1 Увод
Са брзим развојем комуникационе технологије у последњој деценији или нешто дуже, област примене оптичких каблова се шири. Како се захтеви заштите животне средине за оптичке каблове стално повећавају, тако расту и захтеви за квалитет материјала који се користе у оптичким кабловима. Трака за водонепропусну заштиту оптичких каблова је уобичајени материјал за водонепропусну заштиту који се користи у индустрији оптичких каблова, улога заптивања, хидроизолације, влаге и заштите од пуфера у оптичким кабловима је широко препозната, а њене варијанте и перформансе су континуирано побољшаване и усавршаване развојем оптичких каблова. Последњих година, структура „сувог језгра“ је уведена у оптички кабл. Ова врста материјала за водонепропусну заштиту кабла је обично комбинација траке, предива или премаза како би се спречило уздужно продирање воде у језгро кабла. Са све већим прихватањем оптичких каблова са сувим језгром, материјали за оптичке каблове са сувим језгром брзо замењују традиционална средства за пуњење каблова на бази вазелина. Материјал са сувим језгром користи полимер који брзо апсорбује воду и формира хидрогел, који бубри и испуњава канале за продирање воде у каблу. Поред тога, пошто материјал сувог језгра не садржи лепљиву маст, нису потребне марамице, растварачи или средства за чишћење за припрему кабла за спајање, а време спајања кабла је знатно смањено. Мала тежина кабла и добра адхезија између спољашњег арматурног конца и омотача нису смањени, што га чини популарним избором.
2 Утицај воде на кабл и механизам отпорности на воду
Главни разлог зашто треба предузети разне мере за блокирање воде је тај што се вода која улази у кабл разлаже на водоник и O H- јоне, што ће повећати губитак преноса оптичког влакна, смањити перформансе влакна и скратити век трајања кабла. Најчешће мере за блокирање воде су пуњење вазелинском пастом и додавање траке за блокирање воде, које се попуњавају у размак између језгра кабла и омотача како би се спречило вертикално ширење воде и влаге, што игра улогу у блокирању воде.
Када се синтетичке смоле користе у великим количинама као изолатори у оптичким кабловима (првенствено у кабловима), ови изолациони материјали такође нису имуни на продор воде. Формирање „водених стабала“ у изолационом материјалу је главни разлог утицаја на перформансе преноса. Механизам којим на изолациони материјал утичу водена стабла обично се објашњава на следећи начин: због јаког електричног поља (друга хипотеза је да се хемијска својства смоле мењају веома слабим пражњењем убрзаних електрона), молекули воде продиру кроз различит број микропора присутних у материјалу омотача оптичког кабла. Молекули воде ће продрети кроз различит број микропора у материјалу омотача кабла, формирајући „водена стабла“, постепено акумулирајући велику количину воде и ширећи се у уздужном правцу кабла, и утичући на перформансе кабла. Након година међународних истраживања и тестирања, средином 1980-их, пронашли су начин да елиминишу најбољи начин за производњу водених стабала, односно, пре екструзије кабла умотаног у слој апсорпције воде и ширења водене баријере како би се инхибирао и успорио раст водених стабала, блокирајући воду у каблу унутар уздужног ширења; истовремено, због спољашњих оштећења и инфилтрације воде, водена баријера такође може брзо блокирати воду, не доводећи до уздужног ширења кабла.
3 Преглед кабловске водне баријере
3. 1 Класификација водних баријера за оптичке каблове
Постоји много начина класификације водонепропусних баријера за оптичке каблове, које се могу класификовати према њиховој структури, квалитету и дебљини. Генерално, могу се класификовати према њиховој структури: двострано ламинирана водонепропусна баријера, једнострано премазана водонепропусна баријера и водонепропусна баријера од композитног филма. Функција водонепропусне баријере је углавном последица материјала са високом апсорпцијом воде (који се назива водонепропусна баријера), који може брзо да набубри након што водонепропусна баријера наиђе на воду, формирајући велику запремину гела (водена баријера може да апсорбује стотине пута више воде него сама), чиме спречава раст „воденог дрвета“ и спречава континуирану инфилтрацију и ширење воде. То укључује и природне и хемијски модификоване полисахариде.
