1 บทนำ
ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีการสื่อสารในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา สาขาการใช้งานของสายเคเบิลใยแก้วนำแสงได้ขยายตัวขึ้น ในขณะที่ข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมสำหรับสายเคเบิลใยแก้วนำแสงยังคงเพิ่มขึ้น ความต้องการด้านคุณภาพของวัสดุที่ใช้ในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน เทปกั้นน้ำสำหรับสายเคเบิลใยแก้วนำแสงเป็นวัสดุกั้นน้ำทั่วไปที่ใช้ในอุตสาหกรรมสายเคเบิลใยแก้วนำแสง บทบาทของการปิดผนึก การกันน้ำ การป้องกันความชื้น และบัฟเฟอร์ในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง และความหลากหลายและประสิทธิภาพของวัสดุได้รับการปรับปรุงและพัฒนาอย่างต่อเนื่องด้วยการพัฒนาสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โครงสร้าง "แกนแห้ง" ถูกนำมาใช้ในสายเคเบิลใยแก้วนำแสง วัสดุกั้นน้ำประเภทนี้มักจะเป็นการผสมผสานระหว่างเทป เส้นด้าย หรือสารเคลือบเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำซึมเข้าไปในแกนสายเคเบิลตามแนวยาว ด้วยการยอมรับสายเคเบิลใยแก้วนำแสงแกนแห้งที่เพิ่มขึ้น วัสดุสายเคเบิลใยแก้วนำแสงแกนแห้งจึงเข้ามาแทนที่สารประกอบอุดสายเคเบิลที่ทำจากปิโตรเลียมเจลลี่แบบดั้งเดิมอย่างรวดเร็ว วัสดุแกนแห้งใช้พอลิเมอร์ที่ดูดซับน้ำได้อย่างรวดเร็วเพื่อสร้างไฮโดรเจล ซึ่งจะพองตัวและเติมเต็มช่องน้ำที่ซึมเข้าไปในสายเคเบิล นอกจากนี้ เนื่องจากวัสดุแกนแห้งไม่มีจารบีเหนียว จึงไม่จำเป็นต้องใช้ผ้าเช็ด ตัวทำละลาย หรือน้ำยาทำความสะอาดในการเตรียมสายเคเบิลสำหรับการต่อสาย และเวลาในการต่อสายก็ลดลงอย่างมาก น้ำหนักเบาของสายเคเบิลและการยึดเกาะที่ดีระหว่างเส้นใยเสริมด้านนอกและปลอกหุ้มไม่ได้ลดลง ทำให้เป็นตัวเลือกยอดนิยม
2 ผลกระทบของน้ำต่อสายเคเบิลและกลไกการต้านทานน้ำ
เหตุผลหลักที่ควรใช้มาตรการป้องกันน้ำหลากหลายวิธีก็คือ น้ำที่เข้าไปในสายเคเบิลจะสลายตัวเป็นไฮโดรเจนและไอออน O H- ซึ่งจะทำให้การสูญเสียการส่งผ่านของเส้นใยแก้วนำแสงเพิ่มขึ้น ลดประสิทธิภาพของเส้นใย และอายุการใช้งานของสายเคเบิลสั้นลง มาตรการป้องกันน้ำที่พบเห็นได้บ่อยที่สุดคือการเติมปิโตรเลียมเพสต์และเทปป้องกันน้ำ ซึ่งจะเติมลงในช่องว่างระหว่างแกนสายเคเบิลและปลอกหุ้มเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำและความชื้นแพร่กระจายในแนวตั้ง จึงมีบทบาทในการป้องกันน้ำ
