1 Ievads
Pēdējās desmitgades laikā, strauji attīstoties sakaru tehnoloģijām, šķiedru optikas kabeļu pielietojuma joma ir paplašinājusies. Tā kā šķiedru optikas kabeļu vides prasības turpina pieaugt, pieaug arī prasības šķiedru optikas kabeļos izmantoto materiālu kvalitātei. Šķiedru optikas kabeļu ūdensnecaurlaidīgā lente ir izplatīts ūdensnecaurlaidīgs materiāls, ko izmanto šķiedru optikas kabeļu nozarē, un tās blīvēšanas, hidroizolācijas, mitruma un bufera aizsardzības loma šķiedru optikas kabeļos ir plaši atzīta, un tās veidi un veiktspēja ir nepārtraukti uzlabota un pilnveidota, attīstoties šķiedru optikas kabeļiem. Pēdējos gados optiskajā kabelī ir ieviesta "sausā serdeņa" struktūra. Šāda veida kabeļu ūdensnecaurlaidīgais materiāls parasti ir lentes, dzijas vai pārklājuma kombinācija, lai novērstu ūdens iekļūšanu gareniski kabeļa serdē. Pieaugot sausā serdeņa šķiedru optikas kabeļu pieņemšanai, sausā serdeņa šķiedru optikas kabeļu materiāli strauji aizstāj tradicionālos uz vazelīna bāzes veidotos kabeļu pildīšanas maisījumus. Sausā serdeņa materiālā tiek izmantots polimērs, kas ātri absorbē ūdeni, veidojot hidrogelu, kas uzbriest un aizpilda kabeļa ūdens iekļūšanas kanālus. Turklāt, tā kā sausā serdeņa materiāls nesatur lipīgus taukus, kabeļa sagatavošanai savienošanai nav nepieciešamas salvetes, šķīdinātāji vai tīrīšanas līdzekļi, un kabeļa savienošanas laiks ir ievērojami samazināts. Kabeļa vieglais svars un labā saķere starp ārējo stiegrojuma dziju un apvalku nemazinās, padarot to par populāru izvēli.
2 Ūdens ietekme uz kabeli un ūdens pretestības mehānismu
Galvenais iemesls, kāpēc jāveic dažādi ūdens bloķēšanas pasākumi, ir tas, ka kabelī iekļuvušais ūdens sadalīsies ūdeņradī un O₂H⁻ jonos, kas palielinās optiskās šķiedras caurlaidības zudumus, samazinās šķiedras veiktspēju un saīsinās kabeļa kalpošanas laiku. Visizplatītākie ūdens bloķēšanas pasākumi ir piepildīšana ar vazelīna pastu un ūdens bloķējošas lentes pievienošana, kas tiek aizpildīta spraugā starp kabeļa serdi un apvalku, lai novērstu ūdens un mitruma vertikālu izplatīšanos, tādējādi spēlējot lomu ūdens bloķēšanā.
Kad sintētiskie sveķi tiek izmantoti lielos daudzumos kā izolatori optiskajās šķiedrās (vispirms kabeļos), arī šie izolācijas materiāli nav imūni pret ūdens iekļūšanu. "Ūdens koku" veidošanās izolācijas materiālā ir galvenais iemesls ietekmei uz pārraides veiktspēju. Mehānismu, ar kādu ūdens koki ietekmē izolācijas materiālu, parasti skaidro šādi: spēcīgā elektriskā lauka dēļ (cita hipotēze ir tāda, ka sveķu ķīmiskās īpašības mainās ļoti vājas paātrinātu elektronu izlādes dēļ), ūdens molekulas iekļūst cauri atšķirīgajam mikroporu skaitam, kas atrodas optiskās šķiedras kabeļa apvalka materiālā. Ūdens molekulas iekļūst cauri atšķirīgajam mikroporu skaitam kabeļa apvalka materiālā, veidojot "ūdens kokus", pakāpeniski uzkrājot lielu daudzumu ūdens un izplatoties kabeļa garenvirzienā, ietekmējot kabeļa veiktspēju. Pēc vairāku gadu ilgas starptautiskas izpētes un testēšanas 20. gs. astoņdesmito gadu vidū tika atrasts veids, kā novērst labāko ūdens koku ražošanas veidu, proti, pirms kabeļa ekstrūzijas tas tika ietīts ūdens absorbcijas un izplešanās slānī, lai kavētu un palēninātu ūdens koku augšanu, bloķējot ūdeni kabeļa iekšpusē gareniskajā izplešanās vietā; tajā pašā laikā ārēju bojājumu un ūdens infiltrācijas dēļ ūdens barjera var arī ātri bloķēt ūdeni, nevis kabeļa gareniskajā izplešanās vietā.
