1 Johdanto
Viestintätekniikan nopean kehityksen myötä viimeisen vuosikymmenen aikana valokuitukaapeleiden käyttöalue on laajentunut. Valokuitukaapeleiden ympäristövaatimusten jatkuvasti kasvaessa myös valokuitukaapeleissa käytettävien materiaalien laatuvaatimukset kasvavat. Valokuitukaapelien vedeneristysnauha on yleinen vedeneristysmateriaali, jota käytetään valokuitukaapeliteollisuudessa. Sen rooli tiivistyksessä, vedeneristyksessä, kosteudelta suojautumisessa ja puskurin suojauksessa valokuitukaapeleissa on laajalti tunnustettu, ja sen lajikkeita ja suorituskykyä on jatkuvasti parannettu ja täydennetty valokuitukaapeleiden kehityksen myötä. Viime vuosina valokaapeleissa on otettu käyttöön "kuiva ydin" -rakenne. Tällainen kaapelin vedeneristysmateriaali on yleensä yhdistelmä teippiä, lankaa tai pinnoitetta, joka estää veden tunkeutumisen pituussuunnassa kaapelin ytimeen. Kuivaytimisten valokuitukaapeleiden yleistyessä kuivaytimiset valokuitukaapelimateriaalit korvaavat nopeasti perinteiset vaseliinipohjaiset kaapelitäytteet. Kuivaytimismateriaalissa käytetään polymeeriä, joka imee nopeasti vettä muodostaen hydrogeelin, joka turpoaa ja täyttää kaapelin veden tunkeutumiskanavat. Lisäksi, koska kuiva ydinmateriaali ei sisällä tahmeaa rasvaa, kaapelin liittämiseen ei tarvita pyyhkeitä, liuottimia tai puhdistusaineita, ja kaapelin liittämiseen kuluva aika lyhenee huomattavasti. Kaapelin keveys ja ulkoisen vahvistuslangan ja vaipan välinen hyvä tarttuvuus eivät heikkene, mikä tekee siitä suositun valinnan.
2 Veden vaikutus kaapeliin ja vedenkestävyysmekanismiin
Tärkein syy erilaisiin vedeneristystoimenpiteisiin on se, että kaapeliin pääsevä vesi hajoaa vedyksi ja O₂H⁻-ioneiksi, mikä lisää optisen kuidun läpäisyhäviötä, heikentää kuidun suorituskykyä ja lyhentää kaapelin käyttöikää. Yleisimmät vedeneristystoimenpiteet ovat täyttäminen öljytahnalla ja vedeneristysnauhan lisääminen, jotka täytetään kaapelin ytimen ja vaipan väliseen rakoon estäen veden ja kosteuden leviämisen pystysuunnassa, mikä osaltaan vaikuttaa vedeneristykseen.
Kun synteettisiä hartseja käytetään suuria määriä eristeinä valokuitukaapeleissa (ensinnäkin kaapeleissa), nämä eristemateriaalit eivät myöskään ole immuuneja veden sisäänpääsylle. "Vesipuiden" muodostuminen eristemateriaaliin on tärkein syy vaikutukseen siirtokykyyn. Mekanismi, jolla vesipuut vaikuttavat eristemateriaaliin, selitetään yleensä seuraavasti: voimakkaan sähkökentän vuoksi (toinen hypoteesi on, että hartsin kemialliset ominaisuudet muuttuvat kiihdytettyjen elektronien erittäin heikon purkauksen vaikutuksesta), vesimolekyylit tunkeutuvat valokuitukaapelin vaippamateriaalissa olevien eri määrien mikrohuokosten läpi. Vesimolekyylit tunkeutuvat kaapelin vaippamateriaalissa olevien eri määrien mikrohuokosten läpi muodostaen "vesipuita", jotka vähitellen keräävät suuren määrän vettä ja leviävät kaapelin pituussuunnassa ja vaikuttavat kaapelin suorituskykyyn. Vuosien kansainvälisen tutkimuksen ja testauksen jälkeen 1980-luvun puolivälissä löydettiin paras tapa poistaa vesipuiden tuotantotapa, eli kaapelin suulakepuristusta edeltävä veden imeytymis- ja laajenemiskerros, joka estää ja hidastaa vesipuiden kasvua kaapelin pituussuuntaisessa levityksessä; samalla ulkoisten vaurioiden ja veden tunkeutumisen vuoksi vesieste voi myös nopeasti estää veden pääsyn kaapelin pituussuuntaiseen leviämiseen.
3 Kaapelin vesiesteen yleiskatsaus
3. 1 Valokuitukaapelin vesiesteiden luokittelu
Optisten kaapelien vesisulkuja voidaan luokitella monella tapaa, ja ne voidaan luokitella niiden rakenteen, laadun ja paksuuden mukaan. Yleisesti ottaen ne voidaan luokitella rakenteensa mukaan: kaksipuolinen laminoitu vesisulku, yksipuolinen pinnoitettu vesisulku ja komposiittikalvovesisulku. Vesisulun vesisulkutoiminto johtuu pääasiassa korkeasta vedenimeytymiskyvystä materiaalissa (jota kutsutaan vesisuluksi), joka voi turvota nopeasti vesisulun kohdattua veden muodostaen suuren tilavuuden geeliä (vesisulku voi imeä satoja kertoja enemmän vettä kuin itse), estäen siten vesipuun kasvun ja veden jatkuvan tunkeutumisen ja leviämisen. Näihin kuuluvat sekä luonnolliset että kemiallisesti muunnetut polysakkaridit.
Vaikka näillä luonnollisilla tai puoliluonnollisilla vedenpitävillä aineilla on hyviä ominaisuuksia, niillä on kaksi kohtalokasta haittapuolta:
1) ne ovat biohajoavia ja 2) ne ovat erittäin helposti syttyviä. Tämän vuoksi niitä ei todennäköisesti käytetä valokuitukaapeleissa. Toinen vedenpitävän pinnan synteettinen materiaali on polyakrylaatit, joita voidaan käyttää vedenpitävinä pinnoitteina optisissa kaapeleissa, koska ne täyttävät seuraavat vaatimukset: 1) kuivina ne pystyvät vastustamaan optisten kaapeleiden valmistuksessa syntyviä rasituksia;
2) kuivina ne kestävät optisten kaapeleiden käyttöolosuhteet (lämpötilan vaihtelut huoneenlämmöstä 90 °C:seen) vaikuttamatta kaapelin käyttöikään ja kestävät myös korkeita lämpötiloja lyhyitä aikoja;
3) veden joutuessa sisään ne voivat turvota nopeasti ja muodostaa geelin laajenemisnopeudella.
4) tuottavat erittäin viskoosin geelin, jonka viskositeetti pysyy vakaana pitkään jopa korkeissa lämpötiloissa.
Vettä hylkivien aineiden synteesi voidaan jakaa karkeasti perinteisiin kemiallisiin menetelmiin – käänteisfaasimenetelmään (vesi-öljy-polymerointi-ristisilloitusmenetelmä), omaan ristisilloituspolymerointimenetelmään – kiekkomenetelmään, säteilytysmenetelmään – "koboltti 60" γ-säteilymenetelmään. Ristisilloitusmenetelmä perustuu "koboltti 60" γ-säteilymenetelmään. Eri synteesimenetelmillä on erilaiset polymeroitumis- ja ristisilloitusasteet, ja siksi niillä on erittäin tiukat vaatimukset vettä hylkivissä nauhoissa tarvittavalle vedenpitävälle aineelle. Vain hyvin harvat polyakrylaatit voivat täyttää edellä mainitut neljä vaatimusta. Käytännön kokemuksen mukaan vettä hylkiviä aineita (vettä absorboivia hartseja) ei voida käyttää raaka-aineena yksittäisenä osana ristisilloitettua natriumpolyakrylaattia, vaan niitä on käytettävä monipolymeeriristisilloitusmenetelmässä (eli eri osissa ristisilloitettua natriumpolyakrylaattiseosta), jotta saavutetaan nopea ja korkea veden imeytymiskerroin. Perusvaatimukset ovat: veden imeytymiskerroin voi olla noin 400-kertainen, veden imeytymisnopeus voi imeä 75 % vedenpitävän kerroksen imemästä vedestä jo ensimmäisessä minuutissa; vedenpitävän kerroksen kuivumisen lämpöstabiilisuusvaatimukset: pitkäaikainen lämmönkesto 90 °C, enimmäiskäyttölämpötila 160 °C, hetkellinen lämmönkesto 230 °C (erityisen tärkeää sähkösignaaleja käyttäville valosähköisille komposiittikaapeleille); veden imeytymisen stabiiliusvaatimukset geelin muodostumisen jälkeen: useiden lämpösyklien jälkeen (20 °C ~ 95 °C). Geelin stabiilius veden imeytymisen jälkeen edellyttää: korkeaa geelin viskositeettia ja geelin lujuutta useiden lämpösyklien jälkeen (20 °C - 95 °C). Geelin stabiilius vaihtelee huomattavasti synteesimenetelmästä ja valmistajan käyttämistä materiaaleista riippuen. Samalla, mitä nopeampi laajenemisnopeus, sitä parempi, jotkut tuotteet pyrkivät yksipuolisesti nopeuteen, ja lisäaineiden käyttö ei edistä hydrogeelin stabiilisuutta, mikä heikentää vedenpidätyskykyä, mutta ei saavuta vedenpitävyyden vaikutusta.
3. Vesieristeteipin 3 ominaisuutta Koska kaapelin valmistus-, testaus-, kuljetus-, varastointi- ja käyttöprosessi kestää ympäristötestin, optisen kaapelin käytön näkökulmasta kaapelin vesieristeteipille asetetaan seuraavat vaatimukset:
1) ulkonäön kuitujakauma, komposiittimateriaalit ilman delaminaatiota ja jauhetta, joilla on tietty mekaaninen lujuus, sopivat kaapelin tarpeisiin;
2) tasainen, toistettava ja vakaa laatu, kaapelin muodostumisessa ei delaminoidu eikä synny
3) korkea laajenemispaine, nopea laajenemisnopeus, hyvä geelin stabiilius;
4) hyvä lämmönkestävyys, soveltuu erilaisiin jatkokäsittelyihin;
5) korkea kemiallinen stabiilius, ei sisällä syövyttäviä komponentteja, kestää bakteereja ja homeen kasvua;
6) hyvä yhteensopivuus muiden optisten kaapelimateriaalien kanssa, hapettumisenkestävyys jne.
4 Optisten kaapeleiden vesiesteen suorituskykystandardit
Lukuisat tutkimustulokset osoittavat, että puutteellinen vedenkestävyys aiheuttaa merkittäviä haittoja kaapelin siirtosuorituskyvyn pitkäaikaiselle vakaudelle. Näitä haittoja on vaikea havaita optisen kuitukaapelin valmistusprosessissa ja tehdastarkastuksessa, mutta ne ilmenevät vähitellen kaapelin asennuksen yhteydessä käytön jälkeen. Siksi kattavien ja tarkkojen testausstandardien oikea-aikainen kehittäminen, jotta voidaan löytää kaikkien osapuolten hyväksymä arviointiperusta, on tullut kiireelliseksi tehtäväksi. Kirjoittajien laaja tutkimus, selvitystyö ja kokeet vedeneristyshihnoilla ovat tarjonneet riittävän teknisen perustan vedeneristyshihnojen teknisten standardien kehittämiselle. Määritä vedeneristysarvon suorituskykyparametrit seuraavien perusteella:
1) optisen kaapelistandardin vaatimukset vesisululle (pääasiassa optisen kaapelistandardin optisen kaapelin materiaalille asettamat vaatimukset);
2) kokemus vesiesteiden valmistuksesta ja käytöstä sekä asiaankuuluvat testausraportit;
3) tutkimustuloksia vedeneristysnauhojen ominaisuuksien vaikutuksesta valokuitukaapeleiden suorituskykyyn.
4. 1 Ulkonäkö
Vesisulkunauhan ulkonäön tulee olla tasaisesti jakautunut kuitujen muodossa; pinnan tulee olla tasainen ja vapaa ryppyistä, taitoksista ja repeämistä; teipin leveyssuunnassa ei saa olla halkeamia; komposiittimateriaalin tulee olla vapaa delaminaatiosta; teipin tulee olla tiukasti kierretty ja kädessä pidettävän teipin reunojen tulee olla "olkihatun" muotoiset.
4.2 Vesisulun mekaaninen lujuus
Vesisulun vetolujuus riippuu polyesterikuitukankaan valmistusmenetelmästä. Samoissa kvantitatiivisissa olosuhteissa viskoosimenetelmä on parempi kuin kuumavalssattu menetelmä vetolujuuden ja paksuuden suhteen. Vesisulun vetolujuus vaihtelee sen mukaan, miten kaapeli on kiedottu tai kiedottu kaapelin ympärille.
Tämä on keskeinen indikaattori kahdelle vettä sulkuvyölle, joiden testausmenetelmä tulisi yhtenäistää laitteen, nesteen ja testausmenetelmän kanssa. Veden sulkunauhan pääasiallinen vettä sulkumateriaali on osittain silloitettu natriumpolyakrylaatti ja sen johdannaiset, jotka ovat herkkiä veden laatuvaatimusten koostumukselle ja luonteelle. Veden sulkunauhan turpoamiskorkeuden standardin yhdenmukaistamiseksi on käytettävä deionisoitua vettä (tislattua vettä käytetään välimiesmenettelyssä), koska deionisoidussa vedessä, joka on pohjimmiltaan puhdasta vettä, ei ole anionisia eikä kationisia komponentteja. Veden absorptiohartsin absorptiokerroin vaihtelee suuresti eri vesilaaduissa: puhtaassa vedessä absorptiokerroin on 100 % nimellisarvosta, vesijohtovedessä 40–60 % (kunkin sijainnin vedenlaadusta riippuen), merivedessä 12 % ja pohjavedessä tai kouruvedessä on monimutkaisempaa, absorptioprosentin määrittäminen on vaikeaa ja sen arvo on hyvin alhainen. Vesitiiviyden ja kaapelin käyttöiän varmistamiseksi on parasta käyttää vesitiiviysnauhaa, jonka turpoamiskorkeus on > 10 mm.
4.3Sähköiset ominaisuudet
Yleisesti ottaen optinen kaapeli ei sisällä metallilangan sähköisten signaalien siirtoa, joten siinä ei käytetä puolijohtavaa vastusvesiteippiä, vain 33 Wang Qiang jne.: optisen kaapelin vedenkestävyysteippi
Sähkökomposiittikaapeli ennen sähköisten signaalien läsnäoloa, erityisvaatimukset kaapelin rakenteen mukaan sopimuksella.
4.4 Lämpöstabiilius Useimmat vedeneristysnauhat täyttävät lämpöstabiilisuusvaatimukset: pitkäaikainen lämmönkesto 90 °C, enimmäiskäyttölämpötila 160 °C, hetkellinen lämmönkesto 230 °C. Vedeneristysnauhan suorituskyvyn ei pitäisi muuttua tietyn ajan kuluttua näissä lämpötiloissa.
Geelin lujuuden tulisi olla paisuvan materiaalin tärkein ominaisuus, kun taas laajenemisnopeutta käytetään vain rajoittamaan veden alkutunkeutumispituutta (alle 1 m). Hyvällä laajenemismateriaalilla tulisi olla oikea laajenemisnopeus ja korkea viskositeetti. Huonolla vesisulkumateriaalilla, jopa korkealla laajenemisnopeudella ja matalalla viskositeetilla, on huonot vesisulkuominaisuudet. Tätä voidaan testata vertaamalla sitä useisiin lämpösykleihin. Hydrolyysiolosuhteissa geeli hajoaa matalan viskositeetin omaavaksi nesteeksi, mikä heikentää sen laatua. Tämä saavutetaan sekoittamalla puhdasta vesisuspensiota, joka sisältää paisuvaa jauhetta, 2 tunnin ajan. Tuloksena oleva geeli erotetaan sitten ylimääräisestä vedestä ja asetetaan pyörivään viskosimetriin viskositeetin mittaamiseksi ennen ja jälkeen 24 tunnin 95 °C:ssa. Geelin stabiilisuuden ero on havaittavissa. Tämä tehdään yleensä 8 tunnin sykleissä 20 °C:sta 95 °C:seen ja 8 tunnin sykleissä 95 °C:sta 20 °C:seen. Asiaankuuluvat saksalaiset standardit vaativat 126 8 tunnin sykliä.
4. 5 Yhteensopivuus Vesisulun yhteensopivuus on erityisen tärkeä ominaisuus valokuitukaapelin käyttöiän kannalta, ja sitä tulisi siksi tarkastella suhteessa tähän mennessä käytettyihin valokuitukaapelimateriaaleihin. Koska yhteensopivuuden selviäminen kestää kauan, on käytettävä kiihdytettyä vanhenemistestiä, eli kaapelimateriaalinäyte pyyhitään puhtaaksi, kääritään kuivaan vedenkestävään teippiin ja pidetään vakiolämpötilassa olevassa kammiossa 100 °C:ssa 10 päivän ajan, minkä jälkeen laatu punnitaan. Materiaalin vetolujuuden ja venymän ei tulisi muuttua yli 20 % testin jälkeen.
Julkaisun aika: 22.7.2022