1 Úvod
S rychlým rozvojem komunikačních technologií v posledním zhruba desetiletí se oblast použití optických kabelů rozšiřuje. Vzhledem k tomu, že požadavky na ochranu životního prostředí na kabely z optických vláken neustále rostou, zvyšují se i požadavky na kvalitu materiálů používaných v kabelech z optických vláken. Vodě blokující páska z optických kabelů je běžný materiál blokující vodu používaný v průmyslu optických kabelů, role těsnění, hydroizolace, ochrany proti vlhkosti a vyrovnávací paměti v kabelu z optických vláken byla široce uznávána a její odrůdy a výkon byly nepřetržitě zdokonalené a zdokonalené s vývojem kabelu z optických vláken. V posledních letech byla do optického kabelu zavedena struktura „suchého jádra“. Tento typ materiálu pro vodní bariéru kabelu je obvykle kombinací pásky, příze nebo povlaku, aby se zabránilo pronikání vody podélně do jádra kabelu. S rostoucí akceptací kabelů z optických vláken se suchým jádrem rychle nahrazují materiály z optických kabelů se suchým jádrem tradiční výplňové směsi pro kabely na bázi vazelíny. Suchý materiál jádra používá polymer, který rychle absorbuje vodu za vzniku hydrogelu, který bobtná a vyplňuje kanály pronikání vody v kabelu. Kromě toho, protože suchý materiál jádra neobsahuje lepkavou mastnotu, nejsou potřeba žádné utěrky, rozpouštědla nebo čisticí prostředky k přípravě kabelu na spojování a doba spojování kabelu je značně zkrácena. Nízká hmotnost kabelu a dobrá adheze mezi vnější výztužnou přízí a pláštěm nejsou sníženy, což z něj činí oblíbenou volbu.
2 Vliv vody na kabel a voděodolný mechanismus
Hlavním důvodem, proč by měla být přijata různá opatření k blokování vody, je to, že voda vstupující do kabelu se rozloží na vodík a OH-ionty, což zvýší přenosovou ztrátu optického vlákna, sníží výkon vlákna a zkrátí životnost kabelu. Nejběžnějšími opatřeními zabraňujícími vodě je naplnění ropnou pastou a přidání vodotěsné pásky, které se vyplňují v mezeře mezi jádrem kabelu a pláštěm, aby se zabránilo vertikálnímu šíření vody a vlhkosti, a tím hrají roli při blokování vody.
Když se syntetické pryskyřice používají ve velkém množství jako izolátory v kabelech s optickými vlákny (nejprve v kabelech), tyto izolační materiály také nejsou imunní vůči vnikání vody. Tvorba „vodních stromů“ v izolačním materiálu je hlavním důvodem dopadu na přenosový výkon. Mechanismus, kterým je izolační materiál ovlivněn vodními stromy, se obvykle vysvětluje takto: vlivem silného elektrického pole (další hypotéza je, že chemické vlastnosti pryskyřice se mění velmi slabým výbojem urychlených elektronů), molekuly vody pronikají prostřednictvím různého počtu mikropórů přítomných v materiálu pláště optického kabelu. Molekuly vody proniknou různým počtem mikropórů v materiálu pláště kabelu, vytvoří „vodní stromy“, postupně akumulují velké množství vody a šíří se v podélném směru kabelu a ovlivňují výkon kabelu. Po letech mezinárodního výzkumu a testování v polovině 80. let 20. století najít způsob, jak eliminovat nejlepší způsob produkce vodních stromů, to znamená před vytlačováním kabelu obaleným vrstvou absorpce vody a rozpínáním vodní bariéry, aby se zabránilo a zpomalit růst vodních stromů, blokovat vodu v kabelu uvnitř podélného šíření; zároveň v důsledku vnějšího poškození a vsakování vody může vodní bariéra také rychle zablokovat vodu, nikoliv k podélnému šíření kabelu.
3 Přehled kabelové vodní bariéry
3. 1 Klasifikace vodních bariér optických kabelů
Existuje mnoho způsobů klasifikace vodních bariér optických kabelů, které lze klasifikovat podle jejich struktury, kvality a tloušťky. Obecně je lze klasifikovat podle jejich struktury: těsnicí pás s oboustranným vrstveným povlakem, těsnicí pás s jednostranným povlakem a těsnicí pás z kompozitní fólie. Vodotěsná funkce vodní bariéry je způsobena především materiálem s vysokou absorpcí vody (tzv. vodní bariéra), který může rychle bobtnat poté, co se vodní bariéra setká s vodou, a vytvořit tak velký objem gelu (vodní bariéra může absorbovat stokrát více voda než ona sama), čímž se zabrání růstu vodního stromu a zabrání se pokračující infiltraci a šíření vody. Patří mezi ně přírodní i chemicky modifikované polysacharidy.
