1 Uvod
Za zagotovitev vzdolžnega tesnjenja optičnih kablov in preprečevanje prodiranja vode in vlage v kabel ali razvodno omarico ter korozije kovine in vlaken, kar bi povzročilo poškodbe zaradi vodika, prelom vlaken in močan padec električne izolacije, se za preprečevanje vode in vlage običajno uporabljajo naslednje metode:
1) Notranjost kabla napolnite s tiksotropno mastjo, vključno z vodoodbojno (hidrofobno) mastjo, mastjo, ki nabreka zaradi vode in toplotno raztezno mastjo. Ta vrsta materiala je mastna, polni veliko količino, je draga, zlahka onesnažuje okolje, je težko čistiti (zlasti pri spajanju kablov s topilom) in ima preveliko lastno težo.
2) V notranjem in zunanjem plašču med uporabo talilnega lepilnega obroča za vodo je ta metoda neučinkovita in zapleten postopek, ki ga lahko doseže le nekaj proizvajalcev. 3) Uporaba suhega raztezanja vodoodpornih materialov (vodovpojni ekspanzijski prašek, vodoodporni trak itd.). Ta metoda zahteva visoko tehnologijo, porabo materiala, visoke stroške, lastna teža kabla pa je tudi prevelika. V zadnjih letih je bila v optične kable uvedena struktura "suhega jedra", ki se je v tujini dobro uporabljala, zlasti pri reševanju problema velike lastne teže in zapletenega postopka spajanja velikega števila jeder optičnih kablov, kar ima neprimerljive prednosti. Vodoodporni material, uporabljen v tem kablu "suhega jedra", je vodoodporna preja. Vodoodporna preja lahko hitro absorbira vodo in nabrekne ter tvori gel, ki blokira prostor vodnega kanala kabla, s čimer doseže namen vodoodpornosti. Poleg tega vodoodporna preja ne vsebuje oljnih snovi in čas, potreben za pripravo spoja, se lahko znatno skrajša brez uporabe robčkov, topil in čistil. Da bi dosegli preprost postopek, priročno konstrukcijo, zanesljivo delovanje in poceni vodoodporne materiale, smo razvili novo vrsto vodoodporne preje za optične kable – vodoodporne nabrekljive preje.
2 Načelo blokiranja vode in značilnosti preje za blokiranje vode
Funkcija vodoodporne preje je uporaba glavnega dela vlaken vodoodporne preje za tvorbo velike količine gela (absorpcija vode lahko doseže več desetkratnik lastne prostornine, na primer v prvi minuti se lahko voda hitro razširi s približno 0,5 mm na približno 5,0 mm premera), sposobnost zadrževanja vode gela pa je precej močna in lahko učinkovito prepreči rast vodnega drevesa, s čimer prepreči nadaljnje prodiranje in širjenje vode ter doseže namen vodoodpornosti. Ker mora optični kabel med proizvodnjo, testiranjem, transportom, skladiščenjem in uporabo prenesti različne okoljske pogoje, mora imeti vodoodporna preja za uporabo v optičnem kablu naslednje lastnosti:
1) Čist videz, enakomerna debelina in mehka tekstura;
2) Določena mehanska trdnost za izpolnjevanje zahtev glede napetosti pri oblikovanju kabla;
3) hitro nabrekanje, dobra kemijska stabilnost in visoka trdnost za absorpcijo vode in tvorbo gela;
4) Dobra kemijska stabilnost, brez korozivnih komponent, odporna na bakterije in plesen;
5) Dobra toplotna stabilnost, dobra vremenska odpornost, prilagodljivost različnim nadaljnjim predelavam in proizvodnji ter različnim okoljem uporabe;
6) Dobra združljivost z drugimi materiali optičnega kabla.
