Šviesolaidinių kabelių struktūroje užpildo junginys yra lengvai nepastebimas, tačiau itin svarbus sluoksnis. Jis tiesiogiai nedalyvauja optinio signalo perdavime ir nėra taip akivaizdus kaip išorinis apvalkalas, tačiau tiesiogiai veikia ilgalaikį kabelio patikimumą ir perdavimo stabilumą, todėl yra esminė funkcinė medžiaga, užtikrinanti ilgalaikį kabelio veikimą.
I. Kas yra užpildo mišinys ir kodėl jis yra „būtinas“ šviesolaidiniams kabeliams?
Šviesolaidinio kabelio užpildas nėra įprastas „tepalas“ ar „vazelinas“, o pusiau permatoma, pastos pavidalo funkcinė medžiaga, sudaryta iš bazinių alyvų, tirštiklių, vandenį blokuojančių komponentų, antioksidantų sistemų ir kitų medžiagų. Optinio pluošto šerdis yra itin plona kvarcinio stiklo gija, kuriai būdingi trys kritiniai jautrumai: jautrumas vandeniui, drėgmei ir mechaniniam įtempimui. Kai drėgmė patenka į optinio pluošto paviršių, ji gali sukelti mikroįtrūkimus ir padidinti signalo slopinimą, o tai ilgainiui gali sukelti pluošto gedimą. Be to, kabelio struktūroje yra daugybė mikrotuštumų, pavyzdžiui, tarp laisvų vamzdelių, šerdies tarpuose ir aplink tvirtinimo elementus, kurie gali sudaryti vandens ir drėgmės migracijos kelius.
Pagrindinės užpildymo mišinio funkcijos atsispindi dviejose srityse. Pirma, vandens blokavimas ir atsparumas drėgmei: junginys visiškai užpildo vidines kabelio ertmes, sudarydamas ištisinį hidrofobinį barjerą, kuris veiksmingai apsaugo nuo išilginės vandens migracijos ir iš esmės apsaugo optinio pluošto struktūrinį stabilumą. Antra, mechaninė buferinė apsauga: laisvo vamzdelio viduje junginys padengia optinį pluoštą ir sudaro lankstų atraminį sluoksnį. Kai kabelis veikiamas išorinių jėgų, tokių kaip lenkimas, tempimas ar vibracija, jis efektyviai išsklaido įtempį ir sumažina mikrolenkimo nuostolių riziką, taip užtikrindamas stabilų signalo perdavimą.
II. Pluošto gelis ir kabelio želė: skirtingi vaidmenys, atitinkamos pareigos
Šviesolaidinių kabelių pramonėje užpildų mišiniai daugiausia skirstomi į dvi kategorijas:Pluošto gelisirKabelių želėJų taikymo pozicijos ir našumo reikalavimai labai skiriasi.
„Fiber Gel“ yra funkcinė medžiaga, kuri tiesiogiai liečiasi su optiniu pluoštu, pirmiausia užpildydama palaidų vamzdelių arba magistralinių struktūrų vidų, išlaikydama ilgalaikį tiesioginį kontaktą su pluoštu. Todėl jos eksploataciniai reikalavimai yra itin griežti: ji turi būti labai švari, be mechaninių priemaišų; geros mažo įtempio savybės, kurios nesukelia mikrolenkimo poveikio pluoštui; maža arba beveik neutrali rūgštingumo vertė, kad būtų išvengta ilgalaikio cheminio poveikio pluošto dangai; ir kritiškai kontroliuoti vandenilio išsiskyrimo našumą, nes vandenilis gali sukelti OH absorbcijos nuostolius optiniame pluošte, dėl ko padidėja signalo slopinimas 1,38 μm juostoje. Kalbant apie bazinės alyvos pasirinkimą, „Fiber Gel“ dažniausiai naudoja labai grynas hidrintas mineralines alyvas arba sintetinių bazinių alyvų sistemas, kurių privalumai yra stabili molekulinė struktūra ir didelė partijų konsistencija, todėl jos labiau tinka didelio patikimumo kabelių taikymams.
Kabelių želė daugiausia naudojama užpildyti šerdies tarpus, daugiagyslių struktūrų tuštumas arba išorinio kabelio sluoksnio struktūras. Ji tiesiogiai nesiliečia su optiniu pluoštu, o jos pagrindinės funkcijos yra bendras vandens blokavimas ir struktūrinis užpildymas. Todėl jos švaros ir optinės kokybės reikalavimai yra santykinai mažesni, tačiau ji turi pasižymėti geru vandens blokavimu ir ilgalaikiu stabilumu. Bazinės alyvos sistemose dažniausiai naudojamos nafteninės arba tarpinės kilmės hidrintos mineralinės alyvos sistemos, siekiant pusiausvyros tarp kainos ir našumo, todėl jos labiau tinka išorinio sluoksnio apsaugai.
