1 Įvadas
Siekiant užtikrinti išilginį šviesolaidinių kabelių sandarumą ir užkirsti kelią vandens bei drėgmės prasiskverbimui į kabelį ar jungiamąją dėžę ir metalo bei pluošto korozijai, dėl kurios gali atsirasti vandenilio pažeidimų, pluošto lūžimas ir staigus elektros izoliacijos savybių sumažėjimas, dažniausiai naudojami šie metodai, siekiant išvengti vandens ir drėgmės:
1) Kabelio vidinė pusė užpildoma tiksotropiniais tepalais, įskaitant vandeniui atsparius (hidrofobinius), vandeniui brinkstančius ir dėl šilumos plėtimosi ir pan. Šio tipo medžiagos yra aliejingos, užpildo didelį kiekį tepalo, yra brangios, lengvai teršia aplinką, sunkiai valomos (ypač kabelių sujungimui naudojamas tirpiklis), o kabelio svoris yra per didelis.
2) Vidiniame ir išoriniame apvalkaluose tarp jų naudojami karšto lydymo klijai, hidroizoliaciniai žiedai. Šis metodas yra neefektyvus ir sudėtingas, jį gali įgyvendinti tik keli gamintojai. 3) Naudojamos sausos hidroizoliacinės medžiagos (vandenį sugeriantys plėtimosi milteliai, hidroizoliacinė juosta ir kt.). Šiam metodui reikalingos aukštos technologijos, didelės medžiagų sąnaudos, didelė kaina, o kabelio savasis svoris taip pat yra per didelis. Pastaraisiais metais optiniuose kabeliuose pradėta naudoti „sauso branduolio“ struktūra, kuri sėkmingai taikoma užsienyje, ypač sprendžiant didelio savaiminio svorio ir sudėtingo didelio branduolių skaičiaus optinių kabelių sujungimo proceso problemą, ir ji turi nepalyginamų pranašumų. Šiame „sauso branduolio“ kabelyje naudojama hidroizoliacinė medžiaga yra hidroizoliaciniai siūlai. Hidroizoliaciniai siūlai gali greitai sugerti vandenį ir išbrinkti, sudarydami gelį, blokuodami kabelio vandens kanalo ertmę, taip pasiekdami hidroizoliacijos tikslą. Be to, hidroizoliaciniuose siūluose nėra aliejinių medžiagų, todėl sujungimo paruošimo laiką galima gerokai sutrumpinti nenaudojant servetėlių, tirpiklių ir valiklių. Siekdami paprasto proceso, patogios konstrukcijos, patikimo veikimo ir nebrangių vandenį blokuojančių medžiagų, sukūrėme naujo tipo optinio kabelio vandenį blokuojančius siūlus – vandenį blokuojančius brinkstančius siūlus.
2 Vandens blokavimo principas ir vandenį blokuojančių siūlų savybės
Vandens blokavimo siūlų vandens blokavimo funkcija yra panaudoti pagrindinę vandens blokavimo siūlų pluošto dalį dideliam gelio kiekiui suformuoti (vandens absorbcija gali pasiekti dešimtis kartų didesnį tūrį nei jo paties tūris, pavyzdžiui, per pirmąją minutę vandens skersmuo gali greitai išsiplėsti nuo maždaug 0,5 mm iki maždaug 5,0 mm), o gelio vandens sulaikymo pajėgumas yra gana stiprus, gali veiksmingai užkirsti kelią vandens medžio augimui, taip neleisdamas vandeniui toliau prasiskverbti ir plisti, siekiant atsparumo vandeniui tikslo. Kadangi šviesolaidinis kabelis gamybos, bandymo, transportavimo, sandėliavimo ir naudojimo metu turi atlaikyti įvairias aplinkos sąlygas, vandens blokavimo siūlai, kad juos būtų galima naudoti šviesolaidiniame kabelyje, turi turėti šias savybes:
1) Švari išvaizda, vienodas storis ir minkšta tekstūra;
2) Tam tikras mechaninis stiprumas, kad būtų patenkinti įtempimo reikalavimai formuojant kabelį;
3) greitas brinkimas, geras cheminis stabilumas ir didelis stiprumas vandens absorbcijai ir gelio susidarymui;
4) Geras cheminis stabilumas, nėra korozinių komponentų, atsparus bakterijoms ir pelėsiams;
5) Geras terminis stabilumas, geras atsparumas oro sąlygoms, pritaikomas įvairiems vėlesniems perdirbimo ir gamybos bei įvairioms naudojimo aplinkoms;
6) Geras suderinamumas su kitomis šviesolaidinio kabelio medžiagomis.
