1 Introduktion
Med den snabba utvecklingen av kommunikationsteknik under det senaste decenniet har användningsområdet för fiberoptiska kablar expanderat. I takt med att miljökraven för fiberoptiska kablar fortsätter att öka, ökar även kraven på kvaliteten på material som används i fiberoptiska kablar. Vattentätningstejp för fiberoptiska kablar är ett vanligt vattentätningsmaterial som används inom fiberoptisk kabelindustri. Rollen som tätning, vattentätning, fukt- och buffertskydd i fiberoptiska kablar har blivit allmänt erkänd, och dess variationer och prestanda har kontinuerligt förbättrats och finslipats med utvecklingen av fiberoptiska kablar. Under senare år introducerades "torrkärnstrukturen" i den optiska kabeln. Denna typ av vattentätningsmaterial för kabeln är vanligtvis en kombination av tejp, garn eller beläggning för att förhindra att vatten tränger in i kabelkärnan i längdriktningen. Med den växande acceptansen av torrkärniga fiberoptiska kablar ersätter torrkärniga fiberoptiska kabelmaterial snabbt de traditionella vaselinbaserade kabelfyllnadsmassorna. Det torra kärnmaterialet använder en polymer som snabbt absorberar vatten för att bilda en hydrogel, som sväller och fyller kabelns vattenpenetrationskanaler. Dessutom, eftersom det torra kärnmaterialet inte innehåller klibbigt fett, krävs inga våtservetter, lösningsmedel eller rengöringsmedel för att förbereda kabeln för skarvning, och kabelskarvningstiden minskas kraftigt. Kabelns lätta vikt och den goda vidhäftningen mellan det yttre armeringsgarnet och manteln minskar inte, vilket gör den till ett populärt val.
2 Vattnets inverkan på kabeln och vattenmotståndsmekanismen
Den främsta anledningen till att en mängd olika vattenblockerande åtgärder bör vidtas är att vatten som tränger in i kabeln sönderfaller till väte och O H-joner, vilket ökar transmissionsförlusten hos den optiska fibern, minskar fiberns prestanda och förkortar kabelns livslängd. De vanligaste vattenblockerande åtgärderna är att fylla med petroleumpasta och lägga till vattenblockerande tejp, som fylls i mellanrummet mellan kabelkärnan och manteln för att förhindra att vatten och fukt sprids vertikalt, vilket spelar en roll i vattenblockeringen.
När syntetiska hartser används i stora mängder som isolatorer i fiberoptiska kablar (först och främst i kablar), är dessa isoleringsmaterial inte heller immuna mot vatteninträngning. Bildandet av "vattenträd" i isoleringsmaterialet är den främsta orsaken till påverkan på överföringsprestandan. Mekanismen genom vilken isoleringsmaterialet påverkas av vattenträd förklaras vanligtvis enligt följande: på grund av det starka elektriska fältet (en annan hypotes är att hartsets kemiska egenskaper förändras av den mycket svaga urladdningen av accelererade elektroner) tränger vattenmolekyler igenom de olika antalet mikroporer som finns i fiberoptiska kabelns mantelmaterial. Vattenmolekylerna kommer att tränga igenom de olika antalet mikroporer i kabelns mantelmaterial och bilda "vattenträd", som gradvis ackumulerar en stor mängd vatten och sprider sig i kabelns längdriktning, vilket påverkar kabelns prestanda. Efter åratal av internationell forskning och testning, i mitten av 1980-talet, för att hitta ett sätt att eliminera det bästa sättet att producera vattenträd, det vill säga att före kabelextrudering lindas in i ett lager av vattenabsorption och expansion av vattenbarriären för att hämma och bromsa tillväxten av vattenträd, vilket blockerar vatten i kabelns längsgående spridning; samtidigt, på grund av yttre skador och infiltration av vatten, kan vattenbarriären också snabbt blockera vattnet, vilket inte påverkar kabelns längsgående spridning.
3 Översikt över kabelvattenbarriären
3. 1 Klassificering av vattenbarriärer med fiberoptiska kablar
Det finns många sätt att klassificera vattenbarriärer för optiska kablar, vilka kan klassificeras efter deras struktur, kvalitet och tjocklek. Generellt kan de klassificeras efter deras struktur: dubbelsidig laminerad vattenspärr, enkelsidig belagd vattenspärr och kompositfilmsvattenspärr. Vattenbarriärens vattenbarriärfunktion beror främst på det högabsorberande materialet (kallat vattenbarriär), som kan svälla snabbt efter att vattenbarriären möter vatten och bilda en stor volym gel (vattenbarriären kan absorbera hundratals gånger mer vatten än sig själv), vilket förhindrar tillväxten av vattenträdet och förhindrar fortsatt infiltration och spridning av vatten. Dessa inkluderar både naturliga och kemiskt modifierade polysackarider.