3 Kabeļu ūdens barjeras pārskats
3. 1. Šķiedru optisko kabeļu ūdens barjeru klasifikācija
Optisko kabeļu ūdens barjeras var klasificēt dažādos veidos, atkarībā no to struktūras, kvalitātes un biezuma. Kopumā tās var klasificēt pēc to struktūras: divpusēja laminēta ūdensnecaurlaidīga starplika, vienpusēja pārklāta ūdensnecaurlaidīga starplika un kompozītplēves ūdensnecaurlaidīga starplika. Ūdens barjeras ūdensnecaurlaidīgā funkcija galvenokārt ir saistīta ar augsto ūdens absorbcijas spēju materiālam (sauktam par ūdens barjeru), kas pēc ūdens barjeras saskares ar ūdeni var ātri uzbriest, veidojot lielu želejveida masu (ūdens barjera var absorbēt simtiem reižu vairāk ūdens nekā pati), tādējādi novēršot ūdens koka augšanu un novēršot turpmāku ūdens infiltrāciju un izplatīšanos. Tie ietver gan dabiskos, gan ķīmiski modificētos polisaharīdus.
Lai gan šiem dabiskajiem vai daļēji dabiskajiem ūdens bloķētājiem piemīt labas īpašības, tiem ir divi fatāli trūkumi:
1) tie ir bioloģiski noārdāmi un 2) tie ir viegli uzliesmojoši. Tas maz ticams, ka tos izmantos optisko šķiedru kabeļu materiālos. Otrs sintētiskā materiāla veids ūdensnecaurlaidīgajā slānī ir poliakrilāti, kurus var izmantot kā ūdensnecaurlaidīgus pārklājumus optiskajiem kabeļiem, jo tie atbilst šādām prasībām: 1) kad tie ir sausi, tie var neitralizēt optisko kabeļu ražošanas laikā radušās slodzes;
2) sausā stāvoklī tie var izturēt optisko kabeļu ekspluatācijas apstākļus (termisko ciklu no istabas temperatūras līdz 90 °C), neietekmējot kabeļa kalpošanas laiku, un īslaicīgi var izturēt arī augstu temperatūru;
3) iekļūstot ūdenim, tie var ātri uzbriest un veidot želeju ar izplešanās ātrumu.
4) rada ļoti viskozu želeju, pat augstā temperatūrā želejas viskozitāte ilgstoši saglabājas stabila.
Ūdens atgrūdēju sintēzi var plaši iedalīt tradicionālajās ķīmiskajās metodēs – apgrieztās fāzes metode (ūdens-eļļas polimerizācijas šķērssaistīšanas metode), to pašu šķērssaistīšanas polimerizācijas metode – diska metode, apstarošanas metode – "kobalta 60" γ-starojuma metode. Šķērssaistīšanas metode ir balstīta uz "kobalta 60" γ-starojuma metodi. Dažādām sintēzes metodēm ir atšķirīga polimerizācijas un šķērssaistīšanas pakāpe, un tāpēc ūdens bloķēšanas lentēs nepieciešamajam ūdens bloķēšanas līdzeklim ir ļoti stingras prasības. Tikai ļoti nedaudzi poliakrilāti var izpildīt iepriekš minētās četras prasības. Saskaņā ar praktisko pieredzi ūdens bloķēšanas līdzekļus (ūdeni absorbējošus sveķus) nevar izmantot kā izejvielas vienai šķērssaistīta nātrija poliakrilāta daļai, tie jāizmanto daudzpolimēru šķērssaistīšanas metodē (t.i., dažādas šķērssaistīta nātrija poliakrilāta maisījuma daļas), lai sasniegtu mērķi – ātru un augstu ūdens absorbcijas spēju. Pamatprasības ir šādas: ūdens absorbcijas reizinātājs var sasniegt aptuveni 400 reizes, ūdens absorbcijas ātrums var sasniegt 75% no ūdens, ko absorbē ūdensnecaurlaidīgais materiāls; ūdensnecaurlaidīgā materiāla žūšanas termiskās stabilitātes prasības: ilgtermiņa temperatūras izturība 90°C, maksimālā darba temperatūra 160°C, momentānā temperatūras izturība 230°C (īpaši svarīgi fotoelektriskajiem kompozītmateriāla kabeļiem ar elektriskajiem signāliem); ūdens absorbcijas stabilitātes prasības pēc gēla veidošanās: pēc vairākiem termiskajiem cikliem (20°C ~ 95°C). Gēla stabilitātei pēc ūdens absorbcijas ir nepieciešama augsta viskozitāte un gēla stiprība pēc vairākiem termiskajiem cikliem (20°C līdz 95°C). Gēla stabilitāte ievērojami atšķiras atkarībā no sintēzes metodes un ražotāja izmantotajiem materiāliem. Tajā pašā laikā, jo lielāks izplešanās ātrums, jo labāk, daži produkti vienpusēji tiecas pēc ātruma, piedevu izmantošana neveicina hidrogela stabilitāti, var samazināt ūdens saglabāšanas spēju, bet tas neļauj panākt ūdensizturības efektu.
3. 3 ūdensnecaurlaidīgās lentes raksturlielumi Tā kā kabelis ražošanas, testēšanas, transportēšanas, uzglabāšanas un lietošanas procesā iztur vides pārbaudi, no optiskā kabeļa lietošanas viedokļa kabeļa ūdensnecaurlaidīgajai lentei ir šādas prasības:
1) šķiedru sadalījuma izskats, kompozītmateriāli bez delaminācijas un pulvera, ar noteiktu mehānisko izturību, kas piemēroti kabeļa vajadzībām;
2) vienmērīga, atkārtojama, stabila kvalitāte, veidojot kabeli, tas netiks delaminēts un neradīs
3) augsts izplešanās spiediens, ātrs izplešanās ātrums, laba želejas stabilitāte;
4) laba termiskā stabilitāte, piemērota dažādai turpmākai apstrādei;
5) augsta ķīmiskā stabilitāte, nesatur kodīgas sastāvdaļas, izturīgs pret baktērijām un pelējuma eroziju;
6) laba saderība ar citiem optiskā kabeļa materiāliem, oksidēšanās izturība utt.
4 Optisko kabeļu ūdensnecaurlaidības veiktspējas standarti
Liels skaits pētījumu rezultātu liecina, ka nekvalificēta ūdensizturība radīs lielu kaitējumu kabeļu pārraides veiktspējas ilgtermiņa stabilitātei. Šo kaitējumu ir grūti atklāt optiskās šķiedras kabeļu ražošanas procesā un rūpnīcas pārbaudē, taču tas pakāpeniski parādīsies kabeļa ieguldīšanas procesā pēc lietošanas. Tāpēc savlaicīga visaptverošu un precīzu testēšanas standartu izstrāde, lai atrastu pamatu visu pušu pieņemamam novērtējumam, ir kļuvusi par steidzamu uzdevumu. Autora plašie pētījumi, izpēte un eksperimenti ar ūdensnecaurlaidīgām lentēm ir nodrošinājuši atbilstošu tehnisko pamatu ūdensnecaurlaidīgu lentu tehnisko standartu izstrādei. Ūdensnecaurlaidības vērtības veiktspējas parametri tiek noteikti, pamatojoties uz sekojošo:
1) optiskā kabeļa standarta prasības hidroizolācijai (galvenokārt optiskā kabeļa materiāla prasības optiskā kabeļa standartā);
2) pieredze ūdens barjeru ražošanā un lietošanā, kā arī attiecīgi testēšanas pārskati;
3) pētījumu rezultāti par ūdensnecaurlaidīgu lentu īpašību ietekmi uz optisko šķiedru kabeļu veiktspēju.
4. 1 Izskats
Ūdensnecaurlaidīgās lentes izskatam jābūt vienmērīgi sadalītām šķiedrām; virsmai jābūt līdzenai un bez grumbām, krokām un plīsumiem; lentes platumā nedrīkst būt plaisu; kompozītmateriālam jābūt bez delaminācijas; lentei jābūt cieši uztītai, un rokā turamās lentes malām nedrīkst būt “salmu cepures formas”.
4.2 Hidroizolācijas starplikas mehāniskā izturība
Hidroizolācijas lentes stiepes izturība ir atkarīga no poliestera neaustās lentes ražošanas metodes; vienādos kvantitatīvos apstākļos viskozes metode ir labāka nekā karstās velmēšanas metode, un produkta stiepes izturība ir mazāka, un biezums ir plānāks. Hidroizolācijas lentes stiepes izturība mainās atkarībā no tā, kā kabelis ir aptīts vai aptīts ap kabeli.
Šis ir galvenais rādītājs divām ūdens bloķēšanas lentēm, kurām testa metodei jābūt vienādai ar ierīci, šķidrumu un testa procedūru. Galvenais ūdens bloķēšanas materiāls ūdens bloķēšanas lentē ir daļēji šķērssaistīts nātrija poliakrilāts un tā atvasinājumi, kas ir jutīgi pret ūdens kvalitātes prasību sastāvu un raksturu. Lai vienotu ūdens bloķēšanas lentes uzbriešanas augstuma standartu, priekšroka jādod dejonizēta ūdens izmantošanai (arbitrāžā tiek izmantots destilēts ūdens), jo dejonizētā ūdenī, kas būtībā ir tīrs ūdens, nav anjonu un katjonu komponentu. Ūdens absorbcijas sveķu absorbcijas reizinātājs dažādās ūdens kvalitātēs ievērojami atšķiras: tīrā ūdenī absorbcijas reizinātājs ir 100% no nominālās vērtības; krāna ūdenī tas ir no 40% līdz 60% (atkarībā no katras vietas ūdens kvalitātes); jūras ūdenī tas ir 12%; gruntsūdeņos vai notekūdeņos ir sarežģītāk, absorbcijas procentuālo daudzumu ir grūti noteikt, un tā vērtība būs ļoti zema. Lai nodrošinātu ūdensnecaurlaidības efektu un kabeļa kalpošanas laiku, vislabāk ir izmantot ūdensnecaurlaidīgu lenti ar uzbriešanas augstumu > 10 mm.
4.3 Elektriskās īpašības
Vispārīgi runājot, optiskais kabelis nesatur metāla stieples elektrisko signālu pārraidi, tāpēc neizmanto pusvadītāju pretestības ūdensnecaurlaidīgu lenti, tikai 33 Wang Qiang utt.: optiskā kabeļa ūdensnecaurlaidīga lente
Elektriskais kompozītmateriāla kabelis pirms elektrisko signālu klātbūtnes, īpašas prasības atkarībā no kabeļa struktūras saskaņā ar līgumu.
4.4 Termiskā stabilitāte Lielākā daļa ūdensnecaurlaidīgo lentu var atbilst termiskās stabilitātes prasībām: ilgtermiņa temperatūras izturība 90°C, maksimālā darba temperatūra 160°C, momentānā temperatūras izturība 230°C. Ūdensnecaurlaidīgās lentes veiktspējai nevajadzētu mainīties pēc noteikta laika perioda šajās temperatūrās.
Gela stiprībai jābūt intumescējoša materiāla vissvarīgākajai īpašībai, savukārt izplešanās ātrums tiek izmantots tikai, lai ierobežotu sākotnējās ūdens iesūkšanās garumu (mazāk par 1 m). Labam izplešanās materiālam jābūt ar atbilstošu izplešanās ātrumu un augstu viskozitāti. Sliktam ūdens barjeras materiālam, pat ar augstu izplešanās ātrumu un zemu viskozitāti, būs sliktas ūdens barjeras īpašības. To var pārbaudīt, salīdzinot ar vairākiem termiskajiem cikliem. Hidrolītiskos apstākļos želeja sadalīsies zemas viskozitātes šķidrumā, kas pasliktinās tā kvalitāti. To panāk, 2 stundas maisot tīra ūdens suspensiju, kas satur uzbriestošu pulveri. Iegūto želeju pēc tam atdala no liekā ūdens un ievieto rotējošā viskozimetrā, lai izmērītu viskozitāti pirms un pēc 24 stundām 95°C temperatūrā. Var redzēt atšķirību želejas stabilitātē. To parasti veic 8 stundu ciklos no 20°C līdz 95°C un 8 stundu ciklos no 95°C līdz 20°C. Attiecīgie Vācijas standarti pieprasa 126 8 stundu ciklus.
4. 5 Savietojamība Ūdens barjeras savietojamība ir īpaši svarīga īpašība attiecībā uz optiskās šķiedras kabeļa kalpošanas laiku, un tāpēc tā jāņem vērā saistībā ar līdz šim izmantotajiem optiskās šķiedras kabeļa materiāliem. Tā kā savietojamības parādīšanās prasa ilgu laiku, jāizmanto paātrinātā novecošanas tests, t.i., kabeļa materiāla paraugu noslauka, aptin ar sausas ūdensizturīgas lentes slāni un 10 dienas tur nemainīgas temperatūras kamerā 100°C temperatūrā, pēc tam nosver kvalitāti. Materiāla stiepes izturībai un pagarinājumam pēc testa nevajadzētu mainīties par vairāk kā 20%.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 22. jūlijs