1 مقدمة
مع التطور السريع لتكنولوجيا الاتصالات في العقد الماضي أو نحو ذلك، يتوسع مجال تطبيق كابلات الألياف الضوئية. مع استمرار تزايد المتطلبات البيئية لكابلات الألياف الضوئية، تتزايد أيضًا المتطلبات المتعلقة بجودة المواد المستخدمة في كابلات الألياف الضوئية. يعد شريط حجب المياه لكابلات الألياف الضوئية مادة شائعة لمنع المياه تستخدم في صناعة كابلات الألياف الضوئية، وقد تم الاعتراف على نطاق واسع بدور الختم والعزل المائي والرطوبة والحماية العازلة في كابلات الألياف الضوئية، وتم التعرف على أصنافها وأدائها بشكل مستمر تم تحسينها وإتقانها مع تطوير كابلات الألياف الضوئية. في السنوات الأخيرة، تم إدخال بنية "القلب الجاف" في الكابل البصري. عادةً ما يكون هذا النوع من مواد حاجز الماء للكابلات عبارة عن مزيج من الشريط أو الخيوط أو الطلاء لمنع الماء من اختراق قلب الكابل طوليًا. مع القبول المتزايد لكابلات الألياف الضوئية ذات القلب الجاف، تحل مواد كابلات الألياف الضوئية ذات القلب الجاف محل مركبات تعبئة الكابلات التقليدية القائمة على الفازلين. تستخدم المادة الأساسية الجافة بوليمرًا يمتص الماء بسرعة لتكوين هيدروجيل، الذي ينتفخ ويملأ قنوات اختراق الماء للكابل. بالإضافة إلى ذلك، بما أن المادة الأساسية الجافة لا تحتوي على شحم لزج، فلا حاجة إلى مناديل أو مذيبات أو منظفات لإعداد الكابل للربط، ويتم تقليل وقت ربط الكابل بشكل كبير. لم يتم تقليل الوزن الخفيف للكابل والالتصاق الجيد بين خيوط التسليح الخارجية والغلاف، مما يجعله خيارًا شائعًا.
2 تأثير الماء على الكابل وآلية مقاومة الماء
السبب الرئيسي وراء اتخاذ مجموعة متنوعة من تدابير منع الماء هو أن الماء الذي يدخل الكابل سوف يتحلل إلى هيدروجين وأيونات OH، مما سيزيد من فقدان نقل الألياف الضوئية، ويقلل من أداء الألياف ويقصر مدة النقل. حياة الكابل. إجراءات منع الماء الأكثر شيوعًا هي الملء بالمعجون البترولي وإضافة شريط منع الماء، والذي يتم ملؤه في الفجوة بين قلب الكابل وغلافه لمنع الماء والرطوبة من الانتشار عموديًا، وبالتالي يلعب دورًا في منع الماء.
عندما يتم استخدام الراتنجات الاصطناعية بكميات كبيرة كعوازل في كابلات الألياف الضوئية (أولاً في الكابلات)، فإن هذه المواد العازلة أيضًا ليست محصنة ضد دخول الماء. إن تشكل “أشجار الماء” في المادة العازلة هو السبب الرئيسي في التأثير على أداء النقل. عادة ما يتم شرح الآلية التي تتأثر بها المادة العازلة بأشجار الماء على النحو التالي: بسبب المجال الكهربائي القوي (فرضية أخرى هي أن الخواص الكيميائية للراتنج تتغير بسبب التفريغ الضعيف للغاية للإلكترونات المتسارعة)، تخترق جزيئات الماء من خلال الأعداد المختلفة من المسام الدقيقة الموجودة في مادة تغليف كابل الألياف الضوئية. سوف تخترق جزيئات الماء عددًا مختلفًا من المسام الدقيقة في مادة غلاف الكابل، وتشكل "أشجارًا مائية"، وتتراكم تدريجيًا كمية كبيرة من الماء وتنتشر في الاتجاه الطولي للكابل، مما يؤثر على أداء الكابل. وبعد سنوات من الأبحاث والاختبارات الدولية، في منتصف الثمانينات، لإيجاد طريقة للقضاء على أفضل طريقة لإنتاج الأشجار المائية، أي قبل أن يغلف كابل النتوء بطبقة من امتصاص الماء وتوسيع الحاجز المائي لمنعه. وإبطاء نمو أشجار الماء، مما يحجب الماء في الكابل داخل الانتشار الطولي؛ في الوقت نفسه، بسبب الأضرار الخارجية وتسلل المياه، يمكن لحاجز المياه أيضًا أن يحجب الماء بسرعة، وليس بسبب الانتشار الطولي للكابل.
3 نظرة عامة على حاجز مياه الكابل
3. 1 تصنيف حواجز المياه لكابلات الألياف الضوئية
هناك طرق عديدة لتصنيف حواجز المياه بالكابلات الضوئية، والتي يمكن تصنيفها حسب هيكلها وجودتها وسمكها. بشكل عام، يمكن تصنيفها وفقًا لبنيتها: حاجز الماء المصفح على الوجهين، حاجز الماء المطلي من جانب واحد، حاجز الماء المركب. ترجع وظيفة حاجز الماء بشكل أساسي إلى مادة امتصاص الماء العالية (تسمى حاجز الماء)، والتي يمكن أن تنتفخ بسرعة بعد أن يواجه حاجز الماء الماء، وتشكل كمية كبيرة من الهلام (يمكن لحاجز الماء أن يمتص مئات المرات أكثر الماء أكثر من نفسه)، وبالتالي تمنع نمو شجرة الماء وتمنع استمرار تسرب المياه وانتشارها. وتشمل هذه السكريات الطبيعية والمعدلة كيميائيا.
