1 Введение
С быстрым развитием технологий связи в последнее десятилетие или около того, область применения волоконно-оптических кабелей расширяется. Поскольку экологические требования к волоконно-оптическим кабелям продолжают расти, растут и требования к качеству материалов, используемых в волоконно-оптических кабелях. Водоблокирующая лента для волоконно-оптических кабелей является распространенным водоблокирующим материалом, используемым в волоконно-оптической кабельной промышленности, роль герметизации, гидроизоляции, защиты от влаги и буфера в волоконно-оптических кабелях широко признана, и ее разновидности и эксплуатационные характеристики постоянно улучшаются и совершенствуются с развитием волоконно-оптических кабелей. В последние годы в оптический кабель была введена структура «сухого сердечника». Этот тип водонепроницаемого материала для кабеля обычно представляет собой комбинацию ленты, пряжи или покрытия для предотвращения продольного проникновения воды в сердечник кабеля. С ростом признания волоконно-оптических кабелей с сухим сердечником, материалы для волоконно-оптических кабелей с сухим сердечником быстро заменяют традиционные кабельные наполнители на основе вазелина. В сухом сердечнике используется полимер, который быстро впитывает воду, образуя гидрогель, который набухает и заполняет каналы проникновения воды в кабеле. Кроме того, поскольку сухой сердечник не содержит липкой смазки, для подготовки кабеля к сращиванию не требуются салфетки, растворители или очистители, а время сращивания кабеля значительно сокращается. Легкий вес кабеля и хорошее сцепление между внешней армирующей пряжей и оболочкой не уменьшаются, что делает его популярным выбором.
2 Воздействие воды на кабель и механизм водонепроницаемости
Основная причина, по которой следует принимать различные меры по блокировке воды, заключается в том, что вода, попадающая в кабель, разлагается на водород и ионы O H-, что увеличивает потери при передаче оптического волокна, снижает производительность волокна и сокращает срок службы кабеля. Наиболее распространенными мерами по блокировке воды являются заполнение нефтяной пастой и добавление водоблокирующей ленты, которая заполняет зазор между сердечником кабеля и оболочкой, чтобы предотвратить вертикальное распространение воды и влаги, тем самым играя роль в блокировке воды.
Когда синтетические смолы используются в больших количествах в качестве изоляторов в оптоволоконных кабелях (в первую очередь в кабелях), эти изоляционные материалы также не защищены от проникновения воды. Образование «водяных деревьев» в изоляционном материале является основной причиной воздействия на характеристики передачи. Механизм, посредством которого изоляционный материал подвергается воздействию водных деревьев, обычно объясняется следующим образом: из-за сильного электрического поля (другая гипотеза заключается в том, что химические свойства смолы изменяются очень слабым разрядом ускоренных электронов) молекулы воды проникают через различное количество микропор, присутствующих в материале оболочки оптоволоконного кабеля. Молекулы воды будут проникать через различное количество микропор в материале оболочки кабеля, образуя «водяные деревья», постепенно накапливая большое количество воды и распространяясь в продольном направлении кабеля, и влияя на характеристики кабеля. После многих лет международных исследований и испытаний, в середине 1980-х годов, был найден лучший способ устранения образования водных деревьев, то есть перед экструзией кабеля обернуть его слоем водопоглощения и расширения водного барьера, чтобы подавить и замедлить рост водных деревьев, блокируя воду в кабеле внутри продольного распространения; в то же время, из-за внешних повреждений и просачивания воды, водный барьер также может быстро блокировать воду, не допуская продольного распространения кабеля.
3 Обзор кабельного водозащитного барьера
3. 1 Классификация водозащитных барьеров для волоконно-оптических кабелей
Существует много способов классификации оптических кабельных водозащитных барьеров, которые можно классифицировать по их структуре, качеству и толщине. В целом, их можно классифицировать по их структуре: двухсторонний ламинированный водозащитный барьер, односторонний покрытый водозащитный барьер и композитный пленочный водозащитный барьер. Функция водозащитного барьера в основном обусловлена материалом с высоким водопоглощением (называемым водозащитным барьером), который может быстро набухать после того, как водозащитный барьер сталкивается с водой, образуя большой объем геля (водозащитный барьер может поглощать в сотни раз больше воды, чем он сам), тем самым предотвращая рост водяного дерева и предотвращая дальнейшее просачивание и распространение воды. К ним относятся как натуральные, так и химически модифицированные полисахариды.
