الغلاف أو الغلاف الخارجي هو الطبقة الواقية الخارجية في هيكل الكابل البصري، وهو مصنوع بشكل أساسي من مادة غلاف PE ومادة غلاف PVC، ويتم استخدام مادة الغلاف المقاومة للهب الخالية من الهالوجين ومادة الغلاف المقاومة للتتبع الكهربائي في المناسبات الخاصة.
1. مادة غمد البولي إيثيلين
PE هو اختصار للبولي إيثيلين، وهو مركب بوليمري يتكون من بلمرة الإيثيلين. تُصنع مادة غلاف البولي إيثيلين الأسود بخلط وتحبيب راتنج البولي إيثيلين بالتساوي مع مادة مثبتة، وأسود الكربون، ومضادات الأكسدة، ومُلَيِّنات بنسب معينة. يمكن تقسيم مواد غلاف البولي إيثيلين لأغلفة الكابلات الضوئية إلى بولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، وبولي إيثيلين خطي منخفض الكثافة (LLDPE)، وبولي إيثيلين متوسط الكثافة (MDPE)، وبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE). ونظرًا لاختلاف كثافاتها وبنيتها الجزيئية، تختلف خصائصها. يتكون البولي إيثيلين منخفض الكثافة، المعروف أيضًا باسم البولي إيثيلين عالي الضغط، من بلمرة الإيثيلين المشتركة تحت ضغط عالٍ (أكثر من 1500 ضغط جوي) عند درجة حرارة تتراوح بين 200 و300 درجة مئوية مع الأكسجين كمحفز. لذلك، تحتوي السلسلة الجزيئية للبولي إيثيلين منخفض الكثافة على فروع متعددة بأطوال مختلفة، مع درجة عالية من التفرع السلسلي، وبنية غير منتظمة، وتبلور منخفض، ومرونة واستطالة جيدتين. يتكون البولي إيثيلين عالي الكثافة، المعروف أيضًا باسم البولي إيثيلين منخفض الضغط، من بلمرة الإيثيلين عند ضغط منخفض (1-5 ضغط جوي) ودرجة حرارة تتراوح بين 60 و80 درجة مئوية باستخدام محفزات الألومنيوم والتيتانيوم. بفضل التوزيع الجزيئي الضيق للوزن الجزيئي للبولي إيثيلين عالي الكثافة والترتيب المنظم للجزيئات، فإنه يتمتع بخصائص ميكانيكية جيدة، ومقاومة كيميائية جيدة، ونطاق استخدام واسع في درجات الحرارة. تُصنع مادة غلاف البولي إيثيلين متوسط الكثافة عن طريق مزج البولي إيثيلين عالي الكثافة والبولي إيثيلين منخفض الكثافة بنسب مناسبة، أو عن طريق بلمرة مونومر الإيثيلين والبروبيلين (أو المونومر الثاني من 1-بيوتين). لذلك، فإن أداء البولي إيثيلين متوسط الكثافة يكون بين أداء البولي إيثيلين عالي الكثافة والبولي إيثيلين منخفض الكثافة، ويتمتع بمرونة البولي إيثيلين منخفض الكثافة ومقاومة التآكل الممتازة وقوة الشد للبولي إيثيلين عالي الكثافة. يتم بلمرة البولي إيثيلين منخفض الكثافة الخطي بواسطة طور غاز منخفض الضغط أو طريقة المحلول مع مونومر الإيثيلين و2-أوليفين. درجة تفرع البولي إيثيلين منخفض الكثافة الخطي تكون بين الكثافة المنخفضة والكثافة العالية، لذلك يتمتع بمقاومة ممتازة للتشقق الناتج عن الإجهاد البيئي. تُعد مقاومة التشقق الناتج عن الإجهاد البيئي مؤشرًا مهمًا للغاية لتحديد جودة مواد البولي إيثيلين. يشير ذلك إلى الظاهرة التي تحدث عندما تتعرض قطعة اختبار المادة لتشققات إجهاد الانحناء في بيئة المادة الخافضة للتوتر السطحي. تشمل العوامل التي تؤثر على تشقق الإجهاد في المادة: الوزن الجزيئي، وتوزيع الوزن الجزيئي، والتبلور، والبنية الدقيقة للسلسلة الجزيئية. كلما زاد الوزن الجزيئي، كان توزيع الوزن الجزيئي أضيق، وزادت الوصلات بين الرقائق، وكانت مقاومة المادة للتشقق الناتج عن الإجهاد البيئي أفضل، وزاد عمر خدمة المادة؛ في الوقت نفسه، يؤثر تبلور المادة أيضًا على هذا المؤشر. كلما انخفضت التبلورية، زادت مقاومة المادة للتشقق الناتج عن الإجهاد البيئي. تُعد قوة الشد والاستطالة عند الكسر لمواد البولي إيثيلين مؤشرًا آخر لقياس أداء المادة، ويمكنها أيضًا التنبؤ بنهاية استخدامها. يتميز محتوى الكربون في مواد البولي إيثيلين بمقاومة فعالة لتآكل الأشعة فوق البنفسجية، كما تُحسّن مضادات الأكسدة خصائصها المضادة للأكسدة.