Иако ови природни или полуприродни блокатори воде имају добра својства, они имају два фатална недостатка:
1) биоразградиви су и 2) лако су запаљиви. Због тога је мало вероватно да ће се користити у материјалима за оптичке каблове. Другу врсту синтетичког материјала у водоотпорним премазима представљају полиакрилати, који се могу користити као водоотпорни премази за оптичке каблове јер испуњавају следеће захтеве: 1) када се осуше, могу да се супротставе напрезањима насталим током производње оптичких каблова;
2) када се осуше, могу да издрже радне услове оптичких каблова (термичко циклирање од собне температуре до 90 °C) без утицаја на век трајања кабла, а такође могу да издрже и високе температуре током кратких временских периода;
3) када вода уђе, могу брзо да набубре и формирају гел са брзином ширења.
4) производе високо вискозни гел, чак и на високим температурама вискозност гела је стабилна дуго времена.
Синтеза водоодбојних средстава може се грубо поделити на традиционалне хемијске методе – метод обрнуте фазе (метод умрежавања полимеризацијом вода-у-уљу), сопствени метод умрежавања полимеризацијом – метод диска, метод зрачења – метод γ-зрака „кобалт 60“. Метод умрежавања се заснива на методи γ-зрачења „кобалт 60“. Различите методе синтезе имају различите степене полимеризације и умрежавања и стога веома строге захтеве за средство за блокирање воде потребно у тракама за блокирање воде. Само врло мало полиакрилата може да испуни горе наведена четири захтева, према практичном искуству, средства за блокирање воде (смоле које апсорбују воду) не могу се користити као сировине за један део умреженог натријум полиакрилата, већ се морају користити у методи умрежавања вишеструких полимера (тј. разних делова мешавине умреженог натријум полиакрилата) како би се постигао циљ брзе и високе апсорпције воде. Основни захтеви су: вишеструка апсорпција воде може достићи око 400 пута већу, брзина апсорпције воде може достићи апсорпцију 75% воде коју је водоотпорни материјал апсорбовао у првом минуту; захтеви за термичку стабилност при сушењу водоотпорним материјалом: дугорочна отпорност на температуру од 90°C, максимална радна температура од 160°C, тренутна отпорност на температуру од 230°C (посебно важно за фотоелектричне композитне каблове са електричним сигналима); захтеви за стабилност гела након апсорпције воде: након неколико термичких циклуса (20°C ~ 95°C). Стабилност гела након апсорпције воде захтева: гел високе вискозности и чврстоћу гела након неколико термичких циклуса (20°C до 95°C). Стабилност гела значајно варира у зависности од методе синтезе и материјала које произвођач користи. Истовремено, што је бржа брзина ширења, то боље, неки производи једнострано теже брзини, употреба адитива не доприноси стабилности хидрогела, уништавајући капацитет задржавања воде, али не постиже ефекат водоотпорности.
3. 3 карактеристике водоотпорне траке Како кабл у процесу производње, испитивања, транспорта, складиштења и употребе издржава тестове утицаја околине, тако и са становишта употребе оптичког кабла, захтеви за водоотпорну траку за каблове су следећи:
1) изглед расподеле влакана, композитни материјали без деламинације и праха, са одређеном механичком чврстоћом, погодни за потребе кабла;
2) уједначен, поновљив, стабилан квалитет, при формирању кабла неће се раслојавати и производити
3) висок притисак ширења, велика брзина ширења, добра стабилност гела;
4) добра термичка стабилност, погодна за разне накнадне обраде;
5) висока хемијска стабилност, не садржи корозивне компоненте, отпорна је на бактерије и ерозију плесни;
6) добра компатибилност са другим материјалима оптичког кабла, отпорност на оксидацију итд.
4 Стандарди перформанси оптичке кабловске водене баријере
Велики број резултата истраживања показује да неквалификована отпорност на воду дугорочно утиче на стабилност перформанси преноса кабла. Ова штета је тешко уочити током процеса производње и фабричке инспекције оптичког кабла, али ће се постепено појављивати током процеса полагања кабла након употребе. Стога је благовремени развој свеобухватних и прецизних стандарда испитивања, како би се пронашла основа за процену коју све стране могу прихватити, постао хитан задатак. Ауторово опсежно истраживање, истраживање и експерименти на тракама за блокирање воде пружили су адекватну техничку основу за развој техничких стандарда за траке за блокирање воде. Одређивање параметара перформанси вредности водоотпорне баријере на основу следећег:
1) захтеви стандарда за оптички кабл за водоотпорну мембрану (углавном захтеви материјала оптичког кабла у стандарду за оптички кабл);
2) искуство у производњи и употреби водних баријера и релевантни извештаји о испитивању;
3) резултати истраживања о утицају карактеристика водоотпорних трака на перформансе оптичких каблова.
