1 Einleitung
Mit der rasanten Entwicklung der Kommunikationstechnologie im letzten Jahrzehnt hat sich der Anwendungsbereich von Glasfaserkabeln erweitert. Da die Umweltanforderungen an Glasfaserkabel immer weiter steigen, steigen auch die Anforderungen an die Qualität der in Glasfaserkabeln verwendeten Materialien. Wasserabweisendes Klebeband für Glasfaserkabel ist ein gängiges wasserabweisendes Material, das in der Glasfaserkabelindustrie verwendet wird. Die Rolle der Abdichtung, Wasserdichtigkeit, Feuchtigkeit und des Pufferschutzes bei Glasfaserkabeln ist weithin anerkannt und ihre Vielfalt und Leistung wurde kontinuierlich weiterentwickelt mit der Entwicklung von Glasfaserkabeln verbessert und perfektioniert. In den letzten Jahren wurde die „Trockenkern“-Struktur in das optische Kabel eingeführt. Bei dieser Art von Wassersperrmaterial für Kabel handelt es sich in der Regel um eine Kombination aus Band, Garn oder Beschichtung, um zu verhindern, dass Wasser in Längsrichtung in den Kabelkern eindringt. Mit der wachsenden Akzeptanz von Trockenkern-Glasfaserkabeln ersetzen Trockenkern-Glasfaserkabelmaterialien schnell die herkömmlichen Kabelfüllmassen auf Vaselinebasis. Das trockene Kernmaterial besteht aus einem Polymer, das schnell Wasser aufnimmt und so ein Hydrogel bildet, das aufquillt und die Wasserdurchdringungskanäle des Kabels füllt. Da das trockene Kernmaterial außerdem kein klebriges Fett enthält, sind keine Tücher, Lösungsmittel oder Reinigungsmittel erforderlich, um das Kabel für das Spleißen vorzubereiten, und die Kabelspleißzeit wird erheblich verkürzt. Das geringe Gewicht des Kabels und die gute Haftung zwischen dem äußeren Verstärkungsgarn und dem Mantel werden dadurch nicht beeinträchtigt, was es zu einer beliebten Wahl macht.
2 Der Einfluss von Wasser auf das Kabel und den Wasserwiderstandsmechanismus
Der Hauptgrund dafür, dass verschiedene wasserblockierende Maßnahmen ergriffen werden sollten, besteht darin, dass in das Kabel eindringendes Wasser in Wasserstoff und OH-Ionen zerfällt, was den Übertragungsverlust der optischen Faser erhöht, die Leistung der Faser verringert und die Leitung verkürzt Lebensdauer des Kabels. Die gebräuchlichsten wasserblockierenden Maßnahmen sind das Füllen mit Erdölpaste und das Anbringen von wasserblockierendem Klebeband, das in den Spalt zwischen Kabelseele und Mantel gefüllt wird, um zu verhindern, dass sich Wasser und Feuchtigkeit vertikal ausbreiten und so bei der Wasserblockierung eine Rolle spielen.
Wenn Kunstharze in großen Mengen als Isolatoren in Glasfaserkabeln (zunächst in Kabeln) eingesetzt werden, sind diese Isoliermaterialien auch nicht vor dem Eindringen von Wasser gefeit. Die Bildung von „Wasserbäumen“ im Isoliermaterial ist der Hauptgrund für die Beeinträchtigung der Übertragungsleistung. Der Mechanismus, durch den das Isoliermaterial von Wasserbäumen beeinflusst wird, wird üblicherweise wie folgt erklärt: Durch das starke elektrische Feld (eine andere Hypothese besagt, dass die chemischen Eigenschaften des Harzes durch die sehr schwache Entladung beschleunigter Elektronen verändert werden) dringen Wassermoleküle ein durch die unterschiedliche Anzahl vorhandener Mikroporen im Mantelmaterial des Glasfaserkabels. Die Wassermoleküle dringen durch die unterschiedliche Anzahl von Mikroporen im Kabelmantelmaterial ein, bilden „Wasserbäume“, sammeln nach und nach eine große Menge Wasser an, breiten sich in Längsrichtung des Kabels aus und beeinträchtigen die Leistung des Kabels. Nach jahrelanger internationaler Forschung und Erprobung wurde Mitte der 1980er Jahre eine Möglichkeit gefunden, Wasserbäume am besten zu eliminieren, d und verlangsamen das Wachstum von Wasserbäumen, indem sie das Wasser im Kabel innerhalb der Längsausbreitung blockieren; Gleichzeitig kann die Wassersperre aufgrund von äußerer Beschädigung und Eindringen von Wasser auch schnell das Wasser blockieren, ohne dass die Längsausbreitung des Kabels beeinträchtigt wird.