Přestože tyto přírodní nebo polopřírodní blokátory vody mají dobré vlastnosti, mají dvě fatální nevýhody:
1) jsou biologicky odbouratelné a 2) jsou vysoce hořlavé. Proto je nepravděpodobné, že by byly použity v materiálech pro kabely z optických vláken. Druhým typem syntetického materiálu ve voděodolnosti jsou polyakryláty, které lze použít jako voděodolné pro optické kabely, protože splňují následující požadavky: 1) v suchém stavu mohou působit proti pnutí vznikajícím při výrobě optických kabelů;
2) v suchém stavu odolávají provozním podmínkám optických kabelů (tepelné cykly z pokojové teploty do 90 °C) bez ovlivnění životnosti kabelu a také krátkodobě odolávají vysokým teplotám;
3) při vniknutí vody mohou rychle bobtnat a vytvářet gel s rychlostí expanze.
4) produkují vysoce viskózní gel, i při vysokých teplotách je viskozita gelu dlouhodobě stabilní.
Syntézu vodoodpudivých látek lze široce rozdělit na tradiční chemické metody – metoda reverzní fáze (metoda síťovací polymerace voda v oleji), vlastní metoda síťovací polymerace – disková metoda, metoda ozařování – „kobalt 60“ γ -paprsková metoda. Metoda síťování je založena na metodě γ záření „kobalt 60“. Různé metody syntézy mají různé stupně polymerace a zesíťování, a proto jsou velmi přísné požadavky na činidlo blokující vodu, které je požadováno v páskách blokujících vodu. Pouze velmi málo polyakrylátů může splnit výše uvedené čtyři požadavky, podle praktických zkušeností nelze použít činidla blokující vodu (pryskyřice absorbující vodu) jako suroviny pro jeden díl zesíťovaného polyakrylátu sodného, musí být použity v metoda multipolymerního zesíťování (tj. různé části směsi zesíťovaného polyakrylátu sodného), aby se dosáhlo účelu rychlé a vysoké násobky absorpce vody. Základní požadavky jsou: násobek absorpce vody může dosáhnout asi 400krát, rychlost absorpce vody může dosáhnout první minuty, aby absorbovala 75 % vody absorbované voděodolným odporem; voděodolný sušení požadavky na tepelnou stabilitu: dlouhodobá teplotní odolnost 90°C, maximální pracovní teplota 160°C, okamžitá teplotní odolnost 230°C (zejména důležité pro fotoelektrický kompozitní kabel s elektrickými signály); absorpce vody po vytvoření gelu požadavky na stabilitu: po několika tepelných cyklech (20°C ~ 95°C) Stabilita gelu po absorpci vody vyžaduje: vysokou viskozitu gelu a pevnost gelu po několika tepelných cyklech (20°C až 95° C). Stabilita gelu se značně liší v závislosti na způsobu syntézy a materiálech použitých výrobcem. Zároveň platí, že ne čím rychlejší je rychlost expanze, tím lépe, některé produkty jednostranně sledují rychlost, použití aditiv nepřispívá ke stabilitě hydrogelu, ke zničení schopnosti retence vody, ale k dosažení účinku voděodolnost.
3. 3 charakteristiky vodotěsné pásky Jako kabel při výrobě, testování, přepravě, skladování a používání procesu odolá environmentální zkoušce, tak z pohledu použití optického kabelu je kabelová vodotěsná páska požadavky jsou následující:
1) vzhledová distribuce vláken, kompozitní materiály bez delaminace a prášku, s určitou mechanickou pevností, vhodné pro potřeby kabelu;
2) jednotná, opakovatelná, stabilní kvalita, při vytváření kabelu nebudou delaminovány a produkovat
3) vysoký expanzní tlak, rychlá expanzní rychlost, dobrá stabilita gelu;
4) dobrá tepelná stabilita, vhodná pro různé následné zpracování;
5) vysoká chemická stabilita, neobsahuje žádné korozivní složky, odolná vůči bakteriím a erozi plísní;
6) dobrá kompatibilita s jinými materiály optického kabelu, odolnost proti oxidaci atd.
4 Normy výkonu vodní bariéry optického kabelu
Velké množství výsledků výzkumu ukazuje, že nekvalifikovaná voděodolnost vůči dlouhodobé stabilitě výkonu kabelového přenosu způsobí velké škody. Toto poškození ve výrobním procesu a tovární kontrole kabelu s optickými vlákny je obtížné najít, ale postupně se objeví v procesu pokládání kabelu po použití. Proto se naléhavým úkolem stal včasný vývoj komplexních a přesných zkušebních standardů, aby bylo možné najít základ pro hodnocení všech stran, které mohou přijmout. Autorův rozsáhlý výzkum, průzkum a experimenty na pásech blokujících vodu poskytly odpovídající technický základ pro vývoj technických norem pro pásy blokující vodu. Určete výkonnostní parametry hodnoty vodní bariéry na základě následujícího:
1) požadavky normy pro optický kabel pro těsnicí pás (zejména požadavky na materiál optického kabelu ve standardu pro optický kabel);
2) zkušenosti s výrobou a používáním vodních bariér a příslušné zkušební protokoly;
3) výsledky výzkumu vlivu vlastností vodotěsných pásek na výkon optických kabelů.
