1 Įvadas
Per pastarąjį dešimtmetį ar panašiai sparčiai vystantis ryšių technologijoms, plėtėsi ir šviesolaidinių kabelių taikymo sritis. Kadangi šviesolaidinių kabelių aplinkosaugos reikalavimai nuolat didėja, didėja ir šviesolaidinių kabelių medžiagų kokybės reikalavimai. Šviesolaidinių kabelių hidroizoliacinė juosta yra įprasta hidroizoliacinė medžiaga, naudojama šviesolaidinių kabelių pramonėje. Šviesolaidinių kabelių sandarinimo, hidroizoliacijos, drėgmės ir buferio apsaugos vaidmuo yra plačiai pripažintas, o jos įvairovė ir eksploatacinės savybės buvo nuolat tobulinamos ir tobulinamos, tobulėjant šviesolaidiniams kabeliams. Pastaraisiais metais optiniuose kabeliuose buvo įdiegta „sausos šerdies“ struktūra. Šio tipo kabelių hidroizoliacinė medžiaga paprastai yra juostos, siūlų arba dangos derinys, siekiant užkirsti kelią vandens prasiskverbimui išilgai į kabelio šerdį. Didėjant sausos šerdies šviesolaidinių kabelių populiarumui, sausos šerdies šviesolaidinių kabelių medžiagos sparčiai keičia tradicinius vazelino pagrindu pagamintus kabelių užpildymo mišinius. Sausos šerdies medžiagoje naudojamas polimeras, kuris greitai sugeria vandenį ir sudaro hidrogelį, kuris išsipučia ir užpildo kabelio vandens prasiskverbimo kanalus. Be to, kadangi sausa šerdies medžiaga neturi lipnių riebalų, kabelio paruošimui sujungimui nereikia jokių servetėlių, tirpiklių ar valiklių, o kabelio sujungimo laikas labai sutrumpėja. Nesumažėja lengvas kabelio svoris ir geras išorinių armatūrinių siūlų bei apvalkalo sukibimas, todėl tai populiarus pasirinkimas.
2 Vandens poveikis kabeliui ir atsparumo vandeniui mechanizmui
Pagrindinė priežastis, kodėl reikia imtis įvairių vandens nepraleidžiančių priemonių, yra ta, kad į kabelį patekęs vanduo suskyla į vandenilį ir O₂H⁻ jonus, o tai padidina optinio pluošto perdavimo nuostolius, sumažina pluošto našumą ir sutrumpina kabelio tarnavimo laiką. Dažniausios vandens nepraleidžiančios priemonės yra užpildymas naftos pasta ir vandens nepraleidžiančios juostos pridėjimas, kurios užpildo tarpą tarp kabelio šerdies ir apvalkalo, kad vanduo ir drėgmė neplistų vertikaliai, taip atliekant vandens nepraleidžiančių medžiagų blokavimo funkciją.
Kai sintetinės dervos dideliais kiekiais naudojamos kaip izoliatoriai šviesolaidiniuose kabeliuose (pirmiausia kabeliuose), šios izoliacinės medžiagos taip pat nėra atsparios vandens prasiskverbimui. „Vandens medžių“ susidarymas izoliacinėje medžiagoje yra pagrindinė priežastis, lemianti poveikį perdavimo charakteristikoms. Mechanizmas, kuriuo vandens medžiai veikia izoliacinę medžiagą, paprastai aiškinamas taip: dėl stipraus elektrinio lauko (kita hipotezė yra ta, kad dervos chemines savybes keičia labai silpnas pagreitintų elektronų išlydis), vandens molekulės prasiskverbia pro skirtingą mikroporų skaičių, esantį šviesolaidinio kabelio apvalkalo medžiagoje. Vandens molekulės prasiskverbia pro skirtingą mikroporų skaičių kabelio apvalkalo medžiagoje, sudarydamos „vandens medžius“, palaipsniui kaupdamos didelį kiekį vandens ir plisdamos išilgine kabelio kryptimi, taip paveikdamos kabelio charakteristikas. Po daugelio metų trukusių tarptautinių tyrimų ir bandymų, devintojo dešimtmečio viduryje, buvo rastas būdas, kaip geriausiai pašalinti vandens medžių gamybos būdą, t. y. prieš kabelio ekstruziją apvynioti jį vandens sugėrimo ir išsiplėtimo sluoksniu, kuris slopina ir sulėtina vandens medžių augimą, blokuodamas vandenį kabelio viduje išilginiame plėvime; tuo pačiu metu dėl išorinių pažeidimų ir vandens infiltracijos vandens barjeras taip pat gali greitai užblokuoti vandenį, o ne išilginį kabelio plėtrą.
3 Kabelio vandens barjero apžvalga
3. 1 Šviesolaidinių kabelių vandens barjerų klasifikacija
Optinių kabelių vandens barjerus galima klasifikuoti įvairiais būdais, atsižvelgiant į jų struktūrą, kokybę ir storį. Apskritai juos galima klasifikuoti pagal struktūrą: dvipusis laminuotas hidroizoliacinis tarpiklis, vienpusis dengtas hidroizoliacinis tarpiklis ir kompozicinės plėvelės hidroizoliacinis tarpiklis. Vandens barjero vandens barjero funkcija daugiausia priklauso nuo didelės vandens įgeriamumo medžiagos (vadinamos vandens barjeru), kuri, susidūrusi su vandeniu, gali greitai išbrinkti, sudarydama didelį gelio tūrį (vandens barjeras gali sugerti šimtus kartų daugiau vandens nei jis pats), taip neleisdama augti vandens medžiui ir neleisdama jam toliau infiltruotis bei plisti. Tai apima tiek natūralius, tiek chemiškai modifikuotus polisacharidus.
Nors šie natūralūs arba pusiau natūralūs vandens blokatoriai turi gerų savybių, jie turi du lemtingus trūkumus:
1) jie yra biologiškai skaidūs ir 2) jie yra labai degūs. Dėl to jie mažai tikėtina, kad bus naudojami šviesolaidinių kabelių medžiagose. Kitas sintetinių medžiagų tipas vandeniui atsparioje plėvelėje yra poliakrilatai, kurie gali būti naudojami kaip vandeniui atsparios plėvelės optiniams kabeliams, nes jie atitinka šiuos reikalavimus: 1) išdžiūvę jie gali neutralizuoti įtempius, atsirandančius gaminant optinius kabelius;
2) sausos jos gali atlaikyti optinių kabelių eksploatavimo sąlygas (terminį ciklą nuo kambario temperatūros iki 90 °C) nepaveikdamos kabelio tarnavimo laiko, taip pat trumpą laiką gali atlaikyti aukštą temperatūrą;
3) patekę į vidų vanduo, jie gali greitai išsipūsti ir sudaryti gelį su dideliu plėtimosi greičiu.
4) sudaro labai klampų gelį, net ir aukštoje temperatūroje gelio klampumas ilgą laiką išlieka stabilus.
Vandeniui atsparių medžiagų sintezę galima suskirstyti į tradicinius cheminius metodus – atvirkštinės fazės metodą (vandens aliejuje polimerizacijos skersinio sujungimo metodas), jų pačių skersinio sujungimo polimerizacijos metodą – disko metodą, spinduliavimo metodą – „kobalto 60“ γ spindulių metodą. Skersinio sujungimo metodas pagrįstas „kobalto 60“ γ spindulių metodu. Skirtingi sintezės metodai turi skirtingą polimerizacijos ir skersinio sujungimo laipsnį, todėl jiems keliami labai griežti reikalavimai vandenį blokuojančioms juostoms. Tik labai nedaug poliakrilatų gali atitikti minėtus keturis reikalavimus. Remiantis praktine patirtimi, vandenį blokuojančios medžiagos (vandenį sugeriančios dervos) negali būti naudojamos kaip žaliavos vienai skersinio sujungimo natrio poliakrilato daliai, jos turi būti naudojamos daugiapolimeriniame skersinio sujungimo metode (t. y. įvairios skersinio sujungimo natrio poliakrilato mišinio dalys), kad būtų pasiektas greitas ir didelis vandens sugėrimo daugiklis. Pagrindiniai reikalavimai: vandens įgerties daugiklis gali siekti apie 400 kartų, vandens įgerties greitis gali pasiekti pirmąją minutę, kad įgertų 75 % vandeniui atsparaus sluoksnio sugerto vandens; vandeniui atsparaus sluoksnio džiūvimo terminio stabilumo reikalavimai: ilgalaikis atsparumas 90 °C temperatūrai, maksimali darbinė temperatūra 160 °C, momentinis atsparumas 230 °C (ypač svarbu fotoelektriniams kompoziciniams kabeliams su elektriniais signalais); vandens įgerties stabilumo reikalavimai po gelio susidarymo: po kelių terminių ciklų (20 °C ~ 95 °C). Gelio stabilumui po vandens įgerties reikalingas: didelis gelio klampumas ir gelio stiprumas po kelių terminių ciklų (20 °C iki 95 °C). Gelio stabilumas labai skiriasi priklausomai nuo sintezės metodo ir gamintojo naudojamų medžiagų. Tuo pačiu metu, ne kuo greitesnis plėtimosi greitis, tuo geriau, kai kurie produktai vienpusiškai siekia greičio, priedų naudojimas nepadeda hidrogelio stabilumui, sunaikina vandens sulaikymo pajėgumą, bet nepasiekia atsparumo vandeniui efekto.
