1 Sissejuhatus
Kiudoptiliste kaablite pikisuunalise tihendamise tagamiseks ning vee ja niiskuse tungimise vältimiseks kaablisse või ühenduskarpi ning metalli ja kiu korrodeerimise vältimiseks, mis võib põhjustada vesinikkahjustusi, kiu purunemist ja elektriisolatsiooni jõudluse järsku langust, kasutatakse tavaliselt järgmisi meetodeid:
1) Kaabli sisemuse täitmine tiksotroopse määrdega, sealhulgas vetthülgava (hüdrofoobse), vett paisuva ja soojuspaisuva tüüpi määrdega. Seda tüüpi materjalid on õlised, täidavad suures koguses, on kallid, kergesti keskkonda saastavad, raskesti puhastatavad (eriti kaabli ühendamisel lahustiga puhastamiseks) ja kaabli omakaal on liiga suur.
2) Sisemise ja väliskesta vahel kasutatakse kuumliimiga veetõkkerõngast, mis on ebaefektiivne ja keerukas protsess, mida suudavad saavutada vaid vähesed tootjad. 3) Veetõkete materjalide (vett imav paisumispulber, vett blokeeriv teip jne) kuivpaisumise kasutamine. See meetod nõuab kõrgtehnoloogiat, materjalikulu, suuri kulusid ja kaabli omakaal on samuti liiga raske. Viimastel aastatel on optilise kaabli puhul kasutusele võetud „kuivsüdamiku“ struktuur, mida on välismaal hästi rakendatud, eriti suure südamiku arvuga optilise kaabli raske omakaalu ja keeruka ühendamisprotsessi probleemi lahendamisel, millel on võrreldamatud eelised. Selles „kuivsüdamikuga“ kaablis kasutatav vett blokeeriv materjal on vett blokeeriv lõng. Veetõkke lõng imab kiiresti vett ja paisub, moodustades geeli, blokeerides kaabli veekanali ruumi, saavutades seeläbi vett blokeeriva eesmärgi. Lisaks ei sisalda vett blokeeriv lõng õliseid aineid ja ühendamise ettevalmistamiseks kuluvat aega saab oluliselt lühendada ilma salvrätikute, lahustite ja puhastusvahenditeta. Lihtsa protsessi, mugava konstruktsiooni, usaldusväärse jõudluse ja odavate vett blokeerivate materjalide saavutamiseks töötasime välja uut tüüpi optilise kaabli vett blokeeriva lõnga - vett blokeeriva paisuva lõnga.
2 Vee blokeerimise põhimõte ja vett blokeeriva lõnga omadused
Veetõkke lõnga veetõkkefunktsioon seisneb selles, et veetõkke lõnga põhikiududest moodustub suur geelimaht (veeimavus võib ulatuda kümneid kordi oma mahust, näiteks esimesel minutil võib vee läbimõõt kiiresti paisuda umbes 0,5 mm-lt umbes 5,0 mm-ni) ja geeli veepeetusvõime on üsna tugev, mis takistab tõhusalt veepuu kasvu, takistades seega vee edasist imbumist ja levikut, et saavutada veekindluse eesmärk. Kuna kiudoptiline kaabel peab tootmise, katsetamise, transportimise, ladustamise ja kasutamise ajal vastu pidama erinevatele keskkonnatingimustele, peab veetõkke lõngal olema järgmised omadused, et seda saaks kiudoptilises kaablis kasutada:
1) Puhas välimus, ühtlane paksus ja pehme tekstuur;
2) Teatud mehaaniline tugevus, et täita kaabli moodustamisel tekkivaid pingenõudeid;
3) kiire turse, hea keemiline stabiilsus ja kõrge tugevus veeimavuse ja geeli moodustumise jaoks;
4) Hea keemiline stabiilsus, söövitavate komponentide puudumine, bakteritele ja hallitusele vastupidav;
5) Hea termiline stabiilsus, hea ilmastikukindlus, kohandatav mitmesuguste järgnevate töötlemis- ja tootmis- ning erinevate kasutuskeskkondadega;
6) Hea ühilduvus teiste kiudoptilise kaabli materjalidega.
