1 Введение
С быстрым развитием технологий связи в последнее десятилетие область применения оптоволоконных кабелей расширяется. Поскольку экологические требования к оптоволоконным кабелям продолжают расти, растут и требования к качеству материалов, используемых в волоконно-оптических кабелях. Водоблокирующая лента для волоконно-оптического кабеля является распространенным водоблокирующим материалом, используемым в промышленности волоконно-оптических кабелей. Роль герметизации, гидроизоляции, защиты от влаги и буферной защиты в волоконно-оптическом кабеле широко признана, а ее разновидности и характеристики постоянно изучаются. улучшен и усовершенствован с развитием оптоволоконного кабеля. В последние годы в оптический кабель была введена структура «сухой сердцевины». Этот тип водоизоляционного материала для кабеля обычно представляет собой комбинацию ленты, пряжи или покрытия, предотвращающего продольное проникновение воды в жилу кабеля. С ростом популярности волоконно-оптических кабелей с сухой сердцевиной материалы для волоконно-оптических кабелей с сухой сердцевиной быстро заменяют традиционные кабельные наполнители на основе вазелина. В сухом материале сердцевины используется полимер, который быстро впитывает воду с образованием гидрогеля, который набухает и заполняет каналы проникновения воды в кабеле. Кроме того, поскольку сухой материал сердцевины не содержит липкой смазки, для подготовки кабеля к сращиванию не требуются салфетки, растворители или чистящие средства, а время сращивания кабеля значительно сокращается. Легкий вес кабеля и хорошее сцепление между внешней армирующей нитью и оболочкой не уменьшаются, что делает его популярным выбором.
2 Воздействие воды на трос и механизм водонепроницаемости
Основная причина, по которой следует принимать различные меры по блокировке воды, заключается в том, что вода, попадающая в кабель, разлагается на ионы водорода и O H-, что увеличивает потери при передаче оптического волокна, снижает производительность волокна и сокращает срок службы кабеля. Наиболее распространенными мерами по гидроизоляции являются заполнение нефтяной пастой и добавление водоблокирующей ленты, которой заполняют зазор между жилой кабеля и оболочкой, чтобы предотвратить вертикальное распространение воды и влаги, тем самым играя роль в гидроблокировании.
При использовании синтетических смол 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 влияния на характеристики передачи. Механизм воздействия водяных деревьев на изоляционный материал обычно объясняют следующим образом: благодаря сильному электрическому полю (еще одна гипотеза состоит в том, что химические свойства смолы изменяются за счет очень слабого разряда ускоренных электронов) молекулы воды проникают через различное количество микропор, присутствующих в материале оболочки оптоволоконного кабеля. Молекулы воды проникают через различное количество микропор в материале оболочки кабеля, образуя «водяные деревья», постепенно накапливая большое количество воды и распространяясь в продольном направлении кабеля, влияя на характеристики кабеля. После многих лет международных исследований и испытаний, в середине 1980-х годов, чтобы найти способ устранить лучший способ производства водных деревьев, то есть до экструзии кабеля, обернутого слоем водопоглощения и расширения водного барьера для предотвращения и замедлять рост водных деревьев, блокируя воду в кабеле внутри продольного распространения; в то же время из-за внешних повреждений и проникновения воды водная преграда также может быстро блокировать воду, не допуская продольного распространения кабеля.
3 Обзор кабельного водяного барьера
3.1 Классификация водных барьеров для оптоволоконных кабелей
Существует множество способов классификации водных барьеров для оптических кабелей, которые можно классифицировать по их структуре, качеству и толщине. В целом их можно классифицировать по структуре: гидроизоляция с двусторонним ламинированием, гидроизоляция с односторонним покрытием и гидроизоляция из композитной пленки. Функция водного барьера в основном обусловлена материалом с высоким водопоглощением (называемым водным барьером), который может быстро набухать после контакта водного барьера с водой, образуя большой объем геля (водный барьер может поглощать в сотни раз больше воды). вода, чем она сама), тем самым предотвращая рост водяного дерева и предотвращая дальнейшее проникновение и распространение воды. К ним относятся как природные, так и химически модифицированные полисахариды.