4. 1 Изглед
Изглед водонепропусне траке треба да буде са равномерно распоређеним влакнима; површина треба да буде равна и без бора, набора и кидања; не сме бити пукотина по ширини траке; композитни материјал треба да буде без деламинације; трака треба да буде чврсто намотана, а ивице ручне траке не смеју бити у облику „сламнатог шешира“.
4.2 Механичка чврстоћа водоотпорне траке
Затезна чврстоћа водоотпорне траке зависи од начина производње полиестерске неткане траке, под истим квантитативним условима, вискозна метода је боља од топло ваљане методе производње производа у погледу затезне чврстоће, дебљина је такође тања. Затезна чврстоћа водоотпорне траке варира у зависности од начина на који је кабл обмотан или обмотан око кабла.
Ово је кључни индикатор за две траке за блокирање воде, за које метод испитивања треба да буде обједињен са уређајем, течношћу и поступком испитивања. Главни материјал за блокирање воде у траци за блокирање воде је делимично умрежени натријум полиакрилат и његови деривати, који су осетљиви на састав и природу захтева за квалитет воде, како би се уједначио стандард висине бубрења траке за блокирање воде, преовладаваће употреба дејонизоване воде (дестилована вода се користи у арбитражи), јер у дејонизованој води нема анјонских и катјонских компоненти, што је у основи чиста вода. Множитељ апсорпције смоле за апсорпцију воде у различитим квалитетима воде значајно варира, ако је множитељ апсорпције у чистој води 100% номиналне вредности; у води из славине је 40% до 60% (у зависности од квалитета воде сваке локације); у морској води је 12%; подземне воде или вода из олука су сложеније, тешко је одредити проценат апсорпције, а његова вредност ће бити веома ниска. Да би се осигурао ефекат водонепропусне траке и век трајања кабла, најбоље је користити водонепропусну траку са висином бубрења већом од 10 мм.
4.3 Електрична својства
Генерално говорећи, оптички кабл не садржи металну жицу за пренос електричних сигнала, тако да не укључује употребу полупроводничке отпорне водоотпорне траке, само 33 Ванг Ћианг, итд.: оптички кабл водоотпорна трака
Електрични композитни кабл пре присуства електричних сигнала, специфични захтеви према структури кабла по уговору.
4.4 Термичка стабилност Већина врста трака за блокирање воде може да испуни захтеве за термичку стабилност: дуготрајна температурна отпорност од 90°C, максимална радна температура од 160°C, тренутна температурна отпорност од 230°C. Перформансе траке за блокирање воде не би требало да се мењају након одређеног временског периода на овим температурама.
Чврстоћа гела треба да буде најважнија карактеристика интумесцентног материјала, док се брзина ширења користи само да би се ограничила дужина почетног продирања воде (мање од 1 м). Добар материјал за ширење треба да има праву брзину ширења и висок вискозитет. Лош материјал за заштиту од воде, чак и са високом брзином ширења и ниским вискозитетом, имаће лоша својства заштите од воде. Ово се може тестирати у поређењу са бројним термичким циклусима. Под хидролитичким условима, гел ће се разградити у течност ниског вискозитета, што ће погоршати његов квалитет. Ово се постиже мешањем суспензије чисте воде која садржи прах за бубрење током 2 сата. Добијени гел се затим одваја од вишка воде и ставља у ротирајући вискозиметар да би се измерио вискозитет пре и после 24 сата на 95°C. Разлика у стабилности гела се може видети. Ово се обично ради у циклусима од 8 сати од 20°C до 95°C и 8 сати од 95°C до 20°C. Релевантни немачки стандарди захтевају 126 циклуса од 8 сати.
4. 5 Компатибилност Компатибилност водоотпорне баријере је посебно важна карактеристика у односу на век трајања оптичког кабла и стога је треба разматрати у односу на материјале оптичког кабла који су до сада били укључени. Пошто је потребно много времена да се компатибилност покаже, мора се користити тест убрзаног старења, тј. узорак материјала кабла се обрише, омотава слојем суве водоотпорне траке и држи у комори са константном температуром на 100°C током 10 дана, након чега се процењује квалитет. Затезна чврстоћа и издужење материјала не би требало да се промене за више од 20% након теста.
Време објаве: 22. јул 2022.