3 Veekindel lõng optilise kiudkaabli kasutamisel
3.1 Veekindlate lõngade kasutamine optilistes kiudkaablites
Kiudoptilise kaabli tootjad saavad tootmisprotsessis kasutada erinevaid kaablistruktuure, et rahuldada kasutajate vajadusi vastavalt nende tegelikule olukorrale ja kasutajate nõuetele:
1) Väliskesta pikisuunaline veetõke vetttõkestavate lõngadega
Kortsulise teraslindiga soomuses peab väliskest olema pikisuunas veekindel, et vältida niiskuse ja õhuniiskuse sattumist kaablisse või klemmkarpi. Väliskesta pikisuunalise veetõkke saavutamiseks kasutatakse kahte veetõkkekiudu, millest üks asetatakse paralleelselt sisemise kaablisüdamikuga ja teine mähitakse kaablisüdamiku ümber teatud sammuga (8–15 cm) ning kaetakse kortsulise teraslindi ja PE-ga (polüetüleeniga), nii et veetõkkekiud jagab kaablisüdamiku ja teraslindi vahelise tühimiku väikeseks suletud kambriks. Veetõkkekiud paisub ja moodustab lühikese aja jooksul geeli, takistades vee sattumist kaablisse ja piirates vee sattumist mõnesse väiksesse kambrisse rikkekoha lähedal, saavutades seeläbi pikisuunalise veetõkke eesmärgi, nagu on näidatud joonisel 1.
Joonis 1: Veekindla lõnga tüüpiline kasutusala optilises kaablis
2) Kaabli südamiku pikisuunaline veetõke vett blokeerivate lõngadegaKaablisüdamikus saab kasutada kahte vett blokeerivat lõnga osa: üks osa on kaablisüdamikus tugevdatud terastraadist, kasutades kahte vett blokeerivat lõnga, tavaliselt paralleelselt asetatud vett blokeerivat lõnga ja tugevdatud terastraati, teine osa on suurema sammuga vett blokeeriv lõng mähitud traadi ümber, samuti on paralleelselt asetatud kaks vett blokeerivat lõnga ja tugevdatud terastraati, kasutades tugeva paisumisvõimega vett blokeerivat lõnga vee blokeerimiseks; teine osa on lahtise ümbrise pinnal, enne kui see sisemise ümbrise külge pigistatakse, kasutatakse vett blokeerivat lõnga sidumislõngana, kaks vett blokeerivat lõnga väiksema sammuga (1–2 cm) vastassuunas ümber, moodustades tiheda ja väikese blokeerimiskasti, et vältida vee sisenemist, mis on valmistatud „kuiva kaablisüdamiku“ struktuurist.
3.2 Veekindlate lõngade valik
Kiudoptilise kaabli tootmisprotsessis nii hea veekindluse kui ka rahuldava mehaanilise töötlemise saavutamiseks tuleks veekindla lõnga valimisel arvestada järgmiste aspektidega:
1) Veekindla lõnga paksus
Selleks, et tagada veetõkke lõnga paisumine, mis täidab kaabli ristlõikes oleva tühimiku, on veetõkke lõnga paksuse valik ülioluline. See on loomulikult seotud kaabli konstruktsiooni suuruse ja veetõkke lõnga paisumiskiirusega. Kaabli konstruktsioonis tuleks tühimike olemasolu minimeerida, näiteks kasutades veetõkke lõnga suurt paisumiskiirust, seejärel saab veetõkke lõnga läbimõõtu vähendada väikseimaks, et saavutada usaldusväärne veetõkke jõudlus ja ka kulusid kokku hoida.
2) Veekindlate lõngade paisumiskiirus ja geeli tugevus
IEC794-1-F5B vee läbitungimise katse viiakse läbi kiudoptilise kaabli täisristlõikel. 3 m pikkusele kiudoptilise kaabli proovile lisatakse 1 m veesammast ja 24 tundi ilma lekketa loetakse testiks. Kui vett blokeeriva lõnga paisumiskiirus ei vasta vee infiltratsioonikiirusele, on võimalik, et vesi on proovist läbi tunginud mõne minuti jooksul pärast testi algust ja vett blokeeriv lõng pole veel täielikult paisunud. Kuigi teatud aja möödudes vett blokeeriv lõng paisub täielikult ja blokeerib vee, on see samuti ebaõnnestumine. Kui paisumiskiirus on kiirem ja geeli tugevus ei ole piisav, ei ole see piisav, et vastu pidada 1 m veesamba tekitatud rõhule ja ka vee blokeerimine ebaõnnestub.
3) Veekindla lõnga pehmus
Kuna vett blokeeriva lõnga pehmus mõjutab kaabli mehaanilisi omadusi, eriti külgsurvet, löögikindlust jne, on mõju ilmsem, seega peaksite proovima kasutada pehmemat vett blokeerivat lõnga.
