1 Uvod
S brzim razvojem komunikacijske tehnologije u posljednjem desetljeću ili nešto više, područje primjene optičkih kabela se širi. Kako se ekološki zahtjevi za optičke kabele nastavljaju povećavati, tako rastu i zahtjevi za kvalitetom materijala koji se koriste u optičkim kabelima. Traka za blokiranje vode u optičkim kabelima uobičajeni je materijal za blokiranje vode koji se koristi u industriji optičkih kabela, uloga brtvljenja, hidroizolacije, vlage i zaštite od pufera u optičkim kabelima široko je prepoznata, a njezine varijante i performanse kontinuirano su se poboljšavale i usavršavale razvojem optičkih kabela. Posljednjih godina u optički kabel uvedena je struktura „suhe jezgre“. Ova vrsta materijala za vodonepropusnost kabela obično je kombinacija trake, pređe ili premaza kako bi se spriječilo uzdužno prodiranje vode u jezgru kabela. S rastućim prihvaćanjem optičkih kabela sa suhom jezgrom, materijali za optičke kabele sa suhom jezgrom brzo zamjenjuju tradicionalne spojeve za punjenje kabela na bazi vazelina. Materijal za suhu jezgru koristi polimer koji brzo upija vodu i stvara hidrogel, koji bubri i ispunjava kanale za prodiranje vode u kabelu. Osim toga, budući da materijal suhe jezgre ne sadrži ljepljivu mast, nisu potrebne maramice, otapala ili sredstva za čišćenje za pripremu kabela za spajanje, a vrijeme spajanja kabela je znatno smanjeno. Mala težina kabela i dobro prianjanje između vanjske armaturne pređe i plašta nisu smanjeni, što ga čini popularnim izborom.
2 Utjecaj vode na kabel i mehanizam vodootpornosti
Glavni razlog zašto treba poduzeti razne mjere za blokiranje vode jest taj što će se voda koja ulazi u kabel razgraditi na vodik i O₂H⁻ ione, što će povećati gubitak prijenosa optičkog vlakna, smanjiti performanse vlakna i skratiti vijek trajanja kabela. Najčešće mjere za blokiranje vode su punjenje petrolejskom pastom i dodavanje trake za blokiranje vode, koja se puni u razmak između jezgre kabela i plašta kako bi se spriječilo vertikalno širenje vode i vlage, što igra ulogu u blokiranju vode.
Kada se sintetičke smole koriste u velikim količinama kao izolatori u optičkim kabelima (prvenstveno u kabelima), ovi izolacijski materijali također nisu imuni na prodor vode. Stvaranje „vodenih stabala“ u izolacijskom materijalu glavni je razlog utjecaja na performanse prijenosa. Mehanizam kojim na izolacijski materijal utječu vodena stabla obično se objašnjava na sljedeći način: zbog jakog električnog polja (druga hipoteza je da se kemijska svojstva smole mijenjaju vrlo slabim pražnjenjem ubrzanih elektrona), molekule vode prodiru kroz različit broj mikropora prisutnih u materijalu plašta optičkog kabela. Molekule vode prodiru kroz različit broj mikropora u materijalu plašta kabela, stvarajući „vodena stabla“, postupno nakupljajući veliku količinu vode i šireći se u uzdužnom smjeru kabela, utječući na performanse kabela. Nakon godina međunarodnih istraživanja i testiranja, sredinom 1980-ih, kako bi se pronašao najbolji način za uklanjanje vodenih stabala, odnosno, prije ekstruzije kabela omotanog slojem upijanja vode i širenja vodene barijere kako bi se spriječio i usporio rast vodenih stabala, blokirajući vodu u kabelu unutar uzdužnog širenja; istovremeno, zbog vanjskih oštećenja i infiltracije vode, vodena barijera također može brzo blokirati vodu, ne dovodeći do uzdužnog širenja kabela.
