1 Introduction
Avec le développement rapide des technologies de communication au cours de la dernière décennie, le domaine d'application des câbles à fibres optiques s'est élargi. À mesure que les exigences environnementales pour les câbles à fibres optiques continuent d'augmenter, les exigences en matière de qualité des matériaux utilisés dans les câbles à fibres optiques augmentent également. Le ruban bloquant l'eau pour câbles à fibres optiques est un matériau bloquant l'eau couramment utilisé dans l'industrie des câbles à fibres optiques. Le rôle de l'étanchéité, de l'imperméabilisation, de l'humidité et de la protection tampon dans les câbles à fibres optiques a été largement reconnu, et ses variétés et performances ont été continuellement amélioré et perfectionné avec le développement du câble à fibre optique. Ces dernières années, la structure « âme sèche » a été introduite dans le câble optique. Ce type de matériau barrière à l'eau pour câble est généralement une combinaison de ruban, de fil ou de revêtement pour empêcher l'eau de pénétrer longitudinalement dans l'âme du câble. Avec l'acceptation croissante des câbles à fibres optiques à âme sèche, les matériaux pour câbles à fibres optiques à âme sèche remplacent rapidement les composés de remplissage de câbles traditionnels à base de vaseline. Le matériau de l'âme sèche utilise un polymère qui absorbe rapidement l'eau pour former un hydrogel qui gonfle et remplit les canaux de pénétration d'eau du câble. De plus, comme le matériau de l'âme sèche ne contient pas de graisse collante, aucune lingette, solvant ou nettoyant n'est nécessaire pour préparer le câble à l'épissage, et le temps d'épissage du câble est considérablement réduit. La légèreté du câble et la bonne adhérence entre le fil de renfort extérieur et la gaine ne sont pas réduites, ce qui en fait un choix apprécié.
2 L'impact de l'eau sur le câble et le mécanisme de résistance à l'eau
La principale raison pour laquelle diverses mesures de blocage de l'eau doivent être prises est que l'eau pénétrant dans le câble se décomposera en hydrogène et en ions O H-, ce qui augmentera la perte de transmission de la fibre optique, réduira les performances de la fibre et raccourcira la durée de vie. durée de vie du câble. Les mesures de blocage de l'eau les plus courantes consistent à remplir de pâte de pétrole et à ajouter du ruban bloquant l'eau, qui est rempli dans l'espace entre l'âme du câble et la gaine pour empêcher l'eau et l'humidité de se propager verticalement, jouant ainsi un rôle dans le blocage de l'eau.
Lorsque les résines synthétiques sont utilisées en grande quantité comme isolants dans les câbles à fibres optiques (en premier lieu dans les câbles), ces matériaux isolants ne sont pas non plus à l'abri des infiltrations d'eau. La formation d’« arbres à eau » dans le matériau isolant est la principale raison de l’impact sur les performances de transmission. Le mécanisme par lequel le matériau isolant est affecté par les arbres à eau s'explique généralement comme suit : en raison du fort champ électrique (une autre hypothèse est que les propriétés chimiques de la résine sont modifiées par la très faible décharge d'électrons accélérés), les molécules d'eau pénètrent grâce aux différents nombres de micropores présents dans le matériau de gaine du câble à fibre optique. Les molécules d'eau pénétreront à travers le nombre différent de micropores dans le matériau de la gaine du câble, formant des « arbres à eau », accumulant progressivement une grande quantité d'eau et se propageant dans la direction longitudinale du câble, affectant ainsi les performances du câble. Après des années de recherche et d'essais internationaux, au milieu des années 1980, pour trouver un moyen d'éliminer la meilleure façon de produire des arbres à eau, c'est-à-dire avant que l'extrusion du câble ne soit enveloppée dans une couche d'absorption d'eau et d'expansion de la barrière d'eau pour empêcher et ralentit la croissance des arbres aquatiques, bloquant l'eau dans le câble à l'intérieur de la propagation longitudinale ; dans le même temps, en raison de dommages externes et d'infiltrations d'eau, la barrière d'eau peut également bloquer rapidement l'eau, sans entraver la propagation longitudinale du câble.