3 Vandeniui atsparūs siūlai optinio pluošto kabelio gamyboje
3.1 Vandeniui atsparių siūlų naudojimas optinių skaidulų kabeliuose
Šviesolaidinių kabelių gamintojai gamybos procese gali pritaikyti skirtingas kabelių struktūras, kad patenkintų vartotojų poreikius pagal jų realią situaciją ir vartotojų reikalavimus:
1) Išilginis išorinio apvalkalo sandarinimas vandeniui atspariais siūlais
Raukšlėtoje plieninėje juostoje išorinis apvalkalas turi būti išilgai vandeniui atsparus, kad drėgmė nepatektų į kabelį ar jungčių dėžutę. Norint pasiekti išilginį išorinio apvalkalo vandens barjerą, naudojami du vandens barjero siūlai, iš kurių vienas dedamas lygiagrečiai vidiniam apvalkalo kabelio šerdies sluoksniui, o kitas apvyniojamas aplink kabelio šerdį tam tikru žingsniu (8–15 cm), padengtas raukšlėta plienine juosta ir PE (polietilenu), kad vandens barjero siūlai padalintų tarpą tarp kabelio šerdies ir plieninės juostos į mažą uždarą ertmę. Vandens barjero siūlai per trumpą laiką išsipučia ir suformuoja gelį, neleisdami vandeniui patekti į kabelį ir apribodami vandens patekimą į kelias mažas ertmes šalia lūžio taško, taip pasiekdami išilginio vandens barjero funkciją, kaip parodyta 1 paveiksle.
1 pav.: Tipinis vandenį blokuojančių siūlų panaudojimas optiniame kabelyje
2) Išilginis kabelio šerdies vandens blokavimas vandeniui atspariais siūlaisKabelio šerdyje gali būti naudojamos dvi vandenį blokuojančios siūlų dalys: viena dalis yra kabelio šerdyje iš sustiprintos plieninės vielos, naudojant du vandenį blokuojančius siūlus, paprastai lygiagrečiai išdėstytus vandenį blokuojančius siūlus ir sustiprintą plieninę vielą, kita dalis yra apvyniota aplink vielą didesniu atstumu. Taip pat yra du vandenį blokuojantys siūlai ir lygiagrečiai išdėstyti sustiprinta plieninė viela, naudojant stipriai išsiplečiančius vandenį blokuojančius siūlus; antra dalis yra ant laisvo apvalkalo paviršiaus, prieš suspaudžiant vidinį apvalkalą, vandenį blokuojantys siūlai naudojami kaip jungiamieji siūlai, du vandenį blokuojantys siūlai mažesniu atstumu (1–2 cm) išdėstyti priešinga kryptimi, suformuojant tankų ir mažą blokavimo indą, kad vanduo nepatektų, naudojant „sausos kabelio šerdies“ struktūrą.
3.2 Vandeniui atsparių siūlų pasirinkimas
Norint gauti gerą atsparumą vandeniui ir patenkinamas mechaninio apdorojimo savybes šviesolaidinio kabelio gamybos procese, renkantis vandeniui atsparius siūlus, reikia atkreipti dėmesį į šiuos aspektus:
1) Vandenį blokuojančių siūlų storis
Siekiant užtikrinti, kad vandenį sulaikančių siūlų išsiplėtimas užpildytų kabelio skerspjūvio tarpą, labai svarbus yra vandenį sulaikančių siūlų storio pasirinkimas. Žinoma, tai susiję su kabelio konstrukciniu dydžiu ir vandenį sulaikančių siūlų išsiplėtimo greičiu. Kabelio konstrukcijoje turėtų būti kuo mažiau tarpų, pavyzdžiui, naudojant didelį vandenį sulaikančių siūlų išsiplėtimo greitį, tokiu atveju vandenį sulaikančių siūlų skersmenį galima sumažinti iki minimumo, kad būtų pasiektas patikimas vandenį sulaikantis veikimas ir sutaupytos išlaidos.
2) Vandeniui nepralaidžių siūlų brinkimo greitis ir gelio stiprumas
IEC794-1-F5B vandens prasiskverbimo bandymas atliekamas su visu šviesolaidinio kabelio skerspjūviu. Į 3 m ilgio šviesolaidinio kabelio bandinį įpilama 1 m vandens stulpelio ir 24 valandos be nuotėkio laikoma tinkama bandymui. Jei vandenį blokuojančio siūlo brinkimo greitis neatitinka vandens prasiskverbimo greičio, gali būti, kad vanduo pratekėjo per kelias minutes nuo bandymo pradžios ir vandenį blokuojantis siūlas dar nespėjo visiškai išbrinkti. Nors po kurio laiko vandenį blokuojantis siūlas visiškai išbrinks ir užblokuos vandenį, tai taip pat yra bandymo klaida. Jei plėtimosi greitis yra didesnis, o gelio stiprumas nepakankamas, jo nepakanka, kad atlaikytų 1 m vandens stulpelio sukuriamą slėgį, ir vandens blokavimas taip pat nepavyks.
3) Vandenį blokuojančių siūlų minkštumas
Kadangi vandenį atstumiančių siūlų minkštumas daro įtaką kabelio mechaninėms savybėms, ypač šoniniam slėgiui, atsparumui smūgiams ir kt., poveikis yra akivaizdesnis, todėl reikėtų stengtis naudoti minkštesnius vandenį atstumiančius siūlus.
