1 Giới thiệu
Để đảm bảo độ kín theo chiều dọc của cáp quang và ngăn nước và hơi ẩm xâm nhập vào cáp hoặc hộp nối và ăn mòn kim loại và sợi, dẫn đến hư hỏng do hydro, đứt sợi và giảm mạnh hiệu suất cách điện, người ta thường sử dụng các phương pháp sau đây để ngăn nước và hơi ẩm:
1) Lấp đầy bên trong cáp bằng mỡ thixotropic, bao gồm loại kỵ nước (hydrophobic), loại trương nở nước và loại giãn nở nhiệt, v.v. Loại vật liệu này là vật liệu dầu, lấp đầy một lượng lớn, chi phí cao, dễ gây ô nhiễm môi trường, khó vệ sinh (đặc biệt là trong mối nối cáp với dung môi để vệ sinh), và trọng lượng bản thân của cáp quá nặng.
2) Trong lớp vỏ bên trong và bên ngoài giữa sử dụng vòng chắn nước keo nóng chảy, phương pháp này không hiệu quả, quy trình phức tạp, chỉ một số ít nhà sản xuất có thể đạt được. 3) Sử dụng vật liệu chặn nước giãn nở khô (bột giãn nở hấp thụ nước, băng chặn nước, v.v.). Phương pháp này đòi hỏi công nghệ cao, tiêu thụ vật liệu, chi phí cao, trọng lượng riêng của cáp cũng quá nặng. Trong những năm gần đây, cấu trúc "lõi khô" đã được đưa vào cáp quang và đã được ứng dụng tốt ở nước ngoài, đặc biệt là trong việc giải quyết vấn đề trọng lượng riêng nặng và quy trình ghép nối phức tạp của số lượng lõi lớn của cáp quang có những ưu điểm vô song. Vật liệu chặn nước được sử dụng trong cáp "lõi khô" này là sợi chặn nước. Sợi chặn nước có thể nhanh chóng hấp thụ nước và nở ra để tạo thành gel, chặn không gian của kênh nước của cáp, do đó đạt được mục đích chặn nước. Ngoài ra, sợi chặn nước không chứa các chất nhờn và thời gian cần thiết để chuẩn bị mối nối có thể giảm đáng kể mà không cần khăn lau, dung môi và chất tẩy rửa. Để có được quy trình đơn giản, thi công thuận tiện, hiệu suất đáng tin cậy và vật liệu chặn nước giá rẻ, chúng tôi đã phát triển một loại sợi chặn nước cáp quang mới - sợi giãn chặn nước.
2 Nguyên lý chặn nước và đặc điểm của sợi chặn nước
Chức năng chặn nước của sợi chặn nước là sử dụng thân chính của sợi chặn nước để tạo thành một khối gel lớn (khả năng hấp thụ nước có thể đạt tới hàng chục lần thể tích của chính nó, chẳng hạn như trong phút đầu tiên, nước có thể nhanh chóng giãn nở từ khoảng 0,5mm đến khoảng 5,0mm đường kính), và khả năng giữ nước của gel khá mạnh, có thể ngăn chặn hiệu quả sự phát triển của cây nước, do đó ngăn nước tiếp tục xâm nhập và lan rộng, để đạt được mục đích chống nước. Vì cáp quang phải chịu được nhiều điều kiện môi trường khác nhau trong quá trình sản xuất, thử nghiệm, vận chuyển, lưu trữ và sử dụng, sợi chặn nước phải có các đặc điểm sau để được sử dụng trong cáp quang:
1) Bề ngoài sạch sẽ, độ dày đồng đều và kết cấu mềm mại;
2) Độ bền cơ học nhất định để đáp ứng yêu cầu về độ căng khi tạo hình cáp;
3) trương nở nhanh, ổn định hóa học tốt và có độ bền cao trong việc hấp thụ nước và tạo gel;
4) Độ ổn định hóa học tốt, không có thành phần ăn mòn, chống vi khuẩn và nấm mốc;
5) Độ ổn định nhiệt tốt, khả năng chống chịu thời tiết tốt, thích ứng với nhiều loại chế biến và sản xuất tiếp theo cũng như nhiều môi trường sử dụng khác nhau;
6) Tương thích tốt với các vật liệu khác của cáp quang.
