1 Úvod
Na zabezpečenie pozdĺžneho utesnenia optických káblov a na zabránenie prenikania vody a vlhkosti do kábla alebo rozvodnej skrinky a korózie kovu a vlákien, čo by viedlo k poškodeniu vodíkom, zlomeniu vlákien a prudkému poklesu elektrických izolačných vlastností, sa bežne používajú nasledujúce metódy na zabránenie vniknutia vody a vlhkosti:
1) Naplnenie vnútra kábla tixotropným mazivom, vrátane vodoodpudivého (hydrofóbneho) typu, typu napučiavajúceho vodou a typu tepelnej rozťažnosti atď. Tento typ materiálu je mastný, naplní veľké množstvo, je drahý, ľahko znečisťuje životné prostredie, ťažko sa čistí (najmä pri spájaní káblov rozpúšťadlom) a má príliš vysokú vlastnú hmotnosť.
2) Táto metóda je neefektívna a zložitá, čo dokáže len málo výrobcov. 3) Použitie suchých rozpínacích materiálov (vodotesný rozpínací prášok, vodotesná páska atď.) Táto metóda vyžaduje vysokú technológiu, spotrebu materiálu, vysoké náklady a vlastná hmotnosť kábla je príliš vysoká. V posledných rokoch sa do optických káblov zaviedla štruktúra „suchého jadra“ a v zahraničí sa osvedčila, najmä pri riešení problému vysokej vlastnej hmotnosti a zložitého procesu spájania optických káblov s veľkým počtom jadier, čo má neporovnateľné výhody. Vodotesným materiálom použitým v tomto kábli so „suchým jadrom“ je vodotesná priadza. Vodotesná priadza dokáže rýchlo absorbovať vodu a napučať, čím vytvorí gél, ktorý blokuje priestor vodného kanála kábla, čím sa dosahuje účel vodotesnosti. Okrem toho vodotesná priadza neobsahuje žiadne olejové látky a čas potrebný na prípravu spoja sa dá výrazne skrátiť bez použitia utierok, rozpúšťadiel a čistiacich prostriedkov. Aby sme dosiahli jednoduchý proces, pohodlnú konštrukciu, spoľahlivý výkon a lacné vodotesné materiály, vyvinuli sme nový typ vodotesnej priadze pre optické káble – vodotesnú napúčavú priadzu.
2 Princíp blokovania vody a vlastnosti priadze blokujúcej vodu
Funkcia vodotesnej priadze spočíva vo využití hlavnej časti vlákien vodotesnej priadze na vytvorenie veľkého objemu gélu (absorpcia vody môže dosiahnuť desiatky násobkov vlastného objemu, napríklad v prvej minúte sa voda môže rýchlo rozšíriť z priemeru približne 0,5 mm na približne 5,0 mm) a schopnosť gélu zadržiavať vodu je pomerne silná, čo môže účinne zabrániť rastu vodného stromu, čím sa zabráni ďalšiemu prenikaniu a šíreniu vody, aby sa dosiahol účel vodotesnosti. Keďže optický kábel musí odolávať rôznym podmienkam prostredia počas výroby, testovania, prepravy, skladovania a používania, vodotesná priadza musí mať nasledujúce vlastnosti, aby sa mohla použiť v optickom kábli:
1) Čistý vzhľad, rovnomerná hrúbka a mäkká textúra;
2) Určitá mechanická pevnosť na splnenie požiadaviek na napätie pri formovaní kábla;
3) rýchle napučanie, dobrá chemická stabilita a vysoká pevnosť pri absorpcii vody a tvorbe gélu;
4) Dobrá chemická stabilita, žiadne korozívne zložky, odolná voči baktériám a plesniam;
5) Dobrá tepelná stabilita, dobrá odolnosť voči poveternostným vplyvom, prispôsobivosť rôznym následným spracovaniam a výrobe a rôznym prostrediam použitia;
6) Dobrá kompatibilita s inými materiálmi optického kábla.
