1 Innledning
Med den raske utviklingen av kommunikasjonsteknologi det siste tiåret eller så, har bruksområdet for fiberoptiske kabler blitt stadig større. Etter hvert som miljøkravene til fiberoptiske kabler fortsetter å øke, øker også kravene til kvaliteten på materialene som brukes i fiberoptiske kabler. Vannsperrende tape for fiberoptiske kabler er et vanlig vannsperrende materiale som brukes i fiberoptisk kabelindustrien. Rollen til tetting, vanntetting, fuktighets- og bufferbeskyttelse i fiberoptiske kabler har blitt allment anerkjent, og dens varianter og ytelse har blitt kontinuerlig forbedret og perfeksjonert med utviklingen av fiberoptiske kabler. I de senere årene har "tørrkjerne"-strukturen blitt introdusert i den optiske kabelen. Denne typen vannsperremateriale for kabelen er vanligvis en kombinasjon av tape, garn eller belegg for å forhindre at vann trenger inn i kabelkjernen i lengderetningen. Med den økende aksepten av tørrkjernefiberoptiske kabler, erstatter tørrkjernefiberoptiske kabelmaterialer raskt de tradisjonelle vaselinbaserte kabelfyllingsblandingene. Det tørre kjernematerialet bruker en polymer som raskt absorberer vann for å danne en hydrogel, som sveller og fyller vanninntrengningskanalene i kabelen. I tillegg, siden det tørre kjernematerialet ikke inneholder klebrig fett, er det ikke nødvendig med våtservietter, løsemidler eller rengjøringsmidler for å klargjøre kabelen for skjøting, og kabelens skjøtetid reduseres betraktelig. Kabelens lette vekt og den gode adhesjonen mellom det ytre armeringsgarnet og kappen reduseres ikke, noe som gjør den til et populært valg.
2 Vannets påvirkning på kabelen og vannmotstandsmekanismen
Hovedgrunnen til at man bør iverksette en rekke vannblokkerende tiltak, er at vann som trenger inn i kabelen vil dekomponere til hydrogen og O H-ioner, noe som vil øke transmisjonstapet til den optiske fiberen, redusere fiberens ytelse og forkorte kabelens levetid. De vanligste vannblokkerende tiltakene er å fylle med petroleumspasta og legge på vannblokkerende tape, som fylles i gapet mellom kabelkjernen og mantelen for å forhindre at vann og fuktighet sprer seg vertikalt, og dermed spiller en rolle i vannblokkeringen.
Når syntetiske harpikser brukes i store mengder som isolatorer i fiberoptiske kabler (først i kabler), er heller ikke disse isolasjonsmaterialene immune mot vanninntrengning. Dannelsen av «vanntrær» i isolasjonsmaterialet er hovedårsaken til påvirkningen på overføringsytelsen. Mekanismen som isolasjonsmaterialet påvirkes av vanntrær forklares vanligvis som følger: på grunn av det sterke elektriske feltet (en annen hypotese er at harpiksens kjemiske egenskaper endres av den svært svake utladningen av akselererte elektroner), trenger vannmolekyler gjennom de forskjellige antallet mikroporer som finnes i mantelmaterialet til den fiberoptiske kabelen. Vannmolekylene vil trenge gjennom de forskjellige antallet mikroporer i kabelmantelmaterialet, danne «vanntrær», som gradvis akkumulerer en stor mengde vann og sprer seg i kabelens lengderetning, og påvirker kabelens ytelse. Etter årevis med internasjonal forskning og testing, på midten av 1980-tallet, for å finne en måte å eliminere den beste måten å produsere vanntrær på, det vil si før kabelekstrudering pakket inn i et lag med vannabsorpsjon og utvidelse av vannbarrieren for å hemme og bremse veksten av vanntrær, og blokkere vann i kabelens langsgående spredning; samtidig, på grunn av ytre skader og infiltrasjon av vann, kan vannbarrieren også raskt blokkere vannet, ikke til kabelens langsgående spredning.
3 Oversikt over kabelvannbarrieren
3. 1 Klassifisering av vannbarrierer med fiberoptiske kabler
Det finnes mange måter å klassifisere vannbarrierer for optiske kabler på, og disse kan klassifiseres etter struktur, kvalitet og tykkelse. Generelt kan de klassifiseres etter struktur: dobbeltsidig laminert vannsperre, ensidig belagt vannsperre og komposittfilm-vannsperre. Vannsperrefunksjonen til vannsperren skyldes hovedsakelig det høye vannabsorberende materialet (kalt vannsperre), som kan svelle raskt etter at vannsperren møter vann, og danne et stort volum gel (vannsperren kan absorbere hundrevis av ganger mer vann enn seg selv), og dermed forhindre vekst av vanntreet og forhindre fortsatt infiltrasjon og spredning av vann. Disse inkluderer både naturlige og kjemisk modifiserte polysakkarider.