Medžiagų sistemos požiūriu, užpildo mišiniai taip pat gali būti suskirstyti į tris tipus: mineralinės alyvos mišiniai, sintetinės alyvos mišiniai ir silikoninės alyvos mišiniai. Mineralinės alyvos mišiniai pasižymi dideliu ekonomiškumu ir yra plačiausiai naudojami. Sintetinės alyvos mišiniai paprastai gaminami PAO (polialfaolefino) pagrindu kaip bazine alyva, todėl pasižymi puikiomis eksploatacinėmis savybėmis tiek aukštoje, tiek žemoje temperatūroje, taip pat oksidacijos stabilumu. Silikoninės alyvos mišiniai tinka naudoti ekstremaliose temperatūrose, išlaikant stabilų veikimą nuo -70 °C iki 200 °C temperatūroje, tačiau jų kaina yra didesnė ir jie nesuderinami su mineralinės alyvos sistemomis.
III. Dažnos problemos ir atsakomosios priemonės praktiniame taikyme
Šviesolaidinių kabelių gamybos, montavimo ir ilgalaikio eksploatavimo metu gali kilti įvairių eksploatacinių problemų dėl užpildymo mišinių.
Alyvos atsiskyrimas paprastai pasireiškia tuo, kad bazinė alyva atsiskiria nuo junginio sistemos, dėl ko junginys pasiskirsto netolygiai, o tai savo ruožtu sukelia netolygų optinio pluošto įtempimą ir padidina mikrolenkimo nuostolius. Pagrindinė priežastis paprastai susijusi su tirštinimo sistemos konstrukcija arba dispersijos proceso valdymu.
Žemos temperatūros sukietėjimas labiau pastebimas šaltuose regionuose. Įprastos mineralinės alyvos sistemos žemoje temperatūroje sumažina klampumą, todėl neužtikrina veiksmingos buferinės apsaugos, o tai gali sukelti tiesioginį optinio pluošto ir vamzdžio sienelės sąlytį. Tai reikėtų optimizuoti pasirinkus sintetinės arba silikoninės alyvos sistemas.
Suderinamumo problemos daugiausia pasireiškia kaip fizinis arba cheminis junginio ir tokių medžiagų kaip PBT palaidi vamzdžiai, pluošto dangos ir vandenį blokuojančios medžiagos nesuderinamumas, dėl kurio ilgainiui medžiaga gali išbrinkti arba pablogėti eksploatacinės savybės. Todėl praktiniame pritaikyme būtina atlikti griežtus suderinamumo bandymus.
Vandenilio išsiskyrimo problemos pirmiausia kyla dėl junginių sistemoje esančių nestabilių komponentų pėdsakų, kurie ilgalaikio veikimo metu gali lėtai išskirti vandenilį, dėl to padidėja optinio pluošto slopinimas. Todėl būtina griežtai kontroliuoti žaliavos grynumą ir gamybos aplinkos drėgmę.
Užpildymo proceso problemos yra susijusios su junginio tiksotropinėmis savybėmis ir įrangos valdymo parametrais, tokiais kaip užpildymo greitis, temperatūros kontrolė ir netolygus slėgio pasiskirstymas, o visa tai gali turėti įtakos junginio pasiskirstymo tolygumui laisvame vamzdyje ir dėl to paveikti bendrą kabelio veikimą.
Išvada
Nors užpildo mišinys kabelio konstrukcijoje užima ne itin svarbią vietą, jis yra pagrindinė funkcinė medžiaga, turinti įtakos ilgalaikiam šviesolaidinių kabelių patikimumui ir perdavimo našumui. Jis atlieka nepakeičiamą vaidmenį užtikrinant atsparumą vandeniui, buferizaciją ir konstrukcijos stabilumą. Šviesolaidiniams ryšio tinklams tobulėjant siekiant didesnio greičio, didesnių pajėgumų ir ilgesnio tarnavimo laiko, nuolat didėja ir kabelių užpildo mišinių eksploataciniai reikalavimai bei procesų valdymo reikalavimai.
Įrašo laikas: 2026 m. balandžio 29 d.