1 Inleiding
Om de longitudinale afdichting van glasvezelkabels te garanderen en te voorkomen dat water en vocht in de kabel of aansluitdoos binnendringen en het metaal en de vezels corroderen, wat kan leiden tot waterstofschade, vezelbreuk en een scherpe daling van de elektrische isolatieprestaties, worden de volgende methoden veelgebruikt om water en vocht te voorkomen:
1) Het vullen van de binnenkant van de kabel met thixotroop vet, waaronder waterafstotend (hydrofoob), waterzwellend en warmte-expanderend vet, enzovoort. Dit soort materiaal is olieachtig, vult veel, is duur, vervuilt gemakkelijk het milieu, is moeilijk te reinigen (vooral bij het verbinden van de kabel met het oplosmiddel) en heeft een te hoog eigen gewicht.
2) Het gebruik van een waterbarrièrering met smeltlijm in de binnen- en buitenmantel is een inefficiënt en complex proces, dat slechts door enkele fabrikanten kan worden gerealiseerd. 3) Het gebruik van droge expansie van waterblokkerende materialen (waterabsorberend expansiepoeder, waterblokkerende tape, enz.). Deze methode vereist geavanceerde technologie, materiaalverbruik, hoge kosten en het eigen gewicht van de kabel is ook te hoog. De laatste jaren is de "droge kern"-structuur geïntroduceerd in optische kabels en wordt deze in het buitenland veelvuldig toegepast, met name bij het oplossen van het probleem van een hoog eigen gewicht en een complex lasproces van optische kabels met een groot aantal kernen. Dit biedt onvergelijkbare voordelen. Het waterblokkerende materiaal dat in deze "droge kern"-kabel wordt gebruikt, is waterblokkerend garen. Het waterblokkerende garen kan snel water absorberen en opzwellen tot een gel, waardoor de ruimte in het waterkanaal van de kabel wordt geblokkeerd en het doel van waterblokkering wordt bereikt. Bovendien bevat het waterblokkerende garen geen olieachtige stoffen en kan de tijd die nodig is om de las voor te bereiden aanzienlijk worden verkort, zonder dat er doekjes, oplosmiddelen of reinigingsmiddelen nodig zijn. Om een eenvoudig proces, handige constructie, betrouwbare prestaties en goedkope waterblokkerende materialen te verkrijgen, hebben we een nieuw type waterblokkerend garen voor optische kabels ontwikkeld: een zwelbaar waterblokkerend garen.
2 Waterblokkeringsprincipe en kenmerken van het waterblokkerende garen
De waterblokkerende functie van waterblokkerend garen is om de hoofdvezels van het waterblokkerende garen te gebruiken om een groot volume gel te vormen (de waterabsorptie kan tientallen keren het eigen volume bereiken, zoals in de eerste minuut, wanneer water snel kan uitzetten van ongeveer 0,5 mm tot ongeveer 5,0 mm diameter). Het waterretentievermogen van de gel is vrij sterk, waardoor de groei van de waterboom effectief kan worden voorkomen, waardoor water niet verder kan doordringen en zich kan verspreiden. Dit is nodig om het doel van waterbestendigheid te bereiken. Omdat glasvezelkabels bestand moeten zijn tegen verschillende omgevingsomstandigheden tijdens de productie, het testen, het transport, de opslag en het gebruik, moet waterblokkerend garen de volgende eigenschappen hebben om te worden gebruikt in glasvezelkabels:
1) Een schoon uiterlijk, uniforme dikte en een zachte textuur;
2) Een bepaalde mechanische sterkte om te voldoen aan de trekvereisten bij het vormen van de kabel;
3) snelle zwelling, goede chemische stabiliteit en hoge sterkte voor waterabsorptie en gelvorming;
4) Goede chemische stabiliteit, geen corrosieve componenten, resistent tegen bacteriën en schimmels;
5) Goede thermische stabiliteit, goede weersbestendigheid, aanpasbaar aan verschillende daaropvolgende verwerkings- en productie- en verschillende gebruiksomgevingen;
6) Goede compatibiliteit met andere materialen van glasvezelkabels.