3 Sợi chống thấm nước trong ứng dụng cáp quang
3.1 Sử dụng sợi chống thấm nước trong cáp quang
Các nhà sản xuất cáp quang có thể áp dụng nhiều cấu trúc cáp khác nhau trong quá trình sản xuất để đáp ứng nhu cầu của người dùng theo tình hình thực tế và yêu cầu của người dùng:
1) Chặn nước theo chiều dọc của lớp vỏ ngoài bằng sợi chặn nước
Trong lớp bọc thép băng nhăn, lớp vỏ ngoài phải chống thấm nước theo chiều dọc để ngăn hơi ẩm và hơi nước xâm nhập vào cáp hoặc hộp nối. Để đạt được lớp chắn nước theo chiều dọc của lớp vỏ ngoài, người ta sử dụng hai sợi chắn nước, một sợi được đặt song song với lõi cáp của lớp vỏ bên trong và sợi còn lại được quấn quanh lõi cáp theo một khoảng cách nhất định (8 đến 15 cm), được phủ bằng băng thép nhăn và PE (polyetylen), sao cho sợi chắn nước chia khoảng cách giữa lõi cáp và băng thép thành một ngăn nhỏ kín. Sợi chắn nước sẽ nở ra và tạo thành gel trong thời gian ngắn, ngăn nước xâm nhập vào cáp và hạn chế nước ở một vài ngăn nhỏ gần điểm đứt gãy, do đó đạt được mục đích chắn nước theo chiều dọc, như thể hiện trong Hình 1.
Hình 1: Sử dụng điển hình của sợi chặn nước trong cáp quang
2) Chặn nước dọc theo lõi cáp bằng sợi chặn nướcCó thể sử dụng trong lõi cáp của hai phần sợi chặn nước, một là trong lõi cáp của dây thép gia cường, sử dụng hai sợi chặn nước, thường là một sợi chặn nước và dây thép gia cường đặt song song, một sợi chặn nước khác có bước lớn hơn quấn quanh dây, cũng có hai sợi chặn nước và dây thép gia cường đặt song song, sử dụng sợi chặn nước có khả năng giãn nở mạnh để chặn nước; thứ hai là ở bề mặt vỏ bọc lỏng lẻo, trước khi bóp vỏ bọc bên trong, sử dụng sợi chặn nước làm sợi buộc, hai sợi chặn nước có bước nhỏ hơn (1 ~ 2cm) theo hướng ngược lại xung quanh, tạo thành một thùng chặn nhỏ và dày đặc, để ngăn nước xâm nhập, được làm bằng cấu trúc "lõi cáp khô".
3.2 Lựa chọn sợi chống thấm nước
Để đạt được khả năng chống nước tốt và hiệu suất gia công cơ học đạt yêu cầu trong quá trình sản xuất cáp quang, cần lưu ý những khía cạnh sau khi lựa chọn sợi chống nước:
1) Độ dày của sợi chặn nước
Để đảm bảo rằng độ giãn nở của sợi chặn nước có thể lấp đầy khoảng trống trong mặt cắt ngang của cáp, việc lựa chọn độ dày của sợi chặn nước là rất quan trọng, tất nhiên, điều này liên quan đến kích thước cấu trúc của cáp và tốc độ giãn nở của sợi chặn nước. Trong cấu trúc cáp nên giảm thiểu sự tồn tại của các khoảng trống, chẳng hạn như sử dụng tốc độ giãn nở cao của sợi chặn nước, sau đó đường kính của sợi chặn nước có thể được giảm đến mức nhỏ nhất, để bạn có thể có được hiệu suất chặn nước đáng tin cậy, nhưng cũng để tiết kiệm chi phí.
2) Tốc độ trương nở và độ bền gel của sợi chặn nước
Thử nghiệm thấm nước IEC794-1-F5B được thực hiện trên toàn bộ mặt cắt ngang của cáp quang. 1m cột nước được thêm vào mẫu cáp quang dài 3m, 24h không rò rỉ là đạt yêu cầu. Nếu tốc độ trương nở của sợi chặn nước không theo kịp tốc độ thấm nước, có khả năng nước đã đi qua mẫu trong vòng vài phút sau khi bắt đầu thử nghiệm và sợi chặn nước vẫn chưa trương nở hoàn toàn, mặc dù sau một thời gian, sợi chặn nước sẽ trương nở hoàn toàn và chặn nước, nhưng đây cũng là một lỗi. Nếu tốc độ giãn nở nhanh hơn và cường độ gel không đủ, thì không đủ để chống lại áp suất do cột nước 1m tạo ra và việc chặn nước cũng sẽ thất bại.
3) Độ mềm của sợi chặn nước
Vì độ mềm của sợi chặn nước ảnh hưởng đến tính chất cơ học của cáp, đặc biệt là áp lực ngang, khả năng chống va đập, v.v., tác động sẽ rõ ràng hơn, vì vậy nên cố gắng sử dụng sợi chặn nước mềm hơn.
