1 Inngangur
Með hraðri þróun samskiptatækni á síðasta áratug eða svo hefur notkunarsvið ljósleiðara verið að stækka. Þar sem umhverfiskröfur fyrir ljósleiðara halda áfram að aukast, aukast einnig kröfur um gæði efna sem notuð eru í ljósleiðara. Vatnsheldandi borði fyrir ljósleiðara er algengt vatnsheldandi efni sem notað er í ljósleiðaraiðnaðinum. Hlutverk þess sem þéttingar-, vatnsheldingar-, raka- og stuðpúðavörn í ljósleiðara hefur verið almennt viðurkennt og fjölbreytni þess og afköst hafa stöðugt verið bætt og fullkomnað með þróun ljósleiðara. Á undanförnum árum var „þurrkjarna“ uppbygging kynnt til sögunnar í ljósleiðurum. Þessi tegund af vatnsheldandi efni fyrir kapla er venjulega samsetning af borði, garni eða húðun til að koma í veg fyrir að vatn komist langsum inn í kjarna kapalsins. Með vaxandi vinsældum á þurrkjarna ljósleiðara eru þurrkjarna ljósleiðaraefni að koma hratt í stað hefðbundinna vaselínfylliefna fyrir kapla. Þurrkjarnaefnið notar fjölliðu sem dregur fljótt í sig vatn til að mynda vatnsgel, sem bólgnar út og fyllir vatnsgegndræpisrásir kapalsins. Þar að auki, þar sem þurr kjarnaefnið inniheldur ekki klístraða fitu, þarf ekki þurrkur, leysiefni eða hreinsiefni til að undirbúa kapalinn fyrir skarðtengingu og skarðtengingartíminn styttist til muna. Létt þyngd kapalsins og góð viðloðun milli ytra styrkingargarnsins og slíðursins minnkar ekki, sem gerir hann að vinsælum valkosti.
2 Áhrif vatns á snúruna og vatnsþolskerfið
Helsta ástæðan fyrir því að grípa ætti til ýmissa vatnslokunarráðstafana er að vatn sem kemst inn í snúruna brotnar niður í vetni og O2H- jónir, sem eykur ljósleiðartap, dregur úr afköstum ljósleiðarans og stytter líftíma snúrunnar. Algengustu vatnslokunarráðstafanirnar eru að fylla með jarðolíumassa og bæta við vatnslokunarteipi, sem er fyllt í bilið milli kjarna snúrunnar og hlífarinnar til að koma í veg fyrir að vatn og raki dreifist lóðrétt og gegnir þannig hlutverki í vatnslokun.
Þegar gerviefni eru notuð í miklu magni sem einangrarar í ljósleiðara (fyrst í kaplum) eru þessi einangrunarefni ekki heldur ónæm fyrir vatnsinnstreymi. Myndun „vatnstrjáa“ í einangrunarefninu er aðalástæðan fyrir áhrifum á flutningsgetu. Aðferðin sem vatnstré hafa áhrif á einangrunarefnið er venjulega útskýrð á eftirfarandi hátt: vegna sterks rafsviðs (önnur tilgáta er sú að efnafræðilegir eiginleikar plastefnisins breytist vegna mjög veikrar útskriftar hraðaðra rafeinda) komast vatnssameindir í gegnum mismunandi fjölda örhola sem eru til staðar í hlífðarefni ljósleiðarans. Vatnsameindirnar munu komast í gegnum mismunandi fjölda örhola í hlífðarefni kapalsins og mynda „vatnstrjá“, sem smám saman safna saman miklu magni af vatni og dreifast í lengdarátt kapalsins og hafa áhrif á virkni kapalsins. Eftir áralangar alþjóðlegar rannsóknir og prófanir, um miðjan níunda áratuginn, var best fundið leið til að útrýma vatnstrjám, þ.e. áður en kapallinn var útpressaður, var hann vafður í lag af vatnsupptöku og útvíkkun vatnshindrunar til að hamla og hægja á vexti vatnstrjáa og loka fyrir vatn í kapallinum á lengdarlínunni. Á sama tíma, vegna ytri skemmda og vatnsinnstreymis, getur vatnshindrunin einnig lokað fljótt fyrir vatnið, án þess að það valdi lengdarlínunni á kapallinum.
3 Yfirlit yfir vatnshindrun kapalsins
3. 1 Flokkun vatnshindrana úr ljósleiðara
Það eru margar leiðir til að flokka vatnshindranir ljósleiðara, sem hægt er að flokka eftir uppbyggingu þeirra, gæðum og þykkt. Almennt má flokka þær eftir uppbyggingu sinni: tvíhliða lagskipt vatnshindranir, einhliða húðuð vatnshindranir og samsettar filmu vatnshindranir. Vatnshindrunarhlutverk vatnshindranarinnar er aðallega vegna þess að efni með mikla vatnsgleypni (kallað vatnshindranir), sem getur bólgnað hratt eftir að vatnshindran kemst í snertingu við vatn og myndað mikið magn af hlaupi (vatnshindrið getur tekið í sig hundruð sinnum meira vatn en það sjálft), og þannig komið í veg fyrir vöxt vatnstrésins og komið í veg fyrir áframhaldandi íferð og útbreiðslu vatns. Þetta felur í sér bæði náttúrulegar og efnafræðilega breyttar fjölsykrur.
Þó að þessi náttúrulegu eða hálfnáttúrulegu vatnsblokkarar hafi góða eiginleika, þá hafa þeir tvo banvæna galla:
1) þau eru lífbrjótanleg og 2) þau eru mjög eldfim. Þetta gerir það ólíklegt að þau verði notuð í ljósleiðaraefni. Hin gerð tilbúins efnis í vatnsþolnu efni eru pólýakrýlat, sem hægt er að nota sem vatnsþol fyrir ljósleiðara vegna þess að þau uppfylla eftirfarandi kröfur: 1) þegar þau eru þurr geta þau unnið gegn álagi sem myndast við framleiðslu ljósleiðara;
2) þegar þeir eru þurrir þola þeir rekstrarskilyrði ljósleiðara (hitahringrás frá stofuhita upp í 90°C) án þess að hafa áhrif á líftíma kapalsins og geta einnig þolað hátt hitastig í stuttan tíma;
3) þegar vatn kemst inn geta þau bólgnað hratt og myndað hlaup með hraða útþenslu.
4) framleiða mjög seigjanlegt gel, jafnvel við hátt hitastig helst seigja gelsins stöðug í langan tíma.
Myndun vatnsfráhrindandi efna má gróflega skipta í hefðbundnar efnafræðilegar aðferðir - öfuga fasa aðferð (vatns-í-olíu fjölliðunar þvertengingaraðferð), eigin þvertengingar fjölliðunaraðferð - diska aðferð, geislunaraðferð - „kóbalt 60“ γ-geisla aðferð. Þvertengingaraðferðin byggir á „kóbalt 60“ γ-geislunaraðferðinni. Mismunandi myndunaraðferðir hafa mismunandi stig fjölliðunar og þvertengingar og því mjög strangar kröfur um vatnsblokkunarefni sem krafist er í vatnsblokkunarböndum. Aðeins mjög fá pólýakrýlat geta uppfyllt ofangreindar fjórar kröfur, samkvæmt reynslu er ekki hægt að nota vatnsblokkunarefni (vatnsupptökuefni) sem hráefni fyrir einn hluta af þverbundnu natríumpólýakrýlati, heldur verður að nota í fjölpólýmer þvertengingaraðferð (þ.e. fjölbreyttan hluta af þverbundnu natríumpólýakrýlat blöndunni) til að ná markmiðinu um hraða og mikla vatnsupptöku margfalt. Grunnkröfurnar eru: vatnsgleypni getur náð um 400 sinnum, vatnsgleypnihraðinn getur náð fyrstu mínútu til að gleypa 75% af vatninu sem vatnsþolið frásogast; kröfur um hitastöðugleika við þurrkun vatnsþols: langtímahitaþol 90°C, hámarksvinnuhitastig 160°C, augnablikshitaþol 230°C (sérstaklega mikilvægt fyrir ljósrafmagns samsetta snúru með rafboðum); kröfur um stöðugleika vatnsgleypni eftir myndun gel: eftir nokkrar hitalotur (20°C ~ 95°C). Stöðugleiki gelsins eftir vatnsgleypni krefst: gel með mikilli seigju og gelstyrk eftir nokkrar hitalotur (20°C til 95°C). Stöðugleiki gelsins er mjög breytilegur eftir myndunaraðferð og efnum framleiðanda. Á sama tíma, því hraðari sem þensluhraðinn er, því betri er það. Sumar vörur leitast ekki við að ná hraða, notkun aukefna stuðlar ekki að stöðugleika vatnsgelsins, eyðileggur vatnsheldni og nær ekki til vatnsþolsáhrifa.
