Üblicherweise werden Glasfaserkabel in einer feuchten und dunklen Umgebung verlegt. Bei Beschädigung des Kabels dringt Feuchtigkeit an der beschädigten Stelle ein und beeinträchtigt es. Wasser kann die Kapazität von Kupferkabeln verändern und dadurch die Signalstärke verringern. Dies führt zu einem erhöhten Druck auf die optischen Komponenten im Kabel, was die Lichtübertragung stark beeinträchtigt. Daher werden Glasfaserkabel mit wasserabweisenden Materialien ummantelt. Wasserabweisendes Garn und Seil sind gängige Beispiele für solche Materialien. Diese Arbeit untersucht die Eigenschaften beider Materialien, analysiert die Gemeinsamkeiten und Unterschiede ihrer Herstellungsverfahren und bietet eine Orientierungshilfe für die Auswahl geeigneter wasserabweisender Materialien.
1. Leistungsvergleich von wasserblockierendem Garn und wasserblockierendem Seil
(1) Die Eigenschaften von wasserblockierendem Garn
Nach Prüfung des Wassergehalts und des Trocknungsverfahrens beträgt die Wasseraufnahme des wasserabweisenden Garns 48 g/g, die Zugfestigkeit 110,5 N, die Bruchdehnung 15,1 % und der Feuchtigkeitsgehalt 6 %. Die Eigenschaften des wasserabweisenden Garns erfüllen die Anforderungen an das Kabel, und der Spinnprozess ist ebenfalls durchführbar.
(2) Die Leistungsfähigkeit des Wassersperrseils
Das wasserabweisende Seil dient hauptsächlich als Füllmaterial für Spezialkabel. Es wird durch Tauchen, Verkleben und Trocknen von Polyesterfasern hergestellt. Nach dem vollständigen Aufrauen der Fasern zeichnet es sich durch hohe Längsfestigkeit, geringes Gewicht, geringe Dicke, hohe Zugfestigkeit, gute Isolationseigenschaften, geringe Elastizität und Korrosionsbeständigkeit aus.
(3) Die wichtigsten handwerklichen Technologien der einzelnen Prozesse
Bei wasserabweisendem Garn ist das Kardieren der kritischste Prozessschritt. Die relative Luftfeuchtigkeit muss dabei unter 50 % liegen. SAF-Faser und Polyester werden in einem bestimmten Verhältnis gemischt und gleichzeitig gekämmt. So verteilt sich die SAF-Faser während des Kardierens gleichmäßig auf dem Polyestervlies und bildet zusammen mit dem Polyester eine Netzwerkstruktur, die den Faserverlust reduziert. Die Anforderungen an das wasserabweisende Seil sind in dieser Phase ähnlich wie die an das Garn, und der Materialverlust muss so gering wie möglich sein. Durch die optimale Mischung der Fasern wird eine gute Produktionsgrundlage für das wasserabweisende Seil im Ausdünnungsprozess geschaffen.
Beim Vorspinnverfahren, dem letzten Arbeitsschritt, wird hauptsächlich das wasserblockierende Garn hergestellt. Dabei sind niedrige Geschwindigkeit, geringe Verstreckung, große Spinnwege und geringe Drehung wichtig. Die Gesamtsteuerung des Verstreckungsverhältnisses und des Flächengewichts in jedem Arbeitsschritt dient dazu, eine Garnfeinheit von 220 tex für das fertige wasserblockierende Garn zu erreichen. Für das wasserblockierende Seil ist das Vorspinnverfahren weniger wichtig als das wasserblockierende Garn. Hier liegt der Schwerpunkt auf der Endbearbeitung des Seils und der detaillierten Nachbearbeitung von Stellen, die im Produktionsprozess nicht berücksichtigt wurden, um die Qualität des Seils zu gewährleisten.
(4) Vergleich des Ablösens wasserabsorbierender Fasern in den einzelnen Prozessen
Bei wasserblockierendem Garn nimmt der Anteil an SAF-Fasern mit fortschreitendem Prozess ab. Die Reduktionsrate ist dabei relativ hoch und variiert je nach Prozessschritt. Die größte Schädigung tritt beim Kardieren auf. Experimentelle Untersuchungen zeigen, dass selbst bei einem optimalen Prozess die Schädigung der SAF-Fasern im Noil unvermeidbar ist. Im Vergleich zu wasserblockierendem Garn ist der Faserverlust bei wasserblockierendem Seil geringer, wodurch die Verluste in jedem Produktionsschritt minimiert werden. Mit fortschreitendem Prozess verbessert sich der Faserverlust weiter.
2. Anwendung von wasserundurchlässigem Garn und wasserundurchlässigem Seil in Kabeln und Glasfaserkabeln
Mit der technologischen Entwicklung der letzten Jahre werden wasserabweisende Garne und Seile hauptsächlich als Innenfüllung von Glasfaserkabeln eingesetzt. Im Allgemeinen werden drei dieser Garne oder Seile in das Kabel eingelegt. Eines davon befindet sich üblicherweise auf der zentralen Verstärkung, um die Stabilität des Kabels zu gewährleisten, während die beiden anderen außerhalb des Kabelkerns angeordnet sind, um eine optimale Wasserdichtigkeit zu erzielen. Der Einsatz wasserabweisender Garne und Seile verbessert die Eigenschaften von Glasfaserkabeln erheblich.
Um die Wasserdichtigkeit zu verbessern, muss die Funktionsweise des wasserdichten Garns genauer beschrieben werden, wodurch der Abstand zwischen Kabelkern und Mantel deutlich verringert wird. Dies verbessert die Wasserdichtigkeit des Kabels.
Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften verbessern sich Zug-, Druck- und Biegeeigenschaften des Glasfaserkabels nach dem Einbringen des wasserabweisenden Garns und Seils deutlich. Auch die Temperaturwechselbeständigkeit des Glasfaserkabels zeigt nach dem Einbringen des wasserabweisenden Garns und Seils keine nennenswerte zusätzliche Dämpfung. Beim Ummanteln des Glasfaserkabels wird das wasserabweisende Garn und Seil während der Formgebung verwendet, sodass die kontinuierliche Verarbeitung des Ummantelungsprozesses nicht beeinträchtigt wird und die Integrität des Glasfaserkabelmantels durch diese Konstruktion erhöht wird. Aus der obigen Analyse geht hervor, dass mit wasserabweisendem Garn und Seil ummantelte Glasfaserkabel einfacher zu verarbeiten sind, eine höhere Produktionseffizienz aufweisen, die Umweltbelastung reduzieren, eine bessere Wasserabweisung und eine höhere Integrität bieten.
3. Zusammenfassung
Nach vergleichenden Untersuchungen der Produktionsprozesse von wasserabweisendem Garn und Seil haben wir ein tieferes Verständnis der jeweiligen Leistungsfähigkeit und der notwendigen Vorsichtsmaßnahmen im Produktionsprozess gewonnen. Im Anwendungsfall kann so eine sinnvolle Auswahl entsprechend den Eigenschaften des Glasfaserkabels und der Produktionsmethode getroffen werden, um die Wasserabweisung zu verbessern, die Qualität des Glasfaserkabels zu gewährleisten und die Sicherheit der Stromversorgung zu erhöhen.
Veröffentlichungsdatum: 16. Januar 2023