1 Úvod
Aby se zajistilo podélné utěsnění optických kabelů a zabránilo se pronikání vody a vlhkosti do kabelu nebo rozvodné krabice a korozi kovu a vlákna, což by vedlo k poškození vodíkem, přetržení vlákna a prudkému poklesu elektrické izolační schopnosti, běžně se používají následující metody k prevenci vody a vlhkosti:
1) Vyplnění vnitřku kabelu tixotropním mazivem, včetně hydrofobního typu, typu s vodním bobtnáním a typu s tepelnou roztažností atd. Tento typ materiálu je olejovitý, vyplňuje velké množství, je drahý, snadno znečišťuje životní prostředí, obtížně se čistí (zejména při spojování kabelů rozpouštědlem) a kabel má příliš vysokou vlastní hmotnost.
2) Použití hydroizolačního kroužku z tavného lepidla ve vnitřním a vnějším plášti je neefektivní a složitý proces, kterého může dosáhnout jen několik výrobců. 3) Použití hydroizolačních materiálů (hydroizolační prášek absorbující vodu, hydroizolační páska atd.) za sucha. Tato metoda vyžaduje vysokou technologii, spotřebu materiálu, vysoké náklady a vlastní hmotnost kabelu je příliš vysoká. V posledních letech byla do optických kabelů zavedena struktura „suchého jádra“ a v zahraničí se osvědčila, zejména při řešení problému vysoké vlastní hmotnosti a složitého procesu spojování optických kabelů s velkým počtem jader, což má nesrovnatelné výhody. Hydroizolačním materiálem použitým v tomto kabelu se „suchým jádrem“ je hydroizolační příze. Hydroizolační příze dokáže rychle absorbovat vodu a bobtnat za vzniku gelu, který blokuje prostor vodního kanálu kabelu, čímž se dosahuje účelu hydroizolace. Hydroizolační příze navíc neobsahuje žádné olejovité látky a doba potřebná k přípravě spoje se může výrazně zkrátit bez použití ubrousků, rozpouštědel a čisticích prostředků. Abychom dosáhli jednoduchého procesu, pohodlné konstrukce, spolehlivého výkonu a nízkých nákladů na vodotěsné materiály, vyvinuli jsme nový typ vodotěsné příze pro optické kabely – vodotěsné bobtnavé příze.
2 Princip blokování vody a vlastnosti příze blokující vodu
Funkce vodotěsné příze spočívá ve využití hlavní části vláken vodotěsné příze k vytvoření velkého objemu gelu (absorpce vody může dosáhnout desíteknásobku vlastního objemu, například v první minutě se voda může rychle zvětšit z průměru asi 0,5 mm na asi 5,0 mm). Schopnost gelu zadržovat vodu je poměrně silná, což může účinně zabránit růstu vodního stromu, čímž se zabrání dalšímu pronikání a šíření vody, a tím dosáhnout účelu vodotěsnosti. Protože optický kabel musí odolávat různým podmínkám prostředí během výroby, testování, přepravy, skladování a používání, musí vodotěsná příze mít pro použití v optickém kabelu následující vlastnosti:
1) Čistý vzhled, rovnoměrná tloušťka a měkká textura;
2) Určitá mechanická pevnost pro splnění požadavků na napětí při formování kabelu;
3) rychlé bobtnání, dobrá chemická stabilita a vysoká pevnost pro absorpci vody a tvorbu gelu;
4) Dobrá chemická stabilita, žádné korozivní složky, odolnost vůči bakteriím a plísním;
5) Dobrá tepelná stabilita, dobrá odolnost vůči povětrnostním vlivům, přizpůsobivost různým následným zpracováním a výrobě a různým prostředím použití;
6) Dobrá kompatibilita s jinými materiály optických kabelů.
