1 Uvod
S brzim razvojem komunikacijske tehnologije u posljednjoj deceniji ili nešto više, područje primjene optičkih kablova se širi. Kako se ekološki zahtjevi za optičke kablove nastavljaju povećavati, tako rastu i zahtjevi za kvalitetom materijala koji se koriste u optičkim kablovima. Traka za blokiranje vode od optičkih kablova je uobičajeni materijal za blokiranje vode koji se koristi u industriji optičkih kablova, uloga brtvljenja, hidroizolacije, vlage i zaštite od pufera u optičkim kablovima je široko prepoznata, a njene varijante i performanse su kontinuirano poboljšavane i usavršavane razvojem optičkih kablova. Posljednjih godina, u optičke kablove je uvedena struktura "suhog jezgra". Ova vrsta materijala za vodonepropusnost kabla obično je kombinacija trake, pređe ili premaza kako bi se spriječilo uzdužno prodiranje vode u jezgro kabla. S rastućim prihvatanjem suhog jezgra optičkih kablova, materijali za suho jezgro optičkih kablova brzo zamjenjuju tradicionalne smjese za punjenje kablova na bazi vazelina. Materijal za suho jezgro koristi polimer koji brzo apsorbira vodu i formira hidrogel, koji bubri i ispunjava kanale za prodiranje vode u kablu. Osim toga, budući da suhi materijal jezgre ne sadrži ljepljivu mast, nisu potrebne maramice, rastvarači ili sredstva za čišćenje za pripremu kabela za spajanje, a vrijeme spajanja kabela je znatno smanjeno. Mala težina kabela i dobro prianjanje između vanjske armaturne pređe i plašta nisu smanjeni, što ga čini popularnim izborom.
2 Utjecaj vode na kabel i mehanizam vodootpornosti
Glavni razlog zašto treba poduzeti razne mjere za blokiranje vode je taj što će se voda koja ulazi u kabel razložiti na vodik i O H- ione, što će povećati gubitke prijenosa optičkog vlakna, smanjiti performanse vlakna i skratiti vijek trajanja kabela. Najčešće mjere za blokiranje vode su punjenje petrolejskom pastom i dodavanje trake za blokiranje vode, koje se pune u prazninu između jezgre kabela i plašta kako bi se spriječilo vertikalno širenje vode i vlage, te na taj način igraju ulogu u blokiranju vode.
Kada se sintetičke smole koriste u velikim količinama kao izolatori u optičkim kablovima (prvenstveno u kablovima), ovi izolacijski materijali također nisu imuni na prodor vode. Formiranje "vodenih stabala" u izolacijskom materijalu glavni je razlog utjecaja na performanse prijenosa. Mehanizam kojim na izolacijski materijal utječu vodena stabla obično se objašnjava na sljedeći način: zbog jakog električnog polja (druga hipoteza je da se hemijska svojstva smole mijenjaju vrlo slabim pražnjenjem ubrzanih elektrona), molekule vode prodiru kroz različit broj mikropora prisutnih u materijalu plašta optičkog kabela. Molekule vode će prodrijeti kroz različit broj mikropora u materijalu plašta kabela, formirajući "vodena stabla", postepeno akumulirajući veliku količinu vode i šireći se u uzdužnom smjeru kabela, te utječući na performanse kabela. Nakon godina međunarodnih istraživanja i testiranja, sredinom 1980-ih, pronađen je najbolji način za eliminaciju vodenih stabala, odnosno, prije ekstruzije kabla, oblaganje slojem vodene barijere koja upija vodu i širi se kako bi se spriječio i usporio rast vodenih stabala, blokirajući vodu u kablu unutar uzdužnog širenja; istovremeno, zbog vanjskih oštećenja i infiltracije vode, vodena barijera može brzo blokirati vodu, ne dovodeći do uzdužnog širenja kabla.