3. 3 hidroizoliacinės juostos charakteristikos Kadangi kabelis gaminamas, bandomas, transportuojamas, sandėliuojamas ir naudojamas taip, kad atlaikytų aplinkos poveikio bandymus, optinio kabelio naudojimo požiūriu, hidroizoliacinei juostai keliami šie reikalavimai:
1) išvaizda pluošto pasiskirstymas, kompozicinės medžiagos be delaminacijos ir miltelių pavidalo, turinčios tam tikrą mechaninį stiprumą, tinka kabelio poreikiams;
2) vienoda, pakartojama, stabili kokybė, formuojant kabelį nebus delaminuojama ir susidarys
3) didelis plėtimosi slėgis, greitas plėtimosi greitis, geras gelio stabilumas;
4) geras terminis stabilumas, tinkamas įvairiems vėlesniems apdorojimo būdams;
5) didelis cheminis stabilumas, neturi jokių korozinių komponentų, atsparus bakterijoms ir pelėsių erozijai;
6) geras suderinamumas su kitomis optinio kabelio medžiagomis, atsparumas oksidacijai ir kt.
4 Optinių kabelių vandens barjero eksploatacinių savybių standartai
Daugybė tyrimų rezultatų rodo, kad nekvalifikuotas atsparumas vandeniui ilgalaikiam kabelio perdavimo charakteristikų stabilumui padarys didelę žalą. Šią žalą sunku nustatyti optinio pluošto kabelio gamybos procese ir gamyklos patikros metu, tačiau ji palaipsniui atsiras klojant kabelį po naudojimo. Todėl tapo neatidėliotina užduotis laiku parengti išsamius ir tikslius bandymų standartus, kad būtų galima rasti visų šalių priimtiną vertinimo pagrindą. Autoriaus išsamūs tyrimai, tyrinėjimai ir eksperimentai su vandenį blokuojančiomis juostomis suteikė tinkamą techninį pagrindą vandenį blokuojančių juostų techniniams standartams parengti. Nustatykite vandens barjero vertės veikimo parametrus remdamiesi šiais duomenimis:
1) optinio kabelio standarto reikalavimai hidroizoliacinei tarpinei (daugiausia optinio kabelio medžiagos reikalavimai optinio kabelio standarte);
2) patirtis gaminant ir naudojant vandens barjerus bei atitinkamos bandymų ataskaitos;
3) tyrimų rezultatai apie vandenį atstumiančių juostų savybių įtaką optinių skaidulinių kabelių eksploatacinėms savybėms.
4. 1 Išvaizda
Hidroizoliacinės juostos išvaizda turėtų būti tolygiai paskirstytos skaidulos; paviršius turi būti lygus, be raukšlių, įtrūkimų ir įplyšimų; juostos plotis neturi būti įskilęs; kompozicinė medžiaga turi būti be delaminacijos; juosta turi būti sandariai suvyniota, o rankinės juostos kraštai turi būti be „šiaudinės skrybėlės“ formos.
4.2 Hidroizoliacinės tarpinės mechaninis stiprumas
Hidroizoliacinės juostos tempiamasis stipris priklauso nuo poliesterio neaustinės juostos gamybos būdo. Esant tokioms pačioms kiekybinėms sąlygoms, viskozės gamybos būdas yra geresnis nei karšto valcavimo būdas, o produkto tempiamasis stipris yra mažesnis, o storis – plonesnis. Hidroizoliacinės juostos tempiamasis stipris priklauso nuo to, kaip kabelis yra apvyniojamas arba apvyniojamas aplink kabelį.
Tai yra pagrindinis rodiklis dviem vandens blokavimo juostoms, kurioms bandymo metodas turėtų būti suvienodintas su įrenginiu, skysčiu ir bandymo procedūra. Pagrindinė vandens blokavimo medžiaga vandens blokavimo juostoje yra iš dalies susiūtas natrio poliakrilatas ir jo dariniai, kurie yra jautrūs vandens kokybės reikalavimų sudėčiai ir pobūdžiui. Siekiant suvienodinti vandens blokavimo juostos brinkimo aukščio standartą, pirmenybė teikiama dejonizuotam vandeniui (distiliuotas vanduo naudojamas arbitraže), nes dejonizuotame vandenyje, kuris iš esmės yra grynas vanduo, nėra anijoninių ir katijoninių komponentų. Vandens sugėrimo dervos absorbcijos daugiklis skirtingose vandens kokybėse labai skiriasi: gryname vandenyje absorbcijos daugiklis yra 100 % nominalios vertės; vandentiekio vandenyje jis yra nuo 40 % iki 60 % (priklausomai nuo kiekvienos vietos vandens kokybės); jūros vandenyje jis yra 12 %; požeminiame vandenyje arba latakų vandenyje yra sudėtingiau, sunku nustatyti absorbcijos procentą, o jo vertė bus labai maža. Norint užtikrinti vandens barjero efektą ir kabelio tarnavimo laiką, geriausia naudoti vandens barjerinę juostą, kurios brinkimo aukštis yra > 10 mm.
4.3 Elektrinės savybės
Apskritai optinis kabelis neperduoda metalinio laido elektrinių signalų, todėl jame nenaudojama puslaidininkinė varžos juosta, tik 33 Wang Qiang ir kt.: optinio kabelio varžos juosta.
Elektrinis kompozicinis kabelis prieš elektros signalų buvimą, konkretūs reikalavimai pagal kabelio struktūrą pagal sutartį.
4.4 Terminis stabilumas Dauguma hidroizoliacinių juostų rūšių gali atitikti terminio stabilumo reikalavimus: ilgalaikis atsparumas 90 °C temperatūrai, maksimali darbinė temperatūra 160 °C, momentinis atsparumas 230 °C temperatūrai. Hidroizoliacinės juostos savybės neturėtų keistis po nustatyto laiko esant šioms temperatūroms.
Gelio stiprumas turėtų būti svarbiausia intumescencinės medžiagos savybė, o plėtimosi greitis naudojamas tik pradinio vandens prasiskverbimo ilgiui (mažiau nei 1 m) apriboti. Gera plėtimosi medžiaga turėtų turėti tinkamą plėtimosi greitį ir didelį klampumą. Prasta vandens barjerinė medžiaga, net ir esant dideliam plėtimosi greičiui bei mažam klampumui, turės prastas vandens barjerines savybes. Tai galima patikrinti lyginant su daugybe terminių ciklų. Hidrolizės sąlygomis gelis suskyla į mažo klampumo skystį, kuris pablogina jo kokybę. Tai pasiekiama maišant gryno vandens suspensiją, kurioje yra brinkstančių miltelių, 2 valandas. Gautas gelis atskiriamas nuo vandens pertekliaus ir dedamas į besisukantį viskozimetrą, kad būtų galima išmatuoti klampumą prieš ir po 24 valandų 95 °C temperatūroje. Galima pastebėti gelio stabilumo skirtumą. Paprastai tai atliekama 8 valandų ciklais nuo 20 °C iki 95 °C ir 8 valandų ciklais nuo 95 °C iki 20 °C. Atitinkami Vokietijos standartai reikalauja 126 8 valandų ciklų.
4. 5 Suderinamumas Vandens barjero suderinamumas yra ypač svarbi savybė, susijusi su šviesolaidinio kabelio tarnavimo laiku, todėl į jį reikėtų atsižvelgti atsižvelgiant į iki šiol naudotas šviesolaidinio kabelio medžiagas. Kadangi suderinamumas paaiškėja ilgai, reikia naudoti pagreitintą sendinimo bandymą, t. y. kabelio medžiagos bandinys nuvalomas, apvyniojamas sausos vandeniui atsparios juostos sluoksniu ir 10 dienų laikomas pastovios temperatūros kameroje 100 °C temperatūroje, po to sveriama kokybė. Medžiagos tempiamasis stipris ir pailgėjimas po bandymo neturėtų pasikeisti daugiau kaip 20 %.
Įrašo laikas: 2022 m. liepos 22 d.