Även om dessa naturliga eller halvnaturliga vattenblockerare har goda egenskaper, har de två allvarliga nackdelar:
1) de är biologiskt nedbrytbara och 2) de är mycket brandfarliga. Detta gör det osannolikt att de kommer att användas i fiberoptiska kabelmaterial. Den andra typen av syntetiskt material i vattenresistensen representeras av polyakrylater, vilka kan användas som vattenresister för optiska kablar eftersom de uppfyller följande krav: 1) när de är torra kan de motverka de påfrestningar som genereras under tillverkningen av optiska kablar;
2) när de är torra kan de motstå driftsförhållandena för optiska kablar (termisk cykling från rumstemperatur till 90 °C) utan att påverka kabelns livslängd, och de kan även motstå höga temperaturer under korta perioder;
3) när vatten kommer in kan de svälla snabbt och bilda en gel med en snabb expansionshastighet.
4) producerar en högviskös gel, även vid höga temperaturer är gelens viskositet stabil under lång tid.
Syntesen av vattenavvisande medel kan i stort sett delas in i traditionella kemiska metoder – omvändfasmetoden (vatten-i-olja-polymerisation, tvärbindningsmetod), deras egen tvärbindningsmetod, polymerisationsmetod med skiva, och bestrålningsmetoden – "kobolt 60" γ-strålningsmetoden. Tvärbindningsmetoden är baserad på "kobolt 60" γ-strålningsmetoden. De olika syntesmetoderna har olika grader av polymerisation och tvärbindning och därför mycket strikta krav på det vattenblockerande medlet som krävs i vattenblockerande tejper. Endast ett fåtal polyakrylater kan uppfylla ovanstående fyra krav. Enligt praktisk erfarenhet kan vattenblockerande medel (vattenabsorberande hartser) inte användas som råmaterial för en enda del av det tvärbundna natriumpolyakrylatet, utan måste användas i en multipolymer-tvärbindningsmetod (dvs. en mängd olika delar av den tvärbundna natriumpolyakrylatblandningen) för att uppnå syftet med snabb och hög vattenabsorption. Grundkraven är: vattenabsorptionshastigheten kan nå cirka 400 gånger, vattenabsorptionshastigheten kan absorbera 75 % av det vatten som absorberas av vattenresistensen under den första minuten; termisk stabilitet vid torkning av vattenresistensen: långsiktig temperaturbeständighet på 90 °C, maximal arbetstemperatur på 160 °C, momentan temperaturbeständighet på 230 °C (särskilt viktigt för fotoelektriska kompositkablar med elektriska signaler); stabilitetskrav för vattenabsorption efter gelbildning: efter flera termiska cykler (20 °C ~ 95 °C). Gelens stabilitet efter vattenabsorption kräver: hög viskositet i gelen och gelstyrka efter flera termiska cykler (20 °C till 95 °C). Gelens stabilitet varierar avsevärt beroende på syntesmetoden och de material som används av tillverkaren. Samtidigt är det inte bättre ju snabbare expansionshastigheten är, desto ensidigt strävar vissa produkter efter snabbhet. Användning av tillsatser bidrar inte till hydrogelens stabilitet, vilket förstör vattenretentionsförmågan och inte heller till att uppnå vattenresistenseffekten.
3. 3 egenskaper hos vattentätningstejpen Eftersom kabeln måste klara av miljötest under tillverkning, testning, transport, lagring och användning, är kraven för vattentätningstejpen enligt följande ur ett optiskt kabelperspektiv:
1) Utseende fiberfördelning, kompositmaterial utan delaminering och pulver, med en viss mekanisk hållfasthet, lämplig för kabelns behov;
2) enhetlig, repeterbar, stabil kvalitet, vid kabelbildning kommer den inte att delamineras och producera
3) högt expansionstryck, snabb expansionshastighet, god gelstabilitet;
4) god termisk stabilitet, lämplig för olika efterföljande bearbetningar;
5) hög kemisk stabilitet, innehåller inga korrosiva komponenter, resistent mot bakterier och mögel;
6) god kompatibilitet med andra material av optisk kabel, oxidationsbeständighet etc.
4 Prestandastandarder för vattenbarriärer för optiska kablar
Ett stort antal forskningsresultat visar att okvalificerad vattenbeständighet för långsiktig stabilitet hos kabelöverföringsprestanda orsakar stor skada. Denna skada är svår att upptäcka under tillverkningsprocessen och fabriksinspektion av fiberoptiska kablar, men kommer gradvis att uppstå under kabelläggningsprocessen efter användning. Därför har det blivit en brådskande uppgift att snabbt utveckla omfattande och noggranna teststandarder för att hitta en grund för utvärdering som alla parter kan acceptera. Författarens omfattande forskning, utforskning och experiment med vattenblockerande bälten har gett en tillräcklig teknisk grund för utveckling av tekniska standarder för vattenblockerande bälten. Bestäm prestandaparametrarna för vattenbarriärvärdet baserat på följande:
1) kraven i optokabelstandarden för vattentätning (främst kraven på optokabelmaterialet i optokabelstandarden);
2) erfarenhet av tillverkning och användning av vattenbarriärer och relevanta testrapporter;
3) forskningsresultat om inverkan av vattentätande tejpers egenskaper på prestandan hos optiska fiberkablar.
