Vaippa tai ulkovaippa on optisen kaapelin rakenteen uloin suojakerros, joka on valmistettu pääasiassa PE- ja PVC-vaippamateriaalista, ja erityistilaisuuksissa käytetään halogeenitonta palonestoainetta ja sähköistä seurantaa kestävää vaippamateriaalia.
1. PE-vaipan materiaali
PE on lyhenne polyeteenistä, joka on eteenin polymeroinnissa muodostuva polymeeriyhdiste. Musta polyeteenivaippamateriaali valmistetaan sekoittamalla ja rakeistamalla tasaisesti polyeteenihartsia stabilointiaineen, hiilimustan, antioksidantin ja pehmitteen kanssa tietyssä suhteessa. Optisten kaapelien vaippamateriaalit voidaan jakaa tiheyden mukaan matalatiheyksiseen polyeteeniin (LDPE), lineaariseen matalatiheyksiseen polyeteeniin (LLDPE), keskitiheyksiseen polyeteeniin (MDPE) ja korkeatiheyksiseen polyeteeniin (HDPE). Erilaisten tiheyksien ja molekyylirakenteiden vuoksi niillä on erilaiset ominaisuudet. Matalatiheyksinen polyeteeni, joka tunnetaan myös korkeapainepolyeteeninä, muodostetaan eteenin kopolymeroinnilla korkeassa paineessa (yli 1500 ilmakehän paineessa) 200–300 °C:ssa hapen ollessa katalyyttinä. Siksi matalatiheyksisen polyeteenin molekyyliketju sisältää useita eri pituisia haaroja, joilla on korkea ketjun haarautumisaste, epäsäännöllinen rakenne, alhainen kiteisyys ja hyvä joustavuus ja venymä. Korkean tiheyden polyeteeni, joka tunnetaan myös nimellä matalapainepolyeteeni, muodostetaan polymeroimalla eteeniä matalassa paineessa (1–5 ilmakehää) ja 60–80 °C:ssa alumiini- ja titaanikatalyyttien avulla. Korkean tiheyden polyeteenin kapean molekyylipainojakauman ja molekyylien järjestyneen järjestyksen ansiosta sillä on hyvät mekaaniset ominaisuudet, hyvä kemiallinen kestävyys ja laaja käyttölämpötila-alue. Keskitiheyksisen polyeteenin vaippamateriaali valmistetaan sekoittamalla korkean tiheyden polyeteeniä ja matalan tiheyden polyeteeniä sopivassa suhteessa tai polymeroimalla etyleenimonomeeria ja propeenia (tai 1-buteenin toista monomeeria). Siksi keskitiheyden polyeteenin suorituskyky on korkean tiheyden polyeteenin ja matalan tiheyden polyeteenin välillä, ja sillä on sekä matalan tiheyden polyeteenin joustavuus että korkean tiheyden polyeteenin erinomainen kulutuskestävyys ja vetolujuus. Lineaarinen matalan tiheyden polyeteeni polymeroidaan matalapainekaasufaasi- tai liuosmenetelmällä etyleenimonomeerin ja 2-olefiinin kanssa. Lineaarisen matalan tiheyden polyeteenin haarautumisaste on matalan tiheyden ja korkean tiheyden välillä, joten sillä on erinomainen ympäristöjännityshalkeilun kestävyys. Ympäristöjännitysmurtuman kestävyys on erittäin tärkeä indikaattori PE-materiaalien laadun tunnistamisessa. Se viittaa ilmiöön, jossa materiaalin testikappaleeseen kohdistuu taivutusjännitysmurtumia pinta-aktiivisen aineen ympäristössä. Materiaalin jännitysmurtumaan vaikuttavia tekijöitä ovat: molekyylipaino, molekyylipainojakauma, kiteisyys ja molekyyliketjun mikrorakenne. Mitä suurempi molekyylipaino, sitä kapeampi molekyylipainojakauma ja mitä enemmän yhteyksiä kiekkojen välillä on, sitä parempi materiaalin ympäristöjännitysmurtuman kestävyys ja sitä pidempi materiaalin käyttöikä. Samalla materiaalin kiteisyys vaikuttaa myös tähän indikaattoriin. Mitä alhaisempi kiteisyys, sitä parempi materiaalin ympäristöjännitysmurtuman kestävyys. PE-materiaalien vetolujuus ja murtovenymä ovat toinen indikaattori materiaalin suorituskyvyn mittaamiseksi ja ne voivat myös ennustaa materiaalin käytön päätepisteen. PE-materiaalien hiilipitoisuus voi tehokkaasti vastustaa ultraviolettisäteiden eroosiota materiaalissa, ja antioksidantit voivat tehokkaasti parantaa materiaalin antioksidanttisia ominaisuuksia.
