Зовнішня оболонка або оболонка — це найзовніший захисний шар у структурі оптичного кабелю, в основному виготовлений з ПЕ-оболонки та ПВХ-оболонки, а в особливих випадках використовується безгалогенний вогнестійкий матеріал оболонки та матеріал оболонки, стійкий до електричного відстеження.
1. Матеріал оболонки з поліетилену
ПЕ – це абревіатура від поліетилену, полімерної сполуки, що утворюється в результаті полімеризації етилену. Чорний поліетиленовий матеріал для оболонки виготовляється шляхом рівномірного змішування та гранулювання поліетиленової смоли зі стабілізатором, сажею, антиоксидантом та пластифікатором у певній пропорції. Поліетиленові матеріали для оболонки оптичних кабелів можна розділити на поліетилен низької щільності (ПЕНЩ), лінійний поліетилен низької щільності (ПЕНЩ), поліетилен середньої щільності (ПЕНЩ) та поліетилен високої щільності (ПЕНЩ). Завдяки різній щільності та молекулярній структурі вони мають різні властивості. Поліетилен низької щільності, також відомий як поліетилен високого тиску, утворюється шляхом кополімеризації етилену під високим тиском (понад 1500 атмосфер) при температурі 200-300°C з киснем як каталізатором. Таким чином, молекулярний ланцюг поліетилену низької щільності містить кілька гілок різної довжини, з високим ступенем розгалуження ланцюга, нерегулярною структурою, низькою кристалічністю, а також хорошою гнучкістю та подовженням. Поліетилен високої щільності, також відомий як поліетилен низького тиску, утворюється шляхом полімеризації етилену при низькому тиску (1-5 атмосфер) та температурі 60-80°C з алюмінієвими та титановими каталізаторами. Завдяки вузькому розподілу молекулярної маси поліетилену високої щільності та впорядкованому розташуванню молекул, він має добрі механічні властивості, добру хімічну стійкість та широкий температурний діапазон використання. Оболонка з поліетилену середньої щільності виготовляється шляхом змішування поліетилену високої щільності та поліетилену низької щільності у відповідній пропорції або полімеризацією мономеру етилену та пропілену (або другого мономеру 1-бутену). Таким чином, характеристики поліетилену середньої щільності знаходяться між поліетиленом високої щільності та поліетиленом низької щільності, і він має як гнучкість поліетилену низької щільності, так і чудову зносостійкість та міцність на розтяг поліетилену високої щільності. Лінійний поліетилен низької щільності полімеризується газофазним або розчинним методом при низькому тиску з мономером етилену та 2-олефіном. Ступінь розгалуження лінійного поліетилену низької щільності знаходиться між низькою та високою щільністю, тому він має чудову стійкість до розтріскування під впливом навколишнього середовища. Стійкість до розтріскування під напругою в умовах навколишнього середовища є надзвичайно важливим показником для визначення якості ПЕ-матеріалів. Це стосується явища, коли зразок матеріалу, що досліджується, піддається розтріскуванню під напругою згину в середовищі поверхнево-активної речовини. Фактори, що впливають на розтріскування матеріалу під напругою, включають: молекулярну масу, розподіл молекулярних мас, кристалічність та мікроструктуру молекулярного ланцюга. Чим більша молекулярна маса, чим вужчий розподіл молекулярних мас, чим більше зв'язків між пластинами, тим краща стійкість матеріалу до розтріскування під напругою в умовах навколишнього середовища та тим довший термін служби матеріалу; водночас кристалізація матеріалу також впливає на цей показник. Чим нижча кристалічність, тим краща стійкість матеріалу до розтріскування під напругою в умовах навколишнього середовища. Міцність на розрив та подовження при розриві ПЕ-матеріалів є ще одним показником для вимірювання експлуатаційних характеристик матеріалу, а також можуть передбачити кінцеву точку його використання. Вміст вуглецю в ПЕ-матеріалах може ефективно протистояти ерозії ультрафіолетових променів на матеріалі, а антиоксиданти можуть ефективно покращувати антиоксидантні властивості матеріалу.
2. Матеріал оболонки з ПВХ
Вогнестійкий ПВХ матеріал містить атоми хлору, які горять у полум'ї. Під час горіння він розкладається та виділяє велику кількість корозійного та токсичного газу HCl, який спричиняє вторинну шкоду, але він гасне, покидаючи полум'я, тому він має характеристику нерозповсюдження полум'я; водночас ПВХ-оболонка має добру гнучкість та розтяжність і широко використовується в оптичних кабелях для внутрішнього прокладання.
3. Безгалогенний вогнестійкий матеріал оболонки
Оскільки полівінілхлорид під час горіння виділяє токсичні гази, люди розробили малодимний, безгалогенний, нетоксичний, чистий вогнезахисний матеріал для оболонки, тобто додавши до звичайних матеріалів оболонки неорганічні антипірени Al(OH)3 та Mg(OH)2, які при контакті з вогнем виділяють кристалічну воду та поглинають багато тепла, тим самим запобігаючи підвищенню температури матеріалу оболонки та запобігаючи горінню. Оскільки неорганічні антипірени додаються до безгалогенних вогнезахисних матеріалів оболонки, провідність полімерів збільшується. Водночас смоли та неорганічні антипірени є абсолютно різними двофазними матеріалами. Під час обробки необхідно запобігати нерівномірному змішуванню антипіренів локально. Неорганічні антипірени слід додавати у відповідних кількостях. Якщо пропорція занадто велика, механічна міцність та подовження при розриві матеріалу значно знизяться. Показниками для оцінки вогнезахисних властивостей безгалогенних вогнезахисних матеріалів є кисневий індекс та концентрація диму. Кисневий індекс - це мінімальна концентрація кисню, необхідна для того, щоб матеріал підтримував збалансоване горіння в змішаному газі кисню та азоту. Чим вищий кисневий індекс, тим кращі вогнезахисні властивості матеріалу. Концентрація диму розраховується шляхом вимірювання пропускання паралельного світлового променя, що проходить через дим, що утворюється внаслідок горіння матеріалу в певному просторі та за певної довжини оптичного шляху. Чим нижча концентрація диму, тим менше димоутворення та кращі характеристики матеріалу.
4. Матеріал оболонки, стійкий до електричних позначок
У системах електрозв'язку все більше і більше самонесучих оптичних кабелів (ADSS) прокладаються в одній вежі з високовольтними повітряними лініями. Щоб подолати вплив індукційного електричного поля високої напруги на оболонку кабелю, було розроблено та виготовлено новий матеріал для оболонки, стійкий до електричних рубців. Цей матеріал виготовляється шляхом суворого контролю вмісту сажі, розміру та розподілу частинок сажі, а також додавання спеціальних добавок, що забезпечує відмінну стійкість до електричних рубців.
Час публікації: 26 серпня 2024 р.