4. 1 Utseende
Vattenbarriärtejpen ska se ut som jämnt fördelade fibrer; ytan ska vara plan och fri från rynkor, veck och revor; det ska inte finnas några sprickor i tejpens bredd; kompositmaterialet ska vara fritt från delaminering; tejpen ska vara tätt lindad och kanterna på den handhållna tejpen ska inte ha "stråhattform".
4.2 Mekanisk hållfasthet hos vattentätningslisten
Draghållfastheten hos vattenspärrbandet beror på tillverkningsmetoden för polyesterfiberbandet. Under samma kvantitativa förhållanden är viskosmetoden bättre än varmvalsningsmetoden för produktion av produkten, och tjockleken är också tunnare. Draghållfastheten hos vattenspärrbandet varierar beroende på hur kabeln är lindad eller lindad runt kabeln.
Detta är en nyckelindikator för två av de vattenblockerande banden, för vilka testmetoden bör förenas med anordningen, vätskan och testproceduren. Det huvudsakliga vattenblockerande materialet i vattenblockeringsbandet är delvis tvärbunden natriumpolyakrylat och dess derivat, vilka är känsliga för sammansättningen och naturen hos vattenkvalitetskraven. För att förenkla standarden för svällhöjden hos vattenblockeringsbandet ska användningen av avjoniserat vatten företrädesvis (destillerat vatten används i arbitration), eftersom det inte finns några anjoniska och katjoniska komponenter i avjoniserat vatten, vilket i grunden är rent vatten. Absorptionsmultiplikatorn för vattenabsorptionsharts i olika vattenkvaliteter varierar kraftigt. Om absorptionsmultiplikatorn i rent vatten är 100 % av det nominella värdet är den 40 % till 60 % i kranvatten (beroende på vattenkvaliteten på varje plats). I havsvatten är den 12 %. Grundvatten eller rännvatten är mer komplext, det är svårt att bestämma absorptionsprocenten, och dess värde kommer att vara mycket lågt. För att säkerställa vattenbarriäreffekten och kabelns livslängd är det bäst att använda en vattenbarriärtejp med en svällhöjd på > 10 mm.
4.3 Elektriska egenskaper
Generellt sett överför optiska kablar inte elektriska signaler från metalltråd, så de använder inte halvledande vattentät tejp. Endast 33 Wang Qiang-tejp: vattentät tejp för optiska kablar.
Elektrisk kompositkabel före närvaron av elektriska signaler, specifika krav enligt kabelns struktur enligt kontraktet.
4.4 Termisk stabilitet De flesta typer av vattentätningstejper kan uppfylla kraven på termisk stabilitet: långsiktig temperaturbeständighet på 90 °C, maximal arbetstemperatur på 160 °C, momentan temperaturbeständighet på 230 °C. Vattentätningstejpens prestanda bör inte förändras efter en viss tidsperiod vid dessa temperaturer.
Gelstyrkan bör vara den viktigaste egenskapen hos ett svällande material, medan expansionshastigheten endast används för att begränsa den initiala vattenpenetrationens längd (mindre än 1 m). Ett bra expansionsmaterial bör ha rätt expansionshastighet och hög viskositet. Ett dåligt vattenbarriärmaterial, även med hög expansionshastighet och låg viskositet, kommer att ha dåliga vattenbarriäregenskaper. Detta kan testas i jämförelse med ett antal termiska cykler. Under hydrolytiska förhållanden kommer gelen att brytas ner till en lågviskös vätska vilket försämrar dess kvalitet. Detta uppnås genom att omröra en ren vattensuspension innehållande svällpulver i 2 timmar. Den resulterande gelen separeras sedan från överskottsvattnet och placeras i en roterande viskometer för att mäta viskositeten före och efter 24 timmar vid 95 °C. Skillnaden i gelstabilitet kan ses. Detta görs vanligtvis i cykler om 8 timmar från 20 °C till 95 °C och 8 timmar från 95 °C till 20 °C. De relevanta tyska standarderna kräver 126 cykler om 8 timmar.
4. 5 Kompatibilitet Vattenbarriärens kompatibilitet är en särskilt viktig egenskap i förhållande till fiberoptiska kabelns livslängd och bör därför beaktas i förhållande till de fiberoptiska kabelmaterial som hittills varit inblandade. Eftersom kompatibiliteten tar lång tid att bli uppenbar måste det accelererade åldringstestet användas, dvs. kabelmaterialprovet torkas rent, lindas in med ett lager torr vattenbeständig tejp och förvaras i en konstant temperaturkammare vid 100 °C i 10 dagar, varefter kvaliteten vägs. Materialets draghållfasthet och töjning bör inte förändras med mer än 20 % efter testet.
Publiceringstid: 22 juli 2022