3 Waterbestendig garen bij de toepassing van glasvezelkabels
3.1 Het gebruik van waterbestendige garens in optische glasvezelkabels
Fabrikanten van glasvezelkabels kunnen verschillende kabelstructuren toepassen in het productieproces om tegemoet te komen aan de behoeften van gebruikers, afhankelijk van hun werkelijke situatie en de vereisten van gebruikers:
1) Langswaterblokkering van de buitenmantel met waterblokkerende garens
Bij geplooide staalbandbepantsering moet de buitenmantel in de lengterichting waterdicht zijn om te voorkomen dat vocht en vochtigheid de kabel of de aansluitdoos binnendringen. Om de longitudinale waterbarrière van de buitenmantel te realiseren, worden twee waterbarrièregarens gebruikt, waarvan er één parallel aan de kabelkern van de binnenmantel wordt geplaatst en de andere met een bepaalde spoed (8 tot 15 cm) om de kabelkern wordt gewikkeld. Deze garens zijn bekleed met geplooide staalband en PE (polyethyleen). Het waterbarrièregaren verdeelt de opening tussen de kabelkern en de staalband in een klein, gesloten compartiment. Het waterbarrièregaren zal binnen korte tijd opzwellen en een gel vormen, waardoor er geen water in de kabel kan komen en het water beperkt blijft tot enkele kleine compartimenten nabij het breukpunt. Zo wordt het doel van de longitudinale waterbarrière bereikt, zoals weergegeven in figuur 1.
Figuur 1: Typisch gebruik van waterblokkerende garens in optische kabels
2) Langswaterblokkering van de kabelkern met waterblokkerende garensKan worden gebruikt in de kabelkern van twee delen van het waterblokkerende garen, één is in de kabelkern van de versterkte staaldraad, met behulp van twee waterblokkerende garens, meestal een waterblokkerende garen en versterkte staaldraad parallel geplaatst, een ander waterblokkerend garen tot een grotere spoed gewikkeld rond de draad, er zijn ook twee waterblokkerende garens en versterkte staaldraad parallel geplaatst, het gebruik van waterblokkerende garens met een sterk uitzettingsvermogen om water te blokkeren; de tweede is in het losse omhulseloppervlak, voordat de binnenmantel wordt samengedrukt, het waterblokkerende garen als een bindgaren gebruiken, twee waterblokkerende garens tot een kleinere spoed (1 ~ 2 cm) in de tegenovergestelde richting eromheen, waardoor een dichte en kleine blokkeringsbak wordt gevormd, om het binnendringen van water te voorkomen, gemaakt van de structuur van de "droge kabelkern".
3.2 Selectie van waterbestendige garens
Om zowel een goede waterbestendigheid als bevredigende mechanische verwerkingsprestaties te verkrijgen in het productieproces van glasvezelkabels, moeten de volgende aspecten in acht worden genomen bij het selecteren van waterbestendig garen:
1) De dikte van het waterblokkerende garen
Om ervoor te zorgen dat de uitzetting van het waterblokkerende garen de opening in de kabeldoorsnede kan opvullen, is de keuze van de dikte van het waterblokkerende garen cruciaal. Deze hangt uiteraard af van de structurele afmetingen van de kabel en de uitzettingscoëfficiënt van het waterblokkerende garen. In de kabelstructuur moet het bestaan van openingen worden geminimaliseerd. Door bijvoorbeeld een hoge uitzettingscoëfficiënt van het waterblokkerende garen te gebruiken, kan de diameter van het waterblokkerende garen tot het minimum worden beperkt. Dit garandeert betrouwbare waterblokkerende prestaties en bespaart kosten.
2) Zwellingssnelheid en gelsterkte van waterblokkerende garens
De IEC794-1-F5B waterpenetratietest wordt uitgevoerd op de volledige doorsnede van de glasvezelkabel. 1 m waterkolom wordt toegevoegd aan een 3 m lange glasvezelkabel, 24 uur zonder lekkage is gekwalificeerd. Als de zwellingssnelheid van het waterblokkerende garen de snelheid van waterinfiltratie niet bijhoudt, is het mogelijk dat het water binnen enkele minuten na aanvang van de test al door het monster is gegaan en het waterblokkerende garen nog niet volledig is gezwollen. Na verloop van tijd zal het waterblokkerende garen echter volledig zwellen en het water blokkeren, maar dit is eveneens een defect. Als de uitzettingssnelheid hoger is en de gelsterkte onvoldoende is, is het garen niet voldoende om de druk te weerstaan die wordt gegenereerd door de 1 m lange waterkolom, en zal de waterblokkerende afdichting ook falen.
3) Zachtheid van het waterblokkerende garen
Omdat de zachtheid van het waterblokkerende garen een grotere invloed heeft op de mechanische eigenschappen van de kabel, met name de zijdelingse druk, de slagvastheid, enz., is de impact duidelijker. In dat geval moet u proberen een zachter waterblokkerend garen te gebruiken.
4) De treksterkte, rek en lengte van het waterblokkerende garen
Bij de productie van elke kabelgootlengte moet het waterblokkerende garen continu en ononderbroken zijn. Dit vereist dat het waterblokkerende garen een bepaalde treksterkte en rek heeft. Dit zorgt ervoor dat het waterblokkerende garen niet wordt getrokken tijdens het productieproces en dat de kabel niet wordt beschadigd bij rekken, buigen of draaien. De lengte van het waterblokkerende garen hangt voornamelijk af van de lengte van de kabelgoot. Om het aantal keren dat het garen tijdens de continue productie moet worden vervangen te beperken, geldt: hoe langer het waterblokkerende garen, hoe beter.
5) De zuurtegraad en alkaliteit van het waterblokkerende garen moeten neutraal zijn, anders reageert het waterblokkerende garen met het kabelmateriaal en slaat waterstof neer.
6) Stabiliteit van waterblokkerende garens
Tabel 2: Vergelijking van de waterblokkerende structuur van waterblokkerende garens met andere waterblokkerende materialen
| Artikelen vergelijken | gelei vulling | Smeltwaterstopring | Waterblokkerende tape | Waterblokkerend garen |
| Waterbestendigheid | Goed | Goed | Goed | Goed |
| Verwerkbaarheid | Eenvoudig | Ingewikkeld | Complexer | Eenvoudig |
| Mechanische eigenschappen | Gekwalificeerd | Gekwalificeerd | Gekwalificeerd | Gekwalificeerd |
| Lange termijn betrouwbaarheid | Goed | Goed | Goed | Goed |
| Schedebindingskracht | Eerlijk | Goed | Eerlijk | Goed |
| Verbindingsrisico | Ja | No | No | No |
| Oxidatie-effecten | Ja | No | No | No |
| Oplosmiddel | Ja | No | No | No |
| Massa per lengte-eenheid van glasvezelkabel | Zwaar | Licht | Zwaarder | Licht |
| Ongewenste materiaalstroom | Mogelijk | No | No | No |
| Schoonheid in de productie | Arm | Meer arm | Goed | Goed |
| Materiaalbehandeling | Zware ijzeren trommels | Eenvoudig | Eenvoudig | Eenvoudig |
| Investering in apparatuur | Groot | Groot | Groter | Klein |
| Materiaalkosten | Hoger | Laag | Hoger | Lager |
| Productiekosten | Hoger | Hoger | Hoger | Lager |
De stabiliteit van waterafstotende garens wordt voornamelijk gemeten aan de hand van de stabiliteit op korte en lange termijn. De stabiliteit op korte termijn wordt voornamelijk bepaald door de temperatuurstijging op korte termijn (temperatuur van het extrusiemantelproces tot 220 ~ 240 °C) en de waterafstotende eigenschappen en mechanische eigenschappen van het waterafstotende garen bij impact. De stabiliteit op lange termijn wordt voornamelijk bepaald door de veroudering van het waterafstotende garen, de uitzettingssnelheid, de gelsterkte en -stabiliteit, de treksterkte en de rek bij impact. Het waterafstotende garen moet gedurende de gehele levensduur van de kabel (20 ~ 30 jaar) waterbestendig zijn. Net als waterafstotend vet en waterafstotende tape zijn de gelsterkte en -stabiliteit van het waterafstotende garen belangrijke kenmerken. Een waterafstotend garen met een hoge gelsterkte en goede stabiliteit kan gedurende een aanzienlijke periode goede waterafstotende eigenschappen behouden. Integendeel, volgens de relevante Duitse nationale normen zullen sommige materialen onder hydrolyseomstandigheden ontbinden in een zeer mobiel materiaal met een laag moleculair gewicht, en zullen ze niet voldoen aan de doelstelling van langdurige waterbestendigheid.
3.3 Toepassing van waterblokkerende garens
Waterblokkerende garens zijn uitstekende waterblokkerende materialen voor optische kabels en vervangen de oliepasta, smeltlijm, waterblokkerende ring en waterblokkerende tape, enz. die in grote hoeveelheden worden gebruikt bij de productie van optische kabels. Tabel 2 bevat enkele kenmerken van deze waterblokkerende materialen ter vergelijking.
4 Conclusie
Samenvattend is het waterblokkerende garen een uitstekend waterblokkerend materiaal dat geschikt is voor optische kabels. Het heeft de kenmerken van eenvoudige constructie, betrouwbare prestaties, hoge productie-efficiëntie en is gemakkelijk te gebruiken. Het gebruik van het materiaal waarmee de optische kabel wordt gevuld, heeft de voordelen van een licht gewicht, betrouwbare prestaties en lage kosten.
Plaatsingstijd: 16 juli 2022