1 Введение
Для обеспечения продольной герметизации волоконно-оптических кабелей и предотвращения проникновения воды и влаги в кабель или распределительную коробку, а также коррозии металла и волокна, приводящей к повреждению водородом, обрыву волокна и резкому снижению характеристик электроизоляции, обычно используют следующие методы предотвращения проникновения воды и влаги:
1) Заполнение внутренней поверхности кабеля тиксотропной смазкой, в том числе водоотталкивающей (гидрофобной), разбухающей при нагревании, расширяющейся при нагревании и т. д. Материалы этого типа содержат большое количество масла, требуют большого объёма наполнения, имеют высокую стоимость, легко загрязняют окружающую среду, трудно поддаются очистке (особенно при сращивании кабелей с использованием растворителя), а собственный вес кабеля слишком велик.
2) Во внутренней и внешней оболочке между использованием термоплавкого клея водонепроницаемого кольца, этот метод неэффективен, сложный процесс, только несколько производителей могут достичь. 3) Использование сухого расширения водоблокирующих материалов (водопоглощающий расширяющийся порошок, водоблокирующая лента и т. Д.). Этот метод требует высокой технологии, расхода материала, высокой стоимости, собственный вес кабеля также слишком велик. В последние годы структура «сухого сердечника» была введена в оптический кабель и хорошо применяется за рубежом, особенно для решения проблемы большого собственного веса и сложного процесса сращивания большого количества сердечников оптического кабеля имеет несравненные преимущества. Водоблокирующий материал, используемый в этом кабеле «сухого сердечника», представляет собой водоблокирующую пряжу. Водоблокирующая пряжа может быстро впитывать воду и набухать, образуя гель, блокируя пространство водного канала кабеля, тем самым достигая цели водоблокировки. Кроме того, водоблокирующая нить не содержит маслянистых веществ, что позволяет значительно сократить время подготовки к сращиванию без использования салфеток, растворителей и чистящих средств. Для обеспечения простоты процесса, удобства конструкции, надежности и снижения стоимости водоблокирующих материалов мы разработали новый тип водоблокирующей нити для оптического кабеля – водоблокирующую набухающую нить.
2. Принцип блокировки воды и характеристики водоблокирующей пряжи
Функция водоблокировки водоблокирующей пряжи заключается в использовании основного тела волокон водоблокирующей пряжи для образования большого объема геля (поглощение воды может достигать десятков раз больше собственного объема, например, в первую минуту вода может быстро расшириться от примерно 0,5 мм до примерно 5,0 мм в диаметре), а водоудерживающая способность геля довольно сильна, может эффективно предотвращать рост водяных деревьев, тем самым предотвращая дальнейшее проникновение и распространение воды, для достижения цели водостойкости. Поскольку волоконно-оптический кабель должен выдерживать различные условия окружающей среды во время производства, испытаний, транспортировки, хранения и эксплуатации, водоблокирующая пряжа должна иметь следующие характеристики для использования в волоконно-оптическом кабеле:
1) Чистый внешний вид, равномерная толщина и мягкая текстура;
2) Определенная механическая прочность, соответствующая требованиям по натяжению при формировании кабеля;
3) быстрое набухание, хорошая химическая стабильность и высокая прочность на водопоглощение и гелеобразование;
4) Хорошая химическая стабильность, отсутствие едких компонентов, устойчивость к бактериям и плесени;
5) Хорошая термостойкость, хорошая атмосферостойкость, адаптируемость к различным последующим процессам переработки и производства, а также к различным условиям использования;
6) Хорошая совместимость с другими материалами оптоволоконного кабеля.
