1 Введение
Для обеспечения продольной герметизации волоконно-оптических кабелей и предотвращения проникновения воды и влаги в кабель или распределительную коробку и коррозии металла и волокна, что может привести к повреждению водородом, обрыву волокна и резкому снижению электроизоляционных характеристик, обычно используются следующие методы предотвращения проникновения воды и влаги:
1) Заполнение внутренней части кабеля тиксотропной смазкой, включая водоотталкивающий (гидрофобный) тип, тип набухания воды и тип расширения при нагревании и т. д. Этот тип материала представляет собой маслянистые материалы, заполняющие большой объем, дорогие, легко загрязняющие окружающую среду, трудно поддающиеся очистке (особенно при сращивании кабеля с использованием очищающего 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 высоких технологий, расхода материалов, высокой стоимости, собственный вес кабеля также слишком велик. В последние годы структура «сухого сердечника» была введена в оптический кабель и хорошо применялась за рубежом, особенно при решении проблемы тяжелого 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 пряжа не содержит маслянистых веществ, и время, необходимое для подготовки сращивания, может быть значительно сокращено без необходимости использования салфеток, растворителей и очистителей. Для того, чтобы получить простой процесс, удобную конструкцию, надежную работу и недорогие водоблокирующие материалы, мы разработали новый тип оптического кабеля водоблокирующая пряжа - водоблокирующая набухающая пряжа.
2 Принцип блокировки воды и характеристики пряжи с блокировкой воды
Функция блокировки воды водоблокирующей пряжи заключается в использовании основного тела волокон водоблокирующей пряжи для образования большого объема геля (поглощение воды может достигать десятков раз его собственного объема, например, в первую минуту вода может быстро расширяться от примерно 0,5 мм до примерно 5,0 мм в диаметре), а способность удерживать воду геля довольно сильна, может эффективно предотвращать рост водяного дерева, 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 использования, 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 натяжения 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 устойчивость к атмосферным воздействиям, адаптируемость к различным видам последующей обработки и производства, а также к различным условиям использования;
6) Хорошая совместимость с другими материалами оптоволоконного кабеля.
3 Водостойкая пряжа в применении оптоволоконного 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 внешней оболочки водоблокирующими нитями
В бронировании из складчатой стальной ленты внешняя оболочка должна быть продольно водонепроницаемой, чтобы предотвратить попадание влаги и сырости в кабель или соединительную коробку. Для достижения продольного водонепроницаемого барьера внешней оболочки используются две водонепроницаемые пряжи, одна из которых размещается параллельно сердечнику кабеля внутренней оболочки, а другая оборачивается вокруг сердечника кабеля с определенным шагом (от 8 до 15 см), покрывается складчатой стальной лентой и ПЭ (полиэтиленом), так что водонепроницаемая пряжа разделяет зазор между сердечником кабеля и стальной лентой на небольшой закрытый отсек. Водонепроницаемая пряжа набухнет и образует гель в течение короткого времени, предотвращая попадание воды в кабель и ограничивая воду несколькими небольшими отсеками вблизи точки повреждения, таким образом 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 нитямиМожно использовать 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, размещенные параллельно, другая водоблокирующая пряжа с большим шагом, обернутая вокруг провода, также есть две водоблокирующие пряжи и армированная стальная проволока, размещенные параллельно, использование водоблокирующей пряжи с сильной способностью к расширению для блокировки воды; 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
Для того 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
Для того, чтобы гарантировать, что расширение водоблокирующей пряжи может заполнить зазор в поперечном сечении кабеля, выбор толщины водоблокирующей пряжи имеет решающее значение, конечно, это связано со структурным размером кабеля и скоростью расширения водоблокирующей пряжи. В структуре кабеля следует минимизировать наличие зазоров, например, использовать высокую скорость расширения водоблокирующей пряжи, тогда диаметр водоблокирующей пряжи можно уменьшить до наименьшего, так что можно получить надежную водоблокирующую производительность, а также сэкономить средства.
2) Скорость набухания и прочность геля водоблокирующих нитей
Испытание на проникновение воды IEC794-1-F5B проводится на полном сечении оптоволоконного кабеля. 1 м водяного столба добавляется к образцу оптоволоконного кабеля длиной 3 м, 24 часа без утечки считаются квалифицированными. Если скорость набухания водоблокирующей пряжи не поспевает за скоростью инфильтрации воды, возможно, что вода прошла через образец в течение нескольких минут после начала испытания, а водоблокирующая пряжа еще не полностью набухла, хотя через некоторое время водоблокирующая пряжа полностью набухнет и заблокирует воду, но это также является неудачей. Если скорость расширения выше, а прочность геля недостаточна, ее недостаточно, чтобы противостоять давлению, создаваемому 1 м водяного столба, и водоблокировка также не будет выполнена.
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 пряжа должна быть непрерывной и непрерывной, что требует, чтобы водоблокирующая пряжа имела определенную прочность на разрыв и удлинение, для того, чтобы гарантировать, что водоблокирующая пряжа не будет натянута в процессе производства, кабель в случае растяжения, изгиба, скручивания водоблокирующей пряжи не будет поврежден. Длина водоблокирующей пряжи зависит в основном от длины кабельного лотка, для того, чтобы сократить количество смен пряжи при непрерывном производстве, чем больше длина водоблокирующей пряжи, тем лучше.
5) Кислотность и щелочность водоблокирующей пряжи должны быть нейтральными, в противном случае водоблокирующая пряжа вступит в реакцию с материалом кабеля и выделит водород.
6) Устойчивость водоблокирующих нитей
Таблица 2: Сравнение водоблокирующей структуры водоблокирующих нитей с другими водоблокирующими материалами
| Сравнить товары | Желейная начинка | Кольцо-заглушка 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 сцепления оболочки | Справедливый | Хороший | Справедливый | Хороший |
| Риск подключения | Да | No | No | No |
| Окислительные эффекты | 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 водонепроницаемых свойствах пряжи и механических свойствах удара; долгосрочная стабильность, в основном учитывая старение водонепроницаемой пряжи, скорость расширения, прочность и стабильность геля, прочность на разрыв и удлинение удара, водонепроницаемая пряжа должна быть в течение всего срока службы кабеля (20 ~ 30 лет) Водостойкость. 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. В таблице 2 приведены 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, надежной работой, высокой эффективностью производства, простотой использования. Использование материала для заполнения оптического кабеля имеет такие преимущества, как малый вес, надежная работа и низкая стоимость.
Время публикации: 16 июля 2022 г.