1 Giới thiệu
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ truyền thông trong khoảng một thập kỷ trở lại đây, lĩnh vực ứng dụng cáp quang ngày càng mở rộng. Do yêu cầu về môi trường đối với cáp quang tiếp tục tăng nên yêu cầu về chất lượng vật liệu được sử dụng trong cáp quang cũng tăng theo. Băng chặn nước cáp quang là vật liệu chặn nước phổ biến được sử dụng trong ngành cáp quang, vai trò bịt kín, chống thấm, bảo vệ độ ẩm và đệm trong cáp quang đã được công nhận rộng rãi, đồng thời sự đa dạng và hiệu suất của nó đã liên tục được cải thiện. được cải thiện và hoàn thiện cùng với sự phát triển của cáp quang. Trong những năm gần đây, cấu trúc “lõi khô” đã được đưa vào cáp quang. Loại vật liệu chống thấm cáp này thường là sự kết hợp của băng, sợi hoặc lớp phủ để ngăn nước thấm theo chiều dọc vào lõi cáp. Với sự chấp nhận ngày càng tăng của cáp quang lõi khô, vật liệu cáp quang lõi khô đang nhanh chóng thay thế các hợp chất làm đầy cáp gốc dầu mỏ truyền thống. Vật liệu lõi khô sử dụng polyme hấp thụ nước nhanh chóng tạo thành hydrogel, chất này phồng lên và lấp đầy các kênh thấm nước của cáp. Ngoài ra, vì vật liệu lõi khô không chứa dầu mỡ dính nên không cần khăn lau, dung môi hoặc chất tẩy rửa để chuẩn bị cáp nối và thời gian nối cáp giảm đi đáng kể. Trọng lượng nhẹ của cáp và độ bám dính tốt giữa sợi gia cố bên ngoài và vỏ bọc không bị giảm nên nó trở thành lựa chọn phổ biến.
2 Tác động của nước đến cáp và cơ chế chống nước
Lý do chính tại sao phải thực hiện nhiều biện pháp chặn nước là nước đi vào cáp sẽ phân hủy thành các ion hydro và OH-, điều này sẽ làm tăng suy hao truyền dẫn của sợi quang, làm giảm hiệu suất của sợi và rút ngắn thời gian truyền. tuổi thọ của cáp. Các biện pháp chặn nước phổ biến nhất là đổ đầy dầu bôi trơn và dán thêm băng chặn nước vào khoảng trống giữa lõi cáp và vỏ bọc để ngăn nước và hơi ẩm lan rộng theo chiều dọc, do đó đóng vai trò chặn nước.
Khi nhựa tổng hợp được sử dụng với số lượng lớn làm chất cách điện trong cáp quang (trước hết là trong cáp), những vật liệu cách điện này cũng không tránh khỏi sự xâm nhập của nước. Sự hình thành “cây nước” trong vật liệu cách điện là nguyên nhân chính ảnh hưởng đến hiệu suất truyền tải. Cơ chế tác động của vật liệu cách điện của cây nước thường được giải thích như sau: do điện trường mạnh (một giả thuyết khác cho rằng tính chất hóa học của nhựa bị thay đổi do sự phóng điện rất yếu của các electron gia tốc), các phân tử nước xuyên qua thông qua số lượng vi lỗ khác nhau có trong vật liệu vỏ bọc của cáp quang. Các phân tử nước sẽ xâm nhập qua số lượng vi lỗ khác nhau trong vật liệu vỏ cáp, tạo thành “cây nước”, tích tụ dần một lượng nước lớn và lan rộng theo chiều dọc của cáp, ảnh hưởng đến hiệu suất của cáp. Sau nhiều năm nghiên cứu và thử nghiệm quốc tế, vào giữa những năm 1980, người ta đã tìm ra cách loại bỏ cách tốt nhất để sản xuất cây nước, tức là trước khi đùn cáp được bọc trong một lớp hút nước và giãn nở của rào cản nước để ức chế và làm chậm sự phát triển của cây thủy sinh, chặn nước vào cáp bên trong theo chiều dọc; đồng thời do tác động bên ngoài và bị nước thấm vào nên rào chắn nước cũng có thể chặn nước nhanh chóng, không làm lan rộng theo chiều dọc của cáp.
3 Tổng quan về cáp chắn nước
3. 1 Phân loại rào cản nước cáp quang
Có nhiều cách phân loại rào cản nước cáp quang, có thể phân loại theo cấu trúc, chất lượng và độ dày của chúng. Nói chung, chúng có thể được phân loại theo cấu trúc của chúng: băng cản nước nhiều lớp hai mặt, băng cản nước phủ một mặt và băng cản nước màng composite. Chức năng chắn nước của rào cản nước chủ yếu là do vật liệu hấp thụ nước cao (gọi là rào cản nước), có thể phồng lên nhanh chóng sau khi rào cản nước gặp nước, tạo thành một khối lượng lớn gel (hàng rào nước có thể hấp thụ gấp hàng trăm lần nước hơn chính nó), do đó ngăn chặn sự phát triển của cây nước và ngăn chặn sự xâm nhập và lan rộng liên tục của nước. Chúng bao gồm cả polysaccharides tự nhiên và biến đổi hóa học.
Mặc dù các chất chặn nước tự nhiên hoặc bán tự nhiên này có đặc tính tốt nhưng chúng có hai nhược điểm chết người:
1) chúng có khả năng phân hủy sinh học và 2) chúng rất dễ cháy. Điều này khiến chúng khó có thể được sử dụng trong vật liệu cáp quang. Một loại vật liệu tổng hợp khác trong khả năng chống nước được thể hiện bằng polyacrylate, có thể được sử dụng làm chất chống nước cho cáp quang vì chúng đáp ứng các yêu cầu sau: 1) khi khô, chúng có thể chống lại các ứng suất sinh ra trong quá trình sản xuất cáp quang;
2) khi khô, chúng có thể chịu được các điều kiện hoạt động của cáp quang (chu kỳ nhiệt từ nhiệt độ phòng đến 90 ° C) mà không ảnh hưởng đến tuổi thọ của cáp và cũng có thể chịu được nhiệt độ cao trong thời gian ngắn;
3) khi nước xâm nhập, chúng có thể phồng lên nhanh chóng và tạo thành gel với tốc độ giãn nở.
4) tạo ra gel có độ nhớt cao, ngay cả ở nhiệt độ cao, độ nhớt của gel ổn định trong thời gian dài.
Quá trình tổng hợp chất chống thấm nước có thể được chia thành các phương pháp hóa học truyền thống – phương pháp pha đảo (phương pháp liên kết ngang trùng hợp nước trong dầu), phương pháp trùng hợp liên kết ngang của riêng chúng – phương pháp đĩa, phương pháp chiếu xạ – “coban 60” γ phương pháp -ray. Phương pháp liên kết ngang dựa trên phương pháp bức xạ γ “coban 60”. Các phương pháp tổng hợp khác nhau có mức độ trùng hợp và liên kết ngang khác nhau và do đó yêu cầu rất nghiêm ngặt đối với chất chặn nước trong băng chặn nước. Chỉ có rất ít polyacrylate có thể đáp ứng bốn yêu cầu trên, theo kinh nghiệm thực tế, không thể sử dụng chất chặn nước (nhựa hút nước) làm nguyên liệu thô cho một phần natri polyacrylate liên kết ngang, phải được sử dụng trong một Phương pháp liên kết ngang đa polyme (tức là một phần khác nhau của hỗn hợp natri polyacrylate liên kết ngang) để đạt được mục đích hấp thụ nước nhanh và cao. Yêu cầu cơ bản là: hệ số hấp thụ nước có thể đạt khoảng 400 lần, tốc độ hấp thụ nước có thể đạt đến phút đầu tiên để hấp thụ 75% lượng nước được hấp thụ bởi chất cản nước; yêu cầu về khả năng chống khô và ổn định nhiệt: khả năng chịu nhiệt độ lâu dài 90 ° C, nhiệt độ làm việc tối đa 160 ° C, khả năng chịu nhiệt độ tức thời 230 ° C (đặc biệt quan trọng đối với cáp quang điện phức hợp có tín hiệu điện); Độ hấp thụ nước sau khi hình thành gel Yêu cầu về độ ổn định: sau vài chu kỳ nhiệt (20°C ~ 95°C) Độ ổn định của gel sau khi hấp thụ nước đòi hỏi: gel có độ nhớt cao và độ bền của gel sau một số chu kỳ nhiệt (20°C đến 95° C). Độ ổn định của gel thay đổi đáng kể tùy thuộc vào phương pháp tổng hợp và vật liệu được nhà sản xuất sử dụng. Đồng thời, tốc độ giãn nở không phải càng nhanh thì càng tốt, một số sản phẩm theo đuổi tốc độ một chiều, sử dụng chất phụ gia không có lợi cho sự ổn định của hydrogel, phá hủy khả năng giữ nước, nhưng không đạt được hiệu quả khả năng chống nước.