Selv om disse naturlige eller semi-naturlige vannblokkerne har gode egenskaper, har de to fatale ulemper:
1) de er biologisk nedbrytbare og 2) de er svært brannfarlige. Dette gjør det usannsynlig at de vil bli brukt i fiberoptiske kabelmaterialer. Den andre typen syntetisk materiale i vannresistensen er representert av polyakrylater, som kan brukes som vannresister for optiske kabler fordi de oppfyller følgende krav: 1) når de er tørre, kan de motvirke belastningene som genereres under produksjonen av optiske kabler;
2) når de er tørre, tåler de driftsforholdene til optiske kabler (termisk sykling fra romtemperatur til 90 °C) uten å påvirke kabelens levetid, og de tåler også høye temperaturer i korte perioder;
3) Når vann kommer inn, kan de svelle raskt og danne en gel med en ekspansjonshastighet.
4) produserer en svært viskøs gel, selv ved høye temperaturer er gelens viskositet stabil i lang tid.
Syntesen av vannavstøtende midler kan grovt deles inn i tradisjonelle kjemiske metoder – reversfasemetoden (vann-i-olje-polymerisasjons-tverrbindingsmetode), deres egen tverrbindingspolymerisasjonsmetode – skivemetoden, bestrålingsmetode – «kobolt 60» γ-strålemetoden. Tverrbindingsmetoden er basert på «kobolt 60» γ-strålingsmetoden. De forskjellige syntesemetodene har ulik grad av polymerisasjon og tverrbinding og derfor svært strenge krav til vannblokkeringsmidlet som kreves i vannblokkerende bånd. Bare svært få polyakrylater kan oppfylle de ovennevnte fire kravene. I følge praktisk erfaring kan ikke vannblokkeringsmidler (vannabsorberende harpikser) brukes som råmateriale for en enkelt del av det tverrbundne natriumpolyakrylatet, må brukes i en multipolymer-tverrbindingsmetode (dvs. en rekke deler av den tverrbundne natriumpolyakrylatblandingen) for å oppnå målet om rask og høy vannabsorpsjonsmultiplikasjon. Grunnkravene er: vannabsorpsjonshastigheten kan nå omtrent 400 ganger, vannabsorpsjonshastigheten kan absorbere 75 % av vannet som absorberes av vannmotstanden i det første minuttet; krav til termisk stabilitet ved tørking av vannmotstand: langsiktig temperaturbestandighet på 90 °C, maksimal arbeidstemperatur på 160 °C, umiddelbar temperaturbestandighet på 230 °C (spesielt viktig for fotoelektriske komposittkabler med elektriske signaler); krav til stabilitet for vannabsorpsjon etter dannelse av gel: etter flere termiske sykluser (20 °C ~ 95 °C). Gelens stabilitet etter vannabsorpsjon krever: høy viskositet av gelen og gelstyrke etter flere termiske sykluser (20 °C til 95 °C). Gelens stabilitet varierer betydelig avhengig av syntesemetoden og materialene som brukes av produsenten. Samtidig er det ikke bedre jo raskere ekspansjonshastigheten er, desto bedre er det. Noen produkter er ensidige og bruker ikke tilsetningsstoffer som bidrar til hydrogelens stabilitet, noe som ødelegger vannretensjonskapasiteten, og man oppnår heller ikke vannmotstandseffekten.
3. 3 egenskaper ved vanntett tape Ettersom kabelen tåler miljøtester under produksjon, testing, transport, lagring og bruk, er kravene til vanntett tape for kabelen som følger fra bruksperspektivet til optisk kabel:
1) Utseende fiberfordeling, komposittmaterialer uten delaminering og pulver, med en viss mekanisk styrke, egnet for kabelens behov;
2) ensartet, repeterbar, stabil kvalitet, i dannelsen av kabelen vil ikke bli delaminert og produsere
3) høyt ekspansjonstrykk, rask ekspansjonshastighet, god gelstabilitet;
4) god termisk stabilitet, egnet for ulike etterfølgende prosesser;
5) høy kjemisk stabilitet, inneholder ingen korrosive komponenter, motstandsdyktig mot bakterier og muggsopp;
6) god kompatibilitet med andre materialer av optisk kabel, oksidasjonsmotstand, etc.
4 Ytelsesstandarder for vannbarriere for optiske kabler
Et stort antall forskningsresultater viser at ukvalifisert vannmotstand for den langsiktige stabiliteten til kabeloverføringsytelsen vil forårsake stor skade. Denne skaden er vanskelig å finne i produksjonsprosessen og fabrikkinspeksjonen av fiberoptiske kabler, men vil gradvis dukke opp i prosessen med å legge kabelen etter bruk. Derfor har det blitt en presserende oppgave å utvikle omfattende og nøyaktige teststandarder i tide, for å finne et grunnlag for evaluering som alle parter kan akseptere. Forfatterens omfattende forskning, utforskning og eksperimenter på vannblokkerende belter har gitt et tilstrekkelig teknisk grunnlag for utvikling av tekniske standarder for vannblokkerende belter. Bestem ytelsesparametrene for vannbarriereverdien basert på følgende:
1) kravene i den optiske kabelstandarden for vanntetthetsbeskyttelse (hovedsakelig kravene til det optiske kabelmaterialet i den optiske kabelstandarden);
2) erfaring med produksjon og bruk av vannbarrierer og relevante testrapporter;
3) forskningsresultater om påvirkningen av egenskapene til vannblokkerende bånd på ytelsen til optiske fiberkabler.