Хотя эти натуральные или полунатуральные водоблокаторы обладают хорошими свойствами, у них есть два фатальных недостатка:
1) они биоразлагаемы и 2) они легко воспламеняются. Это делает их маловероятными для использования в материалах для волоконно-оптических кабелей. Другой тип синтетического материала в водостойком материале представлен полиакрилатами, которые могут использоваться в качестве водостойких материалов для оптических кабелей, поскольку они отвечают следующим требованиям: 1) в сухом состоянии они могут противостоять напряжениям, возникающим при производстве оптических кабелей;
2) в сухом состоянии они выдерживают условия эксплуатации оптических кабелей (циклическое изменение температуры от комнатной температуры до 90 °C) без снижения срока службы кабеля, а также могут выдерживать высокие температуры в течение коротких промежутков времени;
3) при попадании воды они могут быстро набухать и образовывать гель со скоростью расширения.
4) образуют высоковязкий гель, даже при высоких температурах вязкость геля остается стабильной в течение длительного времени.
Синтез водоотталкивающих веществ можно в целом разделить на традиционные химические методы — метод обращенной фазы (метод сшивания полимеризации вода-в-масле), собственный метод полимеризации сшивания — дисковый метод, метод облучения — метод γ-излучения «кобальт 60». Метод сшивания основан на методе γ-излучения «кобальт 60». Различные методы синтеза имеют разные степени полимеризации и сшивания и, следовательно, очень строгие требования к водоблокирующему агенту, необходимому в водоблокирующих лентах. Только очень немногие полиакрилаты могут соответствовать вышеуказанным четырем требованиям, согласно практическому опыту, водоблокирующие агенты (водопоглощающие смолы) не могут использоваться в качестве сырья для одной части сшитого полиакрилата натрия, должны использоваться в методе сшивания нескольких полимеров (т. е. различных частей смеси сшитого полиакрилата натрия) для достижения цели быстрого и высокого кратного поглощения воды. Основные требования: кратность поглощения воды может достигать около 400 раз, скорость поглощения воды может достигать первой минуты, чтобы поглотить 75% воды, поглощенной водостойким материалом; требования к термостойкости при высыхании водостойкого материала: долговременная термостойкость 90 ° C, максимальная рабочая температура 160 ° C, мгновенная термостойкость 230 ° C (особенно важно для фотоэлектрического композитного кабеля с электрическими сигналами); требования к стабильности поглощения воды после образования геля: после нескольких тепловых циклов (20 ° C ~ 95 ° C). Для стабильности геля после поглощения воды требуются: высокая вязкость геля и прочность геля после нескольких тепловых циклов (от 20 ° C до 95 ° C). Стабильность геля значительно варьируется в зависимости от метода синтеза и материалов, используемых производителем. В то же время, чем выше скорость расширения, тем лучше, некоторые продукты односторонне стремятся к скорости, использование добавок не способствует стабильности гидрогеля, разрушению водоудерживающей способности, но не достижению эффекта водостойкости.
3. 3 характеристики водоблокирующей ленты Поскольку кабель в процессе производства, испытания, транспортировки, хранения и использования должен выдерживать испытания на воздействие окружающей среды, то с точки зрения использования оптического кабеля к водоблокирующей ленте для кабеля предъявляются следующие требования:
1) внешний вид распределения волокон, композитные материалы без расслоения и порошка, с определенной механической прочностью, подходящие для нужд кабеля;
2) однородное, повторяемое, стабильное качество, при формировании кабеля не будет расслаиваться и производить
3) высокое давление расширения, высокая скорость расширения, хорошая стабильность геля;
4) хорошая термическая стабильность, пригодна для различных последующих обработок;
5) высокая химическая стойкость, не содержит едких компонентов, устойчив к бактериям и плесени;
6) хорошая совместимость с другими материалами оптического кабеля, стойкость к окислению и т.д.
4 Стандарты эффективности водонепроницаемости оптического кабеля
Большое количество результатов исследований показывают, что неквалифицированная водостойкость к долгосрочной стабильности производительности передачи кабеля нанесет большой вред. Этот вред, в процессе производства и заводской проверке оптоволоконного кабеля, трудно обнаружить, но он постепенно появится в процессе прокладки кабеля после использования. Поэтому своевременная разработка всеобъемлющих и точных стандартов испытаний, чтобы найти основу для оценки, которую могут принять все стороны, стала неотложной задачей. Обширные исследования, разведка и эксперименты автора по водоблокирующим ремням обеспечили адекватную техническую основу для разработки технических стандартов для водоблокирующих ремней. Определите эксплуатационные параметры значения водозащитного барьера на основе следующего:
1) требования стандарта на оптический кабель к гидроизоляции (в основном требования к материалу оптического кабеля в стандарте на оптический кабель);
2) опыт изготовления и использования водных заграждений и соответствующие протоколы испытаний;
3) результаты исследований влияния характеристик водоблокирующих лент на эксплуатационные характеристики волоконно-оптических кабелей.
4. 1 Внешний вид
Внешний вид водозащитной ленты должен представлять собой равномерно распределенные волокна; поверхность должна быть ровной и без морщин, складок и разрывов; не должно быть разрывов по ширине ленты; композитный материал не должен расслаиваться; лента должна быть плотно намотана, а края удерживаемой вручную ленты не должны иметь форму «соломенной шляпы».
4.2 Механическая прочность гидрошпонки
Прочность на разрыв гидроизоляционной ленты зависит от способа изготовления полиэфирной нетканой ленты, при тех же количественных условиях вискозный метод лучше, чем горячекатаный метод производства прочности продукта на разрыв, толщина также тоньше. Прочность на разрыв водонепроницаемой ленты варьируется в зависимости от способа обмотки кабеля или обмотки вокруг кабеля.
Это ключевой показатель для двух водоблокирующих лент, для которых метод испытаний должен быть унифицирован с устройством, жидкостью и процедурой испытаний. Основным водоблокирующим материалом в водоблокирующей ленте является частично сшитый полиакрилат натрия и его производные, которые чувствительны к составу и характеру требований к качеству воды, для унификации стандарта высоты набухания водоблокирующей ленты преобладает использование деионизированной воды (в арбитраже используется дистиллированная вода), поскольку в деионизированной воде, которая в основном является чистой водой, нет анионного и катионного компонента. Множитель поглощения водопоглощающей смолы в воде разного качества сильно различается, если множитель поглощения в чистой воде составляет 100% от номинального значения; в водопроводной воде он составляет от 40% до 60% (в зависимости от качества воды в каждом месте); в морской воде он составляет 12%; грунтовые воды или вода из желобов более сложны, процент поглощения определить трудно, и его значение будет очень низким. Для обеспечения эффекта водонепроницаемости и срока службы кабеля лучше всего использовать водонепроницаемую ленту с высотой набухания > 10 мм.
4.3Электрические свойства
Вообще говоря, оптический кабель не содержит передачи электрических сигналов металлического провода, поэтому не подразумевает использование полупроводниковой водостойкой ленты, только 33 Ван Цян и т. д.: водостойкая лента оптического кабеля
Электрический композитный кабель перед наличием электрических сигналов, особые требования в соответствии со структурой кабеля по контракту.
4.4 Термостойкость Большинство разновидностей водоблокирующих лент могут соответствовать требованиям термостойкости: долговременная термостойкость 90°C, максимальная рабочая температура 160°C, мгновенная термостойкость 230°C. Эксплуатационные характеристики водоблокирующей ленты не должны изменяться по истечении определенного периода времени при этих температурах.
Прочность геля должна быть самой важной характеристикой вспучивающегося материала, в то время как скорость расширения используется только для ограничения длины начального проникновения воды (менее 1 м). Хороший расширяющийся материал должен иметь правильную скорость расширения и высокую вязкость. Плохой водонепроницаемый материал, даже с высокой скоростью расширения и низкой вязкостью, будет иметь плохие водонепроницаемые свойства. Это можно проверить в сравнении с рядом термических циклов. В гидролитических условиях гель распадется на жидкость с низкой вязкостью, что ухудшит его качество. Это достигается путем перемешивания чистой водной суспензии, содержащей набухающий порошок, в течение 2 часов. Затем полученный гель отделяют от избытка воды и помещают во вращающийся вискозиметр для измерения вязкости до и после 24 часов при 95 °C. Можно увидеть разницу в стабильности геля. Обычно это делается в циклах по 8 часов от 20 °C до 95 °C и 8 часов от 95 °C до 20 °C. Соответствующие немецкие стандарты требуют 126 циклов по 8 часов.
4. 5 Совместимость Совместимость водного барьера является особенно важной характеристикой в отношении срока службы оптоволоконного кабеля и поэтому должна рассматриваться в отношении материалов оптоволоконного кабеля, которые были задействованы до сих пор. Поскольку совместимость занимает много времени, чтобы стать очевидной, необходимо использовать ускоренное испытание на старение, т. е. образец материала кабеля вытирают начисто, обматывают слоем сухой водостойкой ленты и выдерживают в камере с постоянной температурой при 100°C в течение 10 дней, после чего качество взвешивают. Прочность на разрыв и удлинение материала не должны изменяться более чем на 20% после испытания.
Время публикации: 22 июля 2022 г.