Ümbris ehk väliskest on optilise kaabli konstruktsiooni kõige välimine kaitsekiht, mis on peamiselt valmistatud PE- ja PVC-ümbrismaterjalist ning erilistel puhkudel kasutatakse halogeenivaba leegiaeglustavat ümbrismaterjali ja elektrilise jälgimise suhtes vastupidavat ümbrismaterjali.
1. PE-ümbrise materjal
PE on polüetüleeni lühend ja see on etüleeni polümerisatsiooni teel moodustunud polümeerühend. Musta polüetüleenist kestamaterjali valmistatakse polüetüleenvaigu, stabilisaatori, süsinikmusta, antioksüdandi ja plastifikaatori ühtlase segamise ja granuleerimise teel teatud vahekorras. Optiliste kaablite kestade polüetüleenist kestamaterjalid võib tiheduse järgi jagada madaltihedusega polüetüleeniks (LDPE), lineaarseks madaltihedusega polüetüleeniks (LLDPE), keskmise tihedusega polüetüleeniks (MDPE) ja kõrgtihedusega polüetüleeniks (HDPE). Erineva tiheduse ja molekulaarstruktuuri tõttu on neil erinevad omadused. Madaltihedusega polüetüleen, tuntud ka kui kõrgsurve polüetüleen, moodustub etüleeni kopolümerisatsioonil kõrgel rõhul (üle 1500 atmosfääri) temperatuuril 200–300 °C hapniku kui katalüsaatori abil. Seetõttu sisaldab madaltihedusega polüetüleeni molekulaahel mitut erineva pikkusega haru, millel on kõrge ahela hargnemisaste, ebakorrapärane struktuur, madal kristallisus ning hea painduvus ja venivus. Suure tihedusega polüetüleen, tuntud ka kui madalrõhu polüetüleen, moodustub etüleeni polümerisatsioonil madalal rõhul (1-5 atmosfääri) ja temperatuuril 60-80 °C alumiiniumi ja titaani katalüsaatorite abil. Tänu suure tihedusega polüetüleeni kitsale molekulmassijaotusele ja molekulide korrapärasele paigutusele on sellel head mehaanilised omadused, hea keemiline vastupidavus ja lai kasutustemperatuuride vahemik. Keskmise tihedusega polüetüleenist kestmaterjal valmistatakse suure tihedusega polüetüleeni ja madala tihedusega polüetüleeni sobivas vahekorras segamisel või etüleenmonomeeri ja propüleeni (või 1-buteeni teise monomeeri) polümerisatsioonil. Seetõttu on keskmise tihedusega polüetüleeni omadused suure tihedusega polüetüleeni ja madala tihedusega polüetüleeni vahepealsed ning sellel on nii madala tihedusega polüetüleeni paindlikkus kui ka suure tihedusega polüetüleeni suurepärane kulumiskindlus ja tõmbetugevus. Lineaarne madala tihedusega polüetüleen polümeriseeritakse madalrõhu gaasifaasis või lahuse meetodil etüleenmonomeeri ja 2-olefiiniga. Lineaarse madala tihedusega polüetüleeni hargnemisaste on madala ja suure tiheduse vahel, seega on sellel suurepärane keskkonnamõjude pragunemise vastupidavus. Keskkonnamõjude pragunemise vastupidavus on PE-materjalide kvaliteedi kindlakstegemisel äärmiselt oluline näitaja. See viitab nähtusele, kus materjali katsekeha allutatakse pindaktiivse aine keskkonnas painutuspingepragudele. Materjali pingepragunemist mõjutavad tegurid on järgmised: molekulmass, molekulmassijaotus, kristallilisus ja molekulaarahela mikrostruktuur. Mida suurem on molekulmass, seda kitsam on molekulmassijaotus ja mida rohkem on ühendusi vahvlite vahel, seda parem on materjali keskkonnamõjude pragunemise vastupidavus ja seda pikem on materjali kasutusiga; samal ajal mõjutab seda näitajat ka materjali kristalliseerumine. Mida madalam on kristallilisus, seda parem on materjali keskkonnamõjude pragunemise vastupidavus. PE-materjalide tõmbetugevus ja katkevenivus on veel üks näitaja materjali toimivuse mõõtmiseks ja võivad ennustada ka materjali kasutuse lõpppunkti. PE-materjalide süsinikusisaldus suudab tõhusalt vastu seista ultraviolettkiirte erosioonile materjalil ja antioksüdandid võivad tõhusalt parandada materjali antioksüdantseid omadusi.
2. PVC ümbrismaterjal
PVC leegiaeglustav materjal sisaldab kloori aatomeid, mis põlevad leegis. Põlemisel laguneb see ja eraldab suures koguses söövitavat ja mürgist HCl-gaasi, mis põhjustab sekundaarset kahju, kuid kustub leegist lahkudes ise, seega on sellel omadus mitte levitada leeki; samal ajal on PVC-kesta materjalil hea paindlikkus ja venivus ning seda kasutatakse laialdaselt siseruumides kasutatavates optilistes kaablites.
3. Halogeenivaba leegiaeglustav ümbrismaterjal
Kuna polüvinüülkloriid tekitab põlemisel mürgiseid gaase, on inimesed välja töötanud vähese suitsuga, halogeenivaba, mittetoksilise ja puhta leegiaeglustava kestamaterjali, st lisades tavalistele kestamaterjalidele anorgaanilisi leegiaeglusteid Al(OH)3 ja Mg(OH)2, mis tulega kokkupuutel eraldavad kristallvett ja neelavad palju soojust, takistades seeläbi kestamaterjali temperatuuri tõusu ja põlemist. Kuna halogeenivabadele leegiaeglustavatele kestamaterjalidele lisatakse anorgaanilisi leegiaeglusteid, suureneb polümeeride juhtivus. Samal ajal on vaigud ja anorgaanilised leegiaeglustid täiesti erinevad kahefaasilised materjalid. Töötlemise ajal on vaja vältida leegiaeglustite ebaühtlast segunemist kohapeal. Anorgaanilisi leegiaeglusteid tuleks lisada sobivas koguses. Kui osakaal on liiga suur, väheneb materjali mehaaniline tugevus ja katkevenivus oluliselt. Halogeenivabade leegiaeglustite leegiaeglustavate omaduste hindamise näitajad on hapnikuindeks ja suitsu kontsentratsioon. Hapnikuindeks on minimaalne hapniku kontsentratsioon, mis on vajalik materjali tasakaalustatud põlemise säilitamiseks hapniku ja lämmastiku segagaasis. Mida suurem on hapnikuindeks, seda paremad on materjali leegiaeglustavad omadused. Suitsu kontsentratsioon arvutatakse, mõõtes materjali põlemisel tekkiva suitsu läbiva paralleelse valgusvihu läbilaskvust teatud ruumis ja optilise tee pikkusega. Mida madalam on suitsu kontsentratsioon, seda madalam on suitsu emissioon ja seda parem on materjali toimivus.
4. Elektrilise märgistuse suhtes vastupidav ümbrismaterjal
Üha rohkem isekandvaid optilisi kaableid (ADSS) paigaldatakse elektrivõrgu kõrgepinge õhuliinidega samasse torni. Kõrgepinge induktsioonvälja mõju kaablikestale ületamiseks on välja töötatud ja toodetud uus elektrilöögikindel kestamaterjal, mille puhul kontrollitakse rangelt süsinikmusta sisaldust, süsinikmusta osakeste suurust ja jaotust ning lisatakse spetsiaalseid lisandeid, et tagada kestamaterjalile suurepärane elektrilöögikindlus.
Postituse aeg: 26. august 2024