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) Bôi mỡ lưu biến vào bên trong cáp, bao gồm mỡ kỵ nước (loại kỵ nước), mỡ trương nở do nước và mỡ giãn nở do nhiệt, v.v. Loại vật liệu này là vật liệu dầu mỡ, lượng mỡ bôi trơn lớn, chi phí cao, dễ gây ô nhiễm môi trường, khó vệ sinh (đặc biệt là khi nối cáp cần dùng dung môi để vệ sinh), và trọng lượng bản thân cáp quá nặng.
2) Trong lớp vỏ bọc bên trong và bên ngoài, việc sử dụng vòng chắn nước bằng keo nóng chảy là phương pháp kém hiệu quả, quy trình phức tạp, chỉ một số ít nhà sản xuất có thể thực hiện được. 3) Sử dụng vật liệu chống thấm giãn nở khô (bột giãn nở hấp thụ nước, băng cản nước, v.v.). Phương pháp này đòi hỏi công nghệ cao, tiêu hao 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 được ứng dụng rộng rãi ở nước ngoài, đặc biệt là trong việc giải quyết vấn đề trọng lượng riêng lớn và quy trình nối phức tạp của số lượng lõi lớn của cáp quang, mang lại những ưu điểm vượt trội. Vật liệu chống thấm được sử dụng trong loại cáp "lõi khô" này là sợi chống thấm. Sợi chống thấm có thể nhanh chóng hấp thụ nước và trương nở tạo thành gel, chặn không gian kênh dẫn nước của cáp, do đó đạt được mục đích chống thấm. Ngoài ra, sợi chống thấm không chứa các chất nhờn, giúp giảm đáng kể thời gian chuẩn bị mối nối 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 nở chặn nước.
2 Nguyên lý chặn nước và đặc điểm của sợi chặn nước
Chức năng ngăn nước của sợi chặn nước là sử dụng phần thân chính của sợi chặn nước để tạo thành một khối gel có thể tích 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, đường kính nước có thể giãn nở nhanh chóng từ khoảng 0,5mm đến khoảng 5,0mm), 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. Do 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 quá trình chế biến và sản xuất tiếp theo cũng như nhiều môi trường sử dụng khác nhau;
6) Khả năng 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 xâm nhập vào cáp hoặc hộp nối. Để đạt được lớp chắn nước theo chiều dọc của lớp vỏ ngoài, hai sợi chắn nước được sử dụng, 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 nhăn thép và PE (polyetylen), sao cho sợi chắn nước chia khoảng cách giữa lõi cáp và băng thép thành một khoang kín nhỏ. Sợi chắn nước sẽ phồng lên và tạo thành gel trong thời gian ngắn, ngăn nước xâm nhập vào cáp và hạn chế nước ở một vài khoang nhỏ gần điểm đứt gãy, do đó đạt được mục đích chắn nước theo chiều dọc, như thể hiện trong Hình 1.
Hình 1: Ứng 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 được 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 trong bề mặt vỏ bọc lỏng lẻo, trước khi ép 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 nhau xung quanh, tạo thành một thùng chặn nhỏ và dày đặc, để ngăn nước xâm nhập, được tạo thành 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 độ giãn nở của sợi chặn nước có thể lấp đầy khoảng trống trên 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, cần giảm thiểu sự tồn tại của các khoảng trống, chẳng hạn như sử dụng sợi chặn nước có tốc độ giãn nở cao, sau đó có thể giảm đường kính của sợi chặn nước đến mức nhỏ nhất, để có được hiệu suất chặn nước đáng tin cậy, đồng thời tiết kiệm chi phí.
2) Tốc độ trương nở và độ bền gel của sợi chặn nước
Thử nghiệm thấm nước theo tiêu chuẩn IEC794-1-F5B được thực hiện trên toàn bộ mặt cắt ngang của cáp quang. Thêm 1m cột nước vào mẫu cáp quang dài 3m, thử nghiệm trong vòng 24 giờ mà không bị 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 khoảng thời gian, sợi chặn nước sẽ trương nở hoàn toàn và chặn nước, nhưng đây cũng là một lỗi. Nếu tốc độ trương nở nhanh hơn và cường độ gel không đủ, thì không đủ để chịu được 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 các 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 khay cáp, sợi chặn nước phải được sản xuất 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 căng trong quá trình sản xuất, và cáp không bị hư hỏng khi bị kéo căng, uốn cong, xoắn sợi chặn nước. Chiều dài của sợi chặn nước chủ yếu phụ thuộc vào chiều dài khay cáp, để giảm số lần thay sợi trong quá trình sản xuất liên tục, chiều dài của sợi chặn nước càng dài càng tốt.
5) Độ axit và độ 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 các đặc tính chặn nước của sợi chắn nước và các đặc tính cơ học của tác động; độ ổn định dài hạn, chủ yếu xem xét 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. 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 khoảng thời gian đáng kể. 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 linh 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 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 tính của các vật liệu chặn nước này.
4 Kết luận
Tóm lại, sợi chặn nước là vật liệu chặn nước tuyệt vời phù hợp cho cáp quang, có đặc điểm là cấu tạo 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