Хотя эти природные или полунатуральные блокаторы воды обладают хорошими свойствами, у них есть два фатальных недостатка:
1) они биоразлагаемы и 2) легко воспламеняются. Это делает маловероятным их использование в материалах волоконно-оптических кабелей. Другой тип синтетического материала в водорезисте представлен полиакрилатами, которые можно использовать в качестве водорезистов для оптических кабелей, поскольку они отвечают следующим требованиям: 1) в сухом состоянии они могут противодействовать напряжениям, возникающим при изготовлении оптических кабелей;
2) в сухом состоянии выдерживают условия эксплуатации оптических кабелей (термоциклирование от комнатной температуры до 90 °С), не влияя на срок службы кабеля, а также могут выдерживать высокие температуры в течение коротких периодов времени;
3) при попадании воды они могут быстро набухать и образовывать гель со скоростью расширения.
4) получают высоковязкий гель, даже при высоких температурах вязкость геля стабильна в течение длительного времени.
Синтез гидрофобизаторов можно условно разделить на традиционные химические методы – обращенно-фазовый метод (метод сшивки полимеризацией вода в масле), собственный метод сшивающей полимеризации – дисковый метод, метод облучения – «кобальт 60» γ. -лучевой метод. Метод сшивки основан на методе γ-излучения «кобальт 60». Различные методы синтеза имеют разную степень полимеризации и сшивки и, следовательно, очень строгие требования к водоблокирующему агенту, необходимому для водоблокирующих лент. Только очень немногие полиакрилаты могут соответствовать четырем вышеуказанным требованиям. Согласно практическому опыту, водоблокирующие агенты (водопоглощающие смолы) не могут использоваться в качестве сырья для одной части сшитого полиакрилата натрия, их необходимо использовать в метод мультиполимерной сшивки (т.е. различные части смеси сшитого полиакрилата натрия) для достижения цели быстрого и высокого водопоглощения. Основные требования: кратность водопоглощения может достигать примерно 400 раз, скорость водопоглощения может достигать первой минуты, чтобы поглотить 75% воды, поглощенной водостойким покрытием; водостойкость, сушка, требования к термостойкости: долговременная термостойкость 90°C, максимальная рабочая температура 160°C, мгновенная термостойкость 230°C (особенно важно для фотоэлектрических композитных кабелей с электрическими сигналами); водопоглощение после образования геля, требования к стабильности: после нескольких термических циклов (20°C ~ 95°C). Для стабильности геля после водопоглощения необходимы: гель высокой вязкости и прочность геля после нескольких термических циклов (от 20°C до 95°C). С). 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 для достижения эффекта водостойкость.
3. 3 характеристики водоблокирующей ленты Как кабель при производстве, тестировании, транспортировке, хранении и использовании выдерживает испытания на воздействие окружающей среды, так и с точки зрения использования оптического кабеля кабельная водоблокирующая лента требования следующие:
1) внешний вид распределения волокон, композиционные материалы без расслоений и порошка, с определенной механической прочностью, пригодные для нужд кабеля;
2) однородное, повторяемое, стабильное качество, при формировании кабеля не расслаивается и не производит
3) высокое давление расширения, высокая скорость расширения, хорошая стабильность геля;
4) хорошая термическая стабильность, пригодна для различной последующей обработки;
5) высокая химическая стабильность, не содержит агрессивных компонентов, устойчив к бактериальной и плесневой эрозии;
6) хорошая совместимость с другими материалами оптического кабеля, устойчивость к окислению и т. д.
4 Стандарты водонепроницаемости оптического кабеля
Большое количество результатов исследований показывают, что неквалифицированная водонепроницаемость долговременной стабильности характеристик передачи по кабелю нанесет большой вред. Этот вред в процессе производства и заводской проверке оптоволоконного кабеля трудно обнаружить, но он постепенно проявится в процессе прокладки кабеля после использования. Таким образом, своевременная разработка всеобъемлющих и точных стандартов испытаний, чтобы найти основу для оценки всех сторон, может принять, стала актуальной задачей. Обширные исследования, исследования и эксперименты автора с водоблокирующими лентами обеспечили адекватную техническую основу для разработки технических стандартов для водоблокирующих лент. Определите рабочие параметры значения водного барьера на основе следующего:
1) требования стандарта оптического кабеля для гидрошпонки (в основном требования к материалу оптического кабеля в стандарте оптического кабеля);
2) опыт изготовления и эксплуатации водных преград и соответствующие протоколы испытаний;
3) результаты исследований по влиянию характеристик водоблокирующих лент на работоспособность волоконно-оптических кабелей.