2. PVC-vaippamateriaali
PVC-palonsuoja-aine sisältää klooriatomeja, jotka palavat liekissä. Palaessaan se hajoaa ja vapauttaa suuren määrän syövyttävää ja myrkyllistä HCl-kaasua, joka aiheuttaa toissijaista haittaa, mutta sammuu itsestään poistuessaan liekistä, joten sillä on ominaisuus, ettei se levitä liekkiä; samalla PVC-vaippamateriaalilla on hyvä joustavuus ja venyvyys, ja sitä käytetään laajalti sisätilojen optisissa kaapeleissa.
3. Halogeeniton, palonestoaineella päällystetty materiaali
Koska polyvinyylikloridi tuottaa palaessaan myrkyllisiä kaasuja, on kehitetty vähän savua tuottava, halogeeniton, myrkytön ja puhdas palonestoaine, joka on valmistettu tavallisista palonestoaineista. Epäorgaanisia palonestoaineita Al(OH)3 ja Mg(OH)2 lisätään tavallisiin palonestoaineisiin. Nämä vapauttavat kidevettä tulipalossa ja imevät paljon lämpöä, mikä estää palonestoaineen lämpötilan nousun ja palamisen. Koska epäorgaanisia palonestoaineita lisätään halogeenittomiin palonestoaineisiin, polymeerien johtavuus kasvaa. Samalla hartsit ja epäorgaaniset palonestoaineet ovat täysin erilaisia kaksifaasisia materiaaleja. Käsittelyn aikana on estettävä palonestoaineiden epätasainen sekoittuminen paikallisesti. Epäorgaanisia palonestoaineita tulee lisätä sopivissa määrin. Jos osuus on liian suuri, materiaalin mekaaninen lujuus ja murtovenymä heikkenevät huomattavasti. Halogeenittomien palonestoaineiden palonesto-ominaisuuksien arviointiin käytettäviä indikaattoreita ovat happi-indeksi ja savupitoisuus. Happi-indeksi on materiaalin vaadittava vähimmäishappipitoisuus tasapainoisen palamisen ylläpitämiseksi happi-typpiseoksessa. Mitä suurempi happi-indeksi on, sitä paremmat ovat materiaalin palonesto-ominaisuudet. Savupitoisuus lasketaan mittaamalla materiaalin palamisesta syntyvän savun läpi kulkevan yhdensuuntaisen valonsäteen läpäisykyky tietyssä tilassa ja optisella polun pituudella. Mitä pienempi savupitoisuus on, sitä pienempi on savupäästö ja sitä parempi on materiaalin suorituskyky.
4. Sähkömerkintöjä kestävä vaippamateriaali
Yhä useammat itsekantavat optiset kaapelit (ADSS) asennetaan samaan torniin korkeajännitteisten ilmajohtojen kanssa sähköviestintäjärjestelmissä. Korkeajännitteisen induktiosähkökentän vaikutuksen voittamiseksi kaapelin vaippaan on kehitetty ja valmistettu uusi sähköiskunkestävä vaippamateriaali. Vaippamateriaalissa on tarkasti kontrolloitu hiilimustan määrää, hiilimustan hiukkasten kokoa ja jakautumista sekä lisätty erityisiä lisäaineita, jotta vaippamateriaalilla olisi erinomainen sähköiskunkestävä suorituskyky.
Julkaisun aika: 26.8.2024