Zusammenfassung: Aufgrund der Vorteile von Glasfaserkabeln findet deren Einsatz im Kommunikationsbereich stetig zugenommen. Um sie an unterschiedliche Umgebungen anzupassen, werden sie üblicherweise bereits im Designprozess mit einer entsprechenden Verstärkung versehen. Dieser Artikel beschreibt die Vorteile von Glasfasergarn als Verstärkungsmaterial für Glasfaserkabel, erläutert kurz deren Struktur und Eigenschaften und analysiert die Schwierigkeiten bei deren Verwendung.
Schlüsselwörter: Verstärkung, Glasfasergarn
1. Hintergrundbeschreibung
Die Entstehung und Entwicklung der Glasfaserkommunikation markiert eine bedeutende Revolution in der Geschichte der Telekommunikation. Sie hat die traditionelle Kommunikation grundlegend verändert und ermöglicht nun Hochgeschwindigkeits- und kapazitätsübergreifende Übertragungen ohne magnetische Störungen. Dank der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Glasfaserkabeln und der zugehörigen Kommunikationstechnologie hat sich auch die Glasfaserkommunikation selbst erheblich verbessert. Die zahlreichen Vorteile der Glasfaser führen zu einem stetig wachsenden Anwendungsbereich in der Kommunikationstechnik. Mit ihrer rasanten Entwicklung und vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten hat sich die Glasfaserkommunikation in diverse Bereiche der kabelgebundenen Kommunikation vorgewagt und ist zum wichtigsten Kommunikationsmedium der modernen Welt geworden. Ihr Einfluss auf das gesellschaftliche Leben nimmt immer weiter zu.
2. Die Anwendung der meisten und aller Arten von Verstärkungen
Um sich an unterschiedliche Umgebungen anzupassen, wird die entsprechende Verstärkung üblicherweise bereits im Kabeldesignprozess vorgesehen oder die Kabelstruktur an die jeweiligen Anforderungen angepasst. Glasfaserkabelverstärkungen lassen sich in metallische und nichtmetallische Verstärkungen unterteilen. Zu den wichtigsten metallischen Verstärkungselementen zählen Stahldraht in verschiedenen Stärken, Aluminiumbänder usw. Nichtmetallische Verstärkungselemente bestehen hauptsächlich aus Faserverbundkunststoffen (FRP), glasfaserverstärktem Kunststoff (KFRP), wasserabweisenden Bändern, Aramidfasern, Bindegarnen, Glasfasergarnen usw. Aufgrund ihrer hohen Härte und Festigkeit werden metallische Verstärkungen vorwiegend in Umgebungen mit hohen Anforderungen an die axiale Zugfestigkeit eingesetzt, beispielsweise bei Freileitungen im Freien, Rohrleitungen, Erdverlegung und ähnlichen Anwendungen. Nichtmetallische Verstärkungselemente erfüllen aufgrund ihrer Vielfalt unterschiedliche Funktionen. Da sie relativ weich sind und eine geringere Zugfestigkeit als metallische Verstärkungen aufweisen, eignen sie sich für den Einsatz in Innenräumen, in Gebäuden, zwischen Etagen oder zur Anbringung an metallverstärkten Glasfaserkabeln, wenn dies erforderlich ist. Für spezielle Umgebungen, wie beispielsweise die oben erwähnte nagetiergefährdete Umgebung, sind besondere Verstärkungen erforderlich, um nicht nur die geforderten axialen und lateralen Spannungen aufzunehmen, sondern auch zusätzliche Anforderungen wie Nagebeständigkeit zu erfüllen. Dieser Artikel beschreibt die Anwendung von Glasfasergarn als Verstärkung in HF-Zugkabeln, Rohrschellenkabeln und nagetiersicheren Kabeln.
3. Glasfasergarn und seine Vorteile
Glasfaser ist ein neuartiger technischer Werkstoff mit hervorragenden Eigenschaften wie Nichtbrennbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, hoher Temperaturbeständigkeit, Feuchtigkeitsaufnahme und Dehnbarkeit. Aufgrund seiner elektrischen, mechanischen, chemischen und optischen Eigenschaften findet er breite Anwendung in verschiedenen Branchen. Glasfasergarn lässt sich in zwei Typen unterteilen: drehfreies und gedrehtes Garn, das üblicherweise für die Herstellung von Glasfaserkabeln verwendet wird.
