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EuroWire – Luglio 2008
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articolo tecnico
Rivestimenti primari ad
elevata resistenza
alla cavitazione per
le fibre ottiche
A cura di
1
Huimin Cao, DSM Desotech Inc, Elgin, Illinois, EE UU,
2
Markus Bulters e
2
Paul Steeman, di DSM Research, Geleen, Paesi Bassi
Riassunto
É noto che nelle fibre ottiche a doppio
rivestimento, il sistema costituito da un
rivestimento primario morbido associato
ad un rivestimento secondario rigido, offre
una buona protezione della fibra contro le
micropiegature. Tuttavia, questo sistema di
rivestimento a doppio strato genera anche
delle tensioni indotte termicamente dalla
differenza fra dilatazione e contrazione
termica dei due strati di rivestimento.
Qualora sottoposto ad uno sforzo di
trazione triassiale, è possibile che il
rivestimento primario morbido subisca
delle rotture interne.
La cavitazione del rivestimento primario
rappresenta
una
possibile
modalità
di rottura che può compromettere le
prestazioni di attenuazione della fibra. Il
presente articolo analizza il meccanismo
di cavitazione del rivestimento in relazione
ai diversi tipi di forze che determinano il
fenomeno. La resistenza alla cavitazione
del rivestimento primario è presentata
come una proprietà fondamentale che
consente di ottenere un sistema di
rivestimento robusto e con prestazioni
elevate, caratterizzato da una ridotta
sensibilità alle micropiegature associata ad
un’elevata resistenza alla cavitazione.
1. Introduzione
Uno dei principali vantaggi del sistema di
rivestimento a doppio strato per le fibre
ottiche consiste nell’ottenere una migliore
protezione contro le micropiegature
rispetto al rivestimento a strato singolo.
Il sistema costituito da un rivestimento
primario morbido, che funge da strato
tampone, associato ad un rivestimento
secondario rigido, che funge da strato
protettivo, offre alle fibre ottiche un’ottima
resistenza alla flessione per sopportare le
sollecitazioni esterne in una rete di cavi.
[1]
Le tensioni termiche nel sistema di
rivestimento a doppio strato sono inevit-
abili a causa delle diverse dilatazioni
e contrazioni termiche del vetro, del
rivestimento primario e del rivesti-
mento secondario. Le fibre standard
monomodali o multimodali caratterizzate
da rivestimenti a doppio strato di alta
qualità, non presentano alcun aumento
dell’attenuazione
al
di
fuori
delle
specifiche durante la variazione ciclica
della temperatura, poiché le tensioni
termiche sono distribuite uniformemente
attorno alla fibra. Tuttavia, nelle fibre
che presentano una certa quantità
di difetti nel sistema di rivestimento,
specialmente nel rivestimento primario,
si nota un alto livello di attenuazione a
temperatura ambiente dovuto alle perdite
per micropiegature e l’attenuazione può
aumentare drasticamente al diminuire
della temperatura a causa della tensione
termica non uniforme trasmessa dai difetti.
I potenziali difetti nel rivestimento primario
comprendono particelle e gel, formazioni
di cristalli, irregolarità geometriche,
delaminazione e cavità.
La delaminazione e le cavità sono
entrambe associate agli sforzi di trazione
nel rivestimento primario indotti termi-
camente o meccanicamente. Mentre la
delaminazione dal vetro del rivestimento
primario è stata studiata a fondo
[3, 4]
,
la possibilità di formazione di cavità
dovute alla rottura interna del rivesti-
mento primario non è stata analizzata
adeguatamente.
Nonostante
i
rivestimenti
primari
possiedano normalmente un elevato
valore di allungamento se sottoposti a
sforzi di trazione uniassiale, il materiale
di rivestimento può sviluppare rotture
interne qualora sottoposto a sforzi di
trazione triassiale. In questi ultimi anni,
è stata condotta un’approfondita ricerca
presso DSM Desotech per studiare questa
potenziale modalità di rottura. É stato
studiato il meccanismo di formazione
delle cavità nel rivestimento primario e,
attraverso un’appropriata progettazione
molecolare della struttura di reticolazione
dei rivestimenti, sono stati sviluppati
rivestimenti primari ad elevata resistenza
alla cavitazione.
2.
Meccanismo di
formazione delle
cavità nello strato di
rivestimento primario
La formazione di cavità nel rivestimento
primario è dovuta allo sforzo di trazione
triassiale che, nel caso di valori elevati,
può superare la resistenza alla cavitazione
Figura 1
▲
▲
:
Tensioni termiche triassiali in un sistema di
rivestimento a doppio strato
Figura 2
▲
▲
:
Tensioni termiche calcolate in un sistema
di rivestimento a doppio strato
Raggio µm
Tensioni termiche (MPa)