1 Вступ
Зі швидким розвитком комунікаційних технологій за останнє десятиліття чи близько того область застосування волоконно-оптичних кабелів розширюється. Оскільки екологічні вимоги до волоконно-оптичних кабелів продовжують зростати, зростають і вимоги до якості матеріалів, що використовуються у волоконно-оптичних кабелях. Водонепроникна стрічка для волоконно-оптичних кабелів є звичайним водоблокуючим матеріалом, який використовується в промисловості волоконно-оптичних кабелів, роль герметизації, гідроізоляції, захисту від вологи та буферного захисту у волоконно-оптичному кабелі була широко визнана, а її різновиди та продуктивність постійно вдосконалювалися вдосконалений і вдосконалений з розвитком оптоволоконного кабелю. В останні роки структура «сухого сердечника» була введена в оптичний кабель. Цей тип гідроізоляційного матеріалу для кабелю зазвичай являє собою комбінацію стрічки, пряжі або покриття для запобігання поздовжньому проникненню води в серцевину кабелю. Зі зростаючим визнанням волоконно-оптичних кабелів із сухою серцевиною, матеріали для волоконно-оптичних кабелів із сухою серцевиною швидко замінюють традиційні наповнювачі кабелів на основі вазеліну. У сухому матеріалі серцевини використовується полімер, який швидко поглинає воду з утворенням гідрогелю, який набухає і заповнює канали проникнення води в кабель. Крім того, оскільки сухий матеріал серцевини не містить липкого жиру, для підготовки кабелю до зрощення не потрібні серветки, розчинники чи очисники, а час зрощування кабелю значно скорочується. Мала вага кабелю та хороше зчеплення між зовнішньою армуючою ниткою та оболонкою не зменшуються, що робить його популярним вибором.
2 Вплив води на кабель і водонепроникність механізму
Основна причина, чому слід вживати різноманітних заходів для блокування води, полягає в тому, що вода, яка потрапляє в кабель, розкладається на іони водню та O H-, що призведе до збільшення втрат передачі оптичного волокна, зниження продуктивності волокна та скорочення тривалості. термін служби кабелю. Найпоширенішими заходами для блокування води є заповнення нафтовою пастою та додавання водозахисної стрічки, яка заповнюється в зазорі між сердечником кабелю та оболонкою, щоб запобігти вертикальному поширенню води та вологи, що відіграє роль у блокуванні води.
Коли синтетичні смоли використовуються у великих кількостях як ізолятори у волоконно-оптичних кабелях (спочатку в кабелях), ці ізоляційні матеріали також не захищені від проникнення води. Утворення «водяних дерев» в ізоляційному матеріалі є основною причиною впливу на характеристики трансмісії. Механізм впливу водних дерев на ізоляційний матеріал зазвичай пояснюється так: через сильне електричне поле (інша гіпотеза полягає в тому, що хімічні властивості смоли змінюються дуже слабким розрядом прискорених електронів) молекули води проникають через різну кількість мікропор, присутніх в матеріалі оболонки оптоволоконного кабелю. Молекули води проникають через різну кількість мікропор у матеріалі оболонки кабелю, утворюючи «водяні дерева», поступово накопичуючи велику кількість води та поширюючись у поздовжньому напрямку кабелю, впливаючи на продуктивність кабелю. Після багатьох років міжнародних досліджень і випробувань, у середині 1980-х років, щоб знайти спосіб усунути найкращий спосіб виробництва водяних дерев, тобто перед екструзією кабелю, загорнутого в шар водопоглинання та розширення водного бар’єру для інгібування і уповільнюють ріст водних дерев, блокуючи воду в кабелі всередині поздовжнього поширення; в той же час, через зовнішні пошкодження та проникнення води, водяний бар'єр також може швидко блокувати воду, а не поздовжнє поширення кабелю.
3 Огляд кабельного гідробар’єру
3. 1 Класифікація водоперешкод волоконно-оптичних кабелів
Існує багато способів класифікації водяних бар’єрів оптичного кабелю, які можна класифікувати відповідно до їх структури, якості та товщини. Загалом їх можна класифікувати за структурою: двостороння ламінована гідрошпонка, гідрошпонка з одностороннім покриттям і гідрошпонка з композитної плівки. Водонепроникна функція гідробар’єру в основному пов’язана з матеріалом із високим водопоглинанням (так званий водяний бар’єр), який може швидко набухати після того, як водяний бар’єр стикається з водою, утворюючи великий об’єм гелю (водобар’єр може поглинати в сотні разів більше). води, ніж сама), таким чином запобігаючи росту водяного дерева та запобігаючи подальшому проникненню та поширенню води. До них відносяться як природні, так і хімічно модифіковані полісахариди.