3 Vodoodporna preja pri uporabi optičnih vlaken
3.1 Uporaba vodoodpornih prej v optičnih kablih
Proizvajalci optičnih kablov lahko v proizvodnem procesu uporabijo različne kabelske strukture, da zadostijo potrebam uporabnikov glede na njihovo dejansko situacijo in zahteve uporabnikov:
1) Vzdolžna zapora zunanjega plašča z vodoodpornimi nitmi
Pri oklepu iz nagubanega jeklenega traku mora biti zunanji plašč vzdolžno vodoodporen, da se prepreči vdor vlage v kabel ali priključno omarico. Za dosego vzdolžne vodne zapore zunanjega plašča se uporabljata dve vodni zaporni niti, od katerih je ena nameščena vzporedno z notranjim plaščem kabelskega jedra, druga pa je ovita okoli kabelskega jedra v določenem koraku (8 do 15 cm) in prekrita z nagubanim jeklenim trakom in PE (polietilenom), tako da vodna zaporna nit razdeli režo med kabelskim jedrom in jeklenim trakom v majhen zaprt prostor. Vodna zaporna nit bo v kratkem času nabrekla in tvorila gel, kar bo preprečilo vdor vode v kabel in omejilo vodo na nekaj majhnih prostorov v bližini mesta preloma, s čimer se doseže namen vzdolžne vodne zapore, kot je prikazano na sliki 1.
Slika 1: Tipična uporaba preje za blokiranje vode v optičnem kablu
2) Vzdolžno blokiranje vode v kabelskem jedru z vodoodpornimi nitmiV kabelskem jedru se lahko uporabita dva dela vodoodporne preje. Eden je v kabelskem jedru iz armirane jeklene žice, pri čemer se uporabljata dve vodoodporni preji, običajno ena vodoodporna preja in armirana jeklena žica, nameščeni vzporedno. Druga vodoodporna preja je ovita okoli žice z večjim korakom. Prav tako sta vzporedno nameščeni dve vodoodporni preji in armirana jeklena žica. Vodoodporna preja ima močno ekspanzijsko sposobnost in blokira vodo. Drugič, v ohlapni površini ohišja, preden se notranji ovoj stisne, se vodoodporna preja uporabi kot vezivna preja. Dve vodoodporni preji z manjšim korakom (1 ~ 2 cm) sta nameščeni v nasprotni smeri in tvorita gosto in majhno blokirno posodo, ki preprečuje vdor vode. Struktura "suhega kabelskega jedra" je ...
3.2 Izbira vodoodpornih prej
Da bi dosegli dobro vodoodpornost in zadovoljivo mehansko obdelavo v proizvodnem procesu optičnega kabla, je treba pri izbiri vodoodporne preje upoštevati naslednje vidike:
1) Debelina preje, ki blokira vodo
Da bi zagotovili, da lahko raztezanje vodoodporne preje zapolni vrzel v prerezu kabla, je izbira debeline vodoodporne preje ključnega pomena, seveda glede na strukturno velikost kabla in stopnjo raztezanja vodoodporne preje. V strukturi kabla je treba čim bolj zmanjšati prisotnost vrzeli, na primer z uporabo vodoodporne preje z visoko stopnjo raztezanja, nato pa se lahko premer vodoodporne preje zmanjša na najmanjši možni, da se doseže zanesljiva vodoodporna učinkovitost in prihranijo stroški.
2) Hitrost nabrekanja in trdnost gela preje, ki blokira vodo
Preskus penetracije vode po standardu IEC794-1-F5B se izvaja na celotnem prerezu optičnega kabla. 3 m vzorcu optičnega kabla se doda 1 m vodnega stebra, kar pomeni 24 ur delovanja brez puščanja. Če hitrost nabrekanja preje za blokiranje vode ne dohaja hitrosti infiltracije vode, je možno, da je voda v nekaj minutah po začetku preskusa prešla skozi vzorec in preja za blokiranje vode še ni popolnoma nabrekla. Čeprav bo po določenem času preja za blokiranje vode popolnoma nabrekla in blokirala vodo, je to tudi napaka. Če je hitrost raztezanja hitrejša in trdnost gela ni zadostna, ne bo dovolj odporna na tlak, ki ga ustvarja 1 m vodnega stebra, in blokiranje vode prav tako ne bo uspelo.
3) Mehkoba preje, ki blokira vodo
Ker mehkoba preje, ki blokira vodo, vpliva na mehanske lastnosti kabla, zlasti na bočni tlak, odpornost proti udarcem itd., je vpliv bolj očiten, zato je treba poskusiti uporabiti mehkejšo prejo, ki blokira vodo.