3 Übersicht über die Kabelwassersperre
3. 1 Klassifizierung von Glasfaserkabel-Wassersperren
Es gibt viele Möglichkeiten, Wasserbarrieren für optische Kabel zu klassifizieren, die nach ihrer Struktur, Qualität und Dicke klassifiziert werden können. Im Allgemeinen können sie nach ihrer Struktur klassifiziert werden: doppelseitig laminiertes Fugenband, einseitig beschichtetes Fugenband und Verbundfolien-Fugenband. Die Wasserbarrierefunktion der Wasserbarriere beruht hauptsächlich auf dem Material mit hoher Wasseraufnahme (Wasserbarriere genannt), das nach dem Auftreffen der Wasserbarriere auf Wasser schnell anschwellen kann und ein großes Gelvolumen bildet (die Wasserbarriere kann hunderte Male mehr absorbieren). Wasser als es selbst), wodurch das Wachstum des Wasserbaums verhindert und das weitere Eindringen und Ausbreiten von Wasser verhindert wird. Hierzu zählen sowohl natürliche als auch chemisch modifizierte Polysaccharide.
Obwohl diese natürlichen oder naturnahen Wasserblocker gute Eigenschaften haben, haben sie zwei fatale Nachteile:
1) sie sind biologisch abbaubar und 2) sie sind leicht entflammbar. Daher ist ihre Verwendung in Glasfaserkabelmaterialien unwahrscheinlich. Die andere Art von synthetischem Material im Wasserschutz sind Polyacrylate, die als Wasserschutz für optische Kabel verwendet werden können, weil sie die folgenden Anforderungen erfüllen: 1) Im trockenen Zustand können sie den bei der Herstellung optischer Kabel entstehenden Spannungen entgegenwirken;
2) Im trockenen Zustand können sie den Betriebsbedingungen von optischen Kabeln (Wärmewechsel von Raumtemperatur bis 90 °C) standhalten, ohne die Lebensdauer des Kabels zu beeinträchtigen, und können auch kurzzeitig hohen Temperaturen standhalten;
3) Wenn Wasser eindringt, können sie schnell aufquellen und ein Gel mit hoher Expansionsgeschwindigkeit bilden.
4) ein hochviskoses Gel erzeugen, auch bei hohen Temperaturen bleibt die Viskosität des Gels über lange Zeit stabil.
Die Synthese wasserabweisender Mittel kann grob in traditionelle chemische Methoden unterteilt werden – Umkehrphasenmethode (Wasser-in-Öl-Polymerisations-Vernetzungsmethode), eigene vernetzende Polymerisationsmethode – Scheibenmethode, Bestrahlungsmethode – „Kobalt 60“ γ -ray-Methode. Die Vernetzungsmethode basiert auf der γ-Strahlungsmethode „Cobalt 60“. Die verschiedenen Synthesemethoden haben unterschiedliche Polymerisations- und Vernetzungsgrade und daher sehr strenge Anforderungen an das in wasserblockierenden Bändern erforderliche wasserblockierende Mittel. Nur sehr wenige Polyacrylate können die oben genannten vier Anforderungen erfüllen. Nach praktischer Erfahrung können Wasserblocker (wasserabsorbierende Harze) nicht als Rohstoffe für einen einzelnen Teil des vernetzten Natriumpolyacrylats verwendet werden, sondern müssen in einem verwendet werden Multipolymer-Vernetzungsmethode (dh eine Vielzahl von Teilen der vernetzten Natriumpolyacrylat-Mischung), um den Zweck einer schnellen und hohen Wasserabsorption zu erreichen. Die Grundvoraussetzungen sind: Das Vielfache der Wasseraufnahme kann etwa das 400-fache erreichen, die Wasseraufnahmerate kann in der ersten Minute 75 % des vom Wasser absorbierten Wassers absorbieren. Anforderungen an die Wasserbeständigkeit beim Trocknen und an die thermische Stabilität: Langzeittemperaturbeständigkeit von 90 °C, maximale Arbeitstemperatur von 160 °C, sofortige Temperaturbeständigkeit von 230 °C (besonders wichtig für fotoelektrische Verbundkabel mit elektrischen Signalen); Wasseraufnahme nach der Bildung des Gels Stabilitätsanforderungen: nach mehreren thermischen Zyklen (20 °C bis 95 °C) Die Stabilität des Gels nach der Wasseraufnahme erfordert: hochviskoses Gel und Gelfestigkeit nach mehreren thermischen Zyklen (20 °C bis 95 °C). C). Die Stabilität des Gels variiert erheblich je nach Synthesemethode und den vom Hersteller verwendeten Materialien. Gleichzeitig ist es nicht umso besser, je schneller die Expansionsrate ist. Einige Produkte streben einseitig nach Geschwindigkeit, und die Verwendung von Zusatzstoffen ist nicht förderlich für die Stabilität des Hydrogels, die Zerstörung des Wasserrückhaltevermögens, aber nicht für die Erzielung der Wirkung Wasserbeständigkeit.
