1 Wprowadzenie
Wraz z szybkim rozwojem technologii komunikacyjnych w ciągu ostatniej dekady poszerzał się zakres zastosowań kabli światłowodowych. Wraz ze wzrostem wymagań środowiskowych dotyczących kabli światłowodowych rosną także wymagania dotyczące jakości materiałów stosowanych w kablach światłowodowych. Taśma blokująca wodę w kablach światłowodowych jest powszechnym materiałem blokującym wodę stosowanym w branży kabli światłowodowych. Rola uszczelniania, hydroizolacji, ochrony przed wilgocią i buforem w kablu światłowodowym została powszechnie uznana, a jej odmiany i właściwości są stale rozwijane ulepszone i udoskonalone wraz z rozwojem kabla światłowodowego. W ostatnich latach do kabla optycznego wprowadzono strukturę „suchego rdzenia”. Ten rodzaj materiału stanowiącego barierę wodną dla kabli składa się zwykle z połączenia taśmy, przędzy lub powłoki zapobiegającej przenikaniu wody wzdłużnie do rdzenia kabla. Wraz z rosnącą akceptacją kabli światłowodowych z suchym rdzeniem, materiały światłowodowe z suchym rdzeniem szybko zastępują tradycyjne masy wypełniające kable na bazie wazeliny. W suchym rdzeniu zastosowano polimer, który szybko wchłania wodę, tworząc hydrożel, który pęcznieje i wypełnia kanały penetracji wody w kablu. Ponadto, ponieważ suchy materiał rdzenia nie zawiera lepkiego smaru, do przygotowania kabla do łączenia nie są wymagane żadne chusteczki, rozpuszczalniki ani środki czyszczące, co znacznie skraca czas łączenia kabla. Niewielka waga kabla i dobra przyczepność pomiędzy zewnętrzną przędzą wzmacniającą a osłoną nie ulegają zmniejszeniu, co czyni go popularnym wyborem.
2 Wpływ wody na kabel i mechanizm wodoodporności
Głównym powodem, dla którego należy podjąć różne środki blokujące wodę, jest to, że woda dostająca się do kabla ulegnie rozkładowi na wodór i jony OH-, co zwiększy straty transmisyjne światłowodu, zmniejszy wydajność światłowodu i skróci czas żywotność kabla. Najczęstszymi środkami blokującymi wodę jest wypełnienie pastą naftową i dodanie taśmy blokującej wodę, którą wypełnia się szczelinę pomiędzy rdzeniem kabla a osłoną, aby zapobiec pionowemu rozprzestrzenianiu się wody i wilgoci, odgrywając w ten sposób rolę w blokowaniu wody.
Kiedy żywice syntetyczne są stosowane w dużych ilościach jako izolatory w kablach światłowodowych (przede wszystkim w kablach), te materiały izolacyjne również nie są odporne na wnikanie wody. Główną przyczyną wpływu na wydajność transmisji jest powstawanie „drzew wodnych” w materiale izolacyjnym. Mechanizm działania drzew wodnych na materiał izolacyjny zwykle wyjaśnia się w następujący sposób: pod wpływem silnego pola elektrycznego (inna hipoteza głosi, że właściwości chemiczne żywicy zmieniają się pod wpływem bardzo słabego wyładowania przyspieszonych elektronów) cząsteczki wody wnikają poprzez różną liczbę mikroporów występujących w materiale osłony kabla światłowodowego. Cząsteczki wody będą przenikać przez różną liczbę mikroporów w materiale powłoki kabla, tworząc „drzewa wodne”, stopniowo gromadząc duże ilości wody i rozprzestrzeniając się w kierunku wzdłużnym kabla, wpływając na jego właściwości użytkowe. Po latach międzynarodowych badań i testów, w połowie lat 80-tych, w celu znalezienia sposobu na wyeliminowanie najlepszego sposobu wytwarzania drzewek wodnych, czyli przed wytłaczaniem kabla owiniętym warstwą wchłaniającą wodę i rozszerzającą barierę wodną hamującą i spowalniają wzrost drzew wodnych, blokując wodę w kablu wewnątrz rozpiętości wzdłużnej; jednocześnie, na skutek uszkodzeń zewnętrznych i infiltracji wody, bariera wodna może również szybko zablokować wodę, a nie na wzdłużnym rozprzestrzenianiu się kabla.
