Der Mantel oder Außenmantel ist die äußerste Schutzschicht in der optischen Kabelstruktur und besteht hauptsächlich aus PE-Mantelmaterial und PVC-Mantelmaterial. In besonderen Fällen werden halogenfreies flammhemmendes Mantelmaterial und stromverfolgungsbeständiges Mantelmaterial verwendet.
1. PE-Mantelmaterial
PE ist die Abkürzung für Polyethylen, eine Polymerverbindung, die durch Polymerisation von Ethylen entsteht. Das schwarze Polyethylen-Ummantelungsmaterial wird durch gleichmäßiges Mischen und Granulieren von Polyethylenharz mit Stabilisator, Ruß, Antioxidationsmittel und Weichmacher in einem bestimmten Verhältnis hergestellt. Polyethylenmantelmaterialien für optische Kabelmäntel können je nach Dichte in Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE) und Polyethylen hoher Dichte (HDPE) unterteilt werden. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Dichte und Molekülstruktur weisen sie unterschiedliche Eigenschaften auf. Polyethylen niedriger Dichte, auch Hochdruckpolyethylen genannt, entsteht durch Copolymerisation von Ethylen unter hohem Druck (über 1500 Atmosphären) bei 200–300 °C mit Sauerstoff als Katalysator. Daher enthält die Molekülkette von Polyethylen niedriger Dichte mehrere Zweige unterschiedlicher Länge mit einem hohen Grad an Kettenverzweigung, unregelmäßiger Struktur, geringer Kristallinität und guter Flexibilität und Dehnung. Polyethylen hoher Dichte, auch Niederdruckpolyethylen genannt, entsteht durch Polymerisation von Ethylen bei niedrigem Druck (1–5 Atmosphären) und 60–80 °C mit Aluminium- und Titankatalysatoren. Aufgrund der engen Molekulargewichtsverteilung von Polyethylen hoher Dichte und der geordneten Anordnung der Moleküle weist es gute mechanische Eigenschaften, eine gute chemische Beständigkeit und einen breiten Temperatureinsatzbereich auf. Mantelmaterial aus Polyethylen mittlerer Dichte wird durch Mischen von Polyethylen hoher Dichte und Polyethylen niedriger Dichte in einem geeigneten Verhältnis oder durch Polymerisation von Ethylenmonomer und Propylen (oder dem zweiten Monomer von 1-Buten) hergestellt. Daher liegt die Leistung von Polyethylen mittlerer Dichte zwischen der von Polyethylen hoher Dichte und Polyethylen niedriger Dichte und weist sowohl die Flexibilität von Polyethylen niedriger Dichte als auch die hervorragende Verschleißfestigkeit und Zugfestigkeit von Polyethylen hoher Dichte auf. Lineares Polyethylen niedriger Dichte wird durch Niederdruck-Gasphasen- oder Lösungsverfahren mit Ethylenmonomer und 2-Olefin polymerisiert. Der Verzweigungsgrad von linearem Polyethylen niedriger Dichte liegt zwischen niedriger Dichte und hoher Dichte, sodass es eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Spannungsrisse in der Umgebung aufweist. Die Beständigkeit gegen Spannungsrisse in der Umgebung ist ein äußerst wichtiger Indikator zur Identifizierung der Qualität von PE-Materialien. Es bezieht sich auf das Phänomen, dass das Material des Teststücks in der Umgebung von Tensid Biegespannungsrissen ausgesetzt ist. Zu den Faktoren, die die Spannungsrissbildung im Material beeinflussen, gehören: Molekulargewicht, Molekulargewichtsverteilung, Kristallinität und Mikrostruktur der Molekülkette. Je größer das Molekulargewicht, desto enger die Molekulargewichtsverteilung, desto mehr Verbindungen zwischen den Wafern, desto besser ist die Beständigkeit des Materials gegen Spannungsrisse in der Umgebung und desto länger ist die Lebensdauer des Materials. Gleichzeitig beeinflusst auch die Kristallisation des Materials diesen Indikator. Je niedriger die Kristallinität, desto besser ist die Spannungsrissbeständigkeit des Materials. Die Zugfestigkeit und Bruchdehnung von PE-Materialien sind ein weiterer Indikator zur Messung der Leistung des Materials und können auch den Endpunkt der Materialverwendung vorhersagen. Der Kohlenstoffgehalt in PE-Materialien kann der Erosion ultravioletter Strahlen auf dem Material wirksam widerstehen, und Antioxidantien können die antioxidativen Eigenschaften des Materials wirksam verbessern.
