تحليل مواد غلاف الكابلات الضوئية: الحماية الشاملة من التطبيقات الأساسية إلى التطبيقات الخاصة

الغلاف أو الغلاف الخارجي هو الطبقة الواقية الخارجية في هيكل الكابل البصري، وهو مصنوع بشكل رئيسي من مادة الغلاف PE ومواد الغلاف PVC، ويتم استخدام مادة الغلاف المقاومة للهب الخالية من الهالوجين ومواد الغلاف المقاومة للتتبع الكهربائي في المناسبات الخاصة.

1. مادة غمد PE
PE هو اختصار للبولي إيثيلين، وهو مركب بوليمر يتكون من بلمرة الإيثيلين. يتم تصنيع مادة غمد البولي إيثيلين الأسود عن طريق خلط وتحبيب راتنجات البولي إيثيلين بشكل موحد مع المثبت وأسود الكربون ومضادات الأكسدة والملدنات بنسبة معينة. يمكن تقسيم مواد أغلفة البولي إيثيلين لأغلفة الكابلات الضوئية إلى بولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، بولي إيثيلين خطي منخفض الكثافة (LLDPE)، بولي إيثيلين متوسط ​​الكثافة (MDPE) وبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) وفقًا للكثافة. بسبب كثافاتها المختلفة وبنيتها الجزيئية، فإن لها خصائص مختلفة. يتكون البولي إيثيلين منخفض الكثافة، المعروف أيضًا باسم البولي إيثيلين عالي الضغط، من بلمرة الإيثيلين المشتركة عند ضغط مرتفع (أعلى من 1500 ضغط جوي) عند 200-300 درجة مئوية باستخدام الأكسجين كمحفز. ولذلك، فإن السلسلة الجزيئية للبولي إيثيلين منخفض الكثافة تحتوي على فروع متعددة بأطوال مختلفة، مع درجة عالية من تفرع السلسلة، وبنية غير منتظمة، وانخفاض التبلور، ومرونة واستطالة جيدة. يتكون البولي إيثيلين عالي الكثافة، المعروف أيضًا باسم البولي إيثيلين منخفض الضغط، من بلمرة الإيثيلين عند ضغط منخفض (1-5 أجواء) و60-80 درجة مئوية باستخدام محفزات الألومنيوم والتيتانيوم. نظرًا لتوزيع الوزن الجزيئي الضيق للبولي إيثيلين عالي الكثافة والترتيب المنظم للجزيئات، فإنه يتمتع بخصائص ميكانيكية جيدة ومقاومة كيميائية جيدة ونطاق واسع من درجات الحرارة للاستخدام. يتم تصنيع مادة غمد البولي إيثيلين متوسطة الكثافة عن طريق مزج البولي إيثيلين عالي الكثافة والبولي إيثيلين منخفض الكثافة بنسبة مناسبة، أو عن طريق بلمرة مونومر الإيثيلين والبروبيلين (أو المونومر الثاني من 1-بيوتين). لذلك، فإن أداء البولي إيثيلين متوسط ​​الكثافة يقع بين أداء البولي إيثيلين عالي الكثافة والبولي إيثيلين منخفض الكثافة، كما أنه يتمتع بمرونة البولي إيثيلين منخفض الكثافة ومقاومة التآكل الممتازة وقوة الشد للبولي إيثيلين عالي الكثافة. تتم بلمرة البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة بواسطة الطور الغازي منخفض الضغط أو طريقة المحلول باستخدام مونومر الإيثيلين و2-أولفين. تتراوح درجة التفرع للبولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة بين الكثافة المنخفضة والكثافة العالية، لذلك فهو يتمتع بمقاومة ممتازة للتشقق الناتج عن الإجهاد البيئي. تعد مقاومة التشقق الناتج عن الإجهاد البيئي مؤشرًا مهمًا للغاية لتحديد جودة مواد البولي إيثيلين. يشير إلى ظاهرة تعرض قطعة اختبار المادة لشقوق إجهاد الانحناء في بيئة المادة الخافضة للتوتر السطحي. تشمل العوامل التي تؤثر على تكسير إجهاد المواد ما يلي: الوزن الجزيئي، وتوزيع الوزن الجزيئي، والبلورة، والبنية المجهرية للسلسلة الجزيئية. كلما كان الوزن الجزيئي أكبر، كلما كان توزيع الوزن الجزيئي أضيق، وكلما زاد عدد الروابط بين الرقائق، كانت مقاومة المادة للتكسير بسبب الإجهاد البيئي أفضل، وكلما زاد عمر خدمة المادة؛ وفي الوقت نفسه، يؤثر تبلور المادة أيضًا على هذا المؤشر. كلما انخفضت البلورة، كانت مقاومة المادة للتشقق بسبب الإجهاد البيئي أفضل. تعد قوة الشد والاستطالة عند كسر مواد PE مؤشرًا آخر لقياس أداء المادة، ويمكن أيضًا التنبؤ بنقطة النهاية لاستخدام المادة. يمكن لمحتوى الكربون في مواد البولي إيثيلين أن يقاوم بشكل فعال تآكل الأشعة فوق البنفسجية على المادة، ويمكن لمضادات الأكسدة أن تحسن بشكل فعال خصائص مضادات الأكسدة للمادة.