3 Pregled kablovske vodene barijere
3. 1 Klasifikacija vodnih barijera za optičke kablove
Postoji mnogo načina klasifikacije vodenih barijera za optičke kablove, koje se mogu klasificirati prema njihovoj strukturi, kvaliteti i debljini. Općenito, mogu se klasificirati prema svojoj strukturi: dvostrano laminirana vodena barijera, jednostrano obložena vodena barijera i vodena barijera od kompozitnog filma. Funkcija vodene barijere uglavnom je posljedica materijala s visokom apsorpcijom vode (tzv. vodena barijera), koji može brzo bubriti nakon što vodena barijera naiđe na vodu, formirajući veliku količinu gela (vodena barijera može apsorbirati stotine puta više vode od sebe), čime se sprječava rast vodenog stabla i sprječava daljnja infiltracija i širenje vode. To uključuje i prirodne i hemijski modificirane polisaharide.
Iako ovi prirodni ili poluprirodni blokatori vode imaju dobra svojstva, imaju dva fatalna nedostatka:
1) biorazgradivi su i 2) lako su zapaljivi. Zbog toga je malo vjerovatno da će se koristiti u materijalima za optičke kablove. Drugu vrstu sintetičkog materijala u vodootpornim materijalima predstavljaju poliakrilati, koji se mogu koristiti kao vodootporni materijali za optičke kablove jer ispunjavaju sljedeće zahtjeve: 1) kada se osuše, mogu neutralizirati naprezanja nastala tokom proizvodnje optičkih kablova;
2) kada se osuše, mogu izdržati radne uslove optičkih kablova (termičke cikluse od sobne temperature do 90 °C) bez uticaja na vijek trajanja kabla, a mogu izdržati i visoke temperature u kratkim vremenskim periodima;
3) kada voda uđe, mogu brzo nabubriti i formirati gel s brzinom širenja.
4) proizvode visoko viskozan gel, čak i na visokim temperaturama viskoznost gela je stabilna dugo vremena.
Sinteza vodoodbojnih sredstava može se grubo podijeliti na tradicionalne hemijske metode - metodu reverzne faze (metoda umrežavanja polimerizacijom voda-u-ulju), vlastitu metodu umrežavanja polimerizacijom - metodu diska, metodu zračenja - metodu γ-zračenja "kobalt 60". Metoda umrežavanja zasniva se na metodi γ-zračenja "kobalt 60". Različite metode sinteze imaju različite stepene polimerizacije i umrežavanja i stoga vrlo stroge zahtjeve za sredstvo za blokiranje vode potrebno u trakama za blokiranje vode. Samo vrlo malo poliakrilata može ispuniti gore navedena četiri zahtjeva, prema praktičnom iskustvu, sredstva za blokiranje vode (smole koje apsorbiraju vodu) ne mogu se koristiti kao sirovine za jedan dio umreženog natrijum poliakrilata, već se moraju koristiti u metodi višepolimernog umrežavanja (tj. razne dijelove mješavine umreženog natrijum poliakrilata) kako bi se postigao cilj brze i visoke apsorpcije vode. Osnovni zahtjevi su: apsorpcija vode može doseći višestruki učinak od oko 400 puta, brzina apsorpcije vode može dostići da u prvoj minuti apsorbira 75% vode koju je apsorbirao vodootporni materijal; zahtjevi za termičku stabilnost pri sušenju vodootpornog materijala: dugotrajna temperaturna otpornost od 90°C, maksimalna radna temperatura od 160°C, trenutna temperaturna otpornost od 230°C (posebno važno za fotoelektrične kompozitne kablove s električnim signalima); zahtjevi za stabilnost upijanja vode nakon formiranja gela: nakon nekoliko termičkih ciklusa (20°C ~ 95°C). Stabilnost gela nakon apsorpcije vode zahtijeva: gel visoke viskoznosti i čvrstoće gela nakon nekoliko termičkih ciklusa (20°C do 95°C). Stabilnost gela znatno varira ovisno o metodi sinteze i materijalima koje koristi proizvođač. Istovremeno, što je brža brzina širenja, to bolje, neki proizvodi jednostrano teže brzini, upotreba aditiva ne doprinosi stabilnosti hidrogela, uništavajući kapacitet zadržavanja vode, ali ne postiže efekat vodootpornosti.
3. 3 karakteristike trake za blokiranje vode Budući da kabel u procesu proizvodnje, testiranja, transporta, skladištenja i upotrebe mora izdržati testove utjecaja okoline, iz perspektive upotrebe optičkog kabela, zahtjevi za traku za blokiranje vode u kabelu su sljedeći:
1) izgled distribucije vlakana, kompozitni materijali bez delaminacije i praha, sa određenom mehaničkom čvrstoćom, pogodni za potrebe kabla;
2) ujednačen, ponovljiv, stabilan kvalitet, prilikom formiranja kabla neće se delaminirati i proizvoditi
3) visok pritisak ekspanzije, velika brzina ekspanzije, dobra stabilnost gela;
4) dobra termička stabilnost, pogodna za razne naknadne obrade;
5) visoka hemijska stabilnost, ne sadrži korozivne komponente, otporna na bakterije i eroziju uzrokovanu plijesni;
6) dobra kompatibilnost s drugim materijalima optičkog kabla, otpornost na oksidaciju itd.
4 Standardi performansi vodene barijere optičkog kabla
Veliki broj rezultata istraživanja pokazuje da će nekvalifikovana otpornost na vodu dugoročno uticati na stabilnost performansi prenosa kabla i prouzrokovati veliku štetu. Ovu štetu je teško otkriti tokom procesa proizvodnje i fabričke inspekcije optičkog kabla, ali će se postepeno pojavljivati tokom procesa polaganja kabla nakon upotrebe. Stoga je pravovremeni razvoj sveobuhvatnih i tačnih standarda ispitivanja, kako bi se pronašla osnova za evaluaciju koju sve strane mogu prihvatiti, postao hitan zadatak. Opsežna istraživanja, istraživanja i eksperimenti autora o trakama za blokiranje vode pružili su adekvatnu tehničku osnovu za razvoj tehničkih standarda za trake za blokiranje vode. Odredite parametre performansi vrijednosti vodonepropusne barijere na osnovu sljedećeg:
1) zahtjevi standarda za optički kabel za vodonepropusnu membranu (uglavnom zahtjevi za materijal optičkog kabela u standardu za optički kabel);
2) iskustvo u proizvodnji i upotrebi vodenih barijera i relevantni izvještaji o ispitivanju;
3) rezultati istraživanja o utjecaju karakteristika traka za blokiranje vode na performanse optičkih kablova.
4. 1 Izgled
Izgled trake za hidroizolaciju treba da bude sa ravnomjerno raspoređenim vlaknima; površina treba da bude ravna i bez nabora, pregiba i pukotina; ne smije biti pukotina po širini trake; kompozitni materijal treba da bude bez delaminacije; traka treba da bude čvrsto namotana, a rubovi trake koja se drži u ruci ne smiju biti u obliku „slamnatog šešira“.
4.2 Mehanička čvrstoća vodootporne trake
Zatezna čvrstoća vodonepropusne trake zavisi od metode proizvodnje poliesterske netkane trake. Pod istim kvantitativnim uslovima, viskozna metoda je bolja od toplo valjane metode proizvodnje proizvoda u pogledu zatezne čvrstoće, a debljina je također manja. Zatezna čvrstoća vodonepropusne trake varira u zavisnosti od načina na koji je kabl omotavan ili omotavan oko kabla.