4. 1 Utseende
Vannsperretapen skal ha et jevnt fordelt fiberutseende; overflaten skal være flat og fri for rynker, folder og rifter; det skal ikke være noen sprekker i tapens bredde; komposittmaterialet skal være fritt for delaminering; tapen skal være tett opprullet, og kantene på den håndholdte tapen skal ikke ha «stråhattform».
4.2 Mekanisk styrke til vanntetthetsbeskyttelsen
Strekkfastheten til vannsperrebåndet avhenger av produksjonsmetoden til polyester-ikke-vevd tape. Under de samme kvantitative forholdene er viskosemetoden bedre enn varmvalset metode for produksjon av produktets strekkfasthet, og tykkelsen er også tynnere. Strekkfastheten til vannsperrebåndet varierer avhengig av måten kabelen er viklet eller viklet rundt kabelen.
Dette er en nøkkelindikator for to av vannblokkeringsbåndene, der testmetoden bør forenes med enheten, væsken og testprosedyren. Det viktigste vannblokkerende materialet i vannblokkeringsbåndet er delvis tverrbundet natriumpolyakrylat og dets derivater, som er følsomme for sammensetningen og arten av vannkvalitetskravene. For å forene standarden for svellingshøyden til vannblokkeringsbåndet, skal bruk av avionisert vann foretrekke (destillert vann brukes i arbitrering), fordi det ikke finnes noen anioniske og kationiske komponenter i avionisert vann, som i utgangspunktet er rent vann. Absorpsjonsmultiplikatoren for vannabsorpsjonsharpiks i forskjellige vannkvaliteter varierer sterkt. Hvis absorpsjonsmultiplikatoren i rent vann er 100 % av den nominelle verdien; i tappevann er den 40 % til 60 % (avhengig av vannkvaliteten på hvert sted); i sjøvann er den 12 %; grunnvann eller rennevann er mer komplekst, det er vanskelig å bestemme absorpsjonsprosenten, og verdien vil være svært lav. For å sikre vannsperreeffekten og kabelens levetid, er det best å bruke en vannsperretape med en svellhøyde på > 10 mm.
4.3 Elektriske egenskaper
Generelt sett inneholder ikke optiske ledninger overføring av elektriske signaler fra metalltråd, så det er ikke nødvendig å bruke halvledende motstandsvanntape. Bare 33 Wang Qiang, etc.: optisk kabel vanntett tape
Elektrisk komposittkabel før tilstedeværelsen av elektriske signaler, spesifikke krav i henhold til kabelstrukturen i henhold til kontrakten.
4.4 Termisk stabilitet De fleste varianter av vanntett tape kan oppfylle kravene til termisk stabilitet: langvarig temperaturmotstand på 90 °C, maksimal arbeidstemperatur på 160 °C, umiddelbar temperaturmotstand på 230 °C. Ytelsen til vanntett tape skal ikke endres etter en spesifisert tidsperiode ved disse temperaturene.
Gelstyrken bør være den viktigste egenskapen til et intumescerende materiale, mens ekspansjonshastigheten kun brukes til å begrense lengden på den innledende vanninntrengningen (mindre enn 1 m). Et godt ekspansjonsmateriale bør ha riktig ekspansjonshastighet og høy viskositet. Et dårlig vannbarrieremateriale, selv med høy ekspansjonshastighet og lav viskositet, vil ha dårlige vannbarriereegenskaper. Dette kan testes i sammenligning med en rekke termiske sykluser. Under hydrolytiske forhold vil gelen brytes ned til en lavviskøs væske som vil forringe kvaliteten. Dette oppnås ved å omrøre en ren vannsuspensjon som inneholder svellende pulver i 2 timer. Den resulterende gelen separeres deretter fra overflødig vann og plasseres i et roterende viskometer for å måle viskositeten før og etter 24 timer ved 95 °C. Forskjellen i gelstabilitet kan sees. Dette gjøres vanligvis i sykluser på 8 timer fra 20 °C til 95 °C og 8 timer fra 95 °C til 20 °C. De relevante tyske standardene krever 126 sykluser på 8 timer.
4. 5 Kompatibilitet Vannbarrierens kompatibilitet er en spesielt viktig egenskap i forhold til fiberoptiske kabelmaterialer, og bør derfor vurderes i forhold til de involverte fiberoptiske kabelmaterialene så langt. Siden kompatibilitet tar lang tid å bli synlig, må akselerert aldringstest brukes, dvs. at kabelmaterialeprøven tørkes ren, pakkes inn med et lag med tørr vannavstøtende tape og oppbevares i et konstant temperaturkammer ved 100 °C i 10 dager, hvoretter kvaliteten veies. Materialets strekkfasthet og forlengelse bør ikke endres med mer enn 20 % etter testen.
Publisert: 22. juli 2022