3 Voděodolná příze při aplikaci optických kabelů
3.1 Použití voděodolných přízí v optických kabelech
Výrobci optických kabelů mohou ve výrobním procesu používat různé struktury kabelů, aby splnili potřeby uživatelů podle jejich skutečné situace a požadavků:
1) Podélné zablokování vody vnějším pláštěm pomocí vodotěsných přízí
U pancéřování z vrásčité ocelové pásky musí být vnější plášť podélně vodotěsný, aby se zabránilo vniknutí vlhkosti do kabelu nebo konektorové krabice. Pro dosažení podélné vodotěsné bariéry vnějšího pláště se používají dvě vodotěsné příze, z nichž jedna je umístěna rovnoběžně s vnitřním pláštěm kabelového jádra a druhá je omotaná kolem kabelového jádra v určité rozteči (8 až 15 cm) a je pokryta vrásčitou ocelovou páskou a PE (polyethylenem), takže vodotěsná příze rozděluje mezeru mezi kabelovým jádrem a ocelovou páskou do malé uzavřené komory. Vodotěsná příze krátce nabobtná a vytvoří gel, čímž zabrání vniknutí vody do kabelu a omezí její pronikání do několika malých komor v blízkosti místa zlomu, čímž se dosáhne účelu podélné vodotěsné bariéry, jak je znázorněno na obrázku 1.
Obrázek 1: Typické použití vodotěsné příze v optickém kabelu
2) Podélné zablokování vody v jádru kabelu pomocí vodotěsných přízíV jádru kabelu lze použít dvě části vodotěsné příze. Jedna je v jádru kabelu z vyztuženého ocelového drátu a dvě vodotěsné příze, obvykle jedna vodotěsná příze a vyztužený ocelový drát, umístěné paralelně, druhá vodotěsná příze s větší roztečí ovinutá kolem drátu, dvě vodotěsné příze a vyztužený ocelový drát umístěné paralelně, s vysokou roztažností vodotěsné příze k zadržení vody. Druhá je v uvolněném povrchu pláště, před stlačením vnitřního pláště, vodotěsná příze jako spojovací příze, dvě vodotěsné příze s menší roztečí (1 ~ 2 cm) v opačném směru kolem dokola, čímž se vytvoří hustá a malá blokovací přihrádka, která zabraňuje vniknutí vody, vyrobená ze struktury „suchého kabelového jádra“.
3.2 Výběr voděodolných přízí
Aby se dosáhlo jak dobré odolnosti proti vodě, tak uspokojivého mechanického zpracování ve výrobním procesu optických kabelů, je třeba při výběru voděodolné příze zohlednit následující aspekty:
1) Tloušťka vodotěsné příze
Aby se zajistilo, že roztažnost vodotěsné příze dokáže vyplnit mezeru v průřezu kabelu, je volba tloušťky vodotěsné příze zásadní. To samozřejmě souvisí s konstrukční velikostí kabelu a mírou roztažnosti vodotěsné příze. V konstrukci kabelu by se měla minimalizovat existence mezer, například použitím vodotěsné příze s vysokou mírou roztažnosti, čímž se průměr vodotěsné příze zmenší na nejmenší možnou míru, čímž se dosáhne spolehlivého vodotěsného výkonu a také se ušetří náklady.
2) Rychlost bobtnání a pevnost gelu u vodotěsných přízí
Zkouška průniku vody dle IEC794-1-F5B se provádí na celém průřezu optického kabelu. K 3m vzorku optického kabelu se přidá 1 m vodního sloupce, což je kvalifikováno po dobu 24 hodin bez úniku. Pokud rychlost bobtnání vodotěsné příze nedrží krok s rychlostí infiltrace vody, je možné, že voda prošla vzorkem během několika minut od zahájení zkoušky a vodotěsná příze ještě plně nenabobtnala. I když po určité době vodotěsná příze plně nabobtnala a vodu zablokovala, i to je selhání. Pokud je rychlost rozpínání vyšší a pevnost gelu není dostatečná, nestačí odolat tlaku generovanému 1 m vodního sloupce a vodotěsná příze také selže.
3) Měkkost příze blokující vodu
Vzhledem k tomu, že měkkost vodotěsné příze ovlivňuje mechanické vlastnosti kabelu, zejména boční tlak, odolnost proti nárazu atd., je náraz zřetelnější, proto by se mělo zkusit použít měkčí vodotěsnou přízi.