เมื่อเรซินสังเคราะห์ถูกใช้ในปริมาณมากเป็นฉนวนในสายเคเบิลใยแก้วนำแสง (ในสายเคเบิลเป็นอันดับแรก) วัสดุฉนวนเหล่านี้ก็ไม่สามารถต้านทานการรั่วซึมของน้ำได้เช่นกัน การก่อตัวของ "ต้นไม้แห่งน้ำ" ในวัสดุฉนวนเป็นสาเหตุหลักของผลกระทบต่อประสิทธิภาพในการส่งสัญญาณ กลไกที่วัสดุฉนวนได้รับผลกระทบจากต้นไม้แห่งน้ำนั้นมักจะอธิบายได้ดังนี้: เนื่องจากสนามไฟฟ้าแรงสูง (สมมติฐานอีกประการหนึ่งคือคุณสมบัติทางเคมีของเรซินจะเปลี่ยนไปจากการคายประจุอิเล็กตรอนที่เร่งตัวขึ้นอย่างอ่อนมาก) โมเลกุลของน้ำจะทะลุผ่านรูพรุนขนาดเล็กจำนวนต่างๆ ที่มีอยู่ในวัสดุหุ้มสายเคเบิลใยแก้วนำแสง โมเลกุลของน้ำจะทะลุผ่านรูพรุนขนาดเล็กจำนวนต่างๆ ที่มีอยู่ในวัสดุหุ้มสายเคเบิล ก่อให้เกิด "ต้นไม้แห่งน้ำ" ค่อยๆ สะสมน้ำในปริมาณมากและแพร่กระจายไปในทิศทางตามยาวของสายเคเบิล และส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานของสายเคเบิล หลังจากหลายปีของการวิจัยและการทดสอบระหว่างประเทศ ในช่วงกลางทศวรรษ 1980 เพื่อค้นหาวิธีการขจัดวิธีที่ดีที่สุดในการผลิตต้นไม้ใต้น้ำ นั่นคือ ก่อนที่สายเคเบิลจะอัดขึ้นรูป ห่อด้วยชั้นการดูดซึมน้ำและการขยายตัวของกำแพงกั้นน้ำ เพื่อยับยั้งและชะลอการเติบโตของต้นไม้ใต้น้ำ ปิดกั้นน้ำในสายเคเบิลภายในการแพร่กระจายตามยาว ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากความเสียหายจากภายนอกและการแทรกซึมของน้ำ กำแพงกั้นน้ำยังสามารถปิดกั้นน้ำได้อย่างรวดเร็ว โดยไม่แพร่กระจายตามยาวของสายเคเบิล
3 ภาพรวมของแผงกั้นน้ำแบบสายเคเบิล
3.1 การจำแนกประเภทของแผงกั้นน้ำสายเคเบิลใยแก้วนำแสง
การแบ่งประเภทแผงกั้นน้ำสายเคเบิลออปติกทำได้หลายวิธี โดยแบ่งตามโครงสร้าง คุณภาพ และความหนา โดยทั่วไปสามารถแบ่งประเภทตามโครงสร้างได้ ได้แก่ แผงกั้นน้ำแบบเคลือบสองด้าน แผงกั้นน้ำแบบเคลือบด้านเดียว และแผงกั้นน้ำแบบฟิล์มคอมโพสิต หน้าที่ของแผงกั้นน้ำส่วนใหญ่เกิดจากวัสดุที่ดูดซับน้ำได้สูง (เรียกว่าแผงกั้นน้ำ) ซึ่งสามารถพองตัวได้อย่างรวดเร็วหลังจากที่แผงกั้นน้ำสัมผัสกับน้ำ ทำให้เกิดเจลปริมาณมาก (แผงกั้นน้ำสามารถดูดซับน้ำได้มากกว่าตัวมันเองหลายร้อยเท่า) จึงป้องกันการเติบโตของต้นไม้แห่งน้ำและป้องกันการซึมผ่านและการแพร่กระจายของน้ำอย่างต่อเนื่อง ซึ่งรวมถึงโพลีแซ็กคาไรด์จากธรรมชาติและที่ดัดแปลงทางเคมี
แม้ว่าสารกั้นน้ำจากธรรมชาติหรือกึ่งธรรมชาติเหล่านี้จะมีคุณสมบัติที่ดี แต่ก็มีข้อเสียร้ายแรงสองประการ:
1) ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และ 2) ติดไฟได้ง่าย ซึ่งทำให้ไม่น่าจะนำมาใช้ในวัสดุสายเคเบิลใยแก้วนำแสง วัสดุสังเคราะห์อีกประเภทหนึ่งในวัสดุทนน้ำคือโพลีอะคริเลต ซึ่งสามารถใช้เป็นวัสดุทนน้ำสำหรับสายเคเบิลออปติกได้ เนื่องจากมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดต่อไปนี้: 1) เมื่อแห้งแล้ว จะสามารถต้านทานแรงเครียดที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิตสายเคเบิลออปติกได้
2) เมื่อแห้งแล้ว สามารถทนต่อสภาวะการทำงานของสายเคเบิลออปติก (การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจากอุณหภูมิห้องถึง 90 °C) โดยไม่กระทบต่ออายุการใช้งานของสายเคเบิล และยังทนต่ออุณหภูมิสูงได้ในช่วงเวลาสั้นๆ อีกด้วย
3) เมื่อมีน้ำเข้ามา พวกมันจะพองตัวอย่างรวดเร็วและกลายเป็นเจลที่มีอัตราการขยายตัวที่รวดเร็ว
4) ผลิตเจลที่มีความหนืดสูง แม้ในอุณหภูมิสูง ความหนืดของเจลก็ยังคงเสถียรเป็นเวลานาน
การสังเคราะห์สารกันน้ำสามารถแบ่งออกได้กว้างๆ เป็นวิธีการทางเคมีแบบดั้งเดิม ได้แก่ วิธีการแบบย้อนกลับเฟส (วิธีการเชื่อมขวางแบบพอลิเมอไรเซชันน้ำในน้ำมัน) วิธีการเชื่อมขวางแบบพอลิเมอไรเซชันของตนเอง คือ วิธีการแบบดิสก์ วิธีการฉายรังสี คือ วิธีการรังสีแกมมา “โคบอลต์ 60” วิธีการเชื่อมขวางนั้นใช้หลักการของรังสีแกมมา “โคบอลต์ 60” วิธีการสังเคราะห์ที่แตกต่างกันจะมีระดับพอลิเมอไรเซชันและการเชื่อมขวางที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากสำหรับสารป้องกันน้ำที่จำเป็นในเทปป้องกันน้ำ โพลีอะคริเลตเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่สามารถตอบสนองข้อกำหนดทั้งสี่ข้อข้างต้นได้ ตามประสบการณ์จริง สารป้องกันน้ำ (เรซินดูดซับน้ำ) ไม่สามารถใช้ทำเป็นวัตถุดิบสำหรับโพลีอะคริเลตโซเดียมที่เชื่อมขวางเพียงส่วนเดียวได้ แต่ต้องใช้ในวิธีการเชื่อมขวางแบบหลายโพลิเมอร์ (กล่าวคือ ส่วนผสมโพลีอะคริเลตโซเดียมที่เชื่อมขวางหลายๆ ส่วน) เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการดูดซึมน้ำแบบทวีคูณอย่างรวดเร็วและสูง ข้อกำหนดพื้นฐานคือ: การดูดซึมน้ำหลายเท่าสามารถเข้าถึงประมาณ 400 เท่า อัตราการดูดซึมน้ำสามารถเข้าถึงนาทีแรกเพื่อดูดซับ 75% ของน้ำที่ดูดซับโดยความต้านทานน้ำ ข้อกำหนดความเสถียรทางความร้อนในการอบแห้งที่ต้านทานน้ำ: ความต้านทานอุณหภูมิในระยะยาว 90 ° C อุณหภูมิการทำงานสูงสุด 160 ° C ความต้านทานอุณหภูมิทันที 230 ° C (สำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสายเคเบิลคอมโพสิตโฟโตอิเล็กทริกที่มีสัญญาณไฟฟ้า) การดูดซึมน้ำหลังจากการก่อตัวของเจล ข้อกำหนดความเสถียร: หลังจากรอบความร้อนหลายรอบ (20 ° C ~ 95 ° C) ความเสถียรของเจลหลังจากการดูดซึมน้ำต้องการ: เจลที่มีความหนืดสูงและความแข็งแรงของเจลหลังจากรอบความร้อนหลายรอบ (20 ° C ถึง 95 ° C) ความเสถียรของเจลแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับวิธีการสังเคราะห์และวัสดุที่ใช้โดยผู้ผลิต ในเวลาเดียวกัน อัตราการขยายตัวยิ่งเร็วเท่าไรก็ยิ่งดี ผลิตภัณฑ์บางอย่างแสวงหาความเร็วเพียงด้านเดียว การใช้สารเติมแต่งไม่เอื้อต่อความเสถียรของไฮโดรเจล การทำลายความสามารถในการกักเก็บน้ำ แต่ไม่สามารถบรรลุผลของความต้านทานน้ำได้
3. ลักษณะเฉพาะ 3 ประการของเทปกั้นน้ำ เนื่องจากสายเคเบิลในการผลิต การทดสอบ การขนส่ง การจัดเก็บ และการใช้งานนั้นต้องทนต่อการทดสอบสภาพแวดล้อม ดังนั้น เมื่อพิจารณาจากการใช้งานสายเคเบิลออปติคอล ข้อกำหนดของเทปกั้นน้ำสำหรับสายเคเบิลจึงเป็นดังต่อไปนี้:
1) การกระจายเส้นใยลักษณะภายนอก วัสดุผสมที่ไม่แยกชั้นและเป็นผง มีความแข็งแรงเชิงกลในระดับหนึ่ง เหมาะกับความต้องการของสายเคเบิล
2) มีคุณภาพสม่ำเสมอ ทำซ้ำได้ เสถียร ในระหว่างการขึ้นรูปสายเคเบิลจะไม่เกิดการหลุดลอกและผลิต
3) แรงดันขยายตัวสูง ความเร็วในการขยายตัวรวดเร็ว เสถียรภาพของเจลดี
4) เสถียรภาพทางความร้อนที่ดี เหมาะสำหรับการประมวลผลต่อเนื่องต่างๆ
5) มีความเสถียรทางเคมีสูง ไม่ประกอบด้วยส่วนประกอบที่กัดกร่อน ทนทานต่อการกัดกร่อนของแบคทีเรียและเชื้อรา
6) มีความเข้ากันได้ดีกับวัสดุอื่นๆ ของสายเคเบิลออปติคอล ทนทานต่อการเกิดออกซิเดชัน ฯลฯ
มาตรฐานประสิทธิภาพการกั้นน้ำสายเคเบิลออปติก 4
ผลการวิจัยจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าการกันน้ำที่ไม่มีคุณสมบัติต่อเสถียรภาพในระยะยาวของประสิทธิภาพการส่งสายเคเบิลจะก่อให้เกิดอันตรายอย่างมาก อันตรายนี้ในกระบวนการผลิตและการตรวจสอบโรงงานของสายเคเบิลใยแก้วนำแสงนั้นหายาก แต่จะค่อย ๆ ปรากฏขึ้นในกระบวนการวางสายเคเบิลหลังการใช้งาน ดังนั้นการพัฒนามาตรฐานการทดสอบที่ครอบคลุมและแม่นยำในเวลาที่เหมาะสม เพื่อค้นหาพื้นฐานสำหรับการประเมินที่ทุกฝ่ายยอมรับได้ จึงกลายเป็นงานเร่งด่วน การวิจัย การสำรวจ และการทดลองอย่างกว้างขวางของผู้เขียนเกี่ยวกับสายพานกันน้ำได้ให้พื้นฐานทางเทคนิคที่เพียงพอสำหรับการพัฒนามาตรฐานทางเทคนิคสำหรับสายพานกันน้ำ กำหนดพารามิเตอร์ประสิทธิภาพของค่ากั้นน้ำโดยอิงจากสิ่งต่อไปนี้:
1) ข้อกำหนดของมาตรฐานสายเคเบิลออปติกสำหรับกันน้ำ (ส่วนใหญ่คือข้อกำหนดของวัสดุสายเคเบิลออปติกในมาตรฐานสายเคเบิลออปติก)
2) ประสบการณ์ในการผลิตและการใช้งานแผงกั้นน้ำและรายงานการทดสอบที่เกี่ยวข้อง
3) ผลการวิจัยอิทธิพลของคุณลักษณะของเทปกั้นน้ำต่อประสิทธิภาพการทำงานของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง
4.1 รูปลักษณ์ภายนอก
ลักษณะของเทปกั้นน้ำควรมีเส้นใยที่กระจายสม่ำเสมอ พื้นผิวควรเรียบและไม่มีรอยย่น รอยพับ และรอยฉีกขาด ไม่ควรมีรอยแยกในความกว้างของเทป วัสดุผสมควรไม่มีการแยกชั้น เทปควรพันอย่างแน่นหนาและขอบของเทปมือถือควรไม่มีรูปร่างเหมือน “หมวกฟาง”
4.2 ความแข็งแรงเชิงกลของแผ่นกันน้ำ
ความแข็งแรงในการดึงของเทปกันน้ำขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตเทปโพลีเอสเตอร์แบบไม่ทอ ภายใต้เงื่อนไขเชิงปริมาณเดียวกัน วิธีการแบบวิสโคสจะดีกว่าวิธีการผลิตผลิตภัณฑ์แบบรีดร้อน ความแข็งแรงในการดึงของเทปกันน้ำจะแตกต่างกันไปตามวิธีการพันหรือพันรอบสายเคเบิล
นี่เป็นตัวบ่งชี้หลักสำหรับสายพานกั้นน้ำสองเส้น ซึ่งควรรวมวิธีทดสอบเข้ากับอุปกรณ์ ของเหลว และขั้นตอนการทดสอบ วัสดุกั้นน้ำหลักในเทปกั้นน้ำเป็นโซเดียมโพลีอะคริเลตที่เชื่อมขวางบางส่วนและอนุพันธ์ ซึ่งไวต่อองค์ประกอบและลักษณะของข้อกำหนดคุณภาพน้ำ เพื่อให้มาตรฐานความสูงการบวมของเทปกั้นน้ำเป็นหนึ่งเดียวกัน ให้ใช้น้ำที่ผ่านการดีไอออนไนซ์เป็นหลัก (ใช้น้ำกลั่นในการตัดสิน) เนื่องจากไม่มีองค์ประกอบแอนไออนิกและแคตไอออนในน้ำที่ผ่านการดีไอออนไนซ์ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือน้ำบริสุทธิ์ ตัวคูณการดูดซับของเรซินดูดซับน้ำในคุณภาพน้ำที่แตกต่างกันจะแตกต่างกันอย่างมาก หากตัวคูณการดูดซับในน้ำบริสุทธิ์เป็น 100% ของค่าที่กำหนด ในน้ำประปาจะเป็น 40% ถึง 60% (ขึ้นอยู่กับคุณภาพน้ำในแต่ละสถานที่) ในน้ำทะเลจะเป็น 12% น้ำใต้ดินหรือน้ำจากรางน้ำมีความซับซ้อนกว่ามาก จึงยากต่อการกำหนดเปอร์เซ็นต์การดูดซึม และค่าของมันจะต่ำมาก เพื่อให้แน่ใจว่ามีประสิทธิภาพในการกั้นน้ำและอายุการใช้งานของสายเคเบิล ควรใช้เทปกั้นน้ำที่มีความสูงในการบวมมากกว่า 10 มม.
4.3คุณสมบัติทางไฟฟ้า
โดยทั่วไปแล้วสายเคเบิลออปติกไม่มีการส่งสัญญาณไฟฟ้าของสายโลหะ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้เทปกันน้ำกึ่งตัวนำ มีเพียง 33 Wang Qiang เท่านั้น: เทปกันน้ำสายเคเบิลออปติก
สายไฟฟ้าคอมโพสิตก่อนที่จะมีสัญญาณไฟฟ้าข้อกำหนดเฉพาะตามโครงสร้างของสายตามสัญญา
4.4 ความเสถียรของความร้อน เทปกันน้ำส่วนใหญ่สามารถตอบสนองความต้องการด้านความเสถียรของความร้อนได้ ดังนี้ ทนอุณหภูมิได้ยาวนานถึง 90°C อุณหภูมิใช้งานสูงสุด 160°C ทนอุณหภูมิทันที 230°C ประสิทธิภาพของเทปกันน้ำไม่ควรเปลี่ยนแปลงหลังจากระยะเวลาที่กำหนดที่อุณหภูมิเหล่านี้
ความแข็งแรงของเจลควรเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของวัสดุพองตัว ในขณะที่อัตราการขยายตัวจะใช้เพื่อจำกัดความยาวของการซึมผ่านของน้ำเริ่มต้นเท่านั้น (น้อยกว่า 1 เมตร) วัสดุขยายตัวที่ดีควรมีอัตราการขยายตัวที่เหมาะสมและความหนืดสูง วัสดุกั้นน้ำที่ไม่ดี แม้จะมีอัตราการขยายตัวสูงและความหนืดต่ำก็ตาม ก็จะมีคุณสมบัติกั้นน้ำที่ไม่ดี ซึ่งสามารถทดสอบได้เมื่อเปรียบเทียบกับรอบความร้อนจำนวนหนึ่ง ภายใต้สภาวะไฮโดรไลซิส เจลจะสลายตัวเป็นของเหลวที่มีความหนืดต่ำ ซึ่งจะทำให้คุณภาพของเจลลดลง ซึ่งทำได้โดยการกวนสารแขวนลอยของน้ำบริสุทธิ์ที่มีผงพองตัวเป็นเวลา 2 ชั่วโมง จากนั้นจึงแยกเจลที่ได้ออกจากน้ำส่วนเกินและวางในเครื่องวัดความหนืดแบบหมุนเพื่อวัดความหนืดก่อนและหลัง 24 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 95°C จะเห็นความแตกต่างของความเสถียรของเจล ซึ่งโดยปกติจะทำเป็นรอบ 8 ชั่วโมงจาก 20°C ถึง 95°C และ 8 ชั่วโมงจาก 95°C ถึง 20°C มาตรฐานที่เกี่ยวข้องของเยอรมันกำหนดให้มี 126 รอบๆ ละ 8 ชั่วโมง
4.5 ความเข้ากันได้ ความเข้ากันได้ของแผงกั้นน้ำเป็นคุณลักษณะที่สำคัญอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาจากอายุการใช้งานของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ดังนั้นจึงควรพิจารณาจากวัสดุสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่เกี่ยวข้องจนถึงขณะนี้ เนื่องจากความเข้ากันได้นั้นใช้เวลานานกว่าจะมองเห็นได้ จึงต้องใช้การทดสอบการเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว กล่าวคือ เช็ดตัวอย่างวัสดุสายเคเบิลให้สะอาด ห่อด้วยเทปกันน้ำแห้งหนึ่งชั้น แล้วเก็บไว้ในห้องที่มีอุณหภูมิคงที่ที่ 100°C เป็นเวลา 10 วัน หลังจากนั้นจึงชั่งน้ำหนักคุณภาพ ความแข็งแรงแรงดึงและการยืดตัวของวัสดุไม่ควรเปลี่ยนแปลงเกิน 20% หลังจากการทดสอบ
เวลาโพสต์ : 22 ก.ค. 2565