1 Introducción
Con el rápido desarrollo de la tecnología de las comunicaciones durante la última década, el campo de aplicación de los cables de fibra óptica se ha expandido. A medida que aumentan los requisitos ambientales, también aumentan los de calidad de los materiales utilizados. La cinta impermeabilizante para cables de fibra óptica es un material común en la industria. Su función de sellado, impermeabilización, protección contra la humedad y amortiguación es ampliamente reconocida, y sus variedades y rendimiento se han mejorado y perfeccionado continuamente con el desarrollo de los cables de fibra óptica. En los últimos años, se introdujo la estructura de "núcleo seco" en los cables ópticos. Este tipo de material de barrera de agua suele ser una combinación de cinta, hilo o revestimiento para evitar la penetración longitudinal del agua en el núcleo del cable. Con la creciente aceptación de los cables de fibra óptica con núcleo seco, estos materiales están reemplazando rápidamente a los tradicionales compuestos de relleno a base de vaselina. El material de núcleo seco utiliza un polímero que absorbe agua rápidamente para formar un hidrogel, que se expande y rellena los canales de penetración del cable. Además, como el material del núcleo seco no contiene grasa pegajosa, no se requieren toallitas, disolventes ni limpiadores para preparar el cable para el empalme, lo que reduce considerablemente el tiempo de empalme. El peso ligero del cable y la buena adhesión entre el hilo de refuerzo exterior y la cubierta no se ven afectados, lo que lo convierte en una opción popular.
2 El impacto del agua en el cable y el mecanismo de resistencia al agua
La razón principal por la que se deben tomar diversas medidas de bloqueo de agua es que el agua que entra en el cable se descompone en hidrógeno e iones OH-, lo que aumenta la pérdida de transmisión de la fibra óptica, reduce su rendimiento y acorta su vida útil. Las medidas más comunes para bloquear el agua son rellenar el espacio entre el núcleo y la cubierta del cable con pasta de petróleo y cinta impermeabilizante. Estas se utilizan para evitar que el agua y la humedad se propaguen verticalmente, contribuyendo así al bloqueo de agua.
Cuando se utilizan resinas sintéticas en grandes cantidades como aislantes en cables de fibra óptica (en primer lugar, cables), estos materiales aislantes no son inmunes a la penetración de agua. La formación de "árboles de agua" en el material aislante es la principal causa del impacto en el rendimiento de la transmisión. El mecanismo por el cual el material aislante se ve afectado por los árboles de agua suele explicarse de la siguiente manera: debido al intenso campo eléctrico (otra hipótesis es que las propiedades químicas de la resina se ven alteradas por la muy débil descarga de electrones acelerados), las moléculas de agua penetran a través de los diferentes números de microporos presentes en el material de revestimiento del cable de fibra óptica. Las moléculas de agua penetrarán a través de los diferentes números de microporos en el material de revestimiento del cable, formando "árboles de agua", acumulando gradualmente una gran cantidad de agua y extendiéndose longitudinalmente en el cable, lo que afecta al rendimiento del cable. Después de años de investigación y pruebas internacionales, a mediados de la década de 1980, para encontrar una manera de eliminar la mejor manera de producir árboles de agua, es decir, antes de la extrusión del cable envuelto en una capa de absorción de agua y expansión de la barrera de agua para inhibir y ralentizar el crecimiento de árboles de agua, bloqueando el agua en el cable dentro de la extensión longitudinal; al mismo tiempo, debido al daño externo y la infiltración de agua, la barrera de agua también puede bloquear rápidamente el agua, no a la extensión longitudinal del cable.
3 Descripción general de la barrera de agua del cable
3. 1 Clasificación de las barreras de agua para cables de fibra óptica
Existen diversas formas de clasificar las barreras de agua para cables ópticos según su estructura, calidad y grosor. En general, se clasifican según su estructura: barrera de agua laminada de doble cara, barrera de agua recubierta de una sola cara y barrera de agua de película compuesta. La función de barrera de agua se debe principalmente al material de alta absorción de agua (denominado barrera de agua), que se hincha rápidamente al entrar en contacto con el agua, formando un gran volumen de gel (la barrera de agua puede absorber cientos de veces más agua que ella misma), lo que impide el crecimiento del árbol de agua y la infiltración y propagación continuas del agua. Estos incluyen polisacáridos tanto naturales como modificados químicamente.
Aunque estos bloqueadores de agua naturales o seminaturales tienen buenas propiedades, tienen dos desventajas fatales:
1) Son biodegradables y 2) altamente inflamables. Por lo tanto, es improbable su uso en materiales para cables de fibra óptica. El otro tipo de material sintético en la resistencia al agua son los poliacrilatos, que pueden utilizarse como resistencias al agua para cables ópticos porque cumplen los siguientes requisitos: 1) cuando están secos, pueden contrarrestar las tensiones generadas durante la fabricación de cables ópticos;
2) cuando están secos, pueden soportar las condiciones de funcionamiento de los cables ópticos (ciclo térmico desde temperatura ambiente hasta 90 °C) sin afectar la vida útil del cable, y también pueden soportar altas temperaturas durante cortos períodos de tiempo;
3) Cuando entra agua, pueden hincharse rápidamente y formar un gel con una velocidad de expansión.
