การวิเคราะห์วัสดุปลอกหุ้มสายเคเบิลออปติก: การป้องกันรอบด้านตั้งแต่การใช้งานพื้นฐานไปจนถึงการใช้งานพิเศษ

ปลอกหุ้มหรือปลอกหุ้มด้านนอกเป็นชั้นป้องกันชั้นนอกสุดในโครงสร้างสายเคเบิลออปติก โดยส่วนใหญ่ทำจากวัสดุปลอกหุ้ม PE และปลอกหุ้ม PVC และวัสดุปลอกหุ้มหน่วงไฟปลอดฮาโลเจนและวัสดุปลอกหุ้มทนการติดตามไฟฟ้า ใช้ในโอกาสพิเศษ

1. วัสดุปลอก PE
PE ย่อมาจาก polyethylene ซึ่งเป็นสารประกอบพอลิเมอร์ที่เกิดจากการพอลิเมอไรเซชันของเอทิลีน วัสดุปลอกหุ้มโพลีเอทิลีนสีดำนี้ผลิตขึ้นโดยการผสมและบดเม็ดเรซินโพลีเอทิลีนกับสารคงตัว คาร์บอนแบล็ก สารต้านอนุมูลอิสระ และสารพลาสติไซเซอร์อย่างสม่ำเสมอในสัดส่วนที่กำหนด วัสดุปลอกหุ้มโพลีเอทิลีนสำหรับปลอกหุ้มสายเคเบิลออปติคัลสามารถแบ่งตามความหนาแน่นได้เป็น โพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ (LDPE), โพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำเชิงเส้น (LLDPE), โพลีเอทิลีนความหนาแน่นปานกลาง (MDPE) และโพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) เนื่องจากความหนาแน่นและโครงสร้างโมเลกุลที่แตกต่างกัน โพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ หรือที่เรียกว่าโพลีเอทิลีนความดันสูง เกิดขึ้นจากการโคพอลิเมอไรเซชันของเอทิลีนที่ความดันสูง (สูงกว่า 1500 บรรยากาศ) ที่อุณหภูมิ 200-300°C โดยมีออกซิเจนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนั้น สายโซ่โมเลกุลของพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำจึงประกอบด้วยกิ่งก้านหลายกิ่งที่มีความยาวแตกต่างกัน โดยมีการแตกกิ่งก้านสูง โครงสร้างไม่สม่ำเสมอ ความเป็นผลึกต่ำ และความยืดหยุ่นและการยืดตัวที่ดี พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง หรือที่รู้จักกันในชื่อพอลิเอทิลีนความดันต่ำ เกิดจากการพอลิเมอไรเซชันของเอทิลีนที่ความดันต่ำ (1-5 บรรยากาศ) และอุณหภูมิ 60-80°C ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียมและไทเทเนียม เนื่องจากพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงมีการกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุลที่แคบและการจัดเรียงโมเลกุลที่เป็นระเบียบ จึงมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี ทนทานต่อสารเคมีได้ดี และใช้งานได้ในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง วัสดุหุ้มพอลิเอทิลีนความหนาแน่นปานกลางผลิตจากการผสมพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงและพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำในสัดส่วนที่เหมาะสม หรือโดยการพอลิเมอไรเซชันโมโนเมอร์เอทิลีนและโพรพิลีน (หรือโมโนเมอร์ตัวที่สองของ 1-บิวทีน) ดังนั้น ประสิทธิภาพของพอลิเอทิลีนความหนาแน่นปานกลางจึงอยู่ระหว่างพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงและพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ และมีความยืดหยุ่นเช่นเดียวกับพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ และมีความต้านทานการสึกหรอและแรงดึงที่ดีเยี่ยมเช่นเดียวกับพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง พอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำเชิงเส้นถูกพอลิเมอร์ไรเซชันโดยวิธีก๊าซความดันต่ำหรือสารละลายด้วยโมโนเมอร์เอทิลีนและ 2-โอเลฟิน ระดับการแตกแขนงของพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำเชิงเส้นอยู่ระหว่างความหนาแน่นต่ำและความหนาแน่นสูง จึงมีความต้านทานการแตกร้าวจากความเค้นในสภาพแวดล้อมที่ดีเยี่ยม ความต้านทานการแตกร้าวจากความเค้นในสภาพแวดล้อมเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญอย่างยิ่งในการระบุคุณภาพของวัสดุ PE หมายถึงปรากฏการณ์ที่ชิ้นงานทดสอบวัสดุภายใต้สภาวะความเค้นดัดเกิดรอยแตกร้าวจากความเค้นในสภาพแวดล้อมที่มีสารลดแรงตึงผิว ปัจจัยที่มีผลต่อการแตกร้าวจากความเค้นของวัสดุประกอบด้วย น้ำหนักโมเลกุล การกระจายน้ำหนักโมเลกุล ความเป็นผลึก และโครงสร้างจุลภาคของสายโมเลกุล ยิ่งน้ำหนักโมเลกุลมีขนาดใหญ่ การกระจายน้ำหนักโมเลกุลก็จะแคบลง การเชื่อมต่อระหว่างแผ่นเวเฟอร์ก็จะมากขึ้น ความต้านทานการแตกร้าวจากแรงเค้นในสภาพแวดล้อมของวัสดุก็จะยิ่งดีขึ้น และอายุการใช้งานของวัสดุก็จะยิ่งยาวนานขึ้น ในขณะเดียวกัน การตกผลึกของวัสดุก็มีผลต่อตัวบ่งชี้นี้เช่นกัน ยิ่งผลึกมีค่าต่ำเท่าใด ความต้านทานการแตกร้าวจากแรงเค้นในสภาพแวดล้อมของวัสดุก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวเมื่อขาดของวัสดุ PE เป็นอีกหนึ่งตัวบ่งชี้ในการวัดประสิทธิภาพของวัสดุ และยังสามารถคาดการณ์จุดสิ้นสุดการใช้งานได้อีกด้วย ปริมาณคาร์บอนในวัสดุ PE สามารถต้านทานการกัดเซาะของรังสีอัลตราไวโอเลตบนวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสารต้านอนุมูลอิสระสามารถปรับปรุงคุณสมบัติการต้านอนุมูลอิสระของวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2.วัสดุปลอกหุ้ม PVC
วัสดุทนไฟ PVC ประกอบด้วยอะตอมของคลอรีน ซึ่งจะเผาไหม้ในเปลวไฟ เมื่อเผาไหม้จะสลายตัวและปล่อยก๊าซ HCL ที่กัดกร่อนและเป็นพิษจำนวนมาก ซึ่งก่อให้เกิดอันตรายรอง แต่มันจะดับลงเองเมื่อออกจากเปลวไฟ ดังนั้นจึงมีคุณสมบัติไม่ลามไฟ ขณะเดียวกันวัสดุหุ้ม PVC ยังมีความยืดหยุ่นและยืดหยุ่นได้ดี จึงนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในสายใยแก้วนำแสงภายในอาคาร

