1 Wprowadzenie
Wraz z szybkim rozwojem technologii komunikacyjnej w ciągu ostatniej dekady lub dłużej, obszar zastosowań światłowodów się rozszerzył. Wraz ze wzrostem wymagań środowiskowych dla światłowodów, rosną również wymagania dotyczące jakości materiałów stosowanych w światłowodach. Taśma blokująca wodę do światłowodów jest powszechnym materiałem blokującym wodę stosowanym w przemyśle światłowodowym, rola uszczelniania, hydroizolacji, ochrony przed wilgocią i buforowania w światłowodach jest powszechnie uznawana, a jej odmiany i wydajność były stale ulepszane i udoskonalane wraz z rozwojem światłowodów. W ostatnich latach do kabla optycznego wprowadzono strukturę „suchego rdzenia”. Ten typ materiału bariery wodnej kabla jest zwykle połączeniem taśmy, przędzy lub powłoki, aby zapobiec wnikaniu wody wzdłużnie do rdzenia kabla. Wraz ze wzrostem akceptacji światłowodów z suchym rdzeniem, materiały światłowodów z suchym rdzeniem szybko zastępują tradycyjne wypełniacze kabli na bazie wazeliny. Materiał suchego rdzenia wykorzystuje 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, nie są wymagane żadne ściereczki, rozpuszczalniki ani środki czyszczące do przygotowania kabla do spawania, a czas spawania kabla jest znacznie skrócony. Lekka waga kabla i dobra przyczepność między zewnętrzną przędzą wzmacniającą a osłoną nie są zmniejszone, co czyni go popularnym wyborem.
2 Wpływ wody na mechanizm oporu kabla i wody
Głównym powodem, dla którego należy podjąć różnorodne środki blokujące wodę, jest to, że woda wnikająca do kabla rozkłada się na jony wodoru i O H-, co zwiększa stratę transmisji włókna optycznego, zmniejsza wydajność włókna i skraca żywotność kabla. Najczęstszymi środkami blokującymi wodę są wypełnianie pastą naftową i dodawanie taśmy blokującej wodę, które wypełniają szczelinę między rdzeniem kabla a osłoną, aby zapobiec pionowemu rozprzestrzenianiu się wody i wilgoci, odgrywając w ten sposób rolę w blokowaniu wody.
Gdy żywice syntetyczne są używane w dużych ilościach jako izolatory w kablach światłowodowych (najpierw w kablach), te materiały izolacyjne również nie są odporne na wnikanie wody. Tworzenie się „drzew wodnych” w materiale izolacyjnym jest głównym powodem wpływu na wydajność transmisji. Mechanizm, za pomocą którego materiał izolacyjny jest pod wpływem drzew wodnych, jest zwykle wyjaśniany w następujący sposób: ze względu na silne pole elektryczne (inna hipoteza głosi, że właściwości chemiczne żywicy są zmieniane przez bardzo słabe wyładowanie przyspieszonych elektronów), cząsteczki wody przenikają przez różną liczbę mikroporów obecnych w materiale osłony kabla światłowodowego. Cząsteczki wody przenikają przez różną liczbę mikroporów w materiale osłony kabla, tworząc „drzewa wodne”, stopniowo gromadząc dużą ilość wody i rozprzestrzeniając się w kierunku wzdłużnym kabla, co wpływa na wydajność kabla. Po latach międzynarodowych badań i testów, w połowie lat 80. XX wieku, w celu znalezienia sposobu na wyeliminowanie najlepszego sposobu wytwarzania drzew wodnych, tj. przed wytłaczaniem kabla owinięto go warstwą absorpcji wody i ekspansji bariery wodnej, aby zahamować i spowolnić wzrost drzew wodnych, blokując wodę w kablu wewnątrz wzdłużnego rozprzestrzeniania się; w tym samym czasie, z powodu zewnętrznych uszkodzeń i infiltracji wody, bariera wodna może również szybko zablokować wodę, nie ograniczając wzdłużnego rozprzestrzeniania się kabla.