3 Pregled kabelske vodene barijere
3. 1 Klasifikacija vodnih barijera za optičke kabele
Postoji mnogo načina klasifikacije vodenih barijera za optičke kabele, koje se mogu klasificirati prema njihovoj strukturi, kvaliteti i debljini. Općenito se mogu klasificirati prema njihovoj strukturi: dvostrano laminirana vodena barijera, jednostrano premazana vodena barijera i vodena barijera od kompozitnog filma. Funkcija vodene barijere uglavnom je posljedica materijala s visokom apsorpcijom vode (nazvanog vodena barijera), koji može brzo bubriti nakon što vodena barijera naiđe na vodu, stvarajući veliki volumen gela (vodena barijera može apsorbirati stotine puta više vode od sebe), čime se sprječava rast vodenog stabla i sprječava daljnja infiltracija i širenje vode. To uključuje i prirodne i kemijski modificirane polisaharide.
Iako ovi prirodni ili poluprirodni blokatori vode imaju dobra svojstva, imaju dva kobna nedostatka:
1) biorazgradivi su i 2) lako su zapaljivi. Zbog toga je malo vjerojatno da će se koristiti u materijalima za optičke kabele. Drugu vrstu sintetičkog materijala u vodootpornim materijalima predstavljaju poliakrilati, koji se mogu koristiti kao vodootporni materijali za optičke kabele jer ispunjavaju sljedeće zahtjeve: 1) kada se osuše, mogu se suprotstaviti naprezanjima nastalim tijekom proizvodnje optičkih kabela;
2) kada se osuše, mogu izdržati radne uvjete optičkih kabela (termički ciklusi od sobne temperature do 90 °C) bez utjecaja na vijek trajanja kabela, a mogu izdržati i visoke temperature u kratkim vremenskim razdobljima;
3) kada uđe voda, mogu brzo nabubriti i formirati gel s brzinom širenja.
4) proizvode visoko viskozan gel, čak i na visokim temperaturama viskoznost gela je dugo vremena stabilna.
Sinteza vodoodbojnih sredstava može se grubo podijeliti na tradicionalne kemijske metode - metodu obrnute faze (metoda umrežavanja polimerizacijom voda-u-ulju), vlastitu metodu umrežavanja polimerizacijom - metodu diska, metodu ozračivanja - metodu γ-zračenja "kobalt 60". Metoda umrežavanja temelji se na metodi γ-zračenja "kobalt 60". Različite metode sinteze imaju različite stupnjeve polimerizacije i umrežavanja te stoga vrlo stroge zahtjeve za sredstvo za blokiranje vode potrebno u trakama za blokiranje vode. Samo vrlo malo poliakrilata može ispuniti gore navedena četiri zahtjeva, prema praktičnom iskustvu, sredstva za blokiranje vode (smole koje upijaju vodu) ne mogu se koristiti kao sirovine za jedan dio umreženog natrijevog poliakrilata, već se moraju koristiti u metodi višepolimernog umrežavanja (tj. razne dijelove smjese umreženog natrijevog poliakrilata) kako bi se postigla svrha brze i visoke upijanja vode. Osnovni zahtjevi su: apsorpcija vode može doseći višestruki učinak od oko 400 puta, brzina apsorpcije vode može doseći 75% vode apsorbirane vodootpornim slojem u prvoj minuti; zahtjevi za toplinsku stabilnost prilikom sušenja vodootpornim slojem: dugotrajna temperaturna otpornost od 90°C, maksimalna radna temperatura od 160°C, trenutna temperaturna otpornost od 230°C (posebno važno za fotoelektrične kompozitne kabele s električnim signalima); zahtjevi za stabilnost upijanja vode nakon stvaranja gela: nakon nekoliko toplinskih ciklusa (20°C ~ 95°C). Stabilnost gela nakon apsorpcije vode zahtijeva: visoku viskoznost gela i čvrstoću gela nakon nekoliko toplinskih ciklusa (20°C do 95°C). Stabilnost gela znatno varira ovisno o metodi sinteze i materijalima koje je proizvođač koristio. Istovremeno, što je brža brzina širenja, to bolje, neki proizvodi jednostrano teže brzini, upotreba aditiva ne doprinosi stabilnosti hidrogela, uništavajući kapacitet zadržavanja vode, ali ne postiže učinak vodootpornosti.