3 Aperçu de la barrière d'eau à câble
3.1 Classification des barrières d'eau pour câbles à fibres optiques
Il existe de nombreuses façons de classer les barrières d'eau des câbles optiques, qui peuvent être classées en fonction de leur structure, de leur qualité et de leur épaisseur. De manière générale, ils peuvent être classés selon leur structure : waterstop laminé double face, waterstop enduit simple face et waterstop en film composite. La fonction de barrière d'eau de la barrière d'eau est principalement due au matériau à forte absorption d'eau (appelé barrière d'eau), qui peut gonfler rapidement après que la barrière d'eau rencontre l'eau, formant un grand volume de gel (la barrière d'eau peut absorber des centaines de fois plus l'eau qu'elle-même), empêchant ainsi la croissance de l'arbre à eau et empêchant l'infiltration et la propagation continues de l'eau. Ceux-ci comprennent des polysaccharides naturels et chimiquement modifiés.
Bien que ces bloqueurs d’eau naturels ou semi-naturels possèdent de bonnes propriétés, ils présentent deux inconvénients fatals :
1) ils sont biodégradables et 2) ils sont hautement inflammables. Cela rend peu probable leur utilisation dans les matériaux de câbles à fibres optiques. L'autre type de matériau synthétique présent dans la résistance à l'eau est représenté par les polyacrylates, qui peuvent être utilisés comme résistances à l'eau pour les câbles optiques car ils répondent aux exigences suivantes : 1) une fois secs, ils peuvent contrecarrer les contraintes générées lors de la fabrication des câbles optiques ;
2) une fois secs, ils peuvent résister aux conditions de fonctionnement des câbles optiques (cyclage thermique de la température ambiante à 90 °C) sans affecter la durée de vie du câble, et peuvent également résister à des températures élevées pendant de courtes périodes ;
3) lorsque l'eau entre, ils peuvent gonfler rapidement et former un gel avec une vitesse d'expansion.
4) produire un gel très visqueux, même à haute température, la viscosité du gel est stable pendant longtemps.
La synthèse des hydrofuges peut être largement divisée en méthodes chimiques traditionnelles – méthode en phase inversée (méthode de réticulation par polymérisation eau dans l’huile), leur propre méthode de polymérisation par réticulation – méthode du disque, méthode d’irradiation – « cobalt 60 » γ méthode des rayons. La méthode de réticulation est basée sur la méthode du rayonnement gamma « cobalt 60 ». Les différentes méthodes de synthèse ont différents degrés de polymérisation et de réticulation et donc des exigences très strictes concernant l'agent bloquant l'eau requis dans les rubans bloquant l'eau. Seuls très peu de polyacrylates peuvent répondre aux quatre exigences ci-dessus. Selon l'expérience pratique, les agents bloquant l'eau (résines absorbant l'eau) ne peuvent pas être utilisés comme matières premières pour une seule partie du polyacrylate de sodium réticulé, ils doivent être utilisés dans un méthode de réticulation multipolymère (c'est-à-dire une variété de parties du mélange de polyacrylate de sodium réticulé) afin d'atteindre l'objectif de multiples d'absorption d'eau rapides et élevées. Les exigences de base sont les suivantes : le multiple d'absorption d'eau peut atteindre environ 400 fois, le taux d'absorption d'eau peut atteindre la première minute pour absorber 75 % de l'eau absorbée par la résistance à l'eau ; exigences de stabilité thermique de séchage de résistance à l'eau : résistance à la température à long terme de 90 °C, température de fonctionnement maximale de 160 °C, résistance à la température instantanée de 230 °C (particulièrement importante pour les câbles composites photoélectriques avec signaux électriques) ; absorption d'eau après la formation du gel exigences de stabilité : après plusieurs cycles thermiques (20°C ~ 95°C) La stabilité du gel après absorption d'eau nécessite : un gel à haute viscosité et une résistance du gel après plusieurs cycles thermiques (20°C à 95°C) C). La stabilité du gel varie considérablement selon la méthode de synthèse et les matériaux utilisés par le fabricant. Dans le même temps, plus le taux d'expansion est rapide, mieux c'est, certains produits recherchent unilatéralement la vitesse, l'utilisation d'additifs ne favorise pas la stabilité de l'hydrogel, la destruction de la capacité de rétention d'eau, mais ne permet pas d'obtenir l'effet de résistance à l'eau.