2. مادة غلاف PVC
تحتوي مادة PVC المقاومة للهب على ذرات الكلور، والتي تحترق في اللهب. عند الاحتراق، تتحلل وتُطلق كمية كبيرة من غاز HCL التآكلي والسام، مما يُسبب أضرارًا ثانوية، لكنها تنطفئ تلقائيًا عند مغادرتها اللهب، مما يجعلها تتميز بعدم انتشار اللهب. في الوقت نفسه، تتميز مادة غلاف PVC بمرونة وقابلية تمدد جيدتين، وتُستخدم على نطاق واسع في الكابلات الضوئية الداخلية.
3. مادة غلاف مقاومة للهب خالية من الهالوجين
نظرًا لأن كلوريد البولي فينيل سينتج غازات سامة عند احتراقه، فقد طور الناس مادة غلاف مثبطة للهب منخفضة الدخان وخالية من الهالوجين وغير سامة ونظيفة، أي بإضافة مثبطات اللهب غير العضوية Al(OH)3 وMg(OH)2 إلى مواد الغلاف العادية، والتي ستطلق الماء البلوري عند مواجهة النار وتمتص الكثير من الحرارة، مما يمنع ارتفاع درجة حرارة مادة الغلاف ويمنع الاحتراق. نظرًا لإضافة مثبطات اللهب غير العضوية إلى مواد الغلاف المثبطة للهب الخالية من الهالوجين، ستزداد موصلية البوليمرات. في الوقت نفسه، تختلف الراتنجات ومثبطات اللهب غير العضوية تمامًا عن المواد ثنائية الطور. أثناء المعالجة، من الضروري منع الخلط غير المتساوي لمثبطات اللهب محليًا. يجب إضافة مثبطات اللهب غير العضوية بكميات مناسبة. إذا كانت النسبة كبيرة جدًا، ستقل القوة الميكانيكية والاستطالة عند كسر المادة بشكل كبير. مؤشرات تقييم خصائص مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين هي مؤشر الأكسجين وتركيز الدخان. مؤشر الأكسجين هو الحد الأدنى لتركيز الأكسجين اللازم للمادة للحفاظ على احتراق متوازن في خليط من غاز الأكسجين والنيتروجين. كلما ارتفع مؤشر الأكسجين، كانت خصائص المادة المثبطة للهب أفضل. يُحسب تركيز الدخان بقياس نفاذية شعاع الضوء المتوازي المار عبر الدخان الناتج عن احتراق المادة في مساحة معينة وطول المسار الضوئي. كلما انخفض تركيز الدخان، انخفض انبعاث الدخان وتحسن أداء المادة.
4. مادة غلاف مقاومة للعلامات الكهربائية
يتزايد استخدام كابلات الألياف الضوئية ذاتية الدعم (ADSS) متعددة الوسائط في نفس البرج مع خطوط الجهد العالي في أنظمة اتصالات الطاقة. وللتغلب على تأثير المجال الكهربائي الحثي عالي الجهد على غلاف الكابل، طُوِّرَ وأُنتِجَ غلاف جديد مقاوم للخدوش الكهربائية. يُصمَّم الغلاف بتحكم صارم في محتوى الكربون الأسود وحجمه وتوزيعه، مع إضافة إضافات خاصة لضمان أداء ممتاز في مقاومة الخدوش الكهربائية.
وقت النشر: ٢٦ أغسطس ٢٠٢٤