3. 3 karakteristike trake za blokiranje vode Budući da kabel u procesu proizvodnje, ispitivanja, transporta, skladištenja i korištenja mora izdržati ispitivanje utjecaja okoliša, s gledišta korištenja optičkog kabela, zahtjevi za traku za blokiranje vode su sljedeći:
1) izgled distribucije vlakana, kompozitni materijali bez delaminacije i praha, s određenom mehaničkom čvrstoćom, prikladni za potrebe kabela;
2) ujednačena, ponovljiva, stabilna kvaliteta, pri formiranju kabela neće se raslojavati i proizvoditi
3) visoki tlak ekspanzije, velika brzina ekspanzije, dobra stabilnost gela;
4) dobra toplinska stabilnost, pogodna za razne naknadne obrade;
5) visoka kemijska stabilnost, ne sadrži korozivne komponente, otporna na bakterije i eroziju plijesni;
6) dobra kompatibilnost s drugim materijalima optičkog kabela, otpornost na oksidaciju itd.
4 Standardi performansi vodene barijere optičkog kabela
Veliki broj rezultata istraživanja pokazuje da će nekvalificirana otpornost na vodu dugoročno utjecati na stabilnost prijenosnih performansi kabela. Ovu štetu je teško otkriti tijekom proizvodnog procesa i tvorničke inspekcije optičkog kabela, ali će se postupno pojaviti tijekom polaganja kabela nakon upotrebe. Stoga je pravovremeni razvoj sveobuhvatnih i točnih standarda ispitivanja, kako bi se pronašla osnova za procjenu koju sve strane mogu prihvatiti, postao hitan zadatak. Opsežna istraživanja, istraživanja i eksperimenti autora o trakama za blokiranje vode pružili su odgovarajuću tehničku osnovu za razvoj tehničkih standarda za trake za blokiranje vode. Odredite parametre performansi vrijednosti vodonepropusne barijere na temelju sljedećeg:
1) zahtjevi standarda za optički kabel za vodonepropusnu brtvu (uglavnom zahtjevi za materijal optičkog kabela u standardu za optički kabel);
2) iskustvo u proizvodnji i korištenju vodnih barijera i relevantna izvješća o ispitivanju;
3) rezultati istraživanja o utjecaju karakteristika traka za blokiranje vode na performanse optičkih kabela.
4. 1 Izgled
Izgled trake za vodonepropusnost treba biti s ravnomjerno raspoređenim vlaknima; površina treba biti ravna i bez nabora, pregiba i pukotina; ne smije biti pukotina po širini trake; kompozitni materijal ne smije se delaminirati; traka treba biti čvrsto namotana, a rubovi trake za ručno držanje ne smiju biti u obliku „slamnatog šešira“.
4.2 Mehanička čvrstoća vodonepropusne trake
Vlačna čvrstoća vodonepropusne trake ovisi o metodi proizvodnje poliesterske netkane trake, pod istim kvantitativnim uvjetima, viskozna metoda je bolja od toplo valjane metode proizvodnje proizvoda u pogledu vlačne čvrstoće, a debljina je također tanja. Vlačna čvrstoća vodonepropusne trake varira ovisno o načinu na koji je kabel omotan ili omotan oko kabela.
