1 Sissejuhatus
Viimase kümnendi kiire arenguga seoses on kiudoptiliste kaablite rakendusvaldkond laienenud. Kuna kiudoptiliste kaablite keskkonnanõuded pidevalt suurenevad, suurenevad ka kiudoptilistes kaablites kasutatavate materjalide kvaliteedinõuded. Kiudoptilise kaabli veetõkketeip on kiudoptilise kaabli tööstuses kasutatav tavaline veetõkkematerjal. Kiudoptilise kaabli tihendamise, veekindluse, niiskuse ja puhverkaitse roll on laialdaselt tunnustatud ning selle sorte ja jõudlust on kiudoptilise kaabli arendamisega pidevalt täiustatud. Viimastel aastatel on optilises kaablis kasutusele võetud "kuiva südamiku" struktuur. Seda tüüpi kaabli veetõkkematerjal on tavaliselt lindi, lõnga või katte kombinatsioon, et vältida vee pikisuunalist tungimist kaabli südamikku. Kuivsüdamikuga kiudoptiliste kaablite kasvava populaarsuse tõttu asendavad kuivsüdamikuga kiudoptilise kaabli materjalid kiiresti traditsioonilisi vaseliinipõhiseid kaablitäitemass. Kuivsüdamikuga materjal kasutab polümeeri, mis imab kiiresti vett, moodustades hüdrogeeli, mis paisub ja täidab kaabli vee läbitungimiskanalid. Lisaks, kuna kuiv südamikmaterjal ei sisalda kleepuvat rasva, ei ole kaabli ühendamiseks ettevalmistamiseks vaja salvrätte, lahusteid ega puhastusvahendeid ning kaabli ühendamise aeg on oluliselt lühem. Kaabli kerge kaal ja hea nakkuvus välise tugevduslõnga ja kesta vahel ei vähene, mistõttu on see populaarne valik.
2 Vee mõju kaablile ja veekindluse mehhanismile
Peamine põhjus, miks tuleks võtta mitmesuguseid veetõkkeid, on see, et kaablisse sattuv vesi laguneb vesinikuks ja O₂H⁻ ioonideks, mis suurendavad optilise kiu ülekandekadu, vähendavad kiu jõudlust ja lühendavad kaabli eluiga. Kõige levinumad veetõkked on vaseliinipastaga täitmine ja veetõkkelindi lisamine, mis täidetakse kaabli südamiku ja kesta vaheline tühimik, et vältida vee ja niiskuse vertikaalset levikut, mängides seega rolli veetõkestamisel.
Kui sünteetilisi vaike kasutatakse suurtes kogustes isolaatoritena kiudoptilistes kaablites (esmakordselt kaablites), ei ole need isoleermaterjalid samuti veesissetungi suhtes immuunsed. "Veepuude" teke isoleermaterjalis on peamine põhjus, mis mõjutab ülekandevõimet. Mehhanismi, mille abil veepuud isoleermaterjali mõjutavad, selgitatakse tavaliselt järgmiselt: tugeva elektrivälja tõttu (teine hüpotees on, et vaigu keemilisi omadusi muudab kiirendatud elektronide väga nõrk tühjenemine) tungivad veemolekulid läbi kiudoptilise kaabli kattematerjalis olevate erineva arvu mikropooride. Veemolekulid tungivad läbi kaabli kattematerjalis olevate erineva arvu mikropooride, moodustades "veepuid", kogudes järk-järgult suures koguses vett ja levides kaabli pikisuunas, mõjutades kaabli jõudlust. Pärast aastaid kestnud rahvusvahelist uurimistööd ja katsetamist leiti 1980. aastate keskel parim viis veepuude tootmiseks, st kaabli ekstrusioonile eelnenud veeimavus- ja paisumiskiht, mis pärsib ja aeglustab veepuude kasvu, blokeerides vee kaabli pikisuunas; samal ajal võib veetõke väliste kahjustuste ja vee imbumise tõttu kiiresti vett blokeerida, mis ei takista kaabli pikisuunas levikut.