2. مادة غمد PVC
تحتوي مادة PVC المقاومة للهب على ذرات الكلور التي ستحترق في اللهب. عند الاحتراق، سوف يتحلل ويطلق كمية كبيرة من غاز HCL المسبب للتآكل والسام، والذي سيسبب ضررًا ثانويًا، لكنه سينطفئ بنفسه عند مغادرة اللهب، لذلك يتميز بخاصية عدم انتشار اللهب؛ وفي الوقت نفسه، تتمتع مادة الغلاف PVC بمرونة وقابلية توسعة جيدة، وتستخدم على نطاق واسع في الكابلات الضوئية الداخلية.

3. مادة غمد مثبطات اللهب خالية من الهالوجين
نظرًا لأن كلوريد البولي فينيل سوف ينتج غازات سامة عند الاحتراق، فقد طور الناس مادة غمد مثبطة للهب نظيفة منخفضة الدخان وخالية من الهالوجين وغير سامة، أي إضافة 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، وبالتالي تمنع ارتفاع درجة حرارة مادة الغلاف وتمنع الاحتراق. وبما أن مثبطات اللهب غير العضوية تضاف إلى مواد غمد مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين، فإن موصلية البوليمرات ستزداد. وفي الوقت نفسه، تعتبر الراتنجات ومثبطات اللهب غير العضوية مواد ثنائية الطور مختلفة تمامًا. أثناء المعالجة، من الضروري منع الخلط غير المتكافئ لمثبطات اللهب محليا. وينبغي إضافة مثبطات اللهب غير العضوية بكميات مناسبة. إذا كانت النسبة كبيرة جدًا، فسيتم تقليل القوة الميكانيكية والاستطالة عند كسر المادة بشكل كبير. مؤشرات تقييم خصائص مثبطات اللهب لمثبطات اللهب الخالية من الهالوجين هي مؤشر الأكسجين وتركيز الدخان. مؤشر الأكسجين هو الحد الأدنى لتركيز الأكسجين المطلوب للمادة للحفاظ على الاحتراق المتوازن في غاز مختلط من الأكسجين والنيتروجين. كلما زاد مؤشر الأكسجين، كانت خصائص مثبطات اللهب للمادة أفضل. يتم حساب تركيز الدخان عن طريق قياس نفاذية شعاع الضوء الموازي الذي يمر عبر الدخان الناتج عن احتراق المادة في مساحة معينة وطول المسار البصري. كلما انخفض تركيز الدخان، انخفض انبعاث الدخان وكان أداء المادة أفضل.

4. مادة غمد مقاومة للعلامات الكهربائية
يوجد المزيد والمزيد من الكابلات الضوئية ذاتية الدعم لجميع الوسائط (ADSS) الموجودة في نفس البرج مع خطوط علوية عالية الجهد في نظام اتصالات الطاقة. من أجل التغلب على تأثير المجال الكهربائي التعريفي عالي الجهد على غلاف الكابل، قام الأشخاص بتطوير وإنتاج مادة غمد كهربائية جديدة مقاومة للندبات، مادة الغلاف عن طريق التحكم الصارم في محتوى أسود الكربون وحجم وتوزيع جزيئات أسود الكربون ، إضافة إضافات خاصة لجعل مادة الغلاف تتمتع بأداء ممتاز في مقاومة الندبات الكهربائية.