1 บทนำ
เพื่อให้แน่ใจว่าสายเคเบิลใยแก้วนำแสงมีการปิดผนึกตามยาวและเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำและความชื้นแทรกซึมเข้าไปในสายเคเบิลหรือกล่องรวมสายและกัดกร่อนโลหะและไฟเบอร์ ส่งผลให้เกิดความเสียหายจากไฮโดรเจน ไฟเบอร์แตกหัก และประสิทธิภาพในการเป็นฉนวนไฟฟ้าลดลงอย่างรวดเร็ว โดยทั่วไปจะใช้วิธีการต่อไปนี้เพื่อป้องกันน้ำและความชื้น:
1) การเติมจารบีแบบไธโคทรอปิกภายในสายเคเบิล ได้แก่ ชนิดกันน้ำ (hydrophobic) ชนิดบวมน้ำ และชนิดขยายตัวเนื่องจากความร้อน เป็นต้น วัสดุประเภทนี้เป็นวัสดุที่มีน้ำมัน เติมเข้าไปจำนวนมาก ต้นทุนสูง ก่อมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมได้ง่าย ทำความสะอาดยาก (โดยเฉพาะในการต่อสายเคเบิลด้วยตัวทำละลายในการทำความสะอาด) และน้ำหนักของสายเคเบิลเองก็หนักเกินไป
2) ในปลอกหุ้มด้านในและด้านนอกระหว่างการใช้แหวนกั้นน้ำกาวร้อนละลาย วิธีนี้ไม่มีประสิทธิภาพและเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน มีผู้ผลิตเพียงไม่กี่รายเท่านั้นที่ทำได้ 3) การใช้สารป้องกันน้ำขยายตัวแบบแห้ง (ผงขยายการดูดซับน้ำ เทปป้องกันน้ำ ฯลฯ) วิธีนี้ต้องใช้เทคโนโลยีสูง การใช้วัสดุ ต้นทุนสูง น้ำหนักของสายเคเบิลก็หนักเกินไป ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โครงสร้าง "แกนแห้ง" ถูกนำมาใช้ในสายเคเบิลออปติก และได้รับการนำไปใช้ในต่างประเทศเป็นอย่างดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการแก้ปัญหาน้ำหนักของตัวเองที่หนักและกระบวนการต่อสายที่ซับซ้อนของสายเคเบิลออปติกจำนวนมากมีข้อได้เปรียบที่ไม่มีใครเทียบได้ วัสดุป้องกันน้ำที่ใช้ในสายเคเบิล "แกนแห้ง" นี้คือเส้นใยป้องกันน้ำ เส้นใยป้องกันน้ำสามารถดูดซับน้ำได้อย่างรวดเร็วและพองตัวจนกลายเป็นเจล ทำให้ช่องว่างของช่องน้ำของสายเคเบิลถูกปิดกั้น จึงบรรลุวัตถุประสงค์ในการปิดกั้นน้ำ นอกจากนี้ เส้นใยป้องกันน้ำไม่มีสารที่เป็นน้ำมัน และลดเวลาที่จำเป็นในการเตรียมการต่อสายได้อย่างมากโดยไม่ต้องใช้ผ้าเช็ด ตัวทำละลาย และน้ำยาทำความสะอาด เพื่อให้ได้กระบวนการที่เรียบง่าย การผลิตที่สะดวก ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ และวัสดุป้องกันน้ำต้นทุนต่ำ เราได้พัฒนาเส้นใยป้องกันน้ำสายเคเบิลออปติกชนิดใหม่ - เส้นใยป้องกันน้ำที่พองตัวได้
2 หลักการกั้นน้ำและลักษณะของเส้นใยกั้นน้ำ
หน้าที่ในการกันน้ำของเส้นใยกันน้ำคือการใช้เส้นใยกันน้ำส่วนหลักเพื่อสร้างเจลที่มีปริมาณมาก (การดูดซับน้ำสามารถเพิ่มขึ้นได้หลายสิบเท่าของปริมาตรของมันเอง เช่น ในนาทีแรกของน้ำสามารถขยายตัวได้อย่างรวดเร็วจากประมาณ 0.5 มม. เป็นประมาณ 5.0 มม.) และความสามารถในการกักเก็บน้ำของเจลค่อนข้างแข็งแกร่ง สามารถป้องกันการเติบโตของต้นไม้แห่งน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงป้องกันไม่ให้น้ำซึมผ่านและแพร่กระจายต่อไป เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการต้านทานน้ำ เนื่องจากสายเคเบิลใยแก้วนำแสงต้องทนต่อสภาวะแวดล้อมต่างๆ ในระหว่างการผลิต การทดสอบ การขนส่ง การจัดเก็บ และการใช้งาน เส้นใยกันน้ำจึงต้องมีลักษณะดังต่อไปนี้จึงจะใช้ในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงได้:
1) รูปลักษณ์ที่สะอาด ความหนาสม่ำเสมอ และเนื้อสัมผัสที่นุ่มนวล
2) ความแข็งแรงทางกลบางประการเพื่อตอบสนองความต้องการแรงดึงเมื่อสร้างสายเคเบิล
3) บวมเร็ว มีเสถียรภาพทางเคมีที่ดี และมีความแข็งแรงสูงในการดูดซับน้ำและการก่อตัวของเจล
4) มีเสถียรภาพทางเคมีที่ดี ไม่มีส่วนประกอบที่กัดกร่อน ทนทานต่อแบคทีเรียและเชื้อรา
5) มีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี ทนต่อสภาพอากาศที่ดี ปรับให้เข้ากับกระบวนการและการผลิตต่างๆ ในภายหลัง และสภาพแวดล้อมการใช้งานที่หลากหลาย
6) มีความเข้ากันได้ดีกับวัสดุอื่นๆของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง
3 เส้นใยทนน้ำในการใช้งานสายเคเบิลใยแก้วนำแสง
3.1 การใช้เส้นใยทนน้ำในสายเคเบิลใยแก้วนำแสง
ผู้ผลิตสายเคเบิลใยแก้วนำแสงสามารถนำโครงสร้างสายเคเบิลที่แตกต่างกันมาใช้ในกระบวนการผลิต เพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ตามสถานการณ์จริงและข้อกำหนดของผู้ใช้:
1) การปิดกั้นน้ำตามยาวของปลอกหุ้มภายนอกด้วยเส้นด้ายปิดกั้นน้ำ
ในการหุ้มเกราะด้วยเทปเหล็กยับ ปลอกหุ้มด้านนอกจะต้องกันน้ำตามยาวเพื่อป้องกันไม่ให้ความชื้นเข้าไปในสายเคเบิลหรือกล่องขั้วต่อ เพื่อให้ได้ฉนวนกันน้ำตามยาวของปลอกหุ้มด้านนอก ต้องใช้เส้นด้ายกั้นน้ำสองเส้น โดยเส้นหนึ่งวางขนานกับแกนสายเคเบิลของปลอกหุ้มด้านใน และอีกเส้นพันรอบแกนสายเคเบิลในระยะห่างที่กำหนด (8 ถึง 15 ซม.) หุ้มด้วยเทปเหล็กยับและ PE (โพลีเอทิลีน) เพื่อให้เส้นด้ายกั้นน้ำแบ่งช่องว่างระหว่างแกนสายเคเบิลและเทปเหล็กเป็นช่องปิดขนาดเล็ก เส้นด้ายกั้นน้ำจะพองตัวและก่อตัวเป็นเจลภายในเวลาอันสั้น ป้องกันไม่ให้น้ำเข้าไปในสายเคเบิลและจำกัดน้ำให้เหลือเพียงช่องเล็กๆ ไม่กี่ช่องใกล้จุดที่เกิดความผิดพลาด จึงบรรลุวัตถุประสงค์ของฉนวนกันน้ำตามยาวได้ ดังที่แสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1: การใช้งานทั่วไปของเส้นใยกันน้ำในสายเคเบิลออปติคอล
2) การปิดกั้นน้ำตามยาวของแกนสายเคเบิลด้วยเส้นด้ายปิดกั้นน้ำสามารถใช้ได้ในแกนสายเคเบิลที่มีเส้นใยกั้นน้ำสองส่วน โดยส่วนหนึ่งอยู่ในแกนสายเคเบิลของลวดเหล็กเสริม โดยใช้เส้นใยกั้นน้ำสองส่วน ซึ่งโดยปกติแล้วจะมีเส้นใยกั้นน้ำและลวดเหล็กเสริมวางขนานกัน จากนั้นพันเส้นใยกั้นน้ำอีกส่วนหนึ่งด้วยระยะห่างที่ใหญ่กว่ารอบลวด นอกจากนี้ยังมีเส้นใยกั้นน้ำสองส่วนและลวดเหล็กเสริมวางขนานกันอีกด้วย โดยใช้เส้นใยกั้นน้ำที่มีความสามารถในการขยายตัวสูงเพื่อกั้นน้ำ ส่วนที่สองอยู่ในพื้นผิวปลอกหุ้มที่หลวม ก่อนจะบีบปลอกหุ้มด้านใน ให้ใช้เส้นใยกั้นน้ำสองส่วนเป็นเส้นใยผูก โดยให้มีระยะห่างที่เล็กกว่า (1 ~ 2 ซม.) ในทิศทางตรงข้ามโดยรอบ เพื่อสร้างถังกั้นที่หนาแน่นและมีขนาดเล็ก เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำเข้า ซึ่งทำจากโครงสร้าง "แกนสายเคเบิลแห้ง"
3.2 การเลือกใช้เส้นด้ายทนน้ำ
เพื่อให้ได้ทั้งคุณสมบัติทนน้ำที่ดีและประสิทธิภาพการประมวลผลเชิงกลที่น่าพอใจในกระบวนการผลิตสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ควรคำนึงถึงประเด็นต่อไปนี้เมื่อเลือกเส้นใยทนน้ำ:
1) ความหนาของเส้นใยกันน้ำ
เพื่อให้แน่ใจว่าการขยายตัวของเส้นใยกันน้ำสามารถเติมช่องว่างในหน้าตัดของสายเคเบิลได้ การเลือกความหนาของเส้นใยกันน้ำจึงมีความสำคัญ แน่นอนว่าสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับขนาดโครงสร้างของสายเคเบิลและอัตราการขยายตัวของเส้นใยกันน้ำ ในโครงสร้างสายเคเบิล ควรลดการมีช่องว่างให้เหลือน้อยที่สุด เช่น การใช้เส้นใยกันน้ำที่มีอัตราการขยายตัวสูง จากนั้นจึงสามารถลดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยกันน้ำให้เล็กที่สุด เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการกันน้ำที่เชื่อถือได้ แต่ยังช่วยประหยัดต้นทุนได้อีกด้วย
2) อัตราการบวมและความแข็งแรงของเจลของเส้นใยป้องกันน้ำ