4) produce un gel altamente viscoso, incluso a altas temperaturas la viscosidad del gel es estable durante mucho tiempo.
La síntesis de repelentes de agua se puede dividir en métodos químicos tradicionales: método de fase reversa (método de reticulación por polimerización de agua en aceite), su propio método de polimerización por reticulación (método de disco) y método de irradiación (método de rayos γ de "cobalto 60"). El método de reticulación se basa en el método de radiación γ de "cobalto 60". Los diferentes métodos de síntesis tienen diferentes grados de polimerización y reticulación y, por lo tanto, requisitos muy estrictos para el agente bloqueador de agua requerido en las cintas bloqueadoras de agua. Solo muy pocos poliacrilatos pueden cumplir los cuatro requisitos anteriores; según la experiencia práctica, los agentes bloqueadores de agua (resinas absorbentes de agua) no se pueden usar como materias primas para una sola parte del poliacrilato de sodio reticulado, sino que deben usarse en un método de reticulación multipolímero (es decir, una variedad de parte de la mezcla de poliacrilato de sodio reticulado) para lograr el propósito de múltiplos de absorción de agua rápidos y altos. Los requisitos básicos son: la absorción de agua múltiple puede alcanzar aproximadamente 400 veces, la tasa de absorción de agua puede alcanzar el primer minuto para absorber el 75% del agua absorbida por la resistencia al agua; requisitos de estabilidad térmica del secado de la resistencia al agua: resistencia a la temperatura a largo plazo de 90 °C, temperatura máxima de trabajo de 160 °C, resistencia a la temperatura instantánea de 230 °C (especialmente importante para el cable compuesto fotoeléctrico con señales eléctricas); absorción de agua después de la formación de requisitos de estabilidad del gel: después de varios ciclos térmicos (20 °C ~ 95 °C) La estabilidad del gel después de la absorción de agua requiere: gel de alta viscosidad y resistencia del gel después de varios ciclos térmicos (20 °C a 95 °C). La estabilidad del gel varía considerablemente dependiendo del método de síntesis y los materiales utilizados por el fabricante. Al mismo tiempo, no cuanto más rápida sea la tasa de expansión, mejor, algunos productos buscan la velocidad unilateralmente, el uso de aditivos no es propicio para la estabilidad del hidrogel, la destrucción de la capacidad de retención de agua, pero no para lograr el efecto de la resistencia al agua.
3. 3 características de la cinta bloqueadora de agua Como el cable en la fabricación, prueba, transporte, almacenamiento y uso del proceso para soportar la prueba ambiental, desde la perspectiva del uso del cable óptico, los requisitos de la cinta bloqueadora de agua del cable son los siguientes:
1) Distribución de fibra de apariencia, materiales compuestos sin delaminación ni polvo, con cierta resistencia mecánica, adecuado para las necesidades del cable;
2) calidad uniforme, repetible y estable, en la formación del cable no se deslaminará y producirá
3) alta presión de expansión, rápida velocidad de expansión, buena estabilidad del gel;
4) buena estabilidad térmica, adecuada para diversos procesamientos posteriores;
5) alta estabilidad química, no contiene componentes corrosivos, resistente a la erosión por bacterias y moho;
6) Buena compatibilidad con otros materiales de cable óptico, resistencia a la oxidación, etc.
4 Estándares de rendimiento de barrera de agua para cables ópticos
Numerosos resultados de investigación demuestran que una resistencia al agua insuficiente para la estabilidad a largo plazo del rendimiento de transmisión del cable puede resultar gravemente perjudicial. Este daño, difícil de detectar durante el proceso de fabricación y la inspección en fábrica del cable de fibra óptica, se manifestará gradualmente durante el tendido del cable tras su uso. Por lo tanto, es urgente desarrollar oportunamente normas de prueba completas y precisas que sirvan de base para una evaluación aceptable para todas las partes. La extensa investigación, exploración y experimentación del autor sobre correas de bloqueo de agua han proporcionado una base técnica adecuada para el desarrollo de normas técnicas para correas de bloqueo de agua. Determine los parámetros de rendimiento del valor de barrera de agua con base en lo siguiente:
1) los requisitos de la norma de cable óptico para el estanco (principalmente los requisitos del material del cable óptico en la norma de cable óptico);
2) experiencia en la fabricación y utilización de barreras de agua e informes de pruebas pertinentes;
3) Resultados de la investigación sobre la influencia de las características de las cintas bloqueadoras de agua en el rendimiento de los cables de fibra óptica.