4) Pevnost v tahu, prodloužení a délka vodotěsné příze
Při výrobě každé délky kabelového žlabu by měla být vodotěsná příze spojitá a nepřerušovaná, což vyžaduje, aby vodotěsná příze měla určitou pevnost v tahu a prodloužení, aby se zajistilo, že se vodotěsná příze během výrobního procesu netrhne a kabel se v případě natahování, ohýbání a kroucení vodotěsné příze nepoškodí. Délka vodotěsné příze závisí hlavně na délce kabelového žlabu. Aby se snížil počet výměn příze v kontinuální výrobě, platí, že čím delší je vodotěsná příze, tím lépe.
5) Kyselost a zásaditost hydroizolační příze by měly být neutrální, jinak hydroizolační příze bude reagovat s materiálem kabelu a uvolňovat vodík.
6) Stabilita vodotěsných přízí
Tabulka 2: Porovnání vodotěsné struktury vodotěsných přízí s jinými vodotěsnými materiály
| Porovnat položky | Želé náplň | Zátka na vodu z horké taveniny | Vodotěsná páska | Příze blokující vodu |
| Odolnost proti vodě | Dobrý | Dobrý | Dobrý | Dobrý |
| Zpracovatelnost | Jednoduchý | Složitý | Složitější | Jednoduchý |
| Mechanické vlastnosti | Kvalifikovaný | Kvalifikovaný | Kvalifikovaný | Kvalifikovaný |
| Dlouhodobá spolehlivost | Dobrý | Dobrý | Dobrý | Dobrý |
| Síla spojení pláště | Veletrh | Dobrý | Veletrh | Dobrý |
| Riziko připojení | Ano | No | No | No |
| Oxidační účinky | Ano | No | No | No |
| Rozpouštědlo | Ano | No | No | No |
| Hmotnost na jednotku délky optického kabelu | Těžký | Světlo | Těžší | Světlo |
| Nežádoucí tok materiálu | Možné | No | No | No |
| Čistota ve výrobě | Chudý | Chudší | Dobrý | Dobrý |
| Manipulace s materiálem | Těžké železné sudy | Jednoduchý | Jednoduchý | Jednoduchý |
| Investice do vybavení | Velký | Velký | Větší | Malý |
| Náklady na materiál | Vyšší | Nízký | Vyšší | Spodní |
| Výrobní náklady | Vyšší | Vyšší | Vyšší | Spodní |
Stabilita vodotěsných přízí se měří především krátkodobou a dlouhodobou stabilitou. Krátkodobá stabilita se týká především krátkodobého zvýšení teploty (teplota procesu extruze pláště až 220 ~ 240 °C) vlivu vodotěsné příze na vodotěsné vlastnosti a mechanické vlastnosti při nárazu; dlouhodobá stabilita, zejména s ohledem na stárnutí vodotěsné příze, rychlost roztažnosti, pevnost a stabilitu gelu, pevnost v tahu a prodloužení při nárazu, musí vodotěsná příze po celou dobu životnosti kabelu (20 ~ 30 let) odolávat vodě. Podobně jako vodotěsné mazivo a vodotěsná páska je pevnost a stabilita gelu vodotěsné příze důležitou charakteristikou. Vodotěsná příze s vysokou pevností gelu a dobrou stabilitou si může udržet dobré vodotěsné vlastnosti po značnou dobu. Naproti tomu podle příslušných německých národních norem se některé materiály za podmínek hydrolýzy rozkládají na velmi mobilní materiál s nízkou molekulovou hmotností a nedosahují cíle dlouhodobé vodotěsnosti.
3.3 Aplikace hydroizolačních přízí
Vodotěsná příze jako vynikající vodotěsný materiál pro optické kabely nahrazuje olejovou pastu, tavné lepidlo, vodotěsný kroužek a vodotěsnou pásku atd., které se ve velkém množství používají při výrobě optických kabelů. Tabulka 2 uvádí některé vlastnosti těchto vodotěsných materiálů pro srovnání.
4 Závěr
Stručně řečeno, vodotěsná příze je vynikající vodotěsný materiál vhodný pro optické kabely, vyznačuje se jednoduchou konstrukcí, spolehlivým výkonem, vysokou výrobní účinností a snadným použitím; a použití materiálu, kterým je vyplněn optický kabel, má výhody nízké hmotnosti, spolehlivého výkonu a nízkých nákladů.
Čas zveřejnění: 16. července 2022