3 Kaabli veetõkke ülevaade
3. 1 Kiudoptilise kaabli veetõkete klassifikatsioon
Optiliste kaablite veetõkkeid saab liigitada mitmel viisil, kusjuures liigitamine toimub vastavalt nende struktuurile, kvaliteedile ja paksusele. Üldiselt saab neid liigitada vastavalt nende struktuurile: kahepoolne lamineeritud veetõke, ühepoolne kattega veetõke ja komposiitkilega veetõke. Veetõkke veetõkke funktsioon tuleneb peamiselt suurest veeimavusest materjalist (nn veetõke), mis pärast veetõkke kokkupuudet veega võib kiiresti paisuda, moodustades suure mahuga geeli (veetõke võib imada sadu kordi rohkem vett kui ise), takistades seeläbi veepuu kasvu ja takistades vee edasist imbumist ja levikut. Nende hulka kuuluvad nii looduslikud kui ka keemiliselt modifitseeritud polüsahhariidid.
Kuigi neil looduslikel või poollooduslikel veetõkestitel on head omadused, on neil kaks saatuslikku puudust:
1) need on biolagunevad ja 2) need on väga tuleohtlikud. Seetõttu on nende kasutamine fiiberoptiliste kaablite materjalides ebatõenäoline. Teist tüüpi sünteetilist materjali veekindlas materjalis esindavad polüakrülaadid, mida saab kasutada optiliste kaablite veekindlate materjalidena, kuna need vastavad järgmistele nõuetele: 1) kuivana suudavad nad neutraliseerida optiliste kaablite tootmisel tekkivaid pingeid;
2) kuivana taluvad nad optiliste kaablite töötingimusi (termitsüklid toatemperatuurist kuni 90 °C-ni), ilma et see mõjutaks kaabli eluiga, ning taluvad lühiajaliselt ka kõrgeid temperatuure;
3) vee sattumisel võivad nad kiiresti paisuda ja moodustada paisumiskiirusega geeli.
4) tekitavad väga viskoosse geeli, isegi kõrgetel temperatuuridel on geeli viskoossus pikka aega stabiilne.
Veetõrjevahendite sünteesi saab laias laastus jagada traditsioonilisteks keemilisteks meetoditeks – pöördfaasimeetod (vesi-õli polümerisatsiooni ristseotuse meetod), oma ristseotuse polümerisatsioonimeetod – ketasmeetod, kiiritusmeetod – „koobalt 60” γ-kiirgusmeetod. Ristseotuse meetod põhineb „koobalt 60” γ-kiirgusmeetodil. Erinevatel sünteesimeetoditel on erinev polümerisatsiooni ja ristseotuse aste ning seetõttu on vett imavate teipide vett imavale ainele väga ranged nõuded. Vaid väga vähesed polüakrülaadid suudavad täita ülaltoodud nelja nõuet. Praktilise kogemuse kohaselt ei saa vett imavaid aineid (vett imavaid vaiku) kasutada ristseotud naatriumpolüakrülaadi üksiku osa toorainena, vaid kiire ja suure veeimavuse saavutamiseks tuleb kasutada mitmepolümeerset ristseotuse meetodit (st ristseotud naatriumpolüakrülaadi segu erinevaid osi). Põhinõuded on järgmised: veeimavus võib ulatuda umbes 400-kordseni; veeimavus võib esimesel minutil imada 75% veekindla materjali poolt imatud veest; veekindla materjali kuivamise termilise stabiilsuse nõuded: pikaajaline temperatuuritaluvus 90 °C, maksimaalne töötemperatuur 160 °C, hetkeline temperatuuritaluvus 230 °C (eriti oluline fotoelektrilise komposiitkaabli puhul elektriliste signaalidega); veeimavus pärast geeli moodustumist peab olema stabiilsem pärast mitut termilist tsüklit (20 °C ~ 95 °C). Geeli stabiilsus pärast veeimavust nõuab: kõrget viskoossust ja geeli tugevust pärast mitut termilist tsüklit (20 °C kuni 95 °C). Geeli stabiilsus varieerub oluliselt sõltuvalt sünteesimeetodist ja tootja poolt kasutatud materjalidest. Samal ajal, mida kiirem on paisumiskiirus, seda parem, mõned tooted püüavad ühekülgselt kiirust saavutada, lisandite kasutamine ei soodusta hüdrogeeli stabiilsust, mis kahjustab veepeetusvõimet, kuid ei saavuta veekindluse efekti.