3 Przegląd bariery wodnej kablowej
3.1 Klasyfikacja barier wodnych dla kabli światłowodowych
Istnieje wiele sposobów klasyfikacji barier wodnych kabli optycznych, które można klasyfikować według ich struktury, jakości i grubości. Ogólnie rzecz biorąc, można je klasyfikować według ich struktury: dwustronnie laminowana bariera wodna, jednostronnie powlekana bariera wodna i kompozytowa folia barierowa. 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 wody niż sama), zapobiegając w ten sposób wzrostowi drzewa wodnego i zapobiegając dalszej infiltracji i rozprzestrzenianiu się wody. Należą do nich zarówno naturalne, jak i chemicznie modyfikowane polisacharydy.
Chociaż te naturalne lub półnaturalne blokery wody mają dobre właściwości, mają dwie zasadnicze wady:
1) są biodegradowalne i 2) są wysoce łatwopalne. Z tego powodu mało prawdopodobne jest ich stosowanie w materiałach kabli światłowodowych. Innym rodzajem materiału syntetycznego w materiale hydrofobowym są poliakrylany, które mogą być stosowane jako materiały hydrofobowe do kabli optycznych, ponieważ spełniają następujące wymagania: 1) po wyschnięciu mogą przeciwdziałać naprężeniom powstającym podczas produkcji kabli optycznych;
2) w stanie suchym wytrzymują warunki pracy kabli optycznych (cykle termiczne od temperatury pokojowej do 90 °C) bez wpływu na żywotność kabla, a także wytrzymują wysokie temperatury przez krótkie okresy czasu;
3) gdy dostanie się do nich woda, mogą one szybko pęcznieć i tworzyć żel o szybkości rozszerzania się.
4) wytwarzają żel o dużej lepkości, nawet w wysokich temperaturach; lepkość żelu jest stabilna przez długi czas.
Syntezę hydrofobów można ogólnie podzielić na tradycyjne metody chemiczne – metodę odwróconej fazy (metoda sieciowania polimeryzacji woda w oleju), własną metodę sieciowania polimeryzacji – metodę tarczową, metodę napromieniowania – metodę promieniowania γ „kobaltu 60”. Metoda sieciowania opiera się na metodzie promieniowania γ „kobaltu 60”. Różne metody syntezy mają różne stopnie polimeryzacji i sieciowania, a zatem bardzo surowe wymagania dotyczące środka blokującego wodę wymaganego w taśmach blokujących wodę. Tylko bardzo niewiele poliakrylanów może spełnić powyższe cztery wymagania, zgodnie z doświadczeniem praktycznym, środki blokujące wodę (żywice absorbujące wodę) nie mogą być używane jako surowce do pojedynczej części usieciowanego poliakrylanu sodu, muszą być używane w metodzie sieciowania wielopolimerowego (tj. różnorodnej części mieszanki usieciowanego poliakrylanu sodu) w celu osiągnięcia celu szybkich i wysokich 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 hydrofob; wymagania dotyczące stabilności termicznej schnięcia hydrofobu: długotrwała odporność na temperaturę 90°C, maksymalna temperatura robocza 160°C, natychmiastowa odporność na temperaturę 230°C (szczególnie ważne dla fotoelektrycznego kabla kompozytowego z sygnałami elektrycznymi); absorpcja wody po utworzeniu wymagań dotyczących stabilności żelu: po kilku cyklach termicznych (20°C ~ 95°C) Stabilność żelu po absorpcji wody wymaga: żelu o wysokiej lepkości i wytrzymałości żelu po kilku cyklach termicznych (20°C do 95°C). Stabilność żelu znacznie się różni w zależności od metody syntezy i materiałów użytych przez producenta. Jednocześnie nie im szybsza szybkość ekspansji, tym lepiej, niektóre produkty jednostronne dążenie do szybkości, stosowanie dodatków nie sprzyja stabilności hydrożelu, zniszczeniu zdolności zatrzymywania wody, ale nie osiągnięciu efektu wodoodporności.
3. 3 cechy taśmy blokującej wodę Ponieważ kabel w procesie produkcji, testowania, transportu, przechowywania i użytkowania musi wytrzymać testy środowiskowe, tak z perspektywy zastosowania kabla optycznego wymagania dotyczące taśmy blokującej wodę są następujące:
1) wygląd rozkładu włókien, materiały kompozytowe bez rozwarstwienia i proszku, o określonej wytrzymałości mechanicznej, odpowiednie do potrzeb kabla;
2) jednolita, powtarzalna, stabilna jakość, podczas formowania kabla nie będzie on ulegał rozwarstwieniu i wytwarzał
3) wysokie ciśnienie ekspansji, duża szybkość ekspansji, dobra stabilność żelu;
4) dobra stabilność termiczna, nadaje się do różnych dalszych procesów przetwarzania;
5) wysoka stabilność chemiczna, nie zawiera żadnych składników korozyjnych, odporny na erozję bakteryjną i pleśniową;
6) dobra kompatybilność z innymi materiałami, z których wykonany jest kabel optyczny, odporność na utlenianie, itp.
4 Normy dotyczące bariery wodnej dla kabli optycznych
Duża liczba wyników badań pokazuje, że niekwalifikowana odporność na wodę dla długoterminowej stabilności wydajności transmisji kabla spowoduje duże szkody. Te szkody, w procesie produkcji i kontroli fabrycznej kabla światłowodowego są trudne do znalezienia, ale będą stopniowo pojawiać się w procesie układania kabla po użyciu. Dlatego też terminowe opracowanie kompleksowych i dokładnych norm testowych, aby znaleźć podstawę do oceny, którą wszystkie strony mogą zaakceptować, stało się pilnym zadaniem. Obszerne badania, eksploracje i eksperymenty autora nad pasami blokującymi wodę zapewniły odpowiednią podstawę techniczną do opracowania norm technicznych dla pasów blokujących wodę. Określ parametry wydajności wartości bariery wodnej na podstawie następujących:
1) wymagania normy dotyczącej kabla optycznego w zakresie bariery wodnej (głównie wymagania dotyczące materiału kabla optycznego w normie dotyczącej kabla optycznego);
2) doświadczenie w produkcji i stosowaniu barier wodnych oraz odpowiednie raporty z badań;
3) wyniki badań nad wpływem właściwości taśm blokujących wodę na parametry techniczne kabli światłowodowych.
4.1 Wygląd
Wygląd taśmy hydroizolacyjnej powinien odzwierciedlać równomiernie rozłożone włókna; powierzchnia powinna być płaska i wolna od zmarszczek, zagnieceń i rozdarć; na szerokości taśmy nie powinno być żadnych pęknięć; materiał kompozytowy nie powinien się rozwarstwiać; taśma powinna być ciasno nawinięta, a krawędzie taśmy ręcznej nie powinny mieć „kształtu słomkowego kapelusza”.
4.2 Wytrzymałość mechaniczna bariery wodnej
Wytrzymałość na rozciąganie taśmy hydroizolacyjnej zależy od metody produkcji taśmy poliestrowej włókninowej, w tych samych warunkach ilościowych metoda wiskozowa jest lepsza niż metoda walcowania na gorąco produkcji wytrzymałości na rozciąganie produktu, grubość jest również cieńsza. Wytrzymałość na rozciąganie taśmy hydroizolacyjnej zmienia się w zależności od sposobu owinięcia kabla lub owinięcia wokół kabla.
Jest to kluczowy wskaźnik dla dwóch pasów blokujących wodę, dla których metoda testowa powinna być ujednolicona z urządzeniem, cieczą i procedurą testową. Głównym materiałem blokującym wodę w taśmie blokującej wodę jest częściowo usieciowany poliakrylan sodu i jego pochodne, które są wrażliwe na skład i charakter wymagań jakościowych wody, w celu ujednolicenia standardu wysokości pęcznienia taśmy blokującej wodę, przeważa stosowanie wody dejonizowanej (woda destylowana jest używana w arbitrażu), ponieważ w wodzie dejonizowanej nie ma składników anionowych i kationowych, która jest zasadniczo czystą wodą. Mnożnik absorpcji żywicy absorpcyjnej wody w różnych jakościach wody znacznie się różni, jeśli mnożnik absorpcji w czystej wodzie wynosi 100% wartości nominalnej; w wodzie z kranu wynosi od 40% do 60% (w zależności od jakości wody w każdej lokalizacji); w wodzie morskiej wynosi 12%; woda podziemna lub woda rynnowa jest bardziej złożona, trudno jest określić procent absorpcji, a jego wartość będzie bardzo niska. Aby zapewnić skuteczne działanie bariery wodnej i długą żywotność kabla, najlepiej jest użyć taśmy barierowej o wysokości pęcznienia > 10 mm.
4.3 Właściwości elektryczne
Mówiąc ogólnie, kabel optyczny nie zawiera transmisji sygnałów elektrycznych przewodu metalowego, więc nie wymaga użycia półprzewodzącej taśmy oporowej, tylko 33 Wang Qiang itp.: taśma oporowa kabla optycznego
Kabel elektryczny kompozytowy przed pojawieniem się sygnałów elektrycznych, wymagania szczegółowe zgodnie z konstrukcją kabla określone są w umowie.
4.4 Stabilność termiczna Większość rodzajów taśm blokujących wodę spełnia wymagania stabilności termicznej: długotrwała odporność na temperaturę 90°C, maksymalna temperatura robocza 160°C, natychmiastowa odporność na temperaturę 230°C. Wydajność taśmy blokującej wodę nie powinna ulec zmianie po określonym czasie w tych temperaturach.
Siła 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 rozszerzający powinien mieć odpowiednią szybkość rozszerzania i wysoką lepkość. Słaby materiał barierowy dla wody, nawet przy wysokiej szybkości rozszerzania i niskiej lepkości, będzie miał słabe właściwości barierowe dla wody. Można to sprawdzić w porównaniu z szeregiem cykli termicznych. W warunkach hydrolizy żel rozpadnie się na ciecz o niskiej lepkości, co pogorszy jego jakość. Uzyskuje się to poprzez mieszanie czystej zawiesiny wodnej zawierającej proszek pęczniejący przez 2 godziny. Następnie powstały żel oddziela się od nadmiaru wody i umieszcza w obrotowym wiskozymetrze w celu zmierzenia lepkości przed i po 24 godzinach w temperaturze 95°C. Można zauważyć różnicę w stabilności żelu. Zwykle odbywa się to w cyklach 8-godzinnych od 20°C do 95°C i 8-godzinnych od 95°C do 20°C. Odpowiednie normy niemieckie wymagają 126 cykli po 8 godzin.
4. 5 Zgodność Zgodność bariery wodnej jest szczególnie ważną cechą w odniesieniu do żywotności kabla światłowodowego i dlatego powinna być rozważana w odniesieniu do dotychczas stosowanych materiałów kabla światłowodowego. Ponieważ kompatybilność staje się widoczna przez długi czas, należy zastosować test przyspieszonego starzenia, tzn. próbkę materiału kabla wyciera się do czysta, owija warstwą suchej taśmy wodoodpornej i przechowuje w komorze o stałej temperaturze 100°C przez 10 dni, po czym jakość jest ważona. Wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie materiału nie powinny ulec zmianie o więcej niż 20% po teście.
Czas publikacji: 22-07-2022