EoW July 2008

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EuroWire – Luglio 2008 91
articolo tecnico
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La resistenza alla cavitazione (σcav) è stata
misurata utilizzando il metodo di prova
descritto al punto 3.1. Sono inoltre indicati
i valori del modulo di immagazzinaggio
E’ a temperatura ambiente da DMA ed
i rapporti σcav/E’.
Come discusso al punto 2.1.2, la resistenza
alla cavitazione di una gomma ideale
dovrebbe essere pari a (5/6)E. Nella
Tabella 1, ciascun rivestimento presenta
una resistenza alla cavitazione superiore
a quella del modulo corrispondente,
il che indica che i rivestimenti non
corrispondono ad una perfetta elasticità.
Il modulo corrispondente alla densità di
reticolazione del rivestimento, gioca ancora
un ruolo importante nel determinare la
resistenza alla cavitazione di un materiale
di rivestimento.
Tuttavia, con una struttura di reticolazione
polimerica di densità molecolare adeguata,
è possibile ottenere un’elevata resistenza
alla cavitazione, indipendentemente dal
modulo di rivestimento. In altre parole,
si possono realizzare rivestimenti ideali,
morbidi ma resistenti, caratterizzati da
un elevato rapporto fra resistenza alla
cavitazione e modulo. Un modulo ridotto
permette di ottenere migliori prestazioni
di micropiegatura.
Nella Tabella 1, il Rivestimento A presenta
il modulo più basso; tuttavia, anche la
corrispondente resistenza alla cavitazione
è la più bassa (<1MPa). In effetti, la fibra
con questo rivestimento ha presentato
cavità evidenti risultanti dal processo di
raffreddamento dopo la trafilatura della
fibra. Il Rivestimento B, con resistenza
alla cavitazione pari a 1,21MPa, è
considerato sufficientemente resistente
per sopportare la tensione termica durante
il raffreddamento della fibra. Non sono
state osservate cavità nella fibra con il
Rivestimento B. Anche nell’analisi teorica,
il livello di resistenza alla cavitazione è
sufficientemente più elevato rispetto alla
tensione termica calcolata di ~0,8MPa nel
rivestimento primario. Tuttavia, il rapporto
σcav /E’ del Rivestimento B è pari a solo 1,2,
il più basso fra tutti i rivestimenti. Questo
tipo di rivestimento è considerato
adeguato per sopportare situazioni
di sforzo normali, ma non realizza
interamente il proprio potenziale da
convertirsi in un materiale di rivestimento
altamente robusto.
D’altro canto, i Rivestimenti C, D, E ed
F evidenziano le proprietà di elevata
resistenza alla cavitazione desiderate.
Il modulo del Rivestimento C o del
Rivestimento D si colloca al tipico livello
dei rivestimenti primari commerciali.
Tuttavia, la resistenza alla cavitazione
di tali rivestimenti è stata concepita per
presentare un valore eccezionalmente
alto mediante una struttura molecolare di
reticolazione ottimizzata.
Il Rivestimento E presenta un valore del
modulo medio-basso (combinato con
basso Tg), che è stato sviluppato per essere
applicato sia nelle fibre monomodali
che in quelle multimodali. La resistenza
alla cavitazione di questo rivestimento
presenta ancora un valore molto elevato
(2,1Mpa) e consente un elevato rapporto
σcav /E’ (2.3). Il Rivestimento F offre una
resistenza alla micropiegatura eccellente
attribuita al modulo ultra-basso (e Tg basso).
Contemporaneamente, si è anche ottenuto
un livello di resistenza alla cavitazione
sufficientemente elevato (1,51MPa) con il
rapporto σcav/E’ corrispondente a 2,4. Per
rivestimenti ultramorbidi come in questo
caso, devono essere prese particolari
precauzioni per assicurare alla struttura
di rivestimento buone prestazioni di
resistenza alla cavitazione . Altrimenti, lo
sviluppo di cavitazione nel rivestimento
e il deterioramento delle prestazioni di
attenuazione della fibra costituiscono un
rischio possibile.
Le situazioni come il Rivestimento A, in cui
le cavità erano già presenti nella fibra dopo
la trafilatura, possono essere facilmente
identificate. Il rischio non è evidente
in situazioni in cui le cavità nel rivesti-
mento possono generarsi gradualmente
e causare un aumento dell’attenuazione
in campo, quando la fibra è sottoposta a
cicli di temperatura ambiente oppure resta
in condizioni di bassa temperatura per
lunghi periodi di tempo, come ad esempio
nel caso dei cavi sottomarini. Un sistema
di rivestimento di alta qualità, progettato
accuratamente, non solo contribuisce al
conseguimento di prestazioni ottimali
delle fibre, ma offre anche una maggiore
affidabilità delle fibre ottiche a lungo
termine.
4. Conclusioni
La cavitazione dei rivestimenti primari è
stata studiata estesamente come possibile
modalità di guasto nelle fibre ottiche a
doppio rivestimento. La cavitazione del
rivestimento è causata da uno sforzo di
trazione triassiale che può essere indotto
da tensioni termiche interne o da impatti
meccanici esterni.
Il rivestimento è soggetto a rottura coesiva
quando lo sforzo di trazione triassiale
supera la resistenza alla cavitazione del
rivestimento. É stato sviluppato un metodo
di prova per valutare quantitativamente
la resistenza alla cavitazione di un
materiale di rivestimento.
La comprensione del meccanismo di
cavitazione e lo studio approfondito della
resistenza alla cavitazione del rivestimento
hanno consentito di progettare materiali
di rivestimento con una elevata
resistenza alla cavitazione per conferire
robustezza alla fibra rivestita quando
sottoposta a potenziali tensioni termiche
e a sollecitazioni meccaniche. Si sono
ottenuti elevati rapporti fra resistenza alla
cavitazione e modulo, che consentono
di realizzare rivestimenti primari a
basso modulo/basso Tg, di migliorare
la protezione contro le micropiegature
ed offrire un’elevata resistenza alla
cavitazione. n
5. Riferimenti
bibliografici
[1] D Gloge, ‘Optical-fiber Packaging and Its Influence
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