4) Độ bền kéo, độ giãn dài và chiều dài của sợi chặn nước
Trong quá trình sản xuất mỗi chiều dài máng cáp, sợi chặn nước phải liên tục và không bị gián đoạn, điều này đòi hỏi sợi chặn nước phải có độ bền kéo và độ giãn dài nhất định, để đảm bảo sợi chặn nước không bị kéo trong quá trình sản xuất, cáp trong trường hợp kéo căng, uốn cong, xoắn sợi chặn nước không bị hư hỏng. Chiều dài của sợi chặn nước chủ yếu phụ thuộc vào chiều dài của máng cáp, để giảm số lần thay đổi sợi trong quá trình sản xuất liên tục, chiều dài của sợi chặn nước càng dài càng tốt.
5) Tính axit và tính kiềm của sợi chặn nước phải trung tính, nếu không sợi chặn nước sẽ phản ứng với vật liệu cáp và tạo ra kết tủa hydro.
6) Độ ổn định của sợi chặn nước
Bảng 2: So sánh cấu trúc chặn nước của sợi chặn nước với các vật liệu chặn nước khác
| So sánh các mục | Nhân thạch | Vòng chặn nước nóng chảy | Băng chặn nước | Sợi chặn nước |
| Khả năng chống nước | Tốt | Tốt | Tốt | Tốt |
| Khả năng xử lý | Đơn giản | Phức tap | Phức tạp hơn | Đơn giản |
| Tính chất cơ học | Đạt tiêu chuẩn | Đạt tiêu chuẩn | Đạt tiêu chuẩn | Đạt tiêu chuẩn |
| Độ tin cậy lâu dài | Tốt | Tốt | Tốt | Tốt |
| Lực liên kết vỏ bọc | Hội chợ | Tốt | Hội chợ | Tốt |
| Rủi ro kết nối | Đúng | No | No | No |
| Hiệu ứng oxy hóa | Đúng | No | No | No |
| Dung môi | Đúng | No | No | No |
| Khối lượng trên một đơn vị chiều dài của cáp quang | Nặng | Ánh sáng | Nặng hơn | Ánh sáng |
| Dòng vật liệu không mong muốn | Khả thi | No | No | No |
| Vệ sinh trong sản xuất | Nghèo | Nghèo hơn | Tốt | Tốt |
| Xử lý vật liệu | Trống sắt nặng | Đơn giản | Đơn giản | Đơn giản |
| Đầu tư vào thiết bị | Lớn | Lớn | Lớn hơn | Bé nhỏ |
| Chi phí vật liệu | Cao hơn | Thấp | Cao hơn | Thấp hơn |
| Chi phí sản xuất | Cao hơn | Cao hơn | Cao hơn | Thấp hơn |
Độ ổn định của sợi chặn nước chủ yếu được đo bằng độ ổn định ngắn hạn và độ ổn định dài hạn. Độ ổn định ngắn hạn chủ yếu được xem xét là sự gia tăng nhiệt độ ngắn hạn (nhiệt độ quá trình vỏ đùn lên đến 220 ~ 240 ° C) trên sợi chắn nước tính chất chắn nước và tính chất cơ học của tác động; độ ổn định dài hạn, chủ yếu xem xét sự lão hóa của tốc độ giãn nở của sợi chắn nước, tốc độ giãn nở, độ bền và độ ổn định của gel, độ bền kéo và độ giãn dài của tác động, sợi chắn nước phải nằm trong toàn bộ tuổi thọ của cáp (20 ~ 30 năm) là Khả năng chống nước. Tương tự như mỡ chặn nước và băng chặn nước, độ bền và độ ổn định của gel của sợi chặn nước là một đặc tính quan trọng. Một sợi chặn nước có độ bền gel cao và độ ổn định tốt có thể duy trì các đặc tính chặn nước tốt trong một thời gian dài. Ngược lại, theo các tiêu chuẩn quốc gia có liên quan của Đức, một số vật liệu trong điều kiện thủy phân, gel sẽ phân hủy thành vật liệu có trọng lượng phân tử thấp rất di động và sẽ không đạt được mục đích chống nước lâu dài.
3.3 Ứng dụng sợi chặn nước
Sợi chặn nước là vật liệu chặn nước tuyệt vời cho cáp quang, đang thay thế cho keo dán dầu, vòng chặn nước bằng keo nóng chảy và băng chặn nước, v.v. được sử dụng với số lượng lớn trong quá trình sản xuất cáp quang, Bảng 2 so sánh một số đặc điểm của các vật liệu chặn nước này.
4 Kết luận
Tóm lại, sợi chặn nước là vật liệu chặn nước tuyệt vời phù hợp với cáp quang, có đặc điểm là thi công đơn giản, hiệu suất đáng tin cậy, hiệu quả sản xuất cao, dễ sử dụng; và việc sử dụng vật liệu làm đầy cáp quang có ưu điểm là trọng lượng nhẹ, hiệu suất đáng tin cậy và chi phí thấp.
Thời gian đăng: 16-07-2022