4. 1 Apariencia
La apariencia de la cinta de barrera de agua debe ser de fibras distribuidas uniformemente; la superficie debe ser plana y libre de arrugas, pliegues y rasgaduras; no debe haber divisiones en el ancho de la cinta; el material compuesto debe estar libre de delaminación; la cinta debe estar enrollada firmemente y los bordes de la cinta manual deben estar libres de la "forma de sombrero de paja".
4.2 Resistencia mecánica del waterstop
La resistencia a la tracción de la cinta impermeabilizante depende del método de fabricación de la cinta no tejida de poliéster. En las mismas condiciones cuantitativas, el método de viscosa ofrece una mejor resistencia a la tracción que el método de laminado en caliente, y su espesor también es menor. La resistencia a la tracción de la cinta impermeabilizante varía según la forma en que se enrolla el cable.
Este es un indicador clave para dos de las bandas de bloqueo de agua, para las cuales el método de prueba debe unificarse con el dispositivo, el líquido y el procedimiento de prueba. El principal material de bloqueo de agua en la cinta de bloqueo de agua es poliacrilato de sodio parcialmente reticulado y sus derivados, que son sensibles a la composición y naturaleza de los requisitos de calidad del agua. Para unificar el estándar de la altura de hinchamiento de la cinta de bloqueo de agua, prevalecerá el uso de agua desionizada (el agua destilada se utiliza en el arbitraje), porque no hay componentes aniónicos ni catiónicos en el agua desionizada, que es básicamente agua pura. El multiplicador de absorción de la resina de absorción de agua en diferentes calidades de agua varía mucho: si el multiplicador de absorción en agua pura es del 100% del valor nominal; en agua del grifo es del 40% al 60% (dependiendo de la calidad del agua de cada ubicación); en agua de mar es del 12%; el agua subterránea o de alcantarilla es más compleja, es difícil determinar el porcentaje de absorción y su valor será muy bajo. Para garantizar el efecto de barrera de agua y la vida útil del cable, es mejor utilizar una cinta de barrera de agua con una altura de hinchamiento de > 10 mm.
4.3 Propiedades eléctricas
En términos generales, el cable óptico no contiene la transmisión de señales eléctricas del cable metálico, por lo que no implica el uso de cinta de agua de resistencia semiconductora, solo 33 Wang Qiang, etc .: cinta de resistencia al agua para cable óptico
Cable eléctrico compuesto ante la presencia de señales eléctricas, requisitos específicos según la estructura del cable por contrato.
4.4 Estabilidad térmica. La mayoría de las cintas impermeabilizantes cumplen con los requisitos de estabilidad térmica: resistencia a temperaturas de larga duración de 90 °C, temperatura máxima de trabajo de 160 °C y resistencia instantánea de 230 °C. El rendimiento de la cinta impermeabilizante no debería verse afectado tras un periodo de tiempo determinado a estas temperaturas.
La resistencia del gel debe ser la característica más importante de un material intumescente, mientras que la velocidad de expansión solo se utiliza para limitar la longitud de penetración inicial del agua (menos de 1 m). Un buen material de expansión debe tener la velocidad de expansión adecuada y una alta viscosidad. Un material con una barrera de agua deficiente, incluso con una alta velocidad de expansión y baja viscosidad, tendrá propiedades de barrera de agua deficientes. Esto puede comprobarse comparándolo con varios ciclos térmicos. En condiciones hidrolíticas, el gel se descompone en un líquido de baja viscosidad, lo que deteriora su calidad. Esto se consigue agitando una suspensión de agua pura que contiene polvo hinchable durante 2 h. A continuación, el gel resultante se separa del exceso de agua y se coloca en un viscosímetro rotatorio para medir la viscosidad antes y después de 24 h a 95 °C. Se puede observar la diferencia en la estabilidad del gel. Esto se suele realizar en ciclos de 8 h de 20 °C a 95 °C y de 8 h de 95 °C a 20 °C. Las normas alemanas pertinentes exigen 126 ciclos de 8 h.
4. 5 Compatibilidad. La compatibilidad de la barrera de agua es una característica particularmente importante para la vida útil del cable de fibra óptica y, por lo tanto, debe considerarse en relación con los materiales utilizados hasta el momento. Dado que la compatibilidad tarda mucho en manifestarse, se debe utilizar la prueba de envejecimiento acelerado; es decir, la muestra de material del cable se limpia, se envuelve con una capa de cinta impermeable seca y se mantiene en una cámara a temperatura constante de 100 °C durante 10 días, tras lo cual se pesa la calidad. La resistencia a la tracción y la elongación del material no deben variar en más del 20 % después de la prueba.
Hora de publicación: 22 de julio de 2022