Optisko šķiedru kabeļu struktūrā pildviela ir slānis, ko viegli aizmirst, tomēr tam ir kritiska nozīme. Tā tieši nepiedalās optiskā signāla pārraidē un nav tik redzama kā ārējais apvalks, tomēr tā tieši ietekmē kabeļa ilgtermiņa uzticamību un pārraides stabilitāti, padarot to par būtisku funkcionālu materiālu kabeļa ilgtermiņa darbības nodrošināšanai.
I. Kas ir pildviela un kāpēc tā ir “nepieciešama” optisko šķiedru kabeļiem?
Optisko šķiedru kabeļu pildviela nav parasta “smērviela” vai “vazelīns”, bet gan daļēji caurspīdīgs, pastai līdzīgs funkcionāls materiāls, kas sastāv no bāzes eļļām, biezinātājiem, ūdens bloķēšanas komponentiem, antioksidantu sistēmām un citiem materiāliem. Optiskās šķiedras kodols ir ārkārtīgi smalka kvarca stikla šķiedra, kurai ir trīs kritiskas jutības: jutība pret ūdeni, mitrumu un mehānisko spriegumu. Kad mitrums iekļūst optiskās šķiedras virsmā, tas var izraisīt mikroplaisas un palielināt signāla vājināšanos, kas ilgtermiņā var izraisīt šķiedras bojājumus. Turklāt kabeļa struktūrā ir daudz mikrotukšumu, piemēram, starp vaļīgām caurulēm, serdes spraugās un ap stiprinājuma elementiem, kas var veidot ūdens un mitruma migrācijas ceļus.
Pildījuma masas pamatfunkcijas izpaužas divos aspektos. Pirmkārt, ūdens bloķēšana un mitruma izturība: masa pilnībā aizpilda kabeļa iekšējās tukšumus, veidojot nepārtrauktu hidrofobu barjeru, kas efektīvi novērš ūdens migrāciju gareniski, tādējādi būtiski aizsargājot optiskās šķiedras strukturālo stabilitāti. Otrkārt, mehāniskā buferizācijas aizsardzība: vaļīgās caurules iekšpusē masa pārklāj optisko šķiedru, veidojot elastīgu atbalsta slāni. Kad kabelis tiek pakļauts ārējiem spēkiem, piemēram, locīšanai, stiepei vai vibrācijai, tas efektīvi izkliedē spriegumu un samazina mikrolocīšanās zudumu risku, tādējādi nodrošinot stabilu signāla pārraidi.
II. Šķiedru želeja salīdzinājumā ar kabeļu želeju: dažādas lomas, attiecīgā atbildība
Optisko šķiedru kabeļu nozarē pildvielu maisījumi galvenokārt tiek iedalīti divās kategorijās:Šķiedru želejaunKabeļu želejaTo pielietojuma pozīcijās un veiktspējas prasībās pastāv būtiskas atšķirības.
Šķiedru gels ir funkcionāls materiāls, kas nonāk tiešā saskarē ar optisko šķiedru, galvenokārt aizpildot vaļīgu cauruļu vai mugurkaula struktūru iekšpusi, saglabājot ilgtermiņa tiešu kontaktu ar šķiedru. Tāpēc tā veiktspējas prasības ir ārkārtīgi stingras: tam jābūt ļoti augstai tīrībai bez mehāniskiem piemaisījumiem; labām zema sprieguma īpašībām, kas nerada mikrolocīšanās efektus uz šķiedru; zemai vai gandrīz neitrālai skābes vērtībai, lai izvairītos no ilgstošas ķīmiskas ietekmes uz šķiedras pārklājumu; un kritiski kontrolējamai ūdeņraža izdalīšanās veiktspējai, jo ūdeņradis var izraisīt OH-absorbcijas zudumus optiskajā šķiedrā, kā rezultātā palielinās signāla vājināšanās 1,38 μm joslā. Runājot par bāzes eļļas izvēli, šķiedru gels galvenokārt izmanto augstas tīrības pakāpes hidrogenētas minerāleļļas vai sintētiskās bāzes eļļas sistēmas, kuru priekšrocības ietver stabilu molekulāro struktūru un augstu partiju konsistenci, padarot tās piemērotākas augstas uzticamības kabeļu lietojumprogrammām.
