Questu hè un indicatore chjave per duie di e cinture di bloccu di l'acqua, per e quali u metudu di prova deve esse unificatu cù u dispusitivu, u liquidu è a prucedura di prova. U principale materiale di bloccu di l'acqua in a cinta di bloccu di l'acqua hè poliacrilatu di sodiu parzialmente reticolatu è i so derivati, chì sò sensibili à a cumpusizione è a natura di i requisiti di qualità di l'acqua, per unificà u standard di l'altezza di gonfiore di a cinta di bloccu di l'acqua, prevalerà l'usu di l'acqua deionizzata (l'acqua distillata hè aduprata in l'arbitratu), perchè ùn ci hè micca un cumpunente anionicu è cationicu in l'acqua deionizzata, chì hè basicamente acqua pura. U multiplicatore di assorbimentu di a resina di assorbimentu di l'acqua in diverse qualità d'acqua varia assai, se u multiplicatore di assorbimentu in acqua pura hè 100% di u valore nominale; in l'acqua di rubinettu hè da 40% à 60% (secondu a qualità di l'acqua di ogni locu); in l'acqua di mare hè 12%; l'acqua sutterranee o l'acqua di grondaia hè più cumplessa, hè difficiule di determinà a percentuale di assorbimentu, è u so valore serà assai bassu. Per assicurà l'effettu di barriera à l'acqua è a durata di u cavu, hè megliu aduprà una cinta di barriera à l'acqua cù una altezza di gonfiore di > 10 mm.
4.3 Proprietà elettriche
In generale, u cavu otticu ùn cuntene micca a trasmissione di signali elettrichi di u filu metallicu, dunque ùn implica micca l'usu di nastri d'acqua di resistenza semiconduttrice, solu 33 Wang Qiang, ecc.: nastro di resistenza à l'acqua di u cavu otticu
Cavu cumpostu elettricu prima di a presenza di signali elettrichi, esigenze specifiche secondu a struttura di u cavu da u cuntrattu.
4.4 Stabilità termica A maiò parte di e varietà di nastri impermeabili ponu risponde à i requisiti di stabilità termica: resistenza à a temperatura à longu andà di 90 °C, temperatura massima di funziunamentu di 160 °C, resistenza à a temperatura istantanea di 230 °C. E prestazioni di u nastro impermeabile ùn devenu micca cambià dopu un periodu di tempu specificatu à queste temperature.
A forza di u gel deve esse a caratteristica più impurtante di un materiale intumescente, mentre chì a velocità di espansione hè aduprata solu per limità a lunghezza di a penetrazione iniziale di l'acqua (menu di 1 m). Un bon materiale di espansione deve avè a velocità di espansione adatta è una viscosità elevata. Un materiale di barriera à l'acqua scadente, ancu cù una velocità di espansione elevata è una bassa viscosità, avarà proprietà di barriera à l'acqua scadenti. Questu pò esse testatu in paragone cù un numeru di cicli termichi. In cundizioni idrolitiche, u gel si decompone in un liquidu à bassa viscosità chì ne deteriorerà a qualità. Questu hè ottenutu mescolendu una sospensione d'acqua pura chì cuntene polvere rigonfiante per 2 ore. U gel risultante hè poi separatu da l'acqua in eccessu è piazzatu in un viscosimetru rotante per misurà a viscosità prima è dopu 24 ore à 95 ° C. Si pò vede a differenza in a stabilità di u gel. Questu hè generalmente fattu in cicli di 8 ore da 20 ° C à 95 ° C è 8 ore da 95 ° C à 20 ° C. I standard tedeschi pertinenti richiedenu 126 cicli di 8 ore.
4. 5 Compatibilità A cumpatibilità di a barriera à l'acqua hè una caratteristica particularmente impurtante in relazione à a durata di vita di u cavu in fibra ottica è deve dunque esse cunsiderata in relazione à i materiali di u cavu in fibra ottica implicati finu à avà. Siccomu a cumpatibilità ci vole assai tempu per diventà evidente, deve esse aduprata a prova di invecchiamentu acceleratu, vale à dì chì u campione di materiale di u cavu hè asciugatu, avvoltu cù un stratu di nastro resistente à l'acqua asciuttu è tenutu in una camera à temperatura costante à 100 °C per 10 ghjorni, dopu à chì a qualità hè pesata. A resistenza à a trazione è l'allungamentu di u materiale ùn devenu micca cambià di più di u 20% dopu a prova.
Data di publicazione: 22 di lugliu di u 2022