Ovo je ključni pokazatelj za dva pojasa za blokiranje vode, za koje metoda ispitivanja treba biti ujedinjena s uređajem, tekućinom i postupkom ispitivanja. Glavni materijal za blokiranje vode u traci za blokiranje vode je djelomično umreženi natrijev poliakrilat i njegovi derivati, koji su osjetljivi na sastav i prirodu zahtjeva za kvalitetom vode, kako bi se ujednačio standard visine bubrenja trake za blokiranje vode, prevladava upotreba deionizirane vode (destilirana voda se koristi u arbitraži), jer u deioniziranoj vodi nema anionskih i kationskih komponenti, što je u osnovi čista voda. Multiplikator apsorpcije smole za apsorpciju vode u različitim kvalitetima vode uveliko varira, ako je multiplikator apsorpcije u čistoj vodi 100% nominalne vrijednosti; u vodi iz slavine je 40% do 60% (ovisno o kvaliteti vode svake lokacije); u morskoj vodi je 12%; podzemna voda ili voda iz oluka je složenija, teško je odrediti postotak apsorpcije, a njegova vrijednost će biti vrlo niska. Da bi se osigurao efekat vodonepropusnosti i vijek trajanja kabla, najbolje je koristiti traku za vodonepropusnost s visinom bubrenja > 10 mm.
4.3 Električna svojstva
Općenito govoreći, optički kabel ne sadrži metalnu žicu za prijenos električnih signala, tako da ne uključuje upotrebu poluprovodne otporne vodene trake, samo 33 Wang Qiang, itd.: optički kabel vodootporne trake
Električni kompozitni kabel prije prisustva električnih signala, specifični zahtjevi prema strukturi kabela ugovorom.
4.4 Termička stabilnost Većina vrsta traka za blokiranje vode može ispuniti zahtjeve termičke stabilnosti: dugotrajna temperaturna otpornost od 90°C, maksimalna radna temperatura od 160°C, trenutna temperaturna otpornost od 230°C. Performanse trake za blokiranje vode ne bi se trebale mijenjati nakon određenog vremenskog perioda na ovim temperaturama.
Čvrstoća gela trebala bi biti najvažnija karakteristika intumescentnog materijala, dok se brzina ekspanzije koristi samo za ograničavanje dužine početnog prodiranja vode (manje od 1 m). Dobar ekspanzijski materijal trebao bi imati odgovarajuću brzinu ekspanzije i visoku viskoznost. Loš materijal za zaštitu od vode, čak i sa visokom brzinom ekspanzije i niskom viskoznošću, imat će slaba svojstva zaštite od vode. To se može testirati u poređenju sa nizom termičkih ciklusa. Pod hidrolitičkim uslovima, gel će se razgraditi u tečnost niske viskoznosti, što će pogoršati njegov kvalitet. To se postiže miješanjem suspenzije čiste vode koja sadrži prah za bubrenje tokom 2 sata. Dobiveni gel se zatim odvaja od viška vode i stavlja u rotirajući viskozimetar kako bi se izmjerila viskoznost prije i poslije 24 sata na 95°C. Razlika u stabilnosti gela se može vidjeti. To se obično radi u ciklusima od 8 sati od 20°C do 95°C i 8 sati od 95°C do 20°C. Relevantni njemački standardi zahtijevaju 126 ciklusa od 8 sati.
4. 5 Kompatibilnost Kompatibilnost vodene barijere je posebno važna karakteristika u odnosu na vijek trajanja optičkog kabela i stoga je treba uzeti u obzir u odnosu na dosadašnje materijale optičkog kabela. Budući da je potrebno dugo vremena da se kompatibilnost pokaže očiglednom, mora se koristiti test ubrzanog starenja, tj. uzorak kabelskog materijala se obriše, omota slojem suhe vodootporne trake i drži u komori s konstantnom temperaturom na 100°C tokom 10 dana, nakon čega se procijenjuje kvalitet. Zatezna čvrstoća i izduženje materijala ne bi se trebali promijeniti za više od 20% nakon testa.
Vrijeme objave: 22. jula 2022.