3 Водостойкая пряжа в применении оптического кабеля
3.1 Использование водостойких нитей в оптоволоконных кабелях
Производители оптоволоконных кабелей могут применять различные конструкции кабелей в процессе производства для удовлетворения потребностей пользователей в соответствии с их реальной ситуацией и требованиями:
1) Продольная водоблокировка наружной оболочки водоблокирующими нитями
При бронировании из складчатой стальной ленты внешняя оболочка должна быть продольно водонепроницаемой, чтобы предотвратить проникновение влаги в кабель или соединительную коробку. Для создания продольного водонепроницаемого барьера внешней оболочки используются две водонепроницаемые нити, одна из которых располагается параллельно сердечнику кабеля внутренней оболочки, а другая обматывается вокруг сердечника кабеля с определенным шагом (от 8 до 15 см) и покрывается складчатой стальной лентой и полиэтиленом (ПЭ). Водонепроницаемая нить разделяет зазор между сердечником кабеля и стальной лентой на небольшой замкнутый отсек. Водонепроницаемая нить набухает и в течение короткого времени образует гель, предотвращая проникновение воды в кабель и ограничивая её распространение несколькими небольшими отсеками вблизи места повреждения, тем самым достигая цели продольного водонепроницаемого барьера, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1: Типичное использование водоблокирующей пряжи в оптическом кабеле
2) Продольная водоблокировка сердечника кабеля водоблокирующими нитямиМожет использоваться в сердечнике кабеля из двух частей водоблокирующей пряжи, одна находится в сердечнике кабеля из армированной стальной проволоки, используя две водоблокирующие пряжи, как правило, водоблокирующая пряжа и армированная стальная проволока, расположенные параллельно, еще одна водоблокирующая пряжа с большим шагом, намотанная вокруг провода, также есть две водоблокирующие пряжи и армированная стальная проволока, расположенные параллельно, использование водоблокирующей пряжи с большой способностью к расширению, чтобы блокировать воду; вторая находится на поверхности свободной оболочки, перед сжатием внутренней оболочки, водоблокирующая пряжа в качестве связующей пряжи использует две водоблокирующие пряжи с меньшим шагом (1 ~ 2 см) в противоположном направлении вокруг, образуя плотный и небольшой блокирующий бункер, чтобы предотвратить проникновение воды, изготовленный из структуры «сухого кабельного сердечника».
3.2 Выбор водостойкой пряжи
Чтобы получить как хорошую водостойкость, так и удовлетворительные показатели механической обработки в процессе производства оптоволоконного кабеля, при выборе водостойкой пряжи следует учитывать следующие аспекты:
1) Толщина водоблокирующей пряжи
Чтобы водоблокирующая пряжа могла заполнить зазоры в поперечном сечении кабеля, выбор её толщины имеет решающее значение. Это, конечно же, связано с конструктивными размерами кабеля и степенью расширения водоблокирующей пряжи. В конструкции кабеля необходимо минимизировать наличие зазоров, например, используя водоблокирующую пряжу с высокой степенью расширения. Это позволяет уменьшить диаметр водоблокирующей пряжи до минимального значения, что обеспечивает надёжную защиту от проникновения воды и экономию средств.
2) Скорость набухания и прочность геля водоблокирующих нитей
Испытание на проникновение воды по стандарту IEC794-1-F5B проводится на полном поперечном сечении оптического кабеля. К образцу оптического кабеля длиной 3 м добавляется 1 м водяного столба, 24 часа без протечек считаются аттестованными. Если скорость набухания водоблокирующей пряжи не поспевает за скоростью проникновения воды, возможно, вода прошла через образец в течение нескольких минут после начала испытания, а водоблокирующая пряжа ещё не полностью набухла. Хотя через некоторое время водоблокирующая пряжа полностью набухнет и заблокирует воду, но это также будет считаться непройденным испытанием. Если скорость расширения выше, а прочность геля недостаточна, она не сможет противостоять давлению, создаваемому 1 м водяного столба, и водоблокировка также не будет обеспечена.
3) Мягкость водоблокирующей пряжи
Так как мягкость водоблокирующей пряжи влияет на механические свойства кабеля, особенно на боковое давление, ударопрочность и т.д., то воздействие становится более очевидным, поэтому следует стараться использовать более мягкую водоблокирующую пряжу.