4) Vandenį blokuojančių siūlų tempiamasis stipris, pailgėjimas ir ilgis
Kiekvieno ilgio kabelių lovelio gamyboje vandenį atstumiantys siūlai turi būti ištisiniai ir nepertraukiami, todėl vandenį atstumiantys siūlai turi turėti tam tikrą tempiamąjį stiprumą ir pailgėjimą, kad gamybos proceso metu vandenį atstumiantys siūlai nebūtų tempiami ir nebūtų pažeisti tempiant, lenkiant ar sukant vandenį atstumiančius siūlus. Vandenį atstumiančių siūlų ilgis daugiausia priklauso nuo kabelių lovelio ilgio. Siekiant sumažinti siūlų keitimo kartų skaičių nepertraukiamo gamybos metu, kuo ilgesni vandenį atstumiantys siūlai, tuo geriau.
5) Vandeniui nepralaidžių siūlų rūgštingumas ir šarmingumas turi būti neutralūs, kitaip vandenį blokuojantys siūlai reaguos su kabelio medžiaga ir nusodins vandenilį.
6) Vandeniui nepralaidžių siūlų stabilumas
2 lentelė: Vandenį blokuojančių siūlų vandens nepraleidžiančios struktūros palyginimas su kitomis vandenį blokuojančiomis medžiagomis
| Palyginti prekes | Želė įdaras | Karšto lydalo vandens kamščio žiedas | Vandens blokavimo juosta | Vandenį blokuojantys siūlai |
| Atsparumas vandeniui | Gerai | Gerai | Gerai | Gerai |
| Apdorojamumas | Paprasta | Sudėtingas | Sudėtingesnis | Paprasta |
| Mechaninės savybės | Kvalifikuotas | Kvalifikuotas | Kvalifikuotas | Kvalifikuotas |
| Ilgalaikis patikimumas | Gerai | Gerai | Gerai | Gerai |
| Apvalkalo sukibimo jėga | Sąžininga | Gerai | Sąžininga | Gerai |
| Ryšio rizika | Taip | No | No | No |
| Oksidacijos efektai | Taip | No | No | No |
| Tirpiklis | Taip | No | No | No |
| Šviesolaidinio kabelio masė ilgio vienete | Sunkus | Šviesa | Sunkesnis | Šviesa |
| Nepageidaujamas medžiagų srautas | Galimas | No | No | No |
| Švara gamyboje | Prastas | Daugiau vargšų | Gerai | Gerai |
| Medžiagų tvarkymas | Sunkūs geležiniai būgnai | Paprasta | Paprasta | Paprasta |
| Investicijos į įrangą | Didelis | Didelis | Didesnis | Mažas |
| Medžiagų kaina | Aukštesnis | Žemas | Aukštesnis | Žemutinis |
| Gamybos sąnaudos | Aukštesnis | Aukštesnis | Aukštesnis | Žemutinis |
Hidroblokuojančių siūlų stabilumas daugiausia matuojamas trumpalaikiu ir ilgalaikiu stabilumu. Trumpalaikis stabilumas daugiausia laikomas trumpalaikiu temperatūros kilimu (ekstruzijos apvalkalo proceso temperatūra iki 220–240 °C), vandens barjerinių siūlų vandens barjerinių savybių ir mechaninių smūgio savybių poveikiu; ilgalaikis stabilumas, daugiausia atsižvelgiant į vandens barjerinių siūlų senėjimo plėtimosi greitį, plėtimosi greitį, gelio stiprumą ir stabilumą, tempimo stiprumą ir smūgio pailgėjimą, turi būti atsparus vandeniui per visą kabelio naudojimo laiką (20–30 metų). Panašiai kaip vandens barjerinių siūlų ir vandenį blokuojančių juostų, vandens blokuojančių siūlų gelio stiprumas ir stabilumas yra svarbi savybė. Vandenį blokuojantys siūlai, pasižymintys dideliu gelio stiprumu ir geru stabilumu, gali išlaikyti geras vandens blokavimo savybes ilgą laiką. Priešingai, pagal atitinkamus Vokietijos nacionalinius standartus kai kurios medžiagos hidrolizės sąlygomis gelis suskyla į labai judrią mažos molekulinės masės medžiagą ir nepasiekia ilgalaikio atsparumo vandeniui tikslo.
3.3 Vandeniui atsparių siūlų naudojimas
Hidroblokuojantys siūlai, kaip puiki optinių kabelių hidroblokavimo medžiaga, pakeičia alyvos pastą, karšto lydalo klijų hidroblokavimo žiedą ir hidroblokavimo juostą ir kt., kurie dideliais kiekiais naudojami optinių kabelių gamyboje. 2 lentelėje pateikiamos kai kurios šių hidroblokuojančių medžiagų savybės palyginimui.
4 Išvada
Apibendrinant galima teigti, kad vandenį atstumiantis siūlas yra puiki vandenį blokuojanti medžiaga, tinkama optiniams kabeliams, pasižyminti paprasta konstrukcija, patikimu veikimu, dideliu gamybos efektyvumu, paprastu naudojimu; o optinio kabelio užpildymo medžiagos naudojimas turi lengvumo, patikimo veikimo ir mažos kainos privalumus.
Įrašo laikas: 2022 m. liepos 16 d.