Ovo je ključni pokazatelj za dva pojasa za blokiranje vode, za koje bi metoda ispitivanja trebala biti ujedinjena s uređajem, tekućinom i postupkom ispitivanja. Glavni materijal za blokiranje vode u traci za blokiranje vode je djelomično umreženi natrijev poliakrilat i njegovi derivati, koji su osjetljivi na sastav i prirodu zahtjeva za kvalitetom vode, kako bi se ujednačio standard visine bubrenja trake za blokiranje vode, prevladat će upotreba deionizirane vode (destilirana voda se koristi u arbitraži), jer u deioniziranoj vodi nema anionskih i kationskih komponenti, što je u osnovi čista voda. Multiplikator apsorpcije smole za apsorpciju vode uvelike varira u različitim kvalitetama vode, ako je multiplikator apsorpcije u čistoj vodi 100% nominalne vrijednosti; u vodi iz slavine iznosi 40% do 60% (ovisno o kvaliteti vode svake lokacije); u morskoj vodi iznosi 12%; podzemna voda ili voda iz oluka su složeniji, teško je odrediti postotak apsorpcije, a njegova vrijednost bit će vrlo niska. Kako bi se osigurala vodonepropusnost i vijek trajanja kabela, najbolje je koristiti vodonepropusnu traku s visinom bubrenja > 10 mm.
4.3 Električna svojstva
Općenito govoreći, optički kabel ne sadrži metalnu žicu za prijenos električnih signala, stoga ne uključuje upotrebu poluvodičke otporne vodene trake, samo 33 Wang Qiang, itd.: optički kabel vodootporne trake
Električni kompozitni kabel prije prisutnosti električnih signala, specifični zahtjevi prema strukturi kabela ugovorom.
4.4 Toplinska stabilnost Većina vrsta traka za blokiranje vode može zadovoljiti zahtjeve toplinske stabilnosti: dugotrajna temperaturna otpornost od 90 °C, maksimalna radna temperatura od 160 °C, trenutna temperaturna otpornost od 230 °C. Performanse trake za blokiranje vode ne bi se trebale mijenjati nakon određenog vremenskog razdoblja na tim temperaturama.
Čvrstoća gela trebala bi biti najvažnija karakteristika intumescentnog materijala, dok se brzina ekspanzije koristi samo za ograničavanje duljine početnog prodiranja vode (manje od 1 m). Dobar ekspanzijski materijal trebao bi imati odgovarajuću brzinu ekspanzije i visoku viskoznost. Loš materijal za zaštitu od vode, čak i s visokom brzinom ekspanzije i niskom viskoznošću, imat će slaba svojstva zaštite od vode. To se može testirati usporedbom s nizom termalnih ciklusa. U hidrolitičkim uvjetima, gel će se raspasti u tekućinu niske viskoznosti što će pogoršati njegovu kvalitetu. To se postiže miješanjem suspenzije čiste vode koja sadrži prašak za bubrenje tijekom 2 sata. Dobiveni gel se zatim odvaja od viška vode i stavlja u rotirajući viskozimetar kako bi se izmjerila viskoznost prije i nakon 24 sata na 95°C. Razlika u stabilnosti gela može se vidjeti. To se obično radi u ciklusima od 8 sati od 20°C do 95°C i 8 sati od 95°C do 20°C. Relevantni njemački standardi zahtijevaju 126 ciklusa od 8 sati.
4. 5 Kompatibilnost Kompatibilnost vodene barijere posebno je važna karakteristika u odnosu na vijek trajanja optičkog kabela i stoga ju treba uzeti u obzir u odnosu na dosadašnje materijale optičkog kabela. Budući da je potrebno dugo vremena da se kompatibilnost pokaže, mora se koristiti test ubrzanog starenja, tj. uzorak kabelskog materijala se obriše, omota slojem suhe vodootporne trake i drži u komori s konstantnom temperaturom na 100°C tijekom 10 dana, nakon čega se važe kvaliteta. Vlačna čvrstoća i istezanje materijala ne smiju se promijeniti za više od 20% nakon ispitivanja.
Vrijeme objave: 22. srpnja 2022.