3. 3 đặc điểm của băng chặn nước Là cáp trong quá trình sản xuất, thử nghiệm, vận chuyển, bảo quản và sử dụng để chịu được thử nghiệm môi trường, do đó, từ góc độ sử dụng cáp quang, băng chặn nước dành cho cáp yêu cầu như sau:
1) bề ngoài phân bố sợi, vật liệu composite không có sự phân tách và bột, có độ bền cơ học nhất định, phù hợp với nhu cầu của cáp;
2) chất lượng đồng đều, có thể lặp lại, ổn định, trong quá trình hình thành cáp sẽ không bị tách lớp và tạo ra
3) áp suất giãn nở cao, tốc độ giãn nở nhanh, độ ổn định gel tốt;
4) ổn định nhiệt tốt, thích hợp cho các quá trình xử lý tiếp theo khác nhau;
5) độ ổn định hóa học cao, không chứa bất kỳ thành phần ăn mòn nào, chống lại sự ăn mòn của vi khuẩn và nấm mốc;
6) khả năng tương thích tốt với các vật liệu khác của cáp quang, khả năng chống oxy hóa, v.v.
4 Tiêu chuẩn về tính năng chống thấm của cáp quang
Một số lượng lớn kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng chống nước không đủ tiêu chuẩn đối với sự ổn định lâu dài của hiệu suất truyền dẫn cáp sẽ gây ra tác hại lớn. Tác hại này, trong quá trình sản xuất và kiểm tra tại nhà máy cáp quang rất khó phát hiện nhưng sẽ dần xuất hiện trong quá trình lắp đặt cáp sau khi sử dụng. Vì vậy, việc phát triển kịp thời một tiêu chuẩn kiểm tra toàn diện và chính xác, để tìm cơ sở đánh giá mà các bên có thể chấp nhận, đã trở thành một nhiệm vụ cấp bách. Những nghiên cứu, tìm tòi, thử nghiệm sâu rộng của tác giả về đai chắn nước đã cung cấp đầy đủ cơ sở kỹ thuật cho việc xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật cho đai chắn nước. Xác định các thông số hiệu suất của giá trị rào cản nước dựa trên:
1) các yêu cầu của tiêu chuẩn cáp quang đối với vật cản nước (chủ yếu là các yêu cầu về vật liệu cáp quang trong tiêu chuẩn cáp quang);
2) kinh nghiệm chế tạo và sử dụng tấm chắn nước và các báo cáo thử nghiệm liên quan;
3) kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của đặc tính băng chặn nước đến hiệu suất của cáp quang.
4. 1 Ngoại hình
Bề ngoài của băng chắn nước phải là các sợi phân bố đều; bề mặt phải phẳng và không có nếp nhăn, nếp nhăn và vết rách; không được có sự phân chia về chiều rộng của băng; vật liệu composite không được bị tách lớp; băng phải được quấn chặt và các mép của băng cầm tay không được có “hình mũ rơm”.
4.2 Độ bền cơ học của vật cản nước
Độ bền kéo của băng cản nước phụ thuộc vào phương pháp sản xuất băng không dệt polyester, trong cùng điều kiện định lượng, phương pháp viscose tốt hơn phương pháp cán nóng sản xuất độ bền kéo của sản phẩm, độ dày cũng mỏng hơn. Độ bền kéo của băng chắn nước thay đổi tùy theo cách quấn cáp hoặc quấn quanh cáp.
Đây là chỉ báo chính cho hai trong số các đai chặn nước mà phương pháp thử nghiệm phải thống nhất với thiết bị, chất lỏng và quy trình thử nghiệm. Vật liệu chặn nước chính trong băng chặn nước là natri polyacrylate liên kết ngang một phần và các dẫn xuất của nó, rất nhạy cảm với thành phần và tính chất của các yêu cầu về chất lượng nước, nhằm thống nhất tiêu chuẩn về chiều cao trương nở của nước- băng chặn, việc sử dụng nước khử ion sẽ được ưu tiên (nước cất được sử dụng trong trọng tài), vì không có thành phần anion và cation trong nước khử ion, về cơ bản là nước tinh khiết. Hệ số hấp thụ của nhựa hấp thụ nước ở các chất lượng nước khác nhau rất khác nhau, nếu hệ số hấp thụ trong nước tinh khiết là 100% giá trị danh nghĩa; ở nước máy là 40% đến 60% (tùy chất lượng nước từng nơi); trong nước biển là 12%; Nước ngầm hoặc nước máng xối phức tạp hơn, khó xác định tỷ lệ hấp thụ và giá trị của nó sẽ rất thấp. Để đảm bảo hiệu quả chống thấm nước và tuổi thọ của cáp, tốt nhất nên sử dụng băng keo chống nước có chiều cao phồng > 10mm.
4.3 Tính chất điện
Nói chung, cáp quang không chứa sự truyền tín hiệu điện của dây kim loại, do đó không liên quan đến việc sử dụng băng chống nước bán dẫn, chỉ có 33 Wang Qiang, v.v.: băng chống nước cáp quang
Cáp điện tổng hợp trước khi có tín hiệu điện, yêu cầu cụ thể theo cấu trúc của cáp theo hợp đồng.
4.4 Độ ổn định nhiệt Hầu hết các loại băng chặn nước đều có thể đáp ứng các yêu cầu về độ ổn định nhiệt: khả năng chịu nhiệt độ lâu dài 90°C, nhiệt độ làm việc tối đa 160°C, khả năng chịu nhiệt độ tức thời 230°C. Hiệu suất của băng chặn nước không được thay đổi sau một khoảng thời gian xác định ở nhiệt độ này.
Độ bền gel phải là đặc tính quan trọng nhất của vật liệu trương nở, trong khi tốc độ giãn nở chỉ được sử dụng để hạn chế chiều dài thấm nước ban đầu (dưới 1 m). Vật liệu giãn nở tốt phải có tốc độ giãn nở phù hợp và độ nhớt cao. Vật liệu chống thấm kém, ngay cả với tốc độ giãn nở cao và độ nhớt thấp, sẽ có đặc tính chống thấm kém. Điều này có thể được kiểm tra khi so sánh với một số chu trình nhiệt. Trong điều kiện thủy phân, gel sẽ bị phân hủy thành chất lỏng có độ nhớt thấp, làm giảm chất lượng. Điều này đạt được bằng cách khuấy huyền phù nước tinh khiết có chứa bột nở trong 2 giờ. Gel thu được sau đó được tách ra khỏi lượng nước dư và đặt vào một nhớt kế quay để đo độ nhớt trước và sau 24 giờ ở 95°C. Có thể thấy sự khác biệt về độ ổn định của gel. Việc này thường được thực hiện theo chu kỳ 8 giờ từ 20°C đến 95°C và 8 giờ từ 95°C đến 20°C. Các tiêu chuẩn liên quan của Đức yêu cầu 126 chu kỳ 8 giờ.
4. 5 Khả năng tương thích Khả năng tương thích của lớp chống nước là đặc tính đặc biệt quan trọng liên quan đến tuổi thọ của cáp quang và do đó cần được xem xét liên quan đến vật liệu cáp quang có liên quan cho đến nay. Vì khả năng tương thích mất nhiều thời gian để trở nên rõ ràng nên phải sử dụng thử nghiệm lão hóa tăng tốc, nghĩa là mẫu vật liệu cáp được lau sạch, bọc bằng một lớp băng khô chống nước và giữ trong buồng nhiệt độ không đổi ở 100°C trong 10 ngày, sau đó chất lượng sẽ được cân nhắc. Độ bền kéo và độ giãn dài của vật liệu không được thay đổi quá 20% sau khi thử.
Thời gian đăng: 22-07-2022