3 Przegląd bariery wodnej kabla
3.1 Klasyfikacja barier wodnych kabli światłowodowych
Istnieje wiele sposobów klasyfikacji barier wodnych kabli optycznych, które można klasyfikować ze względu na ich strukturę, jakość i grubość. Ogólnie można je sklasyfikować ze względu na budowę: taśma wodna laminowana dwustronnie, taśma wodna jednostronnie powlekana i taśma wodna z folii kompozytowej. Funkcja bariery wodnej bariery wodnej wynika głównie z materiału o wysokiej absorpcji wody (zwanego barierą wodną), który może szybko pęcznieć po zetknięciu się bariery wodnej z wodą, tworząc dużą objętość żelu (bariera wodna może wchłonąć setki razy więcej niż ona sama), zapobiegając w ten sposób wzrostowi drzewa wodnego i zapobiegając dalszej infiltracji i rozprzestrzenianiu się wody. Należą do nich zarówno polisacharydy naturalne, jak i chemicznie modyfikowane.
Chociaż te naturalne lub półnaturalne środki blokujące wodę mają dobre właściwości, mają dwie fatalne wady:
1) ulegają biodegradacji i 2) są wysoce łatwopalne. To sprawia, że jest mało prawdopodobne, aby były one stosowane w materiałach kabli światłowodowych. Innym rodzajem materiału syntetycznego stosowanego w wodoodpornych materiałach są poliakrylany, które można stosować jako wodoodporne kable optyczne, ponieważ spełniają następujące wymagania: 1) po wyschnięciu mogą przeciwdziałać naprężeniom powstającym podczas produkcji kabli optycznych;
2) po wyschnięciu wytrzymują warunki pracy kabli optycznych (cykle termiczne od temperatury pokojowej do 90°C) bez wpływu na żywotność kabla, a także wytrzymują wysokie temperatury przez krótki czas;
3) gdy woda dostanie się do środka, mogą szybko pęcznieć i tworzyć żel z dużą szybkością ekspansji.
4) wytwarzają żel o dużej lepkości, nawet w wysokich temperaturach lepkość żelu jest stabilna przez długi czas.
Syntezę hydrofobowców można ogólnie podzielić na tradycyjne metody chemiczne – metodę odwróconych faz (metoda sieciowania metodą polimeryzacji woda w oleju), własną metodę polimeryzacji sieciującej – metoda dyskowa, metoda napromieniania – „kobalt 60” γ -metoda promieniowa. Metoda sieciowania opiera się na metodzie promieniowania γ „cobalt 60”. Różne metody syntezy mają różny stopień polimeryzacji i usieciowania, a zatem bardzo rygorystyczne wymagania dotyczące środka blokującego wodę wymaganego w taśmach blokujących wodę. Tylko nieliczne poliakrylany mogą spełnić powyższe cztery wymagania, zgodnie z praktycznym doświadczeniem, środki blokujące wodę (żywice pochłaniające wodę) nie mogą być stosowane jako surowce do pojedynczej części usieciowanego poliakrylanu sodu, muszą być stosowane w metodę sieciowania multipolimerowego (tj. urozmaicenia mieszanki usieciowanego poliakrylanu sodu) w celu uzyskania zamierzonej szybkiej i dużej wielokrotności absorpcji wody. Podstawowe wymagania to: wielokrotność absorpcji wody może osiągnąć około 400 razy, szybkość absorpcji wody może osiągnąć pierwszą minutę, aby wchłonąć 75% wody wchłoniętej przez wodoodporność; wodoodporność i suszenie wymagania dotyczące stabilności termicznej: długoterminowa odporność na temperaturę 90°C, maksymalna temperatura pracy 160°C, chwilowa odporność na temperaturę 230°C (szczególnie ważne w przypadku fotoelektrycznego kabla kompozytowego z sygnałami elektrycznymi); absorpcja wody po utworzeniu żelu wymagania dotyczące stabilności: po kilku cyklach termicznych (20°C ~ 95°C) Stabilność żelu po wchłonięciu wody wymaga: dużej lepkości żelu i wytrzymałości żelu po kilku cyklach termicznych (20°C do 95°C) C). Stabilność żelu różni się znacznie w zależności od metody syntezy i materiałów zastosowanych przez producenta. Jednocześnie, nie im szybsze tempo ekspansji, tym lepiej, niektóre produkty jednostronne dążenie do szybkości, stosowanie dodatków nie sprzyja stabilności hydrożelu, niszczeniu zdolności zatrzymywania wody, ale nie pozwala na osiągnięcie efektu wodoodporność.
