1 Introduction
Avec le développement rapide des technologies de communication au cours de la dernière décennie, le champ d'application des câbles à fibre optique s'est élargi. Les exigences environnementales pour les câbles à fibre optique augmentent, tout comme les exigences de qualité des matériaux utilisés. Le ruban imperméabilisant pour câbles à fibre optique est un matériau couramment utilisé dans l'industrie des câbles à fibre optique. Son rôle en matière d'étanchéité, d'imperméabilisation, de protection contre l'humidité et de tampon est largement reconnu. Ses variétés et ses performances ont été constamment améliorées et perfectionnées avec le développement des câbles à fibre optique. Ces dernières années, la structure « à âme sèche » a été introduite dans les câbles optiques. Ce type de matériau imperméabilisant 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 fibre optique à âme sèche, ces matériaux remplacent rapidement les composés de remplissage traditionnels à base de vaseline. Le matériau à âme sèche utilise un polymère qui absorbe rapidement l'eau pour former un hydrogel qui gonfle et remplit les canaux de pénétration de l'eau du câble. De plus, comme le matériau de l'âme sèche ne contient pas de graisse collante, aucun chiffon, solvant ou nettoyant n'est nécessaire pour préparer le câble à l'épissure, ce qui réduit considérablement le temps d'épissure. La légèreté du câble et la bonne adhérence entre le fil de renfort extérieur et la gaine ne sont pas altérées, ce qui en fait un choix populaire.
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 décompose en hydrogène et en ions O H-, ce qui augmente la perte de transmission de la fibre optique, réduit ses performances et raccourcit sa durée de vie. Les mesures de blocage les plus courantes consistent à remplir l'espace entre l'âme et la gaine du câble avec de la pâte à base de pétrole et à ajouter du ruban adhésif. Ces derniers empêchent l'eau et l'humidité de se propager verticalement, contribuant ainsi au blocage de l'eau.
Lorsque les résines synthétiques sont utilisées en grandes quantités comme isolants dans les câbles à fibre optique (en premier lieu dans les câbles), ces matériaux isolants ne sont pas non plus à l'abri de la pénétration d'eau. La formation d'« arbres d'eau » dans le matériau isolant est la principale cause de l'impact sur les performances de transmission. Le mécanisme par lequel l'isolant est affecté par ces arbres d'eau s'explique généralement comme suit : sous l'effet du champ électrique intense (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 à travers les différents micropores présents dans le matériau de gaine du câble à fibre optique. Les molécules d'eau pénètrent alors à travers les différents micropores du matériau de gaine du câble, formant des « arbres d'eau », accumulant progressivement une grande quantité d'eau et se propageant dans le sens longitudinal du câble, affectant ainsi ses performances. Après des années de recherche et de tests internationaux, au milieu des années 1980, pour trouver un moyen d'éliminer la meilleure façon de produire des arbres d'eau, c'est-à-dire avant l'extrusion du câble enveloppé dans une couche d'absorption d'eau et d'expansion de la barrière d'eau pour inhiber et ralentir la croissance des arbres d'eau, bloquant l'eau dans le câble à l'intérieur de la propagation longitudinale ; en même temps, en raison de dommages externes et d'infiltration d'eau, la barrière d'eau peut également bloquer rapidement l'eau, pas la propagation longitudinale du câble.
3 Présentation de la barrière d'eau à câble
3. 1 Classification des barrières d'eau des câbles à fibres optiques
Il existe de nombreuses façons de classer les barrières d'eau pour câbles optiques, selon leur structure, leur qualité et leur épaisseur. En général, on les classe selon leur structure : barrière d'eau laminée double face, barrière d'eau enduite simple face et barrière d'eau en film composite. La fonction barrière d'eau est principalement due à la forte absorption d'eau du matériau (appelé barrière d'eau), qui peut gonfler rapidement au contact de l'eau, formant un important volume de gel (la barrière d'eau peut absorber des centaines de fois plus d'eau qu'elle-même), empêchant ainsi la croissance de l'arbre d'eau et l'infiltration et la propagation continues de l'eau. Ces matériaux comprennent des polysaccharides naturels et chimiquement modifiés.