3. วัสดุปลอกหน่วงไฟปลอดฮาโลเจน
เนื่องจากโพลีไวนิลคลอไรด์จะก่อให้เกิดก๊าซพิษเมื่อเผาไหม้ ผู้คนจึงได้พัฒนาวัสดุปลอกหน่วงไฟที่มีควันน้อย ปราศจากฮาโลเจน ปลอดสารพิษ และสะอาด กล่าวคือ การเติมสารหน่วงไฟอนินทรีย์ Al(OH)3 และ Mg(OH)2 ลงในวัสดุปลอกทั่วไป ซึ่งจะปล่อยน้ำผลึกออกมาเมื่อเกิดเพลิงไหม้และดูดซับความร้อนได้มาก จึงป้องกันไม่ให้อุณหภูมิของวัสดุปลอกเพิ่มขึ้นและป้องกันการลุกไหม้ เนื่องจากมีการเติมสารหน่วงไฟอนินทรีย์ลงในวัสดุปลอกหน่วงไฟที่ปราศจากฮาโลเจน ค่าการนำไฟฟ้าของพอลิเมอร์จึงเพิ่มขึ้น ในขณะเดียวกัน เรซินและสารหน่วงไฟอนินทรีย์ก็เป็นวัสดุสองเฟสที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ในระหว่างกระบวนการผลิต จำเป็นต้องป้องกันไม่ให้สารหน่วงไฟผสมกันอย่างไม่สม่ำเสมอในพื้นที่ ควรเติมสารหน่วงไฟอนินทรีย์ในปริมาณที่เหมาะสม หากสัดส่วนมากเกินไป ความแข็งแรงเชิงกลและการยืดตัวขณะขาดของวัสดุจะลดลงอย่างมาก ตัวบ่งชี้สำหรับการประเมินคุณสมบัติการหน่วงไฟของสารหน่วงไฟปลอดฮาโลเจน ได้แก่ ดัชนีออกซิเจนและความเข้มข้นของควัน ดัชนีออกซิเจนคือความเข้มข้นของออกซิเจนขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับวัสดุเพื่อรักษาสมดุลการเผาไหม้ในก๊าซผสมระหว่างออกซิเจนและไนโตรเจน ยิ่งดัชนีออกซิเจนมีค่ามากเท่าใด คุณสมบัติของวัสดุก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ความเข้มข้นของควันคำนวณโดยการวัดค่าการส่องผ่านของลำแสงขนานที่ผ่านควันที่เกิดจากการเผาไหม้ของวัสดุในพื้นที่และความยาวเส้นทางแสงที่กำหนด ยิ่งความเข้มข้นของควันต่ำเท่าใด การปล่อยควันก็จะยิ่งต่ำลงและประสิทธิภาพของวัสดุก็จะดีขึ้นเท่านั้น

4. วัสดุปลอกหุ้มป้องกันไฟฟ้า
ปัจจุบันมีสายเคเบิลออปติคัลแบบออลมีเดียที่รองรับตัวเอง (ADSS) วางอยู่บนเสาเดียวกันกับสายส่งไฟฟ้าแรงสูงในระบบสื่อสารกำลังไฟฟ้ามากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อเอาชนะอิทธิพลของสนามไฟฟ้าเหนี่ยวนำแรงสูงที่มีต่อปลอกหุ้มสายเคเบิล บุคลากรจึงได้พัฒนาและผลิตวัสดุปลอกหุ้มชนิดใหม่ที่ทนทานต่อการเกิดรอยขูดขีดทางไฟฟ้า โดยควบคุมปริมาณคาร์บอนแบล็ก ขนาด และการกระจายตัวของอนุภาคคาร์บอนแบล็กอย่างเคร่งครัด พร้อมทั้งเติมสารเติมแต่งพิเศษเพื่อให้วัสดุปลอกหุ้มมีประสิทธิภาพในการต้านทานการเกิดรอยขูดขีดทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม