1 Уводзіны
З хуткім развіццём камунікацыйных тэхналогій за апошняе дзесяцігоддзе ці каля таго сфера прымянення валаконна-аптычных кабеляў пашыраецца. Па меры таго, як экалагічныя патрабаванні да валаконна-аптычных кабеляў працягваюць расці, растуць і патрабаванні да якасці матэрыялаў, якія выкарыстоўваюцца ў валаконна-аптычных кабелях. Стужка для валаконна-аптычных кабеляў з'яўляецца распаўсюджаным матэрыялам для блакавання вады, які выкарыстоўваецца ў прамысловасці валаконна-аптычных кабеляў. Роля герметызацыі, гідраізаляцыі, абароны ад вільгаці і буфернай абароны ў валаконна-аптычным кабелі атрымала шырокае прызнанне, а яе разнавіднасці і характарыстыкі пастаянна ўдасканальваліся і паляпшаліся з развіццём валаконна-аптычных кабеляў. У апошнія гады ў аптычны кабель была ўведзена структура «сухога стрыжня». Гэты тып матэрыялу для воданепранікальнасці кабеля звычайна ўяўляе сабой камбінацыю стужкі, пражы або пакрыцця, каб прадухіліць пранікненне вады ў падоўжным кірунку ў стрыжань кабеля. З ростам папулярнасці валаконна-аптычных кабеляў з сухім стрыжнем, матэрыялы для валаконна-аптычных кабеляў з сухім стрыжнем хутка замяняюць традыцыйныя напаўняльныя кампазіты для кабеляў на аснове вазеліну. Матэрыял сухога стрыжня выкарыстоўвае палімер, які хутка паглынае ваду, утвараючы гідрагель, які набракае і запаўняе каналы пранікнення вады ў кабелі. Акрамя таго, паколькі сухі матэрыял стрыжня не ўтрымлівае ліпкай змазкі, для падрыхтоўкі кабеля да зрошчвання не патрабуюцца сурвэткі, растваральнікі або ачышчальнікі, і час зрошчвання значна скарачаецца. Малая вага кабеля і добрая адгезія паміж вонкавай арматурнай ніткай і абалонкай не памяншаюцца, што робіць яго папулярным выбарам.
2 Уплыў вады на кабель і механізм воданепранікальнасці
Асноўная прычына, па якой варта прымаць розныя меры па блакаванні вады, заключаецца ў тым, што вада, якая трапляе ў кабель, раскладаецца на вадарод і іоны O₂H⁻, што павялічвае страты перадачы аптычнага валакна, зніжае яго прадукцыйнасць і скарачае тэрмін службы кабеля. Найбольш распаўсюджанымі мерамі па блакаванні вады з'яўляюцца запаўненне вазелінавай пастай і даданне блакавальнай стужкі, якая запаўняе прамежак паміж стрыжнем і абалонкай кабеля, каб прадухіліць вертыкальнае распаўсюджванне вады і вільгаці, што спрыяе блакаванню вады.
Калі сінтэтычныя смалы выкарыстоўваюцца ў вялікіх колькасцях у якасці ізалятараў у валаконна-аптычных кабелях (у першую чаргу ў кабелях), гэтыя ізаляцыйныя матэрыялы таксама не ўстойлівыя да траплення вады. Утварэнне «вадзяных дрэў» у ізаляцыйным матэрыяле з'яўляецца асноўнай прычынай уплыву на характарыстыкі перадачы. Механізм, з дапамогай якога ізаляцыйны матэрыял падвяргаецца ўздзеянню «вадзяных дрэў», звычайна тлумачыцца наступным чынам: з-за моцнага электрычнага поля (іншая гіпотэза заключаецца ў тым, што хімічныя ўласцівасці смалы змяняюцца вельмі слабым разрадам паскораных электронаў), малекулы вады пранікаюць праз розную колькасць мікрапор, якія прысутнічаюць у матэрыяле абалонкі валаконна-аптычнага кабеля. Малекулы вады будуць пранікаць праз розную колькасць мікрапор у матэрыяле абалонкі кабеля, утвараючы «вадзяныя дрэвы», паступова назапашваючы вялікую колькасць вады і распаўсюджваючыся ў падоўжным кірунку кабеля, што ўплывае на характарыстыкі кабеля. Пасля шматгадовых міжнародных даследаванняў і выпрабаванняў у сярэдзіне 1980-х гадоў быў знойдзены найлепшы спосаб вытворчасці водных дрэў, гэта значыць, перад экструзіяй кабеля, абгорнуты пластом водапаглынання і пашырэння воднага бар'ера, каб стрымліваць і запавольваць рост водных дрэў, блакуючы ваду ў кабелі ўнутры падоўжнага распаўсюджвання; у той жа час, з-за знешніх пашкоджанняў і пранікнення вады, водны бар'ер таксама можа хутка блакаваць ваду, не дапускаючы падоўжнага распаўсюджвання кабеля.