4) Natezna trdnost, raztezek in dolžina preje, ki blokira vodo
Pri izdelavi vsake dolžine kabelskega pladnja mora biti vodoodporna preja neprekinjena in neprekinjena, kar zahteva, da ima vodoodporna preja določeno natezno trdnost in raztezek, da se vodoodporna preja med proizvodnim procesom ne vleče in da se kabel ne poškoduje v primeru raztezanja, upogibanja ali zvijanja vodoodporne preje. Dolžina vodoodporne preje je odvisna predvsem od dolžine kabelskega pladnja, zato je za zmanjšanje števila menjav preje v neprekinjeni proizvodnji boljšo dolžino vodoodporne preje.
5) Kislost in alkalnost preje, ki blokira vodo, morata biti nevtralni, sicer bo preja, ki blokira vodo, reagirala z materialom kabla in izločila vodik.
6) Stabilnost preje, ki blokira vodo
Tabela 2: Primerjava strukture vodoodpornih prej z drugimi vodoodpornimi materiali
| Primerjaj artikle | Želejev nadev | Zaporni obroč za vročo talino | Trak za blokiranje vode | Preja za blokiranje vode |
| Vodoodpornost | Dobro | Dobro | Dobro | Dobro |
| Obdelovalnost | Preprosto | Zapleteno | Bolj zapleteno | Preprosto |
| Mehanske lastnosti | Kvalificiran | Kvalificiran | Kvalificiran | Kvalificiran |
| Dolgoročna zanesljivost | Dobro | Dobro | Dobro | Dobro |
| Moč lepljenja plašča | Sejem | Dobro | Sejem | Dobro |
| Tveganje povezave | Da | No | No | No |
| Oksidacijski učinki | Da | No | No | No |
| Topilo | Da | No | No | No |
| Masa na enoto dolžine optičnega kabla | Težka | Svetloba | Težji | Svetloba |
| Neželen pretok materiala | Možno | No | No | No |
| Čistoča v proizvodnji | Slabo | Bolj revni | Dobro | Dobro |
| Ravnanje z materiali | Težki železni bobni | Preprosto | Preprosto | Preprosto |
| Naložba v opremo | Velika | Velika | Večji | Majhna |
| Stroški materiala | Višje | Nizko | Višje | Spodnje |
| Proizvodni stroški | Višje | Višje | Višje | Spodnje |
Stabilnost vodoodpornih niti se meri predvsem s kratkoročno in dolgoročno stabilnostjo. Kratkoročna stabilnost se v glavnem nanaša na kratkotrajno zvišanje temperature (temperatura ekstruzijskega plašča do 220 ~ 240 °C) vpliva na vodoodporne lastnosti in mehanske lastnosti vodoodporne niti pri udarcu; dolgoročna stabilnost, ki upošteva predvsem staranje vodoodporne niti, stopnjo raztezanja, trdnost in stabilnost gela, natezno trdnost in raztezek pri udarcu, mora biti vodoodporna ves čas življenjske dobe kabla (20 ~ 30 let). Podobno kot mast za vodoodporne in vodoodporni trak sta trdnost in stabilnost gela vodoodporne niti pomembna lastnost. Vodoodporna preja z visoko trdnostjo gela in dobro stabilnostjo lahko ohranja dobre vodoodporne lastnosti dlje časa. Nasprotno pa se v skladu z ustreznimi nemškimi nacionalnimi standardi nekateri materiali pod pogoji hidrolize razgradijo v zelo mobilen material z nizko molekulsko maso in ne dosežejo namena dolgoročne vodoodpornosti.
3.3 Uporaba vodoodpornih prej
Preja za blokiranje vode kot odličen material za blokiranje vode v optičnih kablih nadomešča oljno pasto, talilno lepilo, obroč za blokiranje vode in trak za blokiranje vode itd., ki se v velikih količinah uporabljajo pri proizvodnji optičnih kablov. Tabela 2 prikazuje nekatere značilnosti teh materialov za blokiranje vode za primerjavo.
4 Zaključek
Skratka, vodoodporna preja je odličen vodoodporni material, primeren za optične kable, saj ima značilnosti preproste konstrukcije, zanesljivega delovanja, visoke proizvodne učinkovitosti in enostavne uporabe; uporaba materiala, ki polni optični kabel, pa ima prednosti majhne teže, zanesljivega delovanja in nizkih stroškov.
Čas objave: 16. julij 2022