1 Въведение
За да се осигури надлъжното уплътняване на оптичните кабели и да се предотврати проникването на вода и влага в кабела или разклонителната кутия и корозията на метала и влакната, което води до повреди от водород, скъсване на влакната и рязък спад в електрическата изолация, обикновено се използват следните методи за предотвратяване на вода и влага:
1) Запълване на вътрешността на кабела с тиксотропна грес, включително водоотблъскващ (хидрофобен) тип, тип с водонабъбващ тип и тип с топлинно разширение и т.н. Този тип материал е маслен материал, запълва голямо количество, висока цена, лесно замърсява околната среда, трудно се почиства (особено при снаждане на кабели с разтворител за почистване) и собственото тегло на кабела е твърде голямо.
2) Използвайки водоустойчив пръстен между вътрешната и външната обвивка, този метод е неефективен и сложен, само няколко производители могат да го постигнат. 3) Използване на материали за сухо разширение на водоустойчиви материали (водопоглъщащ разширителен прах, водоустойчива лента и др.). Този метод изисква висока технология, разход на материали, висока цена, а собственото тегло на кабела е твърде голямо. През последните години структурата със „сухо ядро“ беше въведена в оптичните кабели и се прилага добре в чужбина, особено при решаване на проблема с голямото собствено тегло и сложния процес на снаждане на голям брой оптични кабели, което има несравними предимства. Водоустойчивият материал, използван в този кабел със „сухо ядро“, е водоустойчива прежда. Водоустойчивата прежда може бързо да абсорбира вода и да набъбва, образувайки гел, блокирайки пространството на водния канал на кабела, като по този начин се постига целта на водоустойчивост. Освен това, водоустойчивата прежда не съдържа мазни вещества и времето, необходимо за подготовка на снаждането, може да бъде значително намалено, без да са необходими кърпички, разтворители и почистващи препарати. За да постигнем опростен процес, удобна конструкция, надеждна работа и нискобюджетни водоустойчиви материали, разработихме нов тип водоустойчива прежда за оптични кабели - водоустойчива набъбваща прежда.
2 Принцип на блокиране на водата и характеристики на преждата за блокиране на водата
Функцията на водоблокиращата прежда за използване на основното тяло на водоблокиращата прежда за образуване на голям обем гел (абсорбцията на вода може да достигне десетки пъти собствения си обем, например в първата минута водата може бързо да се разшири от около 0,5 мм до около 5,0 мм в диаметър), а капацитетът за задържане на вода на гела е доста силен, може ефективно да предотврати растежа на водното дърво, като по този начин предотвратява проникването и разпространението на водата, за да се постигне целта на водоустойчивост. Тъй като оптичният кабел трябва да издържа на различни условия на околната среда по време на производство, тестване, транспортиране, съхранение и употреба, водоблокиращата прежда трябва да има следните характеристики, за да се използва в оптичен кабел:
1) Чист външен вид, равномерна дебелина и мека текстура;
2) Определена механична якост, за да се отговори на изискванията за опъване при формиране на кабела;
3) бързо набъбване, добра химическа стабилност и висока якост за абсорбиране на вода и образуване на гел;
4) Добра химическа стабилност, без корозивни компоненти, устойчива на бактерии и плесени;
5) Добра термична стабилност, добра устойчивост на атмосферни влияния, адаптивност към различни последващи обработки и производства и различни условия на употреба;
6) Добра съвместимост с други материали на оптичния кабел.
3 Водоустойчива прежда при прилагането на оптичен кабел
3.1 Използването на водоустойчиви прежди в оптични кабели
Производителите на оптични кабели могат да използват различни кабелни структури в производствения процес, за да отговорят на нуждите на потребителите, в зависимост от реалната им ситуация и изискванията им:
1) Надлъжно блокиране на водата на външната обвивка с водоустойчиви прежди
При бронирането с нагъната стоманена лента, външната обвивка трябва да бъде надлъжно водоустойчива, за да се предотврати навлизането на влага в кабела или кутията на конектора. За да се постигне надлъжна водонепроницаемост на външната обвивка, се използват две водонепроницаеми нишки, едната от които е поставена успоредно на вътрешната обвивка на кабелното ядро, а другата е увита около кабелното ядро на определена стъпка (от 8 до 15 см), покрита с нагъната стоманена лента и PE (полиетилен), така че водонепроницаемата нишка разделя пространството между кабелното ядро и стоманената лента на малко затворено отделение. Водонепроницаемата нишка ще набъбне и ще образува гел за кратко време, предотвратявайки навлизането на вода в кабела и ограничавайки водата до няколко малки отделения близо до точката на повреда, като по този начин се постига целта на надлъжната водонепроницаемост, както е показано на Фигура 1.
Фигура 1: Типично използване на водоустойчива прежда в оптичен кабел
2) Надлъжно блокиране на водата в кабелната сърцевина с водоблокиращи преждиМоже да се използва в кабелната сърцевина от две части водоустойчива прежда, едната е в кабелната сърцевина от подсилена стоманена тел, използвайки две водоустойчиви прежди, обикновено водоустойчива прежда и подсилена стоманена тел, поставени паралелно, друга водоустойчива прежда с по-голяма стъпка, увита около телта, също така има две водоустойчиви прежди и подсилена стоманена тел, поставени паралелно, използвайки водоустойчива прежда със силен капацитет на разширение, за да блокира водата; втората е в разхлабената повърхност на корпуса, преди да се стисне вътрешната обвивка, водоустойчивата прежда се използва като свързваща прежда, две водоустойчиви прежди с по-малка стъпка (1 ~ 2 см) в обратната посока около нея, образувайки плътен и малък блокиращ контейнер, за да се предотврати навлизането на вода, направен от структурата на „сухо кабелно ядро“.
3.2 Избор на водоустойчиви прежди
За да се постигне както добра водоустойчивост, така и задоволителни механични характеристики при производството на оптичен кабел, при избора на водоустойчива прежда трябва да се вземат предвид следните аспекти:
1) Дебелината на водоустойчивата прежда
За да се гарантира, че разширяването на водоустойчивата прежда може да запълни празнината в напречното сечение на кабела, изборът на дебелина на водоустойчивата прежда е от решаващо значение. Разбира се, това е свързано със структурните размери на кабела и скоростта на разширяване на водоустойчивата прежда. В структурата на кабела трябва да се сведе до минимум наличието на празнини. Използването на водоустойчива прежда с висока скорост на разширяване може да намали диаметъра на водоустойчивата прежда до минимум, за да се постигне надеждна водоустойчивост и да се спестят разходи.
2) Скорост на набъбване и здравина на гела на водоблокиращи прежди
Изпитването за проникване на вода по IEC794-1-F5B се провежда върху цялото напречно сечение на оптичния кабел. Към 3-метрова проба от оптичен кабел се добавя 1 м воден стълб, което гарантира 24 часа без течове. Ако скоростта на набъбване на водоустойчивата прежда не е в крак със скоростта на проникване на вода, е възможно водата да е преминала през пробата в рамките на няколко минути след започване на теста и водоустойчивата прежда все още да не е набъбнала напълно. Въпреки че след определен период от време водоустойчивата прежда ще набъбне напълно и ще блокира водата, това също е неуспех. Ако скоростта на разширяване е по-бърза и здравината на гела не е достатъчна, той не е достатъчен да устои на налягането, генерирано от 1 м воден стълб, и водоустойчивостта също ще се провали.
3) Мекота на водоустойчивата прежда
Тъй като мекотата на водоустойчивата прежда влияе върху механичните свойства на кабела, особено страничното налягане, устойчивостта на удар и т.н., въздействието е по-очевидно, така че трябва да се опитате да използвате по-мека водоустойчива прежда.
4) Якостта на опън, удължението и дължината на водоустойчивата прежда
При производството на всяка дължина на кабелна скара, водоустойчивата прежда трябва да е непрекъсната и непрекъсната, което изисква водоустойчивата прежда да има определена якост на опън и удължение, за да се гарантира, че водоустойчивата прежда не се опъва по време на производствения процес и кабелът не се поврежда в случай на разтягане, огъване или усукване. Дължината на водоустойчивата прежда зависи главно от дължината на кабелната скара. За да се намали броят на смяната на преждата при непрекъснато производство, колкото по-дълга е дължината на водоустойчивата прежда, толкова по-добре.
5) Киселинността и алкалността на водоустойчивата прежда трябва да бъдат неутрални, в противен случай водоустойчивата прежда ще реагира с материала на кабела и ще отдели водород.
6) Стабилност на водоустойчивите прежди
Таблица 2: Сравнение на водоблокиращата структура на водоблокиращи прежди с други водоблокиращи материали
| Сравнете артикули | Желиран пълнеж | Пръстен за спиране на гореща вода | Лента за блокиране на вода | Прежда за блокиране на вода |
| Водоустойчивост | Добре | Добре | Добре | Добре |
| Обработваемост | Просто | Сложно | По-сложно | Просто |
| Механични свойства | Квалифициран | Квалифициран | Квалифициран | Квалифициран |
| Дългосрочна надеждност | Добре | Добре | Добре | Добре |
| Сила на свързване на обвивката | Панаир | Добре | Панаир | Добре |
| Риск от свързване | Да | No | No | No |
| Окислителни ефекти | Да | No | No | No |
| Разтворител | Да | No | No | No |
| Маса на единица дължина на оптичния кабел | Тежък | Светлина | По-тежък | Светлина |
| Нежелан поток на материали | Възможно | No | No | No |
| Чистота в производството | Слаб | По-бедни | Добре | Добре |
| обработка на материали | Тежки железни барабани | Просто | Просто | Просто |
| Инвестиции в оборудване | Голям | Голям | По-голям | Малък |
| Разходи за материали | По-високо | Ниско | По-високо | Долна |
| Производствени разходи | По-високо | По-високо | По-високо | Долна |
Стабилността на водоустойчивите прежди се измерва главно чрез краткосрочна и дългосрочна стабилност. Краткосрочната стабилност се счита главно за краткосрочно повишаване на температурата (температура на процеса на екструдиране на обвивката до 220 ~ 240°C) върху водоустойчивите свойства на водоустойчивата прежда и механичните свойства на удара; дългосрочната стабилност, като се има предвид главно стареенето на водоустойчивата прежда, скоростта на разширение, якостта и стабилността на гела, якостта на опън и удължението на удара, водоустойчивата прежда трябва да бъде водоустойчива през целия живот на кабела (20 ~ 30 години). Подобно на водоустойчивата грес и водоблокиращата лента, здравината на гела и стабилността на водоустойчивата прежда са важни характеристики. Водоустойчивата прежда с висока якост на гела и добра стабилност може да поддържа добри водоустойчиви свойства за значителен период от време. Напротив, според съответните немски национални стандарти, някои материали при условия на хидролиза, гелът ще се разложи на много подвижен материал с ниско молекулно тегло и няма да постигне целта на дългосрочна водоустойчивост.
3.3 Приложение на водоустойчиви прежди
Водоблокиращата прежда, като отличен водоблокиращ материал за оптични кабели, замества маслената паста, термолепящия водоблокиращ пръстен и водоблокиращата лента и др., използвани в големи количества при производството на оптични кабели. Таблица 2 показва някои от характеристиките на тези водоблокиращи материали за сравнение.
4 Заключение
В обобщение, водоустойчивата прежда е отличен водоустойчив материал, подходящ за оптични кабели. Тя се характеризира с проста конструкция, надеждна работа, висока производствена ефективност, лесна за употреба; а използването на материал, запълващ оптичния кабел, има предимствата на леко тегло, надеждна работа и ниска цена.
Време на публикуване: 16 юли 2022 г.