3. 3 cechy taśmy blokującej wodę Jako kabel w procesie produkcji, testowania, transportu, przechowywania i stosowania procesu, aby wytrzymać test środowiskowy, a więc z punktu widzenia zastosowania kabla optycznego, taśma blokująca wodę kabla wymagania są następujące:
1) wygląd rozkładu włókien, materiałów kompozytowych bez rozwarstwień i proszku, o określonej wytrzymałości mechanicznej, odpowiedniej dla potrzeb kabla;
2) jednolita, powtarzalna, stabilna jakość, podczas formowania kabla nie będzie rozwarstwiany i wytwarzany
3) wysokie ciśnienie rozprężania, duża prędkość rozprężania, dobra stabilność żelu;
4) dobra stabilność termiczna, odpowiednia do różnych kolejnych obróbek;
5) wysoka stabilność chemiczna, nie zawiera składników żrących, odporny na erozję bakteryjną i pleśniową;
6) dobra kompatybilność z innymi materiałami kabla optycznego, odporność na utlenianie itp.
4 Normy dotyczące bariery wodnej kabli optycznych
Duża liczba wyników badań pokazuje, że niewykwalifikowana wodoodporność wpływa na długoterminową stabilność wydajności transmisji kablowej, powodując ogromne szkody. Szkodliwość ta w procesie produkcyjnym i kontroli fabrycznej kabla światłowodowego jest trudna do wykrycia, ale będzie stopniowo pojawiać się w procesie układania kabla po jego użyciu. Dlatego pilnym zadaniem stało się opracowanie w odpowiednim czasie kompleksowych i dokładnych standardów testowych, aby znaleźć podstawę do oceny, którą wszystkie strony będą mogły zaakceptować. Szeroko zakrojone badania, poszukiwania i eksperymenty autora dotyczące pasów blokujących wodę dostarczyły odpowiedniej podstawy technicznej do opracowania standardów technicznych dla pasów blokujących wodę. Określ parametry użytkowe bariery wodnej w oparciu o:
1) wymagania normy kabla optycznego dla taśmy wodnej (głównie wymagania dotyczące materiału kabla optycznego zawarte w normie kabla optycznego);
2) doświadczenie w produkcji i stosowaniu barier wodnych oraz odpowiednie sprawozdania z badań;
3) wyniki badań wpływu właściwości taśm hydroizolacyjnych na parametry użytkowe kabli światłowodowych.
4. 1 Wygląd
Wygląd taśmy hydroizolacyjnej powinien odzwierciedlać równomiernie rozłożone włókna; powierzchnia powinna być płaska i wolna od zmarszczek, zagnieceń i rozdarć; szerokość taśmy nie powinna być pęknięta; materiał kompozytowy powinien być wolny od rozwarstwień; taśma powinna być ciasno nawinięta, a krawędzie taśmy ręcznej powinny być wolne od „kształtu słomkowego kapelusza”.
4.2 Wytrzymałość mechaniczna taśmy wodnej
Wytrzymałość taśmy na rozciąganie zależy od sposobu wytwarzania taśmy z włókniny poliestrowej, przy tych samych warunkach ilościowych metoda wiskozowa jest lepsza od metody wytwarzania walcowanej na gorąco, aby uzyskać wytrzymałość na rozciąganie, grubość jest również mniejsza. Wytrzymałość na rozciąganie taśmy hydroizolacyjnej zmienia się w zależności od sposobu, w jaki kabel jest owinięty lub owinięty wokół kabla.