3 Vodotesná priadza pri aplikácii optického kábla
3.1 Použitie vodeodolných priadzí v optických kábloch
Výrobcovia optických káblov môžu vo výrobnom procese prijať rôzne štruktúry káblov, aby vyhoveli potrebám používateľov podľa ich skutočnej situácie a požiadaviek používateľov:
1) Pozdĺžne vodotesné blokovanie vonkajšieho plášťa vodotesnými niťami
Pri pancieri z vráskavenej oceľovej pásky musí byť vonkajší plášť pozdĺžne vodotesný, aby sa zabránilo vniknutiu vlhkosti do kábla alebo konektorovej skrinky. Na dosiahnutie pozdĺžnej vodotesnej bariéry vonkajšieho plášťa sa používajú dve vodotesné priadze, z ktorých jedna je umiestnená rovnobežne s vnútorným plášťom káblového jadra a druhá je omotaná okolo káblového jadra v určitom rozstupe (8 až 15 cm), pokrytá vráskavou oceľovou páskou a PE (polyetylénom), takže vodotesná priadza rozdeľuje medzeru medzi káblovým jadrom a oceľovou páskou na malú uzavretú priehradku. Vodotesná priadza v krátkom čase napučí a vytvorí gél, čím zabráni vniknutiu vody do kábla a obmedzí vodu na niekoľko malých priehradiek v blízkosti miesta poruchy, čím sa dosiahne účel pozdĺžnej vodotesnej bariéry, ako je znázornené na obrázku 1.
Obrázok 1: Typické použitie priadze blokujúcej vodu v optickom kábli
2) Pozdĺžne vodotesné blokovanie jadra kábla vodotesnými niťamiV jadre kábla sa môžu použiť dve časti vodotesnej priadze. Jedna je v jadre kábla z vystuženého oceľového drôtu a dve vodotesné priadze sú umiestnené paralelne. Zvyčajne sa jedna vodotesná priadza a vystužený oceľový drôt umiestňujú paralelne. Druhá vodotesná priadza je omotaná okolo drôtu s väčším rozstupom. Existujú aj dve vodotesné priadze a vystužený oceľový drôt sú umiestnené paralelne a vodotesná priadza má silnú rozťažnosť na zachytenie vody. Druhá je vo voľnom povrchu plášťa. Pred stlačením vnútorného plášťa sa vodotesná priadza používa ako viazacia priadza. Dve vodotesné priadze sú umiestnené s menším rozstupom (1 ~ 2 cm) v opačnom smere a vytvárajú hustú a malú blokovaciu priehradku, ktorá zabraňuje vniknutiu vody. Je vyrobená zo štruktúry „suchého káblového jadra“.
3.2 Výber vodeodolných priadzí
Aby sa dosiahla dobrá odolnosť voči vode a uspokojivý mechanický výkon pri výrobe optických káblov, pri výbere vodeodolnej priadze je potrebné zvážiť nasledujúce aspekty:
1) Hrúbka vodotesnej priadze
Aby sa zabezpečilo, že roztiahnutie vodotesnej priadze dokáže vyplniť medzeru v priereze kábla, je výber hrúbky vodotesnej priadze kľúčový. Samozrejme, to súvisí so štrukturálnou veľkosťou kábla a mierou roztiahnutia vodotesnej priadze. V konštrukcii kábla by sa mala minimalizovať existencia medzier, napríklad použitím vodotesnej priadze s vysokou mierou roztiahnutia, potom sa priemer vodotesnej priadze môže znížiť na najmenší, aby sa dosiahol spoľahlivý vodotesný výkon a zároveň sa ušetrili náklady.
2) Rýchlosť napučania a gélová pevnosť priadzí blokujúcich vodu
Skúška penetrácie vody podľa IEC794-1-F5B sa vykonáva na celom priereze optického kábla. K 3 m vzorke optického kábla sa pridá 1 m vodného stĺpca, čo predstavuje 24 hodín bez úniku. Ak rýchlosť napučiavania vodotesnej priadze nedrží krok s rýchlosťou infiltrácie vody, je možné, že voda prešla vzorkou v priebehu niekoľkých minút od začiatku testu a vodotesná priadza ešte úplne nenapučala. Hoci po určitom čase vodotesná priadza úplne napučí a zablokuje vodu, aj to je zlyhanie. Ak je rýchlosť rozpínania vyššia a pevnosť gélu nie je dostatočná, nestačí odolať tlaku vytváranému 1 m vodným stĺpcom a vodotesná priadza tiež zlyhá.
3) Mäkkosť priadze blokujúcej vodu
Keďže mäkkosť vodotesnej priadze ovplyvňuje mechanické vlastnosti kábla, najmä bočný tlak, odolnosť voči nárazu atď., náraz je zreteľnejší, preto by sa malo snažiť použiť mäkšiu vodotesnú priadzu.
4) Pevnosť v ťahu, predĺženie a dĺžka priadze blokujúcej vodu
Pri výrobe každej dĺžky káblového žľabu by mala byť vodotesná priadza súvislá a neprerušovaná, čo vyžaduje, aby vodotesná priadza mala určitú pevnosť v ťahu a predĺženie, aby sa zabezpečilo, že vodotesná priadza sa počas výrobného procesu neťahá a kábel sa nepoškodí v prípade naťahovania, ohýbania alebo krútenia vodotesnej priadze. Dĺžka vodotesnej priadze závisí hlavne od dĺžky káblového žľabu, aby sa znížil počet výmen priadze v kontinuálnej výrobe, čím dlhšia je vodotesná priadza, tým lepšie.
5) Kyslosť a zásaditosť vodotesnej priadze by mali byť neutrálne, inak vodotesná priadza bude reagovať s materiálom kábla a uvoľňovať vodík.
6) Stabilita vodotesných priadzí
Tabuľka 2: Porovnanie vodotesnej štruktúry vodotesných priadzí s inými vodotesnými materiálmi
| Porovnať položky | Želé plnka | Zátka na vodu z horúcej taveniny | Vodotesná páska | Priadza blokujúca vodu |
| Odolnosť voči vode | Dobré | Dobré | Dobré | Dobré |
| Spracovateľnosť | Jednoduché | Komplikované | Zložitejšie | Jednoduché |
| Mechanické vlastnosti | Kvalifikovaný | Kvalifikovaný | Kvalifikovaný | Kvalifikovaný |
| Dlhodobá spoľahlivosť | Dobré | Dobré | Dobré | Dobré |
| Sila lepenia plášťa | Spravodlivý | Dobré | Spravodlivý | Dobré |
| Riziko pripojenia | Áno | No | No | No |
| Oxidačné účinky | Áno | No | No | No |
| Rozpúšťadlo | Áno | No | No | No |
| Hmotnosť na jednotku dĺžky optického kábla | Ťažký | Svetlo | Ťažšie | Svetlo |
| Nežiaduci tok materiálu | Možné | No | No | No |
| Čistota vo výrobe | Chudobný | Chudobnejší | Dobré | Dobré |
| Manipulácia s materiálom | Ťažké železné sudy | Jednoduché | Jednoduché | Jednoduché |
| Investície do vybavenia | Veľký | Veľký | Väčšie | Malý |
| Náklady na materiál | Vyššia | Nízka | Vyššia | Nižšie |
| Výrobné náklady | Vyššia | Vyššia | Vyššia | Nižšie |
Stabilita vodotesných priadzí sa meria najmä krátkodobou a dlhodobou stabilitou. Krátkodobá stabilita sa zameriava najmä na krátkodobý nárast teploty (teplota extrúzneho plášťa až do 220 ~ 240 °C) vplyvom vodotesných vlastností priadze a mechanických vlastností pri náraze; dlhodobá stabilita, najmä vzhľadom na starnutie vodotesnej priadze, rýchlosť rozťahovania, pevnosť a stabilitu gélu, pevnosť v ťahu a predĺženie pri náraze, musí byť vodotesná priadza počas celej životnosti kábla (20 ~ 30 rokov) odolná voči vode. Podobne ako vodotesné mazivo a vodotesná páska je pevnosť a stabilita gélu vodotesnej priadze dôležitou charakteristikou. Vodotesná priadza s vysokou pevnosťou gélu a dobrou stabilitou si môže udržať dobré vodotesné vlastnosti po značnú dobu. Naopak, podľa príslušných nemeckých národných noriem sa niektoré materiály za podmienok hydrolýzy rozkladajú na veľmi mobilný materiál s nízkou molekulovou hmotnosťou a nedosahujú cieľ dlhodobej vodotesnosti.
3.3 Aplikácia vodotesných priadzí
Vodotesná priadza ako vynikajúci vodotesný materiál pre optické káble nahrádza olejovú pastu, vodotesný krúžok z tavného lepidla a vodotesnú pásku atď., ktoré sa vo veľkom množstve používajú pri výrobe optických káblov. Tabuľka 2 obsahuje niektoré vlastnosti týchto vodotesných materiálov na porovnanie.
4 Záver
Stručne povedané, vodotesná priadza je vynikajúci vodotesný materiál vhodný pre optické káble, má vlastnosti jednoduchej konštrukcie, spoľahlivého výkonu, vysokej výrobnej účinnosti, jednoduchého použitia; a použitie materiálu na výplň optického kábla má výhody nízkej hmotnosti, spoľahlivého výkonu a nízkych nákladov.
Čas uverejnenia: 16. júla 2022