3. 3 Eigenschaften des wasserblockierenden Bandes Da das Kabel bei der Herstellung, Prüfung, dem Transport, der Lagerung und der Verwendung des Prozesses dem Umwelttest standhält, gilt aus Sicht der Verwendung von optischen Kabeln das wasserblockierende Band des Kabels Die Anforderungen lauten wie folgt:
1) Aussehen der Faserverteilung, Verbundwerkstoffe ohne Delaminierung und Pulver, mit einer bestimmten mechanischen Festigkeit, geeignet für die Anforderungen des Kabels;
2) Gleichmäßige, wiederholbare und stabile Qualität, bei der Bildung des Kabels wird es nicht delaminiert und erzeugt
3) hoher Expansionsdruck, schnelle Expansionsgeschwindigkeit, gute Gelstabilität;
4) gute thermische Stabilität, geeignet für verschiedene Weiterverarbeitungen;
5) hohe chemische Stabilität, enthält keine korrosiven Bestandteile, beständig gegen Bakterien und Schimmelpilzerosion;
6) gute Kompatibilität mit anderen Materialien des optischen Kabels, Oxidationsbeständigkeit usw.
4 Leistungsstandards für Wasserbarrieren für optische Kabel
Eine Vielzahl von Forschungsergebnissen zeigt, dass eine uneingeschränkte Wasserbeständigkeit der Langzeitstabilität der Kabelübertragungsleistung großen Schaden zufügen kann. Dieser Schaden ist im Herstellungsprozess und bei der Werksinspektion von Glasfaserkabeln schwer zu erkennen, wird aber nach und nach beim Verlegen des Kabels nach der Verwendung auftreten. Daher ist die rechtzeitige Entwicklung umfassender und genauer Teststandards, um eine Grundlage für die Bewertung zu finden, die von allen Parteien akzeptiert werden kann, zu einer dringenden Aufgabe geworden. Die umfangreichen Forschungen, Untersuchungen und Experimente des Autors zu Wasserblockierbändern haben eine angemessene technische Grundlage für die Entwicklung technischer Standards für Wasserblockierbänder bereitgestellt. Bestimmen Sie die Leistungsparameter des Wasserbarrierewerts anhand der folgenden Punkte:
1) die Anforderungen der Norm für optische Kabel an den Wasserstopper (hauptsächlich die Anforderungen an das Material des optischen Kabels in der Norm für optische Kabel);
2) Erfahrung in der Herstellung und Nutzung von Wassersperren und entsprechende Prüfberichte;
3) Forschungsergebnisse zum Einfluss der Eigenschaften wasserblockierender Bänder auf die Leistung von Glasfaserkabeln.
4. 1 Aussehen
Das Aussehen des Wassersperrbandes sollte aus gleichmäßig verteilten Fasern bestehen; die Oberfläche sollte flach und frei von Falten, Knicken und Rissen sein; es dürfen keine Risse in der Breite des Bandes vorhanden sein; das Verbundmaterial sollte frei von Delamination sein; Das Band sollte fest aufgewickelt sein und die Kanten des Handbandes sollten frei von der „Strohhutform“ sein.
4.2 Mechanische Festigkeit des Fugenbandes
Die Zugfestigkeit des Fugenbandes hängt von der Herstellungsmethode des Polyestervliesbandes ab. Unter gleichen quantitativen Bedingungen ist die Viskosemethode besser als die Warmwalzmethode zur Herstellung des Produkts. Die Zugfestigkeit ist ebenfalls geringer. Die Zugfestigkeit des Wassersperrbandes variiert je nach der Art und Weise, wie das Kabel umwickelt bzw. um das Kabel gewickelt wird.