4. 1 Vzhled
Vzhled vodotěsné pásky by měla být rovnoměrně rozložena vlákna; povrch by měl být rovný a bez vrásek, záhybů a trhlin; v šířce pásky by neměly být žádné trhliny; kompozitní materiál by měl být bez delaminace; páska by měla být pevně navinutá a okraje pásky pro držení v ruce by neměly mít „tvar slaměného klobouku“.
4.2 Mechanická pevnost těsnicího pásu
Pevnost těsnicího pásu v tahu závisí na způsobu výroby polyesterové netkané pásky, za stejných kvantitativních podmínek je viskózová metoda lepší než metoda výroby za tepla válcovaná pevnost v tahu, tloušťka je také tenčí. Pevnost v tahu vodotěsné pásky se liší podle způsobu, jakým je kabel ovinut nebo omotán kolem kabelu.
Toto je klíčový indikátor pro dva vodotěsné pásy, pro které by měla být testovací metoda sjednocena se zařízením, kapalinou a testovacím postupem. Hlavním hydroizolačním materiálem v hydroizolační pásce je částečně síťovaný polyakrylát sodný a jeho deriváty, které jsou citlivé na složení a povahu požadavků na kvalitu vody, aby se sjednotil standard výšky bobtnání vody. blokovací pásku, bude převládat použití deionizované vody (v rozhodčím řízení se používá destilovaná voda), protože v deionizované vodě, která je v podstatě čistá voda, není žádná aniontová a kationtová složka. Multiplikátor absorpce pryskyřice absorbující vodu v různých kvalitách vody se velmi liší, pokud multiplikátor absorpce v čisté vodě je 100 % nominální hodnoty; ve vodě z vodovodu je to 40 % až 60 % (v závislosti na kvalitě vody v každém místě); v mořské vodě je to 12 %; podzemní voda nebo okapová voda je složitější, je obtížné určit procento absorpce a její hodnota bude velmi nízká. Pro zajištění účinku vodní bariéry a životnosti kabelu je nejlepší použít vodotěsnou pásku s výškou bobtnání > 10 mm.
4.3 Elektrické vlastnosti
Obecně řečeno, optický kabel neobsahuje přenos elektrických signálů kovového drátu, takže nezahrnujte použití polovodivé odporové vodní pásky, pouze 33 Wang Qiang atd.: optický kabel voděodolná páska
Elektrický kompozitní kabel před přítomností elektrických signálů, specifické požadavky dle struktury kabelu dle smlouvy.
4.4 Tepelná stabilita Většina druhů vodotěsných pásek může splňovat požadavky na tepelnou stabilitu: dlouhodobá teplotní odolnost 90°C, maximální pracovní teplota 160°C, okamžitá teplotní odolnost 230°C. Výkon vodotěsné pásky by se po určité době při těchto teplotách neměl změnit.
Síla gelu by měla být nejdůležitější charakteristikou bobtnajícího materiálu, zatímco rychlost expanze se používá pouze k omezení délky počátečního průniku vody (méně než 1 m). Dobrý expanzní materiál by měl mít správnou rychlost expanze a vysokou viskozitu. Špatný materiál bariéry proti vodě, dokonce i s vysokou rychlostí expanze a nízkou viskozitou, bude mít špatné vlastnosti bariéry proti vodě. To lze testovat v porovnání s řadou tepelných cyklů. Za hydrolytických podmínek se gel rozpadne na kapalinu s nízkou viskozitou, která zhorší jeho kvalitu. Toho se dosáhne mícháním čisté vodní suspenze obsahující bobtnající prášek po dobu 2 hodin. Výsledný gel se poté oddělí od přebytečné vody a umístí se do rotačního viskozimetru pro měření viskozity před a po 24 hodinách při 95 °C. Je vidět rozdíl ve stabilitě gelu. To se obvykle provádí v cyklech 8 hodin od 20 °C do 95 °C a 8 hodin od 95 °C do 20 °C. Příslušné německé normy vyžadují 126 cyklů po 8 hodinách.
4. 5 Kompatibilita Kompatibilita vodní bariéry je zvláště důležitá vlastnost ve vztahu k životnosti kabelu z optických vláken, a proto by měla být zvažována ve vztahu k dosud používaným materiálům kabelů z optických vláken. Vzhledem k tomu, že kompatibilita trvá dlouho, než se projeví, je nutné použít zrychlený test stárnutí, tj. vzorek materiálu kabelu se otře, obalí vrstvou suché voděodolné pásky a uchová se v komoře s konstantní teplotou 100 °C po dobu 10 dní, po kterých se zváží kvalita. Pevnost v tahu a tažnost materiálu by se po zkoušce neměla změnit o více než 20 %.
Čas odeslání: 22. července 2022