4) Прочность на разрыв, удлинение и длина водоблокирующей нити
При производстве каждой длины кабельного лотка водоблокирующая нить должна быть непрерывной и непрерывной, что требует от водоблокирующей нити определенной прочности на разрыв и удлинения. Это необходимо для того, чтобы водоблокирующая нить не вытягивалась в процессе производства, а кабель не повреждался при растяжении, изгибе или скручивании. Длина водоблокирующей нити зависит главным образом от длины кабельного лотка. Чтобы сократить количество замен нити при непрерывном производстве, чем больше длина водоблокирующей нити, тем лучше.
5) Кислотность и щелочность водоблокирующей пряжи должны быть нейтральными, в противном случае водоблокирующая пряжа вступит в реакцию с материалом кабеля и выделит осадок водорода.
6) Стабильность водоблокирующих нитей
Таблица 2: Сравнение водоблокирующей структуры водоблокирующих нитей с другими водоблокирующими материалами
| Сравнить товары | Желейная начинка | Кольцо-стоппер для термоплавкой воды | Водоблокирующая лента | Водоблокирующая пряжа |
| Водостойкость | Хороший | Хороший | Хороший | Хороший |
| Технологичность | Простой | Сложный | Более сложный | Простой |
| Механические свойства | Квалифицированный | Квалифицированный | Квалифицированный | Квалифицированный |
| Долгосрочная надежность | Хороший | Хороший | Хороший | Хороший |
| Сила связи оболочки | Справедливый | Хороший | Справедливый | Хороший |
| Риск подключения | Да | No | No | No |
| Эффекты окисления | Да | No | No | No |
| Растворитель | Да | No | No | No |
| Масса на единицу длины волоконно-оптического кабеля | Тяжелый | Свет | Тяжелее | Свет |
| Нежелательный материальный поток | Возможный | No | No | No |
| Чистота на производстве | Бедный | Больше бедных | Хороший | Хороший |
| Обработка материалов | Тяжелые железные барабаны | Простой | Простой | Простой |
| Инвестиции в оборудование | Большой | Большой | Больше | Маленький |
| Стоимость материала | Выше | Низкий | Выше | Ниже |
| Производственные затраты | Выше | Выше | Выше | Ниже |
Стабильность водоблокирующих нитей в основном измеряется краткосрочной стабильностью и долгосрочной стабильностью. Краткосрочная стабильность в основном рассматривается как кратковременное повышение температуры (температура процесса экструзии оболочки до 220 ~ 240 ° C) на водонепроницаемые свойства пряжи водонепроницаемости и механические свойства удара; долгосрочная стабильность, в основном учитывая старение пряжи водонепроницаемости, скорость расширения, прочность и стабильность геля, прочность на разрыв и удлинение при ударе, пряжа водонепроницаемости должна быть водостойкой в течение всего срока службы кабеля (20 ~ 30 лет). Подобно водоблокирующей смазке и водоблокирующей ленте, прочность геля и стабильность водоблокирующей пряжи являются важной характеристикой. Водоблокирующая пряжа с высокой прочностью геля и хорошей стабильностью может сохранять хорошие водоблокирующие свойства в течение значительного периода времени. Напротив, согласно соответствующим немецким национальным стандартам, некоторые материалы в условиях гидролиза геля разлагаются на очень подвижные низкомолекулярные материалы и не достигают цели долговременной водостойкости.
3.3 Применение водоблокирующих нитей
Водоблокирующая пряжа, как превосходный водоблокирующий материал для оптического кабеля, заменяет масляную пасту, термоплавкий клей, водоблокирующее кольцо и водоблокирующую ленту и т.д., используемые в больших количествах при производстве оптического кабеля. Таблица 2 содержит некоторые характеристики этих водоблокирующих материалов для сравнения.
4 Заключение
Подводя итог, можно сказать, что водоблокирующая пряжа является превосходным водоблокирующим материалом, подходящим для оптического кабеля. Она отличается простотой конструкции, надежностью работы, высокой эффективностью производства, простотой использования. Использование этого материала для заполнения оптического кабеля имеет такие преимущества, как малый вес, надежность работы и низкая стоимость.
Время публикации: 16 июля 2022 г.