Dies ist ein Schlüsselindikator für zwei der wasserabweisenden Bänder, bei denen die Testmethode mit dem Gerät, der Flüssigkeit und dem Testverfahren vereinheitlicht werden sollte. Das wichtigste wasserblockierende Material im wasserblockierenden Band ist teilweise vernetztes Natriumpolyacrylat und seine Derivate, die empfindlich auf die Zusammensetzung und Art der Anforderungen an die Wasserqualität reagieren, um den Standard der Quellhöhe des Wassers zu vereinheitlichen. Bei Sperrbändern ist die Verwendung von entionisiertem Wasser vorrangig (im Schiedsverfahren wird destilliertes Wasser verwendet), da entionisiertes Wasser, bei dem es sich grundsätzlich um reines Wasser handelt, keine anionischen und kationischen Bestandteile enthält. Der Absorptionsmultiplikator von Wasserabsorptionsharz variiert bei verschiedenen Wasserqualitäten stark, wenn der Absorptionsmultiplikator in reinem Wasser 100 % des Nominalwerts beträgt; im Leitungswasser sind es 40 bis 60 % (abhängig von der Wasserqualität des jeweiligen Standorts); im Meerwasser sind es 12 %; Grundwasser oder Dachrinnenwasser ist komplexer, es ist schwierig, den Absorptionsprozentsatz zu bestimmen, und sein Wert wird sehr niedrig sein. Um die Wassersperrwirkung und Lebensdauer des Kabels sicherzustellen, verwenden Sie am besten ein Wassersperrband mit einer Quellhöhe von > 10 mm.
4.3Elektrische Eigenschaften
Im Allgemeinen enthält das optische Kabel keine Übertragung elektrischer Signale über den Metalldraht, sodass kein halbleitendes Widerstandswasserband verwendet werden muss, sondern nur 33 Wang Qiang usw.: Wasserbeständigkeitsband des optischen Kabels
Elektrische Verbundkabel vor dem Vorhandensein elektrischer Signale, spezifische Anforderungen entsprechend der Struktur des Kabels im Vertrag.
4.4 Thermische Stabilität Die meisten Arten von wasserabweisenden Bändern können die Anforderungen an die thermische Stabilität erfüllen: Langzeittemperaturbeständigkeit von 90 °C, maximale Arbeitstemperatur von 160 °C, sofortige Temperaturbeständigkeit von 230 °C. Die Leistung des wasserabweisenden Bandes sollte sich nach einer bestimmten Zeitspanne bei diesen Temperaturen nicht ändern.
Die Gelfestigkeit sollte das wichtigste Merkmal eines intumeszierenden Materials sein, während die Expansionsgeschwindigkeit nur dazu dient, die Länge der anfänglichen Wasserpenetration (weniger als 1 m) zu begrenzen. Ein gutes Expansionsmaterial sollte die richtige Expansionsrate und eine hohe Viskosität haben. Ein Material mit schlechter Wasserbarriere hat selbst bei hoher Expansionsrate und niedriger Viskosität schlechte Wasserbarriereeigenschaften. Dies kann im Vergleich mit mehreren thermischen Zyklen getestet werden. Unter hydrolytischen Bedingungen zerfällt das Gel in eine Flüssigkeit mit niedriger Viskosität, was seine Qualität beeinträchtigt. Dies wird durch 2-stündiges Rühren einer reinen Wassersuspension mit Quellpulver erreicht. Das resultierende Gel wird dann vom überschüssigen Wasser getrennt und in ein Rotationsviskosimeter gegeben, um die Viskosität vor und nach 24 Stunden bei 95 °C zu messen. Der Unterschied in der Gelstabilität ist erkennbar. Dies erfolgt üblicherweise in Zyklen von 8 Stunden von 20 °C auf 95 °C und 8 Stunden von 95 °C auf 20 °C. Die einschlägigen deutschen Normen erfordern 126 Zyklen von 8 Stunden.
4.5 Kompatibilität Die Kompatibilität der Wassersperre ist ein besonders wichtiges Merkmal in Bezug auf die Lebensdauer des Glasfaserkabels und sollte daher in Bezug auf die bisher verwendeten Glasfaserkabelmaterialien berücksichtigt werden. Da es lange dauert, bis sich die Kompatibilität zeigt, muss der beschleunigte Alterungstest durchgeführt werden, d. h. die Probe des Kabelmaterials wird saubergewischt, mit einer Schicht trockenem, wasserfestem Klebeband umwickelt und 10 Minuten lang in einer Kammer mit konstanter Temperatur bei 100 °C aufbewahrt Tage, danach wird die Qualität gewogen. Die Zugfestigkeit und Dehnung des Materials sollte sich nach dem Test um nicht mehr als 20 % ändern.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 22.07.2022