Jest to kluczowy wskaźnik w przypadku dwóch pasów blokujących wodę, dla których metodę badania należy ujednolicić z urządzeniem, cieczą i procedurą testową. Głównym materiałem blokującym wodę w taśmie hydroizolacyjnej jest częściowo usieciowany poliakrylan sodu i jego pochodne, które są wrażliwe na skład i charakter wymagań jakości wody, w celu ujednolicenia standardu wysokości pęcznienia wody taśmę blokującą, przeważać będzie woda dejonizowana (w arbitrażu używana jest woda destylowana), ponieważ w wodzie dejonizowanej, która jest w zasadzie czystą wodą, nie ma składnika anionowego i kationowego. Mnożnik absorpcji żywicy wchłaniającej wodę w wodzie o różnej jakości jest bardzo zróżnicowany, jeśli mnożnik absorpcji w czystej wodzie wynosi 100% wartości nominalnej; w wodzie kranowej wynosi od 40% do 60% (w zależności od jakości wody w każdym miejscu); w wodzie morskiej wynosi 12%; woda gruntowa czy woda rynsztokowa jest bardziej złożona, trudno jest określić procent absorpcji, a jej wartość będzie bardzo niska. Aby zapewnić barierę wodną i trwałość kabla, najlepiej zastosować taśmę hydroizolacyjną o wysokości pęcznienia > 10 mm.
4.3 Właściwości elektryczne
Ogólnie rzecz biorąc, kabel optyczny nie zawiera transmisji sygnałów elektrycznych za pomocą drutu metalowego, dlatego nie należy stosować półprzewodzącej oporowej taśmy wodnej, tylko 33 Wang Qiang itp.: wodoodporna taśma kabla optycznego
Elektryczny kabel kompozytowy przed obecnością sygnałów elektrycznych, szczegółowe wymagania w zależności od konstrukcji kabla zgodnie z umową.
4.4 Stabilność termiczna Większość odmian taśm hydroizolacyjnych może spełniać wymagania dotyczące stabilności termicznej: długoterminowa odporność na temperaturę 90°C, maksymalna temperatura robocza 160°C, chwilowa odporność na temperaturę 230°C. Działanie taśmy hydroizolacyjnej nie powinno zmieniać się po upływie określonego czasu w tych temperaturach.
Wytrzymałość żelu powinna być najważniejszą cechą materiału pęczniejącego, podczas gdy szybkość rozszerzania służy jedynie do ograniczenia długości początkowej penetracji wody (mniej niż 1 m). Dobry materiał spieniający powinien charakteryzować się odpowiednią szybkością rozszerzania i wysoką lepkością. Materiał o słabej barierowości dla wody, nawet przy dużej szybkości rozszerzania i niskiej lepkości, będzie miał słabe właściwości barierowe dla wody. Można to sprawdzić w porównaniu z wieloma cyklami termicznymi. W warunkach hydrolitycznych żel rozpadnie się na ciecz o niskiej lepkości, co pogorszy jego jakość. Osiąga się to poprzez mieszanie czystej zawiesiny wodnej zawierającej proszek pęczniejący przez 2 godziny. Powstały żel następnie oddziela się od nadmiaru wody i umieszcza w wiskozymetrze obrotowym w celu pomiaru lepkości przed i po 24 godzinach w temperaturze 95°C. Widoczna jest różnica w stabilności żelu. Zwykle odbywa się to w cyklach trwających 8 godzin od 20°C do 95°C i 8 godzin od 95°C do 20°C. Odpowiednie niemieckie normy wymagają 126 cykli po 8 godzin.
4.5 Kompatybilność Kompatybilność bariery wodnej jest szczególnie ważną cechą związaną z żywotnością kabla światłowodowego i dlatego należy ją rozważać w odniesieniu do dotychczas zastosowanych materiałów kabla światłowodowego. Ponieważ ustalenie kompatybilności zajmuje dużo czasu, należy zastosować test przyspieszonego starzenia, tj. próbkę materiału kabla wytrzeć do czysta, owinąć warstwą suchej wodoodpornej taśmy i przechowywać w komorze o stałej temperaturze 100°C przez 10 dni, po czym ocenia się jakość. Wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie materiału nie powinny po badaniu zmienić się o więcej niż 20%.
Czas publikacji: 22 lipca 2022 r