การทดสอบการซึมผ่านของน้ำ IEC794-1-F5B ดำเนินการกับหน้าตัดเต็มของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง โดยเติมน้ำลงในคอลัมน์ 1 เมตรในตัวอย่างสายเคเบิลใยแก้วนำแสง 3 เมตร เป็นเวลา 24 ชั่วโมงโดยไม่เกิดการรั่วไหล หากอัตราการบวมของเส้นใยกันน้ำไม่สามารถตามทันอัตราการซึมของน้ำได้ ก็เป็นไปได้ที่น้ำจะผ่านตัวอย่างภายในเวลาไม่กี่นาทีหลังจากเริ่มการทดสอบ และเส้นใยกันน้ำยังไม่บวมเต็มที่ แม้ว่าหลังจากผ่านไประยะหนึ่ง เส้นใยกันน้ำจะบวมเต็มที่และปิดกั้นน้ำ แต่ก็ถือเป็นความล้มเหลวเช่นกัน หากอัตราการขยายตัวเร็วขึ้นและความแข็งแรงของเจลไม่เพียงพอ ก็จะไม่เพียงพอที่จะต้านทานแรงดันที่เกิดจากคอลัมน์น้ำ 1 เมตร และการปิดกั้นน้ำก็จะล้มเหลวเช่นกัน
3) ความนุ่มของเส้นใยกันน้ำ
เนื่องจากความอ่อนนุ่มของเส้นด้ายป้องกันน้ำมีผลต่อคุณสมบัติเชิงกลของสายเคเบิล โดยเฉพาะแรงกดด้านข้าง ความต้านทานแรงกระแทก ฯลฯ ผลกระทบจึงเห็นได้ชัดเจนกว่า ดังนั้น ควรพยายามใช้เส้นด้ายป้องกันน้ำที่อ่อนนุ่มมากขึ้น
4) ความแข็งแรงแรงดึง ความยืด และความยาวของเส้นด้ายกันน้ำ
ในการผลิตถาดสายเคเบิลแต่ละความยาว เส้นด้ายกันน้ำควรมีความต่อเนื่องและไม่หยุดนิ่ง ซึ่งต้องใช้เส้นด้ายกันน้ำที่มีความแข็งแรงและความยืดหยุ่นในระดับหนึ่ง เพื่อให้แน่ใจว่าเส้นด้ายกันน้ำจะไม่ถูกดึงระหว่างกระบวนการผลิต เส้นด้ายกันน้ำในกรณีที่ยืด งอ บิด จะได้รับความเสียหายจากสายเคเบิล ความยาวของเส้นด้ายกันน้ำขึ้นอยู่กับความยาวของถาดสายเคเบิลเป็นหลัก เพื่อลดจำนวนครั้งที่ต้องเปลี่ยนเส้นด้ายในการผลิตต่อเนื่อง ยิ่งความยาวของเส้นด้ายกันน้ำยาวเท่าไรก็ยิ่งดี
5) ความเป็นกรดและด่างของเส้นด้ายป้องกันน้ำจะต้องเป็นกลาง มิฉะนั้น เส้นด้ายป้องกันน้ำจะทำปฏิกิริยากับวัสดุของสายเคเบิลและตกตะกอนไฮโดรเจน
6) ความคงตัวของเส้นใยกันน้ำ
ตารางที่ 2: การเปรียบเทียบโครงสร้างการกันน้ำของเส้นใยกันน้ำกับวัสดุกันน้ำชนิดอื่น
เปรียบเทียบรายการ | ไส้เยลลี่ | แหวนปิดน้ำละลายร้อน | เทปกั้นน้ำ | เส้นใยกันน้ำ |
ความทนทานต่อน้ำ | ดี | ดี | ดี | ดี |
ความสามารถในการประมวลผล | เรียบง่าย | ที่ซับซ้อน | ซับซ้อนมากขึ้น | เรียบง่าย |
คุณสมบัติทางกล | มีคุณสมบัติ | มีคุณสมบัติ | มีคุณสมบัติ | มีคุณสมบัติ |
ความน่าเชื่อถือในระยะยาว | ดี | ดี | ดี | ดี |
แรงยึดติดของปลอกหุ้ม | ยุติธรรม | ดี | ยุติธรรม | ดี |
ความเสี่ยงในการเชื่อมต่อ | ใช่ | No | No | No |
ผลกระทบจากออกซิเดชัน | ใช่ | No | No | No |
ตัวทำละลาย | ใช่ | No | No | No |
มวลต่อหน่วยความยาวของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง | หนัก | แสงสว่าง | หนักกว่า | แสงสว่าง |
การไหลของวัสดุที่ไม่ต้องการ | เป็นไปได้ | No | No | No |
ความสะอาดในการผลิต | ยากจน | ยิ่งจนมากขึ้น | ดี | ดี |
การจัดการวัสดุ | กลองเหล็กหนัก | เรียบง่าย | เรียบง่าย | เรียบง่าย |
การลงทุนด้านอุปกรณ์ | ใหญ่ | ใหญ่ | ใหญ่กว่า | เล็ก |
ต้นทุนวัสดุ | สูงกว่า | ต่ำ | สูงกว่า | ต่ำกว่า |
ต้นทุนการผลิต | สูงกว่า | สูงกว่า | สูงกว่า | ต่ำกว่า |
ความเสถียรของเส้นใยกันน้ำนั้นวัดจากความเสถียรในระยะสั้นและความเสถียรในระยะยาวเป็นหลัก ความเสถียรในระยะสั้นนั้นพิจารณาจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในระยะสั้น (อุณหภูมิของกระบวนการหุ้มรีดสูงถึง 220 ~ 240 ° C) ในคุณสมบัติของเส้นใยกันน้ำและคุณสมบัติเชิงกลของแรงกระแทก ความเสถียรในระยะยาวนั้นพิจารณาจากอัตราการขยายตัวของเส้นใยกันน้ำ อัตราการขยายตัว ความแข็งแรงและความเสถียรของเจล ความแข็งแรงแรงดึงและการยืดตัวของแรงกระแทกเป็นหลัก เส้นใยกันน้ำจะต้องมีอายุการใช้งานทั้งหมดของสายเคเบิล (20 ~ 30 ปี) จึงจะทนน้ำได้ ความแข็งแรงและความเสถียรของเจลของเส้นใยกันน้ำนั้นคล้ายกับจารบีกันน้ำและเทปกันน้ำ ความแข็งแรงและความเสถียรของเจลของเส้นใยกันน้ำนั้นเป็นลักษณะสำคัญ เส้นใยกันน้ำที่มีความแข็งแรงของเจลสูงและความเสถียรที่ดีนั้นสามารถรักษาคุณสมบัติการกันน้ำที่ดีได้เป็นระยะเวลานาน ในทางกลับกัน ตามมาตรฐานระดับชาติเยอรมันที่เกี่ยวข้อง วัสดุบางชนิดภายใต้สภาวะการไฮโดรไลซิส เจลจะสลายตัวเป็นวัสดุที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำและเคลื่อนที่ได้มาก และจะไม่สามารถบรรลุวัตถุประสงค์ในการทนน้ำในระยะยาวได้
3.3 การประยุกต์ใช้เส้นใยกันน้ำ
เส้นใยป้องกันน้ำเป็นวัสดุป้องกันน้ำที่ดีเยี่ยมสำหรับสายเคเบิลออปติก โดยใช้ทดแทนกาวน้ำมัน กาวร้อนละลาย วงแหวนป้องกันน้ำ และเทปป้องกันน้ำ ฯลฯ ที่ใช้ในปริมาณมากในการผลิตสายเคเบิลออปติก ตารางที่ 2 แสดงคุณลักษณะบางประการของวัสดุป้องกันน้ำเหล่านี้เพื่อการเปรียบเทียบ
4 บทสรุป
โดยสรุป เส้นใยป้องกันน้ำเป็นวัสดุป้องกันน้ำที่ยอดเยี่ยม เหมาะสำหรับสายเคเบิลออปติก มีลักษณะเฉพาะคือ การก่อสร้างที่เรียบง่าย ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ ประสิทธิภาพการผลิตสูง ใช้งานง่าย และการใช้สารที่อุดสายเคเบิลออปติกมีข้อดีคือ มีน้ำหนักเบา ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ และต้นทุนต่ำ
เวลาโพสต์ : 16 ก.ค. 2565