3. Veetõkkelindi 3 omadust Kuna kaabel peab tootmise, katsetamise, transpordi, ladustamise ja kasutamise ajal vastu keskkonnakatsetele, on optilise kaabli kasutamise seisukohast kaabli veetõkkelindile esitatavad nõuded järgmised:
1) välimus kiudude jaotus, komposiitmaterjalid ilma delaminatsioonita ja pulbrita, teatud mehaanilise tugevusega, sobivad kaabli vajadustele;
2) ühtlane, korduv ja stabiilne kvaliteet, kaabli moodustamisel ei teki delaminatsiooni ega eraldu tükke
3) kõrge paisumisrõhk, kiire paisumiskiirus, hea geeli stabiilsus;
4) hea termiline stabiilsus, sobib mitmesuguseks järgnevaks töötlemiseks;
5) kõrge keemiline stabiilsus, ei sisalda söövitavaid komponente, on bakteritele ja hallitusele vastupidav;
6) hea ühilduvus teiste optilise kaabli materjalidega, oksüdatsioonikindlus jne.
4 Optilise kaabli veetõkke toimivusstandardid
Suur hulk uuringutulemusi näitab, et tingimusteta veekindlus tekitab kaabli ülekande jõudluse pikaajalisele stabiilsusele suurt kahju. Seda kahju on kiudoptilise kaabli tootmisprotsessis ja tehase kontrollimisel raske tuvastada, kuid see ilmneb järk-järgult kaabli paigaldamise käigus pärast kasutamist. Seetõttu on kiireloomuliseks ülesandeks saanud terviklike ja täpsete katsestandardite õigeaegne väljatöötamine, et leida alus kõigi osapoolte poolt aktsepteeritavale hindamisele. Autori ulatuslikud uuringud, uuringud ja katsed veetõkkevöödega on loonud piisava tehnilise aluse veetõkkevöö tehniliste standardite väljatöötamiseks. Veetõkke väärtuse toimivusparameetrid määratakse järgmise põhjal:
1) optilise kaabli standardi nõuded veetõkkele (peamiselt optilise kaabli standardis optilise kaabli materjalile esitatavad nõuded);
2) kogemus veetõkete valmistamise ja kasutamise alal ning asjakohased katsearuanded;
3) uurimistulemused vetthülgavate teipide omaduste mõjust kiudoptiliste kaablite toimivusele.
4. 1 Välimus
Veetõkkelindi välimus peaks olema ühtlaselt jaotunud kiududega; pind peaks olema tasane ja kortsudeta, voltideta ja rebenditeta; teibi laiuses ei tohiks olla lõhesid; komposiitmaterjal peaks olema ilma kihistumiseta; teip peaks olema tihedalt keritud ja käeshoitava teibi servad peaksid olema „õlgkübarakujulised“.
4.2 Veetõkke mehaaniline tugevus
Veetõkke tõmbetugevus sõltub polüesterfliislindi valmistamismeetodist. Samades kvantitatiivsetes tingimustes on viskoosmeetod parem kui kuumvaltsimismeetod toote tõmbetugevuse ja paksuse osas. Veetõkkelindi tõmbetugevus varieerub sõltuvalt sellest, kuidas kaabel kaabli ümber mähitakse või keeratakse.