Kabeļu želeju galvenokārt izmanto, lai aizpildītu kabeļa serdes spraugas, daudzdzīslu struktūras tukšumus vai ārējā slāņa struktūras. Tā nenonāk tiešā saskarē ar optisko šķiedru, un tās galvenās funkcijas ir vispārēja ūdens bloķēšana un strukturāla aizpildīšana. Tāpēc tās prasības attiecībā uz tīrību un optiskās kvalitātes veiktspēju ir salīdzinoši zemākas, taču tai jābūt labai ūdens bloķēšanas veiktspējai un ilgtermiņa stabilitātei. Bāzes eļļas sistēmās pārsvarā tiek izmantotas naftēnu vai starpproduktu bāzes hidrogenētas minerāleļļas sistēmas, panākot līdzsvaru starp izmaksām un veiktspēju, padarot tās piemērotākas ārējā slāņa aizsardzībai.
No materiālu sistēmas viedokļa pildvielu maisījumus var iedalīt trīs veidos: minerāleļļas maisījums, sintētiskās eļļas maisījums un silikoneļļas maisījums. Minerāleļļas maisījums piedāvā augstu izmaksu efektivitāti un ir visplašāk izmantotais. Sintētiskā eļļas maisījums parasti ir balstīts uz PAO (polialfaolefīnu) kā bāzes eļļu, piedāvājot izcilu veiktspēju augstā un zemā temperatūrā, kā arī oksidācijas stabilitāti. Silikona eļļas maisījums ir piemērots ekstremālām temperatūrām, saglabājot stabilu veiktspēju diapazonā no -70°C līdz 200°C, taču tā izmaksas ir augstākas un tas nav saderīgs ar minerāleļļas sistēmām.
III. Bieži sastopamās problēmas un pretpasākumi praktiskajā pielietojumā
Optisko šķiedru kabeļu ražošanas, uzstādīšanas un ilgstošas ekspluatācijas laikā var rasties dažādas veiktspējas problēmas ar pildījuma savienojumiem.
Eļļas atdalīšanās parasti izpaužas kā bāzes eļļas atdalīšanās no savienojuma sistēmas, kā rezultātā savienojums nevienmērīgi sadalās, kas savukārt rada nevienmērīgu spriegumu uz optisko šķiedru un palielina mikrolocīšanās zudumus. Galvenais cēlonis parasti ir saistīts ar sabiezināšanas sistēmas konstrukciju vai dispersijas procesa kontroli.
Zemas temperatūras sacietēšana ir vairāk pamanāma aukstākos reģionos. Parastajām minerāleļļas sistēmām zemā temperatūrā samazinās viskoelastība, nenodrošinot efektīvu buferizācijas aizsardzību, kas var izraisīt tiešu saskari starp optisko šķiedru un caurules sieniņu. Tas jāoptimizē, izvēloties sintētiskās eļļas vai silikona eļļas sistēmas.
Saderības problēmas galvenokārt izpaužas kā fizikāla vai ķīmiska nesaderība starp savienojumu un tādiem materiāliem kā PBT vaļējās caurules, šķiedru pārklājumi un ūdeni bloķējoši materiāli, kas ilgtermiņā var izraisīt materiāla pietūkumu vai veiktspējas pasliktināšanos. Tāpēc praktiskos pielietojumos ir jāveic stingra saderības pārbaude.
Ūdeņraža izdalīšanās problēmas galvenokārt rodas no savienojumu sistēmā esošajiem nestabilajiem komponentiem, kas ilgstošas darbības laikā var lēnām atbrīvot ūdeņradi, kā rezultātā palielinās optiskās šķiedras papildu vājinājums. Tāpēc ir nepieciešama stingra izejvielu tīrības un ražošanas vides mitruma kontrole.
Uzpildīšanas procesa problēmas ir saistītas ar savienojuma tiksotropiskajām īpašībām un iekārtu kontroles parametriem, piemēram, uzpildīšanas ātrumu, temperatūras kontroli un nevienmērīgu spiediena sadalījumu, kas viss var ietekmēt savienojuma sadalījuma vienmērīgumu vaļīgajā caurulē un attiecīgi ietekmēt kopējo kabeļa veiktspēju.
Secinājums
Lai gan pildījuma masa kabeļu konstrukcijā ieņem nenozīmīgu vietu, tā ir galvenais funkcionālais materiāls, kas ietekmē optisko šķiedru kabeļu ilgtermiņa uzticamību un pārraides veiktspēju. Tam ir neaizstājama loma ūdens bloķēšanā, mitruma izturībā, buferizācijā un strukturālajā stabilitātē. Tā kā optisko šķiedru sakaru tīkli turpina attīstīties, virzoties uz lielāku ātrumu, lielāku jaudu un ilgāku kalpošanas laiku, arī kabeļu pildījuma masu veiktspējas prasības un procesa kontroles prasības nepārtraukti pieaug.
Publicēšanas laiks: 2026. gada 29. aprīlis