Bien que ces bloqueurs d’eau naturels ou semi-naturels aient de bonnes propriétés, ils présentent deux inconvénients fatals :
1) ils sont biodégradables et 2) ils sont hautement inflammables. De ce fait, leur utilisation dans les câbles à fibre optique est peu probable. L'autre type de matériau synthétique utilisé 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 contrer 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 pénètre, ils peuvent gonfler rapidement et former un gel avec une vitesse d'expansion.
4) produire un gel très visqueux, même à des températures élevées, la viscosité du gel est stable pendant longtemps.
La synthèse des hydrofuges peut être divisée en deux grandes catégories : les méthodes chimiques traditionnelles (méthode en phase inverse, polymérisation eau dans huile), la méthode de polymérisation par réticulation (méthode du disque) et la méthode d'irradiation (méthode des rayons gamma au cobalt 60). La méthode de réticulation repose sur la méthode des rayons gamma au cobalt 60. Les différentes méthodes de synthèse présentent des degrés de polymérisation et de réticulation différents, ce qui impose des exigences très strictes quant à l'agent hydrofugeant requis pour les rubans hydrofuges. Seuls quelques polyacrylates répondent aux quatre exigences ci-dessus. L'expérience pratique montre que les agents hydrofuges (résines absorbantes) ne peuvent pas être utilisés comme matières premières pour une seule partie du polyacrylate de sodium réticulé. Ils doivent être utilisés dans une méthode de réticulation multipolymère (c'est-à-dire plusieurs parties du mélange de polyacrylate de sodium réticulé) afin d'obtenir des taux d'absorption d'eau élevés et rapides. Français 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 75 % de l'eau absorbée par la résistance à l'eau dès la première minute ; exigences de stabilité thermique de séchage de la résistance à l'eau : résistance à la température à long terme de 90 °C, température maximale de fonctionnement de 160 °C, résistance à la température instantanée de 230 °C (particulièrement importante pour les câbles composites photoélectriques avec signaux électriques) ; exigences de stabilité d'absorption d'eau après la formation du gel : après plusieurs cycles thermiques (20 °C à 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). 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 n'est pas rapide, mieux c'est, certains produits recherchent unilatéralement la vitesse, l'utilisation d'additifs n'est pas propice à 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 du ruban de blocage d'eau Comme le câble dans la fabrication, les tests, le transport, le stockage et l'utilisation du processus pour résister au test environnemental, donc du point de vue de l'utilisation du câble optique, les exigences du ruban de blocage d'eau du câble sont les suivantes :
1) distribution des fibres d'aspect, matériaux composites sans délaminage ni poudre, avec une certaine résistance mécanique, adaptés aux besoins du câble ;
2) qualité uniforme, répétable 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
De nombreuses recherches montrent qu'une résistance à l'eau non qualifiée nuit gravement à la stabilité à long terme des performances de transmission par câble. Difficile à déceler lors de la fabrication et de l'inspection en usine des câbles à fibre optique, cette altération apparaîtra progressivement lors de la pose après utilisation. Il est donc urgent d'élaborer rapidement des normes d'essai complètes et précises, afin de fournir une base d'évaluation acceptable par toutes les parties. Les recherches approfondies, les explorations et les expériences menées par l'auteur sur les courroies hydrofuges ont fourni une base technique adéquate pour l'élaboration de normes techniques pour ces courroies. Déterminer les paramètres de performance de la valeur de barrière à l'eau en fonction des éléments suivants :
1) les exigences de la norme sur les câbles optiques pour le waterstop (principalement les exigences relatives au matériau du câble optique dans la norme sur les câbles optiques) ;
2) expérience dans la fabrication et l’utilisation de barrières d’eau et rapports d’essais pertinents;
3) résultats de recherche sur l'influence des caractéristiques des rubans hydrofuges sur les performances des câbles à fibres optiques.
4. 1 Apparence
L'apparence du ruban pare-eau doit être constituée de fibres uniformément réparties ; la surface doit être plane et exempte de plis, de plis et de déchirures ; il ne doit pas y avoir de fissures dans la largeur du ruban ; le matériau composite doit être exempt de délaminage ; le ruban doit être enroulé serré et les bords du ruban tenu à la main doivent être exempts de la « forme de chapeau de paille ».
4.2 Résistance mécanique du waterstop
La résistance à la traction du ruban d'arrêt d'eau dépend du mode de fabrication du ruban non tissé en polyester. À conditions quantitatives égales, la méthode viscose offre une meilleure résistance à la traction que le laminage à chaud, et son épaisseur est également plus fine. La résistance à la traction du ruban d'arrêt d'eau varie selon la manière dont le câble est enroulé ou enroulé autour de celui-ci.
Il s'agit d'un indicateur clé pour deux bandes hydrofuges, dont la méthode d'essai doit être harmonisée avec l'appareil, le liquide et la procédure d'essai. Le principal matériau hydrofuge de la bande hydrofuge est le polyacrylate de sodium partiellement réticulé et ses dérivés, sensibles à la composition et à la nature des exigences de qualité de l'eau. Afin d'harmoniser la norme de hauteur de gonflement de la bande hydrofuge, l'utilisation d'eau déionisée est privilégiée (l'eau distillée est utilisée en cas d'arbitrage), car l'eau déionisée, qui est essentiellement de l'eau pure, ne contient ni anionique ni cationique. Le coefficient d'absorption de la résine d'absorption d'eau varie considérablement selon la qualité de l'eau : si le coefficient d'absorption dans l'eau pure est de 100 % de la valeur nominale, il est de 40 % à 60 % dans l'eau du robinet (selon la qualité de l'eau locale) ; il est de 12 % dans l'eau de mer ; les eaux souterraines ou les eaux de gouttière étant 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, il n'implique donc pas l'utilisation d'un ruban de résistance à l'eau semi-conducteur, seulement 33 Wang Qiang, etc. : ruban de résistance à l'eau pour câble optique
Câble électrique composite avant la présence de signaux électriques, exigences spécifiques selon la structure du câble par le contrat.
4.4 Stabilité thermique. La plupart des rubans hydrofuges répondent aux exigences de stabilité thermique : résistance à long terme à 90 °C, température maximale de fonctionnement à 160 °C et résistance instantanée à 230 °C. Les performances du ruban hydrofuge ne devraient pas s'altérer après une période donnée à ces températures.
La résistance du gel doit être la caractéristique la plus importante d'un matériau intumescent, tandis que le taux d'expansion ne sert qu'à limiter la longueur de pénétration initiale de l'eau (moins de 1 m). Un bon matériau expansif doit présenter un taux d'expansion adéquat et une viscosité élevée. Un matériau présentant une faible barrière à l'eau, même avec un taux d'expansion élevé et une faible viscosité, présentera de faibles propriétés de barrière à l'eau. Ceci peut être testé en comparant plusieurs cycles thermiques. En conditions hydrolytiques, le gel se décompose en un liquide de faible viscosité, ce qui dégrade sa qualité. Pour ce faire, agitez une suspension d'eau pure contenant de la poudre gonflante pendant 2 heures. 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 heures à 95 °C. La différence de stabilité du gel est visible. Cette opération est généralement réalisée par cycles de 8 heures de 20 °C à 95 °C et de 8 heures de 95 °C à 20 °C. Les normes allemandes en vigueur exigent 126 cycles de 8 heures.
4. 5 Compatibilité La compatibilité de la barrière d'eau est une caractéristique particulièrement importante pour la durée de vie du câble à fibre optique et doit donc être prise en compte en fonction des matériaux de câbles à fibre optique utilisés jusqu'à présent. La compatibilité prenant du temps à se manifester, l'essai de vieillissement accéléré doit être utilisé, c'est-à-dire que l'échantillon de matériau de 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 varier de plus de 20 % après l'essai.
Date de publication : 22 juillet 2022