See on kahe vett blokeeriva vöö puhul võtmenäitaja, mille katsemeetod peaks olema seadme, vedeliku ja katseprotseduuriga ühtlustatud. Vee blokeeriva lindi peamine vett blokeeriv materjal on osaliselt ristseotud naatriumpolüakrülaat ja selle derivaadid, mis on tundlikud vee kvaliteedinõuete koostise ja olemuse suhtes. Vee blokeeriva lindi paisumiskõrguse standardi ühtlustamiseks tuleks eelistada deioniseeritud vett (arbitraažis kasutatakse destilleeritud vett), kuna deioniseeritud vees, mis on põhimõtteliselt puhas vesi, puuduvad anioonsed ja katioonsed komponendid. Vee imamisvaigu neeldumiskordaja varieerub erineva veekvaliteedi korral suuresti: puhtas vees on neeldumiskordaja 100% nimiväärtusest; kraanivees on see 40–60% (sõltuvalt iga asukoha vee kvaliteedist); merevees on see 12%; põhjavee või vihmaveerennide vee puhul on neeldumisprotsenti keeruline määrata ja selle väärtus on väga madal. Veetõkke efekti ja kaabli eluea tagamiseks on kõige parem kasutada veetõkketeipi, mille paisumiskõrgus on > 10 mm.
4.3 Elektrilised omadused
Üldiselt ei sisalda optiline kaabel metalltraadi elektrisignaalide edastamist, seega ei kasutata pooljuhtivat takistuslindi, ainult 33 Wang Qiang jne: optilise kaabli veekindluslint
Elektriline komposiitkaabel enne elektrisignaalide olemasolu, erinõuded vastavalt kaabli struktuurile lepingu alusel.
4.4 Termiline stabiilsus Enamik vetthülgavaid teipe vastab termilise stabiilsuse nõuetele: pikaajaline temperatuuritaluvus 90 °C, maksimaalne töötemperatuur 160 °C, hetkeline temperatuuritaluvus 230 °C. Veehülgava teibi toimivus ei tohiks nendel temperatuuridel pärast kindlaksmääratud ajaperioodi muutuda.
Geeli tugevus peaks olema paisuva materjali kõige olulisem omadus, samas kui paisumiskiirust kasutatakse ainult esialgse vee läbitungimise pikkuse piiramiseks (alla 1 m). Heal paisumismaterjalil peaks olema õige paisumiskiirus ja kõrge viskoossus. Halval veetõkkematerjalil, isegi suure paisumiskiiruse ja madala viskoossusega, on halvad veetõkke omadused. Seda saab testida, võrreldes seda mitmete termiliste tsüklitega. Hüdrolüütilistes tingimustes laguneb geel madala viskoossusega vedelikuks, mis halvendab selle kvaliteeti. See saavutatakse paisumispulbrit sisaldava puhta veesuspensiooni segamisega 2 tundi. Saadud geel eraldatakse seejärel liigsest veest ja asetatakse pöörlevasse viskosimeetrisse, et mõõta viskoossust enne ja pärast 24 tundi temperatuuril 95 °C. Geeli stabiilsuse erinevust on näha. Seda tehakse tavaliselt 8-tunniste tsüklitena temperatuuril 20 °C kuni 95 °C ja 8-tunniste tsüklitena temperatuuril 95 °C kuni 20 °C. Vastavad Saksa standardid nõuavad 126 8-tunnist tsüklit.
4. 5 Ühilduvus Veetõkke ühilduvus on kiudoptilise kaabli eluea seisukohast eriti oluline omadus ja seetõttu tuleks seda arvestada seni kasutatud kiudoptilise kaabli materjalidega seoses. Kuna ühilduvuse ilmnemine võtab kaua aega, tuleb kasutada kiirendatud vanandamistesti, st kaablimaterjali proov pühitakse puhtaks, mähitakse kuiva veekindla teibi kihiga ja hoitakse 10 päeva konstantse temperatuuriga kambris temperatuuril 100 °C, mille järel kaalutakse kvaliteeti. Materjali tõmbetugevus ja venivus ei tohiks pärast katset muutuda rohkem kui 20%.
Postituse aeg: 22. juuli 2022