على الرغم من أن هذه الحاصرات المائية الطبيعية أو شبه الطبيعية لها خصائص جيدة، إلا أن لها عيبين قاتلين:
1) قابلة للتحلل و2) شديدة الاشتعال. وهذا يجعل من غير المرجح استخدامها في مواد كابلات الألياف الضوئية. النوع الآخر من المواد الاصطناعية في مقاومة الماء يتمثل في البولي أكريلات، والتي يمكن استخدامها كمقاومات للماء للكابلات الضوئية لأنها تلبي المتطلبات التالية: 1) عندما تجف، يمكنها مقاومة الضغوط الناتجة أثناء تصنيع الكابلات الضوئية؛
2) عندما تجف، يمكنها تحمل ظروف تشغيل الكابلات الضوئية (التدوير الحراري من درجة حرارة الغرفة إلى 90 درجة مئوية) دون التأثير على عمر الكابل، ويمكنها أيضًا تحمل درجات الحرارة العالية لفترات قصيرة من الزمن؛
3) عندما يدخل الماء، فإنها يمكن أن تنتفخ بسرعة وتشكل مادة هلامية مع سرعة التمدد.
4) إنتاج هلام عالي اللزوجة، حتى في درجات الحرارة المرتفعة تكون لزوجة الجل مستقرة لفترة طويلة.
يمكن تقسيم تصنيع المواد الطاردة للماء على نطاق واسع إلى طرق كيميائية تقليدية - طريقة الطور المعكوس (طريقة الربط المتقاطع لبلمرة الماء في الزيت)، وطريقة بلمرة الارتباط المتقاطع الخاصة بها - طريقة القرص، طريقة التشعيع - "الكوبالت 60" γ - طريقة الأشعة . تعتمد طريقة الارتباط المتقاطع على طريقة الإشعاع جاما "الكوبالت 60". تتميز طرق التصنيع المختلفة بدرجات مختلفة من البلمرة والربط المتبادل، وبالتالي متطلبات صارمة للغاية لعامل منع الماء المطلوب في أشرطة منع الماء. فقط عدد قليل جدًا من البولي أكريلات يمكنه تلبية المتطلبات الأربعة المذكورة أعلاه، وفقًا للخبرة العملية، لا يمكن استخدام عوامل منع الماء (الراتنجات الممتصة للماء) كمواد خام لجزء واحد من بولي أكريلات الصوديوم المتقاطع، ويجب استخدامها في طريقة الربط المتقاطع متعدد البوليمرات (أي مجموعة متنوعة من جزء من مزيج بولي أكريلات الصوديوم المتشابك) من أجل تحقيق غرض مضاعفات امتصاص الماء السريعة والعالية. المتطلبات الأساسية هي: يمكن أن يصل معدل امتصاص الماء إلى حوالي 400 مرة، ويمكن أن يصل معدل امتصاص الماء إلى الدقيقة الأولى لامتصاص 75% من الماء الذي تمتصه مقاومة الماء؛ متطلبات الاستقرار الحراري لمقاومة الماء والتجفيف: مقاومة درجات الحرارة على المدى الطويل بمقدار 90 درجة مئوية، والحد الأقصى لدرجة حرارة العمل بمقدار 160 درجة مئوية، ومقاومة درجة الحرارة اللحظية بمقدار 230 درجة مئوية (مهم بشكل خاص للكابلات المركبة الكهروضوئية ذات الإشارات الكهربائية)؛ امتصاص الماء بعد تكوين الجل متطلبات الثبات: بعد عدة دورات حرارية (20 درجة مئوية ~ 95 درجة مئوية) يتطلب ثبات الجل بعد امتصاص الماء: لزوجة عالية هلام وقوة هلام بعد عدة دورات حرارية (20 درجة مئوية إلى 95 درجة مئوية) ج). يختلف استقرار الجل بشكل كبير اعتمادًا على طريقة التركيب والمواد المستخدمة من قبل الشركة المصنعة. في الوقت نفسه، ليس كلما كان معدل التوسع أسرع، كلما كان ذلك أفضل، بعض المنتجات تسعى من جانب واحد للسرعة، واستخدام المواد المضافة لا يفضي إلى استقرار هيدروجيل، وتدمير القدرة على الاحتفاظ بالمياه، ولكن ليس لتحقيق تأثير مقاومة الماء.
3. 3 خصائص لشريط منع الماء حيث أن الكابل في عملية التصنيع والاختبار والنقل والتخزين واستخدام العملية يتحمل الاختبار البيئي، لذلك من منظور استخدام الكابل البصري، فإن شريط منع الماء للكابل المتطلبات هي كما يلي:
1) توزيع الألياف من حيث المظهر، والمواد المركبة بدون تصفيح ومسحوق، مع قوة ميكانيكية معينة، ومناسبة لاحتياجات الكابل؛
2) جودة موحدة وقابلة للