1 Introduktion
Med den hurtige udvikling af kommunikationsteknologi i det sidste årti eller deromkring er anvendelsesområdet for fiberoptiske kabler blevet udvidet. I takt med at miljøkravene til fiberoptiske kabler fortsætter med at stige, stiger også kravene til kvaliteten af de materialer, der anvendes i fiberoptiske kabler. Vandspærrebånd til fiberoptiske kabler er et almindeligt vandspærrende materiale, der anvendes i fiberoptiske kabelindustrien. Rollen som forsegling, vandtætning, fugt- og bufferbeskyttelse i fiberoptiske kabler er blevet bredt anerkendt, og dets variationer og ydeevne er løbende blevet forbedret og perfektioneret med udviklingen af fiberoptiske kabler. I de senere år er "tørkerne"-strukturen blevet introduceret i det optiske kabel. Denne type kabelvandspærremateriale er normalt en kombination af tape, garn eller belægning for at forhindre vand i at trænge ind i kabelkernen i længderetningen. Med den voksende accept af tørkernede fiberoptiske kabler erstatter tørkernede fiberoptiske kabelmaterialer hurtigt de traditionelle vaselinebaserede kabelfyldningsforbindelser. Det tørre kernemateriale bruger en polymer, der hurtigt absorberer vand for at danne en hydrogel, som svulmer op og fylder kablets vandgennemtrængningskanaler. Derudover, da det tørre kernemateriale ikke indeholder klæbrigt fedt, kræves der ikke klude, opløsningsmidler eller rengøringsmidler for at forberede kablet til splejsning, og kablets splejsningstid reduceres betydeligt. Kablets lette vægt og den gode vedhæftning mellem det ydre forstærkningsgarn og kappen reduceres ikke, hvilket gør det til et populært valg.
2 Vandets indvirkning på kablet og vandmodstandsmekanismen
Hovedårsagen til, at der bør træffes en række vandspærrende foranstaltninger, er, at vand, der trænger ind i kablet, vil nedbrydes til hydrogen og O H-ioner, hvilket vil øge transmissionstabet i den optiske fiber, reducere fiberens ydeevne og forkorte kablets levetid. De mest almindelige vandspærrende foranstaltninger er at fylde med petroleumspasta og tilføje vandspærrende tape, som fyldes i mellemrummet mellem kabelkernen og kappen for at forhindre vand og fugt i at sprede sig lodret, hvilket spiller en rolle i vandspærringen.
Når syntetiske harpikser anvendes i store mængder som isolatorer i fiberoptiske kabler (først i kabler), er disse isoleringsmaterialer heller ikke immune over for vandindtrængning. Dannelsen af "vandtræer" i isoleringsmaterialet er hovedårsagen til påvirkningen af transmissionsydelsen. Mekanismen, hvorved isoleringsmaterialet påvirkes af vandtræer, forklares normalt som følger: på grund af det stærke elektriske felt (en anden hypotese er, at harpiksens kemiske egenskaber ændres af den meget svage udladning af accelererede elektroner), trænger vandmolekyler gennem de forskellige antal mikroporer, der findes i fiberoptisk kabels kappemateriale. Vandmolekylerne vil trænge gennem de forskellige antal mikroporer i kabelkappematerialet og danne "vandtræer", der gradvist akkumulerer en stor mængde vand og spreder sig i kablets længderetning og påvirker kablets ydeevne. Efter mange års international forskning og testning fandt man i midten af 1980'erne en måde at eliminere den bedste måde at producere vandtræer på, dvs. før kabelekstrudering blev vandbarrieren indpakket i et lag af vandabsorption og udvidelse hæmmet og bremset væksten af vandtræer og blokeret vand i kablets længderetning. Samtidig kan vandbarrieren på grund af ydre skader og infiltration af vand hurtigt blokere vandet, hvilket ikke forårsager kablets længderetning.
3 Oversigt over kabelvandbarrieren
3. 1 Klassificering af vandbarrierer med fiberoptiske kabler
Der er mange måder at klassificere optiske kabelvandspærrer på, som kan klassificeres efter deres struktur, kvalitet og tykkelse. Generelt kan de klassificeres efter deres struktur: dobbeltsidet lamineret vandspærre, enkeltsidet belagt vandspærre og kompositfilmvandspærre. Vandspærrens vandspærrefunktion skyldes hovedsageligt det højt vandabsorberende materiale (kaldet vandspærre), som kan svulme hurtigt op, efter at vandspærren møder vand, og danne en stor mængde gel (vandspærren kan absorbere hundredvis af gange mere vand end sig selv), hvilket forhindrer vandtræets vækst og forhindrer fortsat infiltration og spredning af vand. Disse omfatter både naturlige og kemisk modificerede polysaccharider.
Selvom disse naturlige eller semi-naturlige vandblokerende midler har gode egenskaber, har de to fatale ulemper:
1) de er bionedbrydelige og 2) de er meget brandfarlige. Dette gør det usandsynligt, at de vil blive brugt i fiberoptiske kabelmaterialer. Den anden type syntetisk materiale i vandresistensen er repræsenteret af polyakrylater, som kan bruges som vandresister til optiske kabler, fordi de opfylder følgende krav: 1) når de er tørre, kan de modvirke de belastninger, der genereres under fremstillingen af optiske kabler;
2) når de er tørre, kan de modstå driftsforholdene for optiske kabler (termisk cykling fra stuetemperatur til 90 °C) uden at påvirke kablets levetid, og de kan også modstå høje temperaturer i korte perioder;
3) Når vand trænger ind, kan de svulme hurtigt op og danne en gel med en hastighed, der udvider sig.
4) producerer en meget viskøs gel, selv ved høje temperaturer er gelens viskositet stabil i lang tid.
Syntesen af vandafvisende midler kan bredt opdeles i traditionelle kemiske metoder – omvendt fasemetode (vand-i-olie-polymerisation-tværbindingsmetode), deres egen tværbindingspolymerisationsmetode – skivemetode, bestrålingsmetode – “kobolt 60” γ-strålemetode. Tværbindingsmetoden er baseret på “kobolt 60” γ-strålingsmetoden. De forskellige syntesemetoder har forskellige grader af polymerisation og tværbinding og derfor meget strenge krav til det vandblokerende middel, der kræves i vandblokerende bånd. Kun meget få polyakrylater kan opfylde ovenstående fire krav, og ifølge praktisk erfaring kan vandblokerende midler (vandabsorberende harpikser) ikke anvendes som råmateriale til en enkelt del af det tværbundne natriumpolyacrylat, men skal anvendes i en multipolymer-tværbindingsmetode (dvs. en række forskellige dele af den tværbundne natriumpolyacrylatblanding) for at opnå formålet med hurtig og høj vandabsorptionsmultiplikation. De grundlæggende krav er: vandabsorptionshastigheden kan nå op på omkring 400 gange, vandabsorptionshastigheden kan nå op på 75% af det vand, der absorberes af vandmodstanden i det første minut; krav til termisk stabilitet ved tørring af vandmodstand: langtidstemperaturbestandighed på 90°C, maksimal driftstemperatur på 160°C, øjeblikkelig temperaturbestandighed på 230°C (især vigtigt for fotoelektriske kompositkabler med elektriske signaler); krav til stabilitet ved vandabsorption efter geldannelse: efter flere termiske cyklusser (20°C ~ 95°C). Gelens stabilitet efter vandabsorption kræver: gel med høj viskositet og gelstyrke efter flere termiske cyklusser (20°C til 95°C). Gelens stabilitet varierer betydeligt afhængigt af syntesemetoden og de anvendte materialer af producenten. Samtidig er det ikke bedre, jo hurtigere ekspansionshastigheden er, jo bedre er det for nogle produkter, der kun er ensidigt stræber efter hastighed. Brugen af tilsætningsstoffer er ikke befordrende for hydrogelens stabilitet, hvilket ødelægger vandtilbageholdelseskapaciteten og ikke for at opnå den ønskede vandmodstandseffekt.
3. 3 egenskaber ved vandtætningstape Da kablet skal modstå miljøtests under fremstilling, testning, transport, opbevaring og brug, er kravene til vandtætningstape for kabelbrug som følger:
1) Udseende fiberfordeling, kompositmaterialer uden delaminering og pulver, med en vis mekanisk styrke, egnet til kablets behov;
2) ensartet, repeterbar, stabil kvalitet, i dannelsen af kablet vil ikke blive delamineret og producere
3) højt ekspansionstryk, hurtig ekspansionshastighed, god gelstabilitet;
4) god termisk stabilitet, egnet til forskellige efterfølgende bearbejdninger;
5) høj kemisk stabilitet, indeholder ingen ætsende komponenter, modstandsdygtig over for bakterier og skimmelsvamp;
6) god kompatibilitet med andre materialer af optisk kabel, oxidationsmodstand osv.
4 Ydeevnestandarder for vandbarrierer for optiske kabler
Et stort antal forskningsresultater viser, at ukvalificeret vandmodstand i forhold til den langsigtede stabilitet af kabeltransmissionsydelsen vil forårsage stor skade. Denne skade er vanskelig at finde i fremstillingsprocessen og fabriksinspektion af optiske fiberkabler, men vil gradvist opstå i processen med at lægge kablet efter brug. Derfor er det blevet en presserende opgave at udvikle omfattende og præcise teststandarder i tide for at finde et grundlag for evaluering, som alle parter kan acceptere. Forfatterens omfattende forskning, udforskning og eksperimenter med vandspærrebånd har givet et tilstrækkeligt teknisk grundlag for udvikling af tekniske standarder for vandspærrebånd. Bestem ydeevneparametrene for vandspærreværdien baseret på følgende:
1) kravene i den optiske kabelstandard til vandtætningslisten (hovedsageligt kravene til det optiske kabelmateriale i den optiske kabelstandard);
2) erfaring med fremstilling og brug af vandbarrierer og relevante testrapporter;
3) forskningsresultater om indflydelsen af vandtætningsbånds egenskaber på ydeevnen af optiske fiberkabler.
4. 1 Udseende
Vandspærrebåndet skal have et jævnt fordelt udseende af fibrene; overfladen skal være flad og fri for rynker, folder og rifter; der må ikke være revner i båndets bredde; kompositmaterialet skal være fri for delaminering; båndet skal være tæt opviklet, og kanterne på det håndholdte bånd skal have en fri for "stråhatform".
4.2 Mekanisk styrke af vandtætningsmaterialet
Trækstyrken af vandspærrebåndet afhænger af fremstillingsmetoden for polyester-non-woven-båndet. Under de samme kvantitative betingelser er viskosemetoden bedre end varmvalsningsmetoden til fremstilling af produktets trækstyrke, og tykkelsen er også tyndere. Trækstyrken af vandspærrebåndet varierer afhængigt af, hvordan kablet er viklet eller viklet omkring kablet.
Dette er en nøgleindikator for to af vandblokerende bælter, hvor testmetoden bør forenes med enheden, væsken og testproceduren. Det primære vandblokerende materiale i vandblokerende tape er delvist tværbundet natriumpolyacrylat og dets derivater, som er følsomme over for sammensætningen og arten af vandkvalitetskravene. For at forene standarden for vandblokerende tapes kvældningshøjde skal brugen af deioniseret vand være fremtrædende (destilleret vand anvendes i arbitration), fordi der ikke er nogen anioniske og kationiske komponenter i deioniseret vand, som dybest set er rent vand. Absorptionsmultiplikatoren for vandabsorptionsharpiks i forskellige vandkvaliteter varierer meget. Hvis absorptionsmultiplikatoren i rent vand er 100% af den nominelle værdi; i postevand er den 40% til 60% (afhængigt af vandkvaliteten på hvert sted); i havvand er den 12%; grundvand eller rendevand er mere komplekst, det er vanskeligt at bestemme absorptionsprocenten, og dens værdi vil være meget lav. For at sikre vandspærreeffekten og kablets levetid er det bedst at bruge en vandspærrebånd med en kvældningshøjde på > 10 mm.
4.3 Elektriske egenskaber
Generelt set indeholder det optiske kabel ikke transmission af elektriske signaler fra metaltråd, så det er ikke nødvendigt at bruge halvledende vandtæt tape, kun 33 Wang Qiang osv.: vandtæt tape til optisk kabel
Elektrisk kompositkabel før tilstedeværelsen af elektriske signaler, specifikke krav i henhold til kablets struktur i henhold til kontrakten.
4.4 Termisk stabilitet De fleste typer vandtætningsbånd kan opfylde kravene til termisk stabilitet: langvarig temperaturbestandighed på 90 °C, maksimal driftstemperatur på 160 °C, øjeblikkelig temperaturbestandighed på 230 °C. Vandtætningsbåndets ydeevne bør ikke ændres efter en bestemt tidsperiode ved disse temperaturer.
Gelstyrken bør være den vigtigste egenskab ved et intumescerende materiale, mens ekspansionshastigheden kun bruges til at begrænse længden af den indledende vandindtrængning (mindre end 1 m). Et godt ekspansionsmateriale bør have den rette ekspansionshastighed og høj viskositet. Et dårligt vandbarrieremateriale vil, selv med en høj ekspansionshastighed og lav viskositet, have dårlige vandbarriereegenskaber. Dette kan testes i sammenligning med en række termiske cyklusser. Under hydrolytiske forhold vil gelen nedbrydes til en lavviskos væske, hvilket vil forringe dens kvalitet. Dette opnås ved at omrøre en ren vandig suspension indeholdende kvældningspulver i 2 timer. Den resulterende gel separeres derefter fra det overskydende vand og placeres i et roterende viskometer for at måle viskositeten før og efter 24 timer ved 95°C. Forskellen i gelstabilitet kan ses. Dette gøres normalt i cyklusser på 8 timer fra 20°C til 95°C og 8 timer fra 95°C til 20°C. De relevante tyske standarder kræver 126 cyklusser på 8 timer.
4. 5 Kompatibilitet Vandbarrierens kompatibilitet er en særlig vigtig egenskab i forhold til fiberoptiske kablets levetid og bør derfor overvejes i forhold til de hidtil involverede fiberoptiske kabelmaterialer. Da kompatibilitet tager lang tid om at blive tydelig, skal den accelererede ældningstest anvendes, dvs. kabelmaterialeprøven tørres af, pakkes ind i et lag tørt vandafvisende tape og opbevares i et kammer med konstant temperatur ved 100°C i 10 dage, hvorefter kvaliteten vejes. Materialets trækstyrke og forlængelse bør ikke ændres med mere end 20% efter testen.
Opslagstidspunkt: 22. juli 2022