2. PVC-Mantelmaterial
Flammhemmendes PVC-Material enthält Chloratome, die in der Flamme verbrennen. Beim Verbrennen zersetzt es sich und setzt eine große Menge ätzendes und giftiges HCL-Gas frei, das sekundäre Schäden verursacht. Beim Verlassen der Flamme erlischt es jedoch selbst und hat daher die Eigenschaft, die Flamme nicht auszubreiten. Gleichzeitig weist das PVC-Mantelmaterial eine gute Flexibilität und Dehnbarkeit auf und wird häufig in optischen Innenkabeln verwendet.
3. Halogenfrei flammhemmendes Mantelmaterial
Da Polyvinylchlorid beim Verbrennen giftige Gase erzeugt, hat man ein raucharmes, halogenfreies, ungiftiges und sauberes flammhemmendes Mantelmaterial entwickelt, das heißt, es fügt anorganische Flammschutzmittel Al(OH)3 und Mg(OH)2 hinzu zu gewöhnlichen Mantelmaterialien, die bei Feuereinwirkung Kristallwasser freisetzen und viel Wärme absorbieren, wodurch verhindert wird, dass die Temperatur des Mantelmaterials ansteigt und eine Verbrennung verhindert wird. Da den halogenfreien flammhemmenden Mantelmaterialien anorganische Flammschutzmittel zugesetzt werden, erhöht sich die Leitfähigkeit von Polymeren. Gleichzeitig sind Harze und anorganische Flammschutzmittel völlig unterschiedliche zweiphasige Materialien. Bei der Verarbeitung ist darauf zu achten, dass sich die Flammschutzmittel lokal nicht ungleichmäßig vermischen. Anorganische Flammschutzmittel sollten in angemessenen Mengen zugesetzt werden. Bei einem zu großen Anteil wird die mechanische Festigkeit und Bruchdehnung des Materials stark reduziert. Die Indikatoren zur Bewertung der flammhemmenden Eigenschaften von halogenfreien Flammschutzmitteln sind der Sauerstoffindex und die Rauchkonzentration. Der Sauerstoffindex ist die minimale Sauerstoffkonzentration, die das Material benötigt, um eine ausgewogene Verbrennung in einem Mischgas aus Sauerstoff und Stickstoff aufrechtzuerhalten. Je größer der Sauerstoffindex, desto besser sind die flammhemmenden Eigenschaften des Materials. Die Rauchkonzentration wird berechnet, indem die Durchlässigkeit des parallelen Lichtstrahls gemessen wird, der durch den bei der Verbrennung des Materials erzeugten Rauch in einem bestimmten Raum und einer bestimmten optischen Weglänge verläuft. Je niedriger die Rauchkonzentration, desto geringer die Rauchemission und desto besser die Materialleistung.
4. Ummantelungsmaterial, das elektrischen Markierungen standhält
In Energiekommunikationssystemen werden immer mehr selbsttragende optische Kabel (ADSS) für alle Medien im selben Turm wie Hochspannungsfreileitungen verlegt. Um den Einfluss des elektrischen Hochspannungsinduktionsfelds auf den Kabelmantel zu überwinden, haben Menschen ein neues elektrisches, narbenbeständiges Mantelmaterial entwickelt und hergestellt, wobei das Mantelmaterial durch strenge Kontrolle des Rußgehalts, der Größe und Verteilung der Rußpartikel hergestellt wurde Durch die Zugabe spezieller Zusatzstoffe weist das Mantelmaterial eine hervorragende Beständigkeit gegen elektrische Narben auf.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 26. August 2024