4. 1 Внешний вид
Внешний вид гидроизоляционной ленты должен состоять из равномерно распределенных волокон; поверхность должна быть ровной, без морщин, складок и надрывов; по ширине ленты не должно быть разрывов; композиционный материал не должен иметь расслаиваний; Лента должна быть плотно намотана, а края ручной ленты не должны иметь «формы соломенной шляпы».
4.2 Механическая прочность гидрошпонки
Прочность гидрошпонки на разрыв зависит от способа изготовления полиэфирной нетканой ленты, при тех же количественных условиях вискозный метод лучше, чем горячекатаный метод производства прочности на разрыв, толщина также тоньше. Прочность на разрыв водозащитной ленты варьируется в зависимости от того, как кабель намотан или обернут 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, чувствительные к составу и характеру требований к качеству воды, с целью унификации стандарта высоты набухания воды. блокирующей лентой, преобладает использование деионизированной воды (в арбитраже используется дистиллированная вода), поскольку в деионизированной воде, которая по сути является чистой водой, нет анионных и катионных компонентов. Коэффициент поглощения водопоглощающей смолы в воде разного качества сильно различается, если коэффициент поглощения в чистой воде составляет 100% номинального значения; в водопроводной воде — от 40% до 60% (в зависимости от качества воды в каждом месте); в морской воде — 12%; подземные или желобные воды более сложны, процент поглощения определить сложно, и его значение будет очень низким. Чтобы обеспечить гидроизоляционный эффект и срок службы кабеля, лучше всего использовать водозащитную ленту с высотой набухания > 10 мм.
4.3Электрические свойства
Вообще говоря, оптический кабель не содержит передачи электрических сигналов металлического провода, поэтому не используйте водостойкую полупроводниковую ленту, только 33 Ван Цян и т. д.: водонепроницаемая лента оптического кабеля
Электрический композитный кабель при наличии электрических сигналов, особые требования согласно конструкции кабеля по договору.
4.4 Термическая стабильность Большинство разновидностей водоблокирующих лент отвечают требованиям термостойкости: долговременная термостойкость 90°С, максимальная рабочая температура 160°С, мгновенная термостойкость 230°С. Характеристики водоблокирующей ленты не должны измениться по истечении определенного периода времени при таких температурах.
Прочность геля должна быть наиболее важной характеристикой вспучивающегося материала, тогда как скорость расширения используется только для ограничения длины первоначального проникновения воды (менее 1 м). Хороший расширяющий материал должен иметь правильную скорость расширения и высокую вязкость. Материал с плохой водоизоляцией, даже при высокой степени расширения и низкой вязкости, будет иметь плохие водозащитные свойства. Это можно проверить в сравнении с рядом термических циклов. В гидролитических условиях гель распадается на жидкость низкой вязкости, что ухудшает его качество. Это достигается перемешиванием чистой водной суспензии, содержащей набухающий порошок, в течение 2 часов. Полученный гель затем отделяют от избытка воды и помещают во вращающийся вискозиметр для измерения вязкости до и через 24 ч при 95°С. Можно увидеть разницу в стабильности геля. Обычно это делается циклами по 8 часов от 20°C до 95°C и по 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, влияющей на срок службы оптоволоконного кабеля, и поэтому ее следует учитывать применительно к материалам волоконно-оптического кабеля, используемым до сих пор. Поскольку для того, чтобы совместимость стала очевидной, требуется много времени, необходимо использовать испытание на ускоренное старение, т. е. образец материала кабеля протирают, оборачивают слоем сухой водостойкой ленты и выдерживают в камере с постоянной температурой при 100°C в течение 10 дней, после чего качество взвешивается. Прочность на разрыв и удлинение материала не должны изменяться более чем на 20% после испытания.
Время публикации: 22 июля 2022 г.