Хоча ці природні або напівприродні водоблокатори мають хороші властивості, вони мають два фатальних недоліки:
1) вони біологічно розкладаються і 2) вони легкозаймисті. Це робить малоймовірним їх використання у матеріалах для волоконно-оптичних кабелів. Інший тип синтетичного матеріалу у водостійкому покритті представлений поліакрилатами, які можна використовувати як водостійкий матеріал для оптичних кабелів, оскільки вони відповідають наступним вимогам: 1) у сухому стані вони можуть протидіяти напругам, що виникають під час виробництва оптичних кабелів;
2) у сухому стані вони можуть витримувати умови експлуатації оптичних кабелів (теплові цикли від кімнатної температури до 90 °C), не впливаючи на термін служби кабелю, а також можуть витримувати високі температури протягом короткого періоду часу;
3) при попаданні води вони можуть швидко набухати і утворювати гель зі швидкістю розширення.
4) виробляти високов'язкий гель, навіть при високих температурах в'язкість гелю стабільна протягом тривалого часу.
Синтез гідрофобізаторів можна умовно розділити на традиційні хімічні методи – метод оберненої фази (метод полімеризації вода в маслі), метод власної полімеризації зшивання – дисковий метод, метод опромінення – «кобальт 60» γ -променевий метод. Метод зшивання заснований на методі γ-випромінювання «кобальт 60». Різні методи синтезу мають різний ступінь полімеризації та зшивання, і тому дуже суворі вимоги до водоблокуючого агента, необхідного для водоблокуючих стрічок. Лише дуже небагато поліакрилатів можуть відповідати чотирьом вищезазначеним вимогам, згідно з практичним досвідом, водоблокуючі агенти (водопоглинаючі смоли) не можна використовувати як сировину для однієї частини зшитого поліакрилату натрію, їх слід використовувати в метод мультиполімерного зшивання (тобто різноманіття частини зшитої суміші поліакрилату натрію) для досягнення мети швидкого та високого водопоглинання. Основні вимоги: коефіцієнт водопоглинання може досягати приблизно 400 разів, швидкість водопоглинання може досягати першої хвилини, щоб поглинути 75% води, поглиненої водозахисною плівкою; вимоги до термостійкості при висиханні: тривала температурна стійкість 90°C, максимальна робоча температура 160°C, миттєва температурна стійкість 230°C (особливо важливо для фотоелектричного композитного кабелю з електричними сигналами); водопоглинання після утворення гелю Вимоги до стабільності: після кількох термічних циклів (20°C ~ 95°C) Стабільність гелю після водопоглинання вимагає: високої в’язкості гелю та міцності гелю після кількох термічних циклів (20°C до 95° C). Стабільність гелю значно змінюється в залежності від методу синтезу та матеріалів, які використовує виробник. У той же час, чим швидше швидкість розширення, тим краще, деякі продукти односторонньо прагнуть швидкості, використання добавок не сприяє стабільності гідрогелю, руйнуванню водоутримуючої здатності, але не для досягнення ефекту водостійкість.
3. 3 характеристики водозахисної стрічки Оскільки кабель у виробництві, випробуванні, транспортуванні, зберіганні та використанні процесу витримує випробування на навколишнє середовище, тому з точки зору використання оптичного кабелю кабельна водозахисна стрічка вимоги наступні:
1) зовнішній вигляд розподілу волокон, композитних матеріалів без розшарування та порошку, з певною механічною міцністю, придатних для потреб кабелю;
2) рівномірна, повторювана, стабільна якість, при формуванні кабелю не буде відшаровуватися та вироблятися
3) високий тиск розширення, швидка швидкість розширення, хороша стабільність гелю;
4) хороша термостійкість, придатна для різноманітної подальшої обробки;
5) висока хімічна стійкість, не містить корозійних компонентів, стійкий до бактерій і ерозії цвілі;
6) хороша сумісність з іншими матеріалами оптичного кабелю, стійкість до окислення тощо.
4 Стандарти характеристик водяного бар’єру оптичного кабелю
Велика кількість результатів досліджень показує, що некваліфікована водонепроникність для тривалої стабільності характеристик кабельної передачі завдасть великої шкоди. Цю шкоду в процесі виробництва та фабричної перевірки волоконно-оптичних кабелів важко виявити, але вони поступово з’являться в процесі прокладання кабелю після використання. Таким чином, своєчасна розробка комплексних і точних стандартів тестування, щоб знайти основу для оцінки, яку можуть прийняти всі сторони, стала актуальним завданням. Великі дослідження, розвідка та експерименти автора щодо водоблокуючих стрічок забезпечили адекватну технічну основу для розробки технічних стандартів для водоблокувальних стрічок. Визначте параметри ефективності значення водонепроникного бар’єру на основі наступного:
1) вимоги стандарту оптичного кабелю для водозаглушки (головним чином вимоги до матеріалу оптичного кабелю в стандарті оптичного кабелю);
2) досвід виготовлення та використання водних перешкод та відповідні протоколи випробувань;
3) результати досліджень впливу характеристик водоблокуючих стрічок на характеристики волоконно-оптичних кабелів.