3. 3 caractéristiques de la bande bloquant l'eau Comme le câble dans la fabrication, les tests, le transport, le stockage et l'utilisation du processus pour résister aux tests environnementaux, donc du point de vue de l'utilisation du câble optique, la bande bloquant l'eau du câble les exigences sont les suivantes :
1) distribution de fibres d'aspect, matériaux composites sans délaminage ni poudre, avec une certaine résistance mécanique, adaptée aux besoins du câble ;
2) qualité uniforme, reproductible et stable, lors de la formation du câble, il ne sera pas délaminé et ne produira pas
3) pression d'expansion élevée, vitesse d'expansion rapide, bonne stabilité du gel ;
4) bonne stabilité thermique, adaptée à divers traitements ultérieurs ;
5) haute stabilité chimique, ne contient aucun composant corrosif, résistant aux bactéries et à l'érosion des moisissures ;
6) bonne compatibilité avec d'autres matériaux de câble optique, résistance à l'oxydation, etc.
4 Normes de performance des barrières à l'eau des câbles optiques
Un grand nombre de résultats de recherche montrent qu'une résistance à l'eau non qualifiée à la stabilité à long terme des performances de transmission par câble produira de grands dommages. Ce dommage, lors du processus de fabrication et de l'inspection en usine du câble à fibre optique, est difficile à détecter, mais apparaîtra progressivement lors du processus de pose du câble après utilisation. Par conséquent, l'élaboration en temps opportun de normes de test complètes et précises, afin de trouver une base d'évaluation que toutes les parties peuvent accepter, est devenue une tâche urgente. Les recherches, explorations et expériences approfondies de l'auteur sur les ceintures de blocage d'eau ont fourni une base technique adéquate pour le développement de normes techniques pour les ceintures de blocage d'eau. Déterminez les paramètres de performance de la valeur de barrière à l’eau en fonction des éléments suivants :
1) les exigences de la norme des câbles optiques pour le waterstop (principalement les exigences du matériau du câble optique dans la norme des câbles optiques) ;
2) expérience dans la fabrication et l'utilisation de barrières d'eau et rapports d'essais pertinents ;
3) les résultats de recherches sur l'influence des caractéristiques des rubans hydrofuges sur les performances des câbles à fibres optiques.
4.1 Apparition
L'apparence du ruban barrière à l'eau doit être constituée de fibres uniformément réparties ; la surface doit être plane et exempte de rides, de plis et de déchirures ; il ne doit y avoir aucune fente dans la largeur du ruban ; le matériau composite doit être exempt de délaminage ; le ruban doit être étroitement enroulé et les bords du ruban tenu à la main doivent être exempts de la « forme du chapeau de paille ».
4.2 Résistance mécanique du waterstop
La résistance à la traction du waterstop dépend de la méthode de fabrication du ruban non tissé en polyester, dans les mêmes conditions quantitatives, la méthode à la viscose est meilleure que la méthode de production laminée à chaud de la résistance à la traction du produit, l'épaisseur est également plus fine. La résistance à la traction du ruban barrière à l'eau varie en fonction de la manière dont le câble est enroulé ou enroulé autour du câble.
