Оболочка, или внешняя оболочка, представляет собой самый внешний защитный слой в структуре оптического кабеля и в основном изготавливается из полиэтилена (PE) и ПВХ (PVC), а в особых случаях используются безгалогенные огнестойкие материалы оболочки и материалы оболочки, устойчивые к электрическому трению.
1. Материал оболочки из полиэтилена
ПЭ — это аббревиатура от полиэтилена, полимерного соединения, образующегося в результате полимеризации этилена. Черный полиэтиленовый материал оболочки изготавливается путем равномерного смешивания и гранулирования полиэтиленовой смолы со стабилизатором, сажей, антиоксидантом и пластификатором в определенной пропорции. Полиэтиленовые материалы оболочки для оптических кабелей можно разделить на полиэтилен низкой плотности (ПНП), линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПНП), полиэтилен средней плотности (ПНП) и полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) в зависимости от плотности. Из-за различной плотности и молекулярной структуры они обладают разными свойствами. Полиэтилен низкой плотности, также известный как полиэтилен высокого давления, образуется путем сополимеризации этилена при высоком давлении (выше 1500 атмосфер) при температуре 200-300 °C с использованием кислорода в качестве катализатора. Таким образом, молекулярная цепь полиэтилена низкой плотности содержит множество ответвлений различной длины, отличается высокой степенью разветвления цепи, нерегулярной структурой, низкой кристалличностью, а также хорошей гибкостью и эластичностью. Полиэтилен высокой плотности, также известный как полиэтилен низкого давления, образуется путем полимеризации этилена при низком давлении (1-5 атмосфер) и температуре 60-80°C с использованием катализаторов на основе алюминия и титана. Благодаря узкому распределению молекулярной массы полиэтилена высокой плотности и упорядоченному расположению молекул, он обладает хорошими механическими свойствами, хорошей химической стойкостью и широким диапазоном рабочих температур. Материал оболочки из полиэтилена средней плотности изготавливается путем смешивания полиэтилена высокой и низкой плотности в соответствующей пропорции или путем полимеризации мономера этилена и пропилена (или второго мономера 1-бутена). Таким образом, характеристики полиэтилена средней плотности находятся между характеристиками полиэтилена высокой и низкой плотности, и он обладает как гибкостью полиэтилена низкой плотности, так и превосходной износостойкостью и прочностью на разрыв полиэтилена высокой плотности. Линейный полиэтилен низкой плотности полимеризуется методом низкотемпературной газофазной полимеризации или растворной полимеризации с использованием мономера этилена и 2-олефина. Степень разветвления линейного полиэтилена низкой плотности находится между низкой и высокой плотностью, поэтому он обладает превосходной устойчивостью к растрескиванию под воздействием окружающей среды. Устойчивость к растрескиванию под воздействием окружающей среды является чрезвычайно важным показателем для определения качества полиэтиленовых материалов. Она относится к явлению, при котором образец материала, подвергнутый изгибающему напряжению, растрескивается в среде поверхностно-активного вещества. Факторы, влияющие на растрескивание материала под воздействием напряжения, включают: молекулярную массу, распределение молекулярной массы, кристалличность и микроструктуру молекулярной цепи. Чем больше молекулярная масса, тем уже распределение молекулярной массы, тем больше связей между пластинами, тем лучше устойчивость материала к растрескиванию под воздействием окружающей среды и тем дольше срок его службы; в то же время, кристаллизация материала также влияет на этот показатель. Чем ниже степень кристалличности, тем лучше устойчивость материала к растрескиванию под воздействием окружающей среды. Прочность на разрыв и относительное удлинение при разрыве полиэтиленовых материалов являются еще одним показателем для оценки характеристик материала и могут также прогнозировать конечный срок его использования. Содержание углерода в полиэтиленовых материалах эффективно противодействует эрозии под воздействием ультрафиолетовых лучей, а антиоксиданты эффективно улучшают антиоксидантные свойства материала.
2. Материал оболочки из ПВХ
Огнестойкий ПВХ-материал содержит атомы хлора, которые сгорают в пламени. При горении он разлагается и выделяет большое количество коррозионно-активного и токсичного газа HCl, который вызывает вторичный вред, но при этом сам гаснет, покидая пламя, поэтому обладает свойством не распространять пламя; в то же время ПВХ-оболочка обладает хорошей гибкостью и растяжимостью и широко используется во внутренних оптических кабелях.
3. Безгалогенный огнестойкий материал оболочки
Поскольку поливинилхлорид при горении выделяет токсичные газы, были разработаны малодымные, безгалогенные, нетоксичные и экологически чистые огнезащитные материалы, а именно, добавление неорганических антипиренов Al(OH)3 и Mg(OH)2 к обычным материалам оболочки. Эти вещества при контакте с огнем выделяют кристаллическую воду и поглощают большое количество тепла, предотвращая тем самым повышение температуры материала оболочки и предотвращая возгорание. Поскольку в безгалогенные огнезащитные материалы добавляются неорганические антипирены, повышается проводимость полимеров. В то же время смолы и неорганические антипирены представляют собой совершенно разные двухфазные материалы. В процессе обработки необходимо предотвращать локальное неравномерное смешивание антипиренов. Неорганические антипирены следует добавлять в соответствующих количествах. Если их доля слишком велика, механическая прочность и относительное удлинение при разрыве материала значительно снижаются. Показателями для оценки огнестойкости безгалогенных антипиренов являются кислородный индекс и концентрация дыма. Кислородный индекс — это минимальная концентрация кислорода, необходимая для поддержания сбалансированного горения материала в газовой смеси кислорода и азота. Чем выше кислородный индекс, тем лучше огнестойкие свойства материала. Концентрация дыма рассчитывается путем измерения пропускания параллельного светового луча, проходящего через дым, образующийся при горении материала в определенном пространстве и при определенной длине оптического пути. Чем ниже концентрация дыма, тем меньше дымообразование и тем лучше характеристики материала.
4. Материал оболочки, устойчивый к электрическим следам
В системах электросвязи все больше и больше самонесущих оптических кабелей (ADSS) прокладывается на одной опоре с высоковольтными воздушными линиями. Для преодоления влияния высоковольтного индукционного электрического поля на оболочку кабеля были разработаны и произведены новые электромеханические материалы оболочки. В этих материалах, благодаря строгому контролю содержания сажи, размера и распределения частиц сажи, а также добавлению специальных присадок, достигается превосходная электромеханическая стойкость.
Дата публикации: 26 августа 2024 г.