3. 3 einkenni vatnsheldandi límbands Þar sem kapallinn þarf að standast umhverfisprófanir í framleiðslu, prófun, flutningi, geymslu og notkun, eru kröfur um vatnsheldandi límband fyrir kapalinn eftirfarandi frá sjónarhóli notkunar ljósleiðara:
1) Útlit trefja dreifingar, samsett efni án afhýðingar og dufts, með ákveðnum vélrænum styrk, hentugur fyrir þarfir snúrunnar;
2) einsleit, endurtekningarhæf, stöðug gæði, við myndun snúrunnar verður ekki aflagað og framleitt
3) hár þensluþrýstingur, hraður þensluhraði, góður hlaupstöðugleiki;
4) góð hitastöðugleiki, hentugur fyrir ýmsa síðari vinnslu;
5) mikil efnafræðileg stöðugleiki, inniheldur engin ætandi efni, ónæmur fyrir bakteríum og myglurof;
6) góð eindrægni við önnur efni í ljósleiðara, oxunarþol o.s.frv.
4. Staðlar fyrir vatnshindranir ljósleiðara
Fjölmargar rannsóknarniðurstöður sýna að óhæf vatnsþol gegn langtímastöðugleika flutningsgetu kapalsins getur valdið miklum skaða. Þetta tjón er erfitt að finna í framleiðsluferlinu og verksmiðjuskoðun á ljósleiðarakapli, en það mun smám saman koma í ljós við lagningu kapalsins eftir notkun. Þess vegna er tímanleg þróun á alhliða og nákvæmum prófunarstöðlum, sem allir aðilar geta sætt sig við, orðin brýn. Ítarlegar rannsóknir, kannanir og tilraunir höfundar á vatnsheldandi beltum hafa veitt fullnægjandi tæknilegan grunn fyrir þróun tæknilegra staðla fyrir vatnsheldandi belti. Ákvarða skal afköst vatnsheldnigildisins út frá eftirfarandi:
1) kröfur ljósleiðarastaðals fyrir vatnsþéttiefni (aðallega kröfur um efni ljósleiðarastaðals);
2) reynsla af framleiðslu og notkun vatnshindrana og viðeigandi prófunarskýrslur;
3) rannsóknarniðurstöður um áhrif vatnsheldra límbönda á afköst ljósleiðara.
4. 1 Útlit
Útlit vatnshelds límbandsins ætti að vera jafnt dreift með trefjum; yfirborðið ætti að vera slétt og laust við hrukkur, fellingar og rifur; það ættu ekki að vera nein sprungur í breidd límbandsins; samsetta efnið ætti að vera laust við skemmdir; límbandið ætti að vera þétt vafið og brúnir handfesta límbandsins ættu að vera lausar við „stráhatta“ lögun.
4.2 Vélrænn styrkur vatnsstopparans
Togstyrkur vatnshelds límbandsins fer eftir framleiðsluaðferð pólýester óofins límbandsins. Við sömu megindlegu skilyrði er viskósuaðferðin betri en heitvalsaðferðin til að framleiða vöruna, togstyrkurinn er einnig minni og þykktin er einnig minni. Togstyrkur vatnshelds límbandsins er breytilegur eftir því hvernig kapallinn er vafinn eða vafinn utan um hann.
Þetta er lykilvísir fyrir tvö af vatnslokunarbeltunum, þar sem prófunaraðferðin ætti að vera samræmd tæki, vökva og prófunarferli. Helsta vatnslokunarefnið í vatnslokunarbandinu er að hluta til þverbundið natríumpólýakrýlat og afleiður þess, sem eru viðkvæm fyrir samsetningu og eðli vatnsgæðakrafna. Til að samræma staðalinn fyrir bólguhæð vatnslokunarbandsins skal notkun afjónaðs vatns ráða ríkjum (eimað vatn er notað í gerðardómi), þar sem hvorki anjónísk né katjónísk efni eru í afjónuðu vatni, sem er í grundvallaratriðum hreint vatn. Frásogsstuðull vatnsfrásogsplastefnis í mismunandi vatnsgæðum er mjög breytilegur. Ef frásogsstuðullinn í hreinu vatni er 100% af nafnvirði; í kranavatni er hann 40% til 60% (fer eftir vatnsgæðum á hverjum stað); í sjó er hann 12%; í grunnvatni eða rennuvatni er flóknara, erfitt er að ákvarða frásogshlutfallið og gildi þess verður mjög lágt. Til að tryggja vatnsheldni og endingu kapalsins er best að nota vatnshelda límband með bólgnunarhæð > 10 mm.
4.3 Rafmagnseiginleikar
Almennt séð inniheldur ljósleiðara ekki málmvír til að senda rafboð, þannig að það felur ekki í sér notkun á hálfleiðandi vatnsheldu borði, aðeins 33 Wang Qiang, o.s.frv.: ljósleiðara vatnsheldu borði
Rafmagns samsettur kapall áður en rafmagnsmerki koma fram, sérstakar kröfur samkvæmt uppbyggingu kapalsins samkvæmt samningnum.
4.4 Hitastöðugleiki Flestar gerðir af vatnsheldandi límböndum geta uppfyllt kröfur um hitastöðugleika: langtímahitaþol 90°C, hámarksvinnuhitastig 160°C, augnablikshitaþol 230°C. Afköst vatnsheldandi límbandsins ættu ekki að breytast eftir tiltekinn tíma við þessi hitastig.
Gelstyrkurinn ætti að vera mikilvægasti eiginleiki uppþensluefnis, en þensluhraðinn er aðeins notaður til að takmarka upphaflega vatnsgegndræpi (minna en 1 m). Gott þensluefni ætti að hafa réttan þensluhraða og mikla seigju. Lélegt vatnsheldandi efni, jafnvel með miklum þensluhraða og lágum seigju, mun hafa lélega vatnsheldandi eiginleika. Þetta er hægt að prófa í samanburði við fjölda hitameðferðarlotna. Við vatnsrofsaðstæður mun gelið brotna niður í vökva með lága seigju sem mun rýra gæði þess. Þetta er gert með því að hræra í hreinu vatnslausn sem inniheldur þensluduft í 2 klst. Gelið sem myndast er síðan aðskilið frá umframvatninu og sett í snúningsseigjumæli til að mæla seigjuna fyrir og eftir 24 klst. við 95°C. Mismunurinn á stöðugleika gelsins má sjá. Þetta er venjulega gert í 8 klst. lotum frá 20°C til 95°C og 8 klst. frá 95°C til 20°C. Viðeigandi þýskir staðlar krefjast 126 8 klst. lotna.
4. 5 Samrýmanleiki Samrýmanleiki vatnshindrunar er sérstaklega mikilvægur eiginleiki hvað varðar líftíma ljósleiðara og því ætti að hafa hann í huga í tengslum við efni ljósleiðara sem um ræðir hingað til. Þar sem samrýmanleiki tekur langan tíma að koma í ljós verður að nota hraðað öldrunarpróf, þ.e. sýnið af kapalefninu er þurrkað af, vafið inn í lag af þurru vatnsheldu límbandi og geymt í klefa með stöðugum hita við 100°C í 10 daga, eftir það er gæðin metin. Togstyrkur og teygja efnisins ættu ekki að breytast um meira en 20% eftir prófunina.
Birtingartími: 22. júlí 2022