Il s'agit d'un indicateur clé pour deux des ceintures de blocage d'eau, pour lesquelles la méthode de test doit être unifiée avec le dispositif, le liquide et la procédure de test. Le principal matériau bloquant l'eau du ruban bloquant l'eau est le polyacrylate de sodium partiellement réticulé et ses dérivés, qui sont sensibles à la composition et à la nature des exigences de qualité de l'eau, afin d'unifier la norme de hauteur de gonflement de l'eau. Pour bloquer le ruban adhésif, l'utilisation d'eau déminéralisée prévaudra (l'eau distillée est utilisée dans l'arbitrage), car il n'y a pas de composant anionique et cationique dans l'eau déminéralisée, qui est essentiellement de l'eau pure. Le multiplicateur d'absorption de la résine d'absorption d'eau dans différentes qualités d'eau varie considérablement si le multiplicateur d'absorption dans l'eau pure est de 100 % de la valeur nominale ; dans l'eau du robinet, elle est de 40 à 60 % (en fonction de la qualité de l'eau de chaque endroit) ; dans l'eau de mer, elle est de 12 % ; les eaux souterraines ou les eaux de gouttières sont plus complexes, il est difficile de déterminer le pourcentage d'absorption et sa valeur sera très faible. Pour garantir l'effet barrière à l'eau et la durée de vie du câble, il est préférable d'utiliser un ruban barrière à l'eau avec une hauteur de gonflement > 10 mm.
4.3 Propriétés électriques
D'une manière générale, le câble optique ne contient pas la transmission de signaux électriques du fil métallique, donc n'implique pas l'utilisation de ruban adhésif à résistance semi-conductrice, seulement 33 Wang Qiang, etc. : ruban adhésif résistant à l'eau pour câble optique
Câble électrique composite avant présence de signaux électriques, exigences spécifiques selon la structure du câble par le contrat.
4.4 Stabilité thermique La plupart des variétés de rubans bloquant l'eau peuvent répondre aux exigences de stabilité thermique : résistance à la température à long terme de 90°C, température de fonctionnement maximale de 160°C, résistance à la température instantanée de 230°C. Les performances du ruban bloquant l’eau ne doivent pas changer après une période de temps spécifiée à ces températures.
La résistance du gel doit être la caractéristique la plus importante d’un matériau intumescent, tandis que le taux d’expansion n’est utilisé que pour limiter la longueur de pénétration initiale de l’eau (moins de 1 m). Un bon matériau d'expansion doit avoir un taux d'expansion approprié et une viscosité élevée. Un matériau de mauvaise barrière à l'eau, même avec un taux d'expansion élevé et une faible viscosité, aura de mauvaises propriétés de barrière à l'eau. Ceci peut être testé en comparaison avec un certain nombre de cycles thermiques. Dans des conditions hydrolytiques, le gel se décomposera en un liquide de faible viscosité ce qui détériorera sa qualité. Ceci est réalisé en agitant une suspension d'eau pure contenant de la poudre gonflante pendant 2 h. Le gel obtenu est ensuite séparé de l'excès d'eau et placé dans un viscosimètre rotatif pour mesurer la viscosité avant et après 24 h à 95°C. La différence de stabilité du gel est visible. Cela se fait généralement par cycles de 8h de 20°C à 95°C et de 8h de 95°C à 20°C. Les normes allemandes en vigueur exigent 126 cycles de 8h.
4. 5 Compatibilité La compatibilité de la barrière contre l'eau est une caractéristique particulièrement importante en ce qui concerne la durée de vie du câble à fibre optique et doit donc être prise en compte en fonction des matériaux du câble à fibre optique utilisés jusqu'à présent. Comme la compatibilité met beaucoup de temps à se manifester, le test de vieillissement accéléré doit être utilisé, c'est-à-dire que l'échantillon de matériau du câble est essuyé, enveloppé d'une couche de ruban adhésif sec résistant à l'eau et conservé dans une chambre à température constante à 100 °C pendant 10 jours, après quoi la qualité est pesée. La résistance à la traction et l'allongement du matériau ne doivent pas changer de plus de 20 % après l'essai.
Heure de publication : 22 juillet 2022