Glasfasergarn als Verstärkungsmaterial für Glasfaserkabel bietet folgende Vorteile:
(1) Bei den Anforderungen an die Zugfestigkeit kann anstelle von Aramid Glasfasergarn als Zugelement für das Glasfaserkabel verwendet werden. Dies ist wirtschaftlich und praktikabel. Aramid ist eine neue Hightech-Kunstfaser mit den Vorteilen extrem hoher Festigkeit, hohem Elastizitätsmodul und hoher Temperaturbeständigkeit. Der hohe Preis von Aramid wirkt sich wiederum direkt auf die Kosten des Glasfaserkabels aus. Glasfasergarn kostet etwa 1/20 von Aramid, und die anderen Leistungskennwerte unterscheiden sich kaum. Daher kann Glasfasergarn als Ersatz für Aramid verwendet werden, was wirtschaftlicher ist. Der Leistungsvergleich zwischen Aramid- und Glasfasergarn ist in der folgenden Tabelle dargestellt.
Tabellenvergleich der Leistungsfähigkeit von Aramid- und Glasfasergarn
(2) Glasfasergarn ist ungiftig und unschädlich, nicht brennbar, korrosionsbeständig, hochtemperaturbeständig, dehnungsarm, chemisch stabil und erfüllt die Leistungsanforderungen für Glasfaserkabel, wie z. B. RoHS. Das Glasfasergarn zeichnet sich zudem durch verbesserte Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit sowie Wärmespeicher- und Isolationseigenschaften aus. Es gewährleistet den einwandfreien Betrieb des Glasfaserkabels bei hohen und niedrigen Temperaturen und ermöglicht dessen Einsatz auch unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen. Dank seiner Isolationseigenschaften ist das Glasfaserkabel vor Blitzeinschlägen und anderen elektromagnetischen Störungen geschützt und findet breite Anwendung in dielektrischen Glasfaserkabeln.
(3) Mit Glasfasergarn gefüllte Glasfaserkabel können die Kabelstruktur kompakter gestalten und die Zug- und Druckfestigkeit des Kabels erhöhen.
(4) Wasserundurchlässiges Glasfasergarn ist eine der besten Methoden, um Wasser in Glasfaserkabeln abzudichten. Die wasserundurchlässige Wirkung von Glasfasergarn ist besser als die von Aramidgarn, das eine Quellrate von 160 % aufweist, während Glasfasergarn eine Quellrate von 200 % erreicht. Mit zunehmender Menge an Glasfasergarn verbessert sich die wasserundurchlässige Wirkung noch weiter. Es handelt sich um eine trockene wasserundurchlässige Struktur, sodass beim Verbinden kein Ölpaste aufgetragen werden muss. Dies vereinfacht die Installation und entspricht besser den Umweltauflagen.
(5) Glasfasergarn als Verstärkungsstruktur von Glasfaserkabeln bietet eine hohe Flexibilität. Dadurch werden die Nachteile von Glasfaserkabeln, die aufgrund der Verstärkung zu steif und schwer biegbar sind, beseitigt. Dies vereinfacht die Produktion und Installation erheblich. Die Biegeeigenschaften des Glasfaserkabels werden kaum beeinträchtigt, und der Biegeradius kann bis zum Zehnfachen des Kabelaußendurchmessers betragen. Dies ist besonders geeignet für komplexe Verlegeumgebungen.
(6) Die Dichte des Glasfasergarns beträgt 2,5 g/cm3. Das Glasfaserkabel mit Glasfasergarn als Verstärkung ist leicht, wodurch die Transportkosten gesenkt werden.
(7) Glasfasergarn bietet ebenfalls einen guten Schutz vor Nagetieren. In vielen Gebieten und Bergregionen Chinas findet Nagetiere ideale Lebensbedingungen vor. Der charakteristische Geruch der Kunststoffummantelung von Glasfaserkabeln lockt sie leicht zum Annagen an. Daher kommt es häufig zu Nagetierbissen an Kommunikationskabeln, was die Kommunikationsqualität beeinträchtigt und in schwerwiegenden Fällen sogar zum Ausfall des Hauptkommunikationsnetzes und damit zu erheblichen gesellschaftlichen Schäden führen kann. Die Vor- und Nachteile herkömmlicher Nagetierschutzmethoden und des Nagetierschutzes mit Glasfasergarn werden in der folgenden Tabelle verglichen.
6. Schlussfolgerung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Glasfasergarn nicht nur hervorragende Eigenschaften, sondern auch einen niedrigen Preis aufweist und daher mit Sicherheit zu einem immer häufiger verwendeten Verstärkungsmaterial für Glasfaserkabel wird. Dies senkt die Produktionskosten der Glasfaserkabelhersteller und ermöglicht es, die unterschiedlichen Bedürfnisse in- und ausländischer Kunden besser zu erfüllen.
Veröffentlichungsdatum: 09.07.2022