4. 1 Зовнішній вигляд
Зовнішній вигляд гідроізоляційної стрічки повинен мати рівномірний розподіл волокон; поверхня повинна бути рівною і без зморшок, заломів і розривів; по ширині стрічки не повинно бути розколів; композитний матеріал не повинен мати розшарування; стрічка повинна бути щільно намотана, а краї ручної стрічки повинні бути вільними від «форми солом’яного капелюшка».
4.2 Механічна міцність гідрошпонки
Міцність на розрив гідрошпонки залежить від способу виготовлення поліефірної нетканої стрічки, за однакових кількісних умов віскозний метод є кращим, ніж гарячекатаний спосіб виробництва виробу на розрив, товщина також менша. Міцність на розрив гідроізоляційної стрічки змінюється залежно від способу обмотування кабелю або обмотування навколо нього.
Це ключовий показник для двох водоблокуючих пасів, для яких метод випробування має бути уніфікований із пристроєм, рідиною та процедурою випробування. Основним водоблокуючим матеріалом у водозахисній стрічці є частково зшитий поліакрилат натрію та його похідні, які чутливі до складу та характеру вимог до якості води, щоб уніфікувати стандарт висоти набухання води- блокуюча стрічка, використання деіонізованої води має переважати (в арбітражі використовується дистильована вода), оскільки в деіонізованій воді, яка в основному є чистою водою, немає аніонного та катіонного компонентів. Коефіцієнт поглинання водопоглинаючої смоли у воді різної якості сильно відрізняється, якщо коефіцієнт поглинання в чистій воді становить 100% від номінального значення; у водопровідній воді від 40% до 60% (залежно від якості води в кожному місці); у морській воді 12%; підземна вода або водосточна вода є більш складною, важко визначити відсоток поглинання, і його значення буде дуже низьким. Щоб забезпечити водонепроникний ефект і термін служби кабелю, найкраще використовувати водонепроникну стрічку з висотою набухання > 10 мм.
4.3 Електричні властивості
Взагалі кажучи, оптичний кабель не містить передачі електричних сигналів металевого дроту, тому не передбачте використання напівпровідної водяної стрічки опору, лише 33 Wang Qiang тощо: водонепроникна стрічка оптичного кабелю
Електричний композитний кабель до наявності електричних сигналів, особливі вимоги відповідно до структури кабелю за договором.
4.4 Термостабільність. Більшість різновидів водозахисних стрічок можуть відповідати вимогам термостійкості: тривала температурна стійкість 90°C, максимальна робоча температура 160°C, миттєва температурна стійкість 230°C. Ефективність водоблокуючої стрічки не повинна змінюватися після певного періоду часу при цих температурах.
Міцність гелю повинна бути найважливішою характеристикою матеріалу, що спучується, тоді як швидкість розширення використовується лише для обмеження довжини початкового проникнення води (менше 1 м). Хороший розширювальний матеріал повинен мати правильну швидкість розширення та високу в'язкість. Поганий гідроізоляційний матеріал, навіть із високою швидкістю розширення та низькою в’язкістю, матиме погані гідроізоляційні властивості. Це можна перевірити в порівнянні з низкою теплових циклів. У гідролітичних умовах гель розпадеться на рідину з низькою в’язкістю, що погіршить його якість. Це досягається перемішуванням чистої водної суспензії, що містить набухаючий порошок, протягом 2 годин. Потім отриманий гель відокремлюють від надлишку води та поміщають у обертовий віскозиметр для вимірювання в’язкості до та через 24 години при 95°C. Можна побачити різницю в стабільності гелю. Зазвичай це робиться циклами по 8 годин від 20°C до 95°C і 8 годин від 95°C до 20°C. Відповідні німецькі стандарти вимагають 126 циклів по 8 годин.
4. 5 Сумісність Сумісність водяного бар’єру є особливо важливою характеристикою щодо терміну служби волоконно-оптичного кабелю, і тому її слід враховувати у зв’язку з матеріалами волоконно-оптичного кабелю, які використовуються до цього часу. Оскільки для виявлення сумісності потрібно багато часу, слід використовувати тест на прискорене старіння, тобто зразок матеріалу кабелю витирають, обмотують шаром сухої водостійкої стрічки та зберігають у камері постійної температури при 100°C протягом 10 днів, після чого якість зважують. Міцність на розрив і подовження матеріалу не повинні змінюватися більш ніж на 20% після випробування.
Час публікації: 22 липня 2022 р