4) Veekindla lõnga tõmbetugevus, venivus ja pikkus
Iga kaablirenni pikkuse tootmisel peaks vett blokeeriv lõng olema pidev ja katkematu, mis nõuab vett blokeerival lõngal teatud tõmbetugevust ja venivust, et tagada vett blokeeriva lõnga tõmbekindlus tootmisprotsessi ajal ning kaabli kahjustamata jätmine vett blokeeriva lõnga venitamisel, painutamisel ja keerdumisel. Vee blokeeriva lõnga pikkus sõltub peamiselt kaablirenni pikkusest. Lõnga vahetamise arvu vähendamiseks pideva tootmise käigus on vett blokeeriva lõnga pikkus parem, mida pikem on see pikkus.
5) Veekindla lõnga happesus ja leeliselisus peaksid olema neutraalsed, vastasel juhul reageerib veekindel lõng kaablimaterjaliga ja sadestab vesinikku.
6) Veekindlate lõngade stabiilsus
Tabel 2: Veetõkete lõngade vetttõkestava struktuuri võrdlus teiste vetttõkestavate materjalidega
| Võrdle esemeid | Želee täidis | Kuumsula vee sulgemisrõngas | Veekindel teip | Veekindel lõng |
| Veekindlus | Hea | Hea | Hea | Hea |
| Töödeldavus | Lihtne | Keeruline | Keerulisem | Lihtne |
| Mehaanilised omadused | Kvalifitseeritud | Kvalifitseeritud | Kvalifitseeritud | Kvalifitseeritud |
| Pikaajaline töökindlus | Hea | Hea | Hea | Hea |
| Ümbrise sidumisjõud | Õiglane | Hea | Õiglane | Hea |
| Ühenduse risk | Jah | No | No | No |
| Oksüdatsiooniefektid | Jah | No | No | No |
| Lahusti | Jah | No | No | No |
| Kiudoptilise kaabli mass pikkuseühiku kohta | Raske | Valgus | Raskem | Valgus |
| Soovimatu materjalivoog | Võimalik | No | No | No |
| Puhtus tootmises | Kehv | Veel vaeseid | Hea | Hea |
| Materjalikäitlus | Rasked raudtrummid | Lihtne | Lihtne | Lihtne |
| Investeeringud seadmetesse | Suur | Suur | Suurem | Väike |
| Materjali maksumus | Kõrgem | Madal | Kõrgem | Alumine |
| Tootmiskulud | Kõrgem | Kõrgem | Kõrgem | Alumine |
Veetõkke lõnga stabiilsust mõõdetakse peamiselt lühiajalise ja pikaajalise stabiilsuse järgi. Lühiajalise stabiilsuse all peetakse peamiselt silmas lühiajalist temperatuuri tõusu (ekstrusioonikesta protsessi temperatuur kuni 220–240 °C), mis mõjutab veetõkke lõnga veetõkke omadusi ja mehaanilisi omadusi löögi korral; pikaajalise stabiilsuse all peetakse peamiselt silmas veetõkke lõnga vananemist, paisumiskiirust, geeli tugevust ja stabiilsust, tõmbetugevust ja löögipikenemist, ning veetõkke lõng peab olema veekindel kogu kaabli eluea jooksul (20–30 aastat). Sarnaselt vetttõkkevate rasvade ja vetttõkestavate teipidega on vetttõkke lõnga geeli tugevus ja stabiilsus oluline omadus. Suure geeli tugevusega ja hea stabiilsusega vetttõkke lõng suudab säilitada head vetttõkestavad omadused märkimisväärse aja jooksul. Vastupidi, vastavalt asjakohastele Saksamaa riiklikele standarditele lagunevad mõned materjalid hüdrolüüsi tingimustes geeliks, mis on väga liikuv madalmolekulaarne materjal ja ei saavuta pikaajalise veekindluse eesmärki.
3.3 Veekindlate lõngade pealekandmine
Veekindel lõng kui suurepärane optilise kaabli veekindel materjal asendab õlipastat, kuumsulamliimiga veekindlat rõngast ja veekindlat teipi jne, mida kasutatakse optilise kaabli tootmisel suurtes kogustes. Tabelis 2 on toodud võrdluseks nende veekindlate materjalide mõned omadused.
4 Kokkuvõte
Kokkuvõttes on vetthülgav lõng suurepärane vetthülgav materjal, mis sobib optilise kaabli jaoks, millel on lihtsa konstruktsiooni, töökindluse, kõrge tootmistõhususe ja kasutusmugavuse omadused; ning optilise kaabli täitematerjali kasutamisel on eelised kerge kaal, töökindlus ja madal hind.
Postituse aeg: 16. juuli 2022