3 Агляд кабельнага воднага бар'ера
3.1 Класіфікацыя водных бар'ераў для валаконна-аптычных кабеляў
Існуе мноства спосабаў класіфікацыі воданепранікальных бар'ераў для аптычных кабеляў у залежнасці ад іх структуры, якасці і таўшчыні. У цэлым іх можна класіфікаваць у залежнасці ад структуры: двухбаковыя ламінаваныя воданепранікальныя бар'еры, аднабаковыя пакрытыя воданепранікальныя бар'еры і кампазітныя плёнкавыя воданепранікальныя бар'еры. Функцыя воданепранікальнага бар'ера ў асноўным абумоўлена высокім водапаглынаннем матэрыялу (які называецца воданепранікальным бар'ерам), які можа хутка набракаць пасля кантакту з вадой, утвараючы вялікі аб'ём геля (воднепранікальны бар'ер можа паглынаць у сотні разоў больш вады, чым ён сам), тым самым перашкаджаючы росту воднага дрэва і далейшаму пранікненню і распаўсюджванню вады. Да іх адносяцца як натуральныя, так і хімічна мадыфікаваныя поліцукрыды.
Нягледзячы на тое, што гэтыя натуральныя або напаўнатуральныя вадаблокатары валодаюць добрымі ўласцівасцямі, у іх ёсць два фатальныя недахопы:
1) яны біяраскладальныя і 2) яны лёгкаўзгаральныя. Гэта робіць іх малаверагоднымі для выкарыстання ў матэрыялах для валаконна-аптычных кабеляў. Іншы тып сінтэтычных матэрыялаў у воданепранікальных матэрыялах прадстаўлены поліакрылатамі, якія можна выкарыстоўваць у якасці воданепранікальных пакрыццяў для аптычных кабеляў, паколькі яны адпавядаюць наступным патрабаванням: 1) у высыханні яны могуць супрацьстаяць напружанням, якія ўзнікаюць падчас вытворчасці аптычных кабеляў;
2) у сухім выглядзе яны могуць вытрымліваць умовы эксплуатацыі аптычных кабеляў (тэрмацыклічныя змены ад пакаёвай тэмпературы да 90 °C) без уплыву на тэрмін службы кабеля, а таксама могуць вытрымліваць высокія тэмпературы на працягу кароткіх перыядаў часу;
3) пры трапленні вады яны могуць хутка набракаць і ўтвараць гель з хуткасцю пашырэння.
4) утвараюць вельмі глейкі гель, нават пры высокіх тэмпературах глейкасць геля застаецца стабільнай на працягу доўгага часу.
Сінтэз воданепрымальных рэчываў можна ўмоўна падзяліць на традыцыйныя хімічныя метады - метад з абаротнай фазай (метад зшывання палімерызацыі вада ў алеі), уласны метад зшывання палімерызацыі - дыскавы метад, метад апрамянення - метад γ-выпраменьвання "кобальт 60". Метад зшывання заснаваны на метадзе γ-выпраменьвання "кобальт 60". Розныя метады сінтэзу маюць розную ступень палімерызацыі і зшывання, і таму вельмі строгія патрабаванні да воданепранікальнага агента, неабходнага для воданепранікальных стужак. Толькі вельмі нешматлікія поліакрылаты могуць адпавядаць вышэйзгаданым чатыром патрабаванням, згодна з практычным вопытам, воданепранікальныя агенты (водапаглынальныя смалы) не могуць выкарыстоўвацца ў якасці сыравіны для адной часткі зшытага поліакрылату натрыю, павінны выкарыстоўвацца ў метадзе шматпалімернага зшывання (г.зн. розныя часткі сумесі зшытага поліакрылату натрыю), каб дасягнуць мэты хуткага і высокага кратнага водапаглынання. Асноўныя патрабаванні: кратнасць водапаглынання можа дасягаць прыкладна 400 разоў, хуткасць водапаглынання можа дасягнуць 75% вады, паглынутай воданепранікальным матэрыялам, ужо ў першую хвіліну; патрабаванні да тэрмічнай стабільнасці пры высыханні з воданепранікальным матэрыялам: доўгатэрміновая тэмпературная ўстойлівасць 90°C, максімальная працоўная тэмпература 160°C, імгненная тэмпературная ўстойлівасць 230°C (асабліва важна для фотаэлектрычных кампазітных кабеляў з электрычнымі сігналамі); патрабаванні да стабільнасці пры водапаглынанні пасля ўтварэння геля: пасля некалькіх тэрмічных цыклаў (20°C ~ 95°C). Для стабільнасці геля пасля водапаглынання патрабуецца: высокая глейкасць геля і трываласць геля пасля некалькіх тэрмічных цыклаў (20°C ~ 95°C). Стабільнасць геля значна адрозніваецца ў залежнасці ад метаду сінтэзу і матэрыялаў, якія выкарыстоўваюцца вытворцам. У той жа час, чым хутчэй хуткасць пашырэння, тым лепш, некаторыя прадукты імкнуцца да хуткасці, выкарыстанне дабавак не спрыяе стабільнасці гідрагеля, руйнуючы здольнасць утрымліваць ваду, але не дасягае эфекту воданепранікальнасці.
3. 3 характарыстыкі воданепранікальнай стужкі Паколькі кабель падчас вытворчасці, выпрабаванняў, транспарціроўкі, захоўвання і выкарыстання вытрымлівае выпрабаванні на навакольнае асяроддзе, з пункту гледжання выкарыстання аптычнага кабеля, патрабаванні да воданепранікальнай стужкі наступныя:
1) знешні выгляд размеркавання валокнаў, кампазітныя матэрыялы без распластоўвання і парашка, з пэўнай механічнай трываласцю, прыдатныя для патрэб кабеля;
2) аднастайная, паўтаральная, стабільная якасць, пры фарміраванні кабеля не будзе расслаяцца і вырабляць
3) высокі ціск пашырэння, высокая хуткасць пашырэння, добрая стабільнасць геля;
4) добрая тэрмічная стабільнасць, падыходзіць для розных наступных апрацоўак;
5) высокая хімічная стабільнасць, не ўтрымлівае агрэсіўных кампанентаў, устойлівы да бактэрый і цвілі;
6) добрая сумяшчальнасць з іншымі матэрыяламі аптычнага кабеля, устойлівасць да акіслення і г.д.
4 Стандарты эксплуатацыйных характарыстык воднага бар'ера аптычнага кабеля
Вялікая колькасць вынікаў даследаванняў паказвае, што некваліфікаваная воданепранікальнасць прывядзе да вялікай шкоды для доўгатэрміновай стабільнасці прадукцыйнасці перадачы кабеля. Гэтую шкоду цяжка выявіць у працэсе вытворчасці і заводскай праверкі валаконна-аптычнага кабеля, але яна паступова з'яўляецца ў працэсе пракладкі кабеля пасля выкарыстання. Таму своечасовая распрацоўка комплексных і дакладных стандартаў выпрабаванняў, каб знайсці аснову для ацэнкі, якую могуць прыняць усе бакі, стала актуальнай задачай. Шырокія даследаванні, даследаванні і эксперыменты аўтара па воданепранікальных стужках забяспечылі адэкватную тэхнічную аснову для распрацоўкі тэхнічных стандартаў для воданепранікальных стужак. Вызначце параметры прадукцыйнасці значэння воданепранікальнага бар'ера на аснове наступнага:
1) патрабаванні стандарту аптычнага кабеля да гідраізаляцыі (у асноўным патрабаванні да матэрыялу аптычнага кабеля ў стандарце аптычнага кабеля);
2) вопыт вытворчасці і выкарыстання водных бар'ераў і адпаведныя справаздачы аб выпрабаваннях;
3) вынікі даследаванняў уплыву характарыстык воданепранікальных стужак на характарыстыкі валаконна-аптычных кабеляў.
4.1 Знешні выгляд
Воданепранікальная стужка павінна мець раўнамерна размеркаваныя валокны; паверхня павінна быць роўнай і без маршчын, заломаў і разрываў; па шырыні стужкі не павінна быць расколін; кампазітны матэрыял не павінен расслаяцца; стужка павінна быць шчыльна наматанай, а краю ручной стужкі не павінны мець формы «саламянага капелюша».
4.2 Механічная трываласць гідрашпанктуры
Трываласць гідраізаляцыйнай стужкі на разрыў залежыць ад спосабу вырабу поліэфірнай нетканай стужкі. Пры аднолькавых колькасных умовах віскозны метад мае лепшую трываласць на разрыў, чым гарачакатаны метад вытворчасці вырабу, а таўшчыня таксама меншая. Трываласць на разрыў гідраізаляцыйнай стужкі змяняецца ў залежнасці ад спосабу абкручвання кабеля або абкручвання вакол кабеля.
Гэта ключавы паказчык для двух воданепранікальных стужак, для якіх метад выпрабаванняў павінен быць уніфікаваны з прыладай, вадкасцю і працэдурай выпрабаванняў. Асноўным воданепранікальным матэрыялам у воданепранікальнай стужцы з'яўляецца часткова зшыты поліакрылат натрыю і яго вытворныя, якія адчувальныя да складу і характару патрабаванняў да якасці вады, таму для ўніфікацыі стандарту вышыні набракання воданепранікальнай стужкі пераважна выкарыстоўваецца дэіянізаваная вада (у арбітражы выкарыстоўваецца дыстыляваная вада), паколькі ў дэіянізаванай вадзе няма аніённых і катыённых кампанентаў, якая ў асноўным з'яўляецца чыстай вадой. Каэфіцыент паглынання воданепранікальнай смалы ў розных якасцях вады моцна адрозніваецца: калі каэфіцыент паглынання ў чыстай вадзе складае 100% ад намінальнага значэння, то ў вадаправоднай вадзе ён складае ад 40% да 60% (у залежнасці ад якасці вады ў кожным месцы); у марской вадзе ён складае 12%; падземныя воды або вада з рынваў больш складаныя, цяжка вызначыць працэнт паглынання, і яго значэнне будзе вельмі нізкім. Каб забяспечыць эфект воданепранікальнасці і тэрмін службы кабеля, лепш за ўсё выкарыстоўваць воданепранікальную стужку з вышынёй набракання > 10 мм.
4.3 Электрычныя ўласцівасці
Звычайна аптычны кабель не перадаецца па металічным дроце, таму не выкарыстоўваецца паўправадніковая воданепранікальная стужка, толькі 33 Ван Цян і г.д.: воданепранікальная стужка аптычнага кабеля.
Электрычны кампазітны кабель перад наяўнасцю электрычных сігналаў, канкрэтныя патрабаванні ў адпаведнасці са структурай кабеля па кантракце.
4.4 Тэрмічная ўстойлівасць Большасць разнавіднасцяў воданепранікальных стужак могуць адпавядаць патрабаванням да тэрмічнай устойлівасці: доўгатэрміновая тэмпературная ўстойлівасць 90°C, максімальная працоўная тэмпература 160°C, імгненная тэмпературная ўстойлівасць 230°C. Характарыстыкі воданепранікальнай стужкі не павінны змяняцца пасля зададзенага перыяду часу пры гэтых тэмпературах.
Трываласць геля павінна быць найважнейшай характарыстыкай інтумесцэнтнага матэрыялу, у той час як хуткасць пашырэння выкарыстоўваецца толькі для абмежавання даўжыні пачатковага пранікнення вады (менш за 1 м). Добры матэрыял з пашыральнымі ўласцівасцямі павінен мець правільную хуткасць пашырэння і высокую глейкасць. Дрэнны воданепранікальны матэрыял, нават з высокай хуткасцю пашырэння і нізкай глейкасцю, будзе мець дрэнныя воданепранікальныя ўласцівасці. Гэта можна праверыць у параўнанні з шэрагам тэрмічных цыклаў. Ва ўмовах гідралізу гель раскладзецца на вадкасць з нізкай глейкасцю, што пагоршыць яго якасць. Гэта дасягаецца шляхам перамешвання чыстай воднай суспензіі, якая змяшчае парашок для набракання, на працягу 2 гадзін. Затым атрыманы гель аддзяляюць ад лішку вады і змяшчаюць у круцільны вісказіметр для вымярэння глейкасці да і праз 24 гадзіны пры 95°C. Можна ўбачыць розніцу ў стабільнасці геля. Звычайна гэта робіцца цыкламі па 8 гадзін ад 20°C да 95°C і 8 гадзін ад 95°C да 20°C. Адпаведныя нямецкія стандарты патрабуюць 126 цыклаў па 8 гадзін.
4.5 Сумяшчальнасць Сумяшчальнасць воданепранікальнага бар'ера з'яўляецца асабліва важнай характарыстыкай у дачыненні да тэрміну службы валаконна-аптычнага кабеля і таму павінна ўлічвацца ў дачыненні да матэрыялаў валаконна-аптычнага кабеля, якія выкарыстоўваліся да гэтага часу. Паколькі сумяшчальнасць выяўляецца працяглы час, неабходна выкарыстоўваць выпрабаванне на паскоранае старэнне, г.зн. узор матэрыялу кабеля праціраюць чыстай вадой, абгортваюць пластом сухой воданепранікальнай стужкі і вытрымліваюць у камеры з пастаяннай тэмпературай 100°C на працягу 10 дзён, пасля чаго ўзважваюць якасць. Трываласць на расцяжэнне і падаўжэнне матэрыялу не павінны змяняцца больш чым на 20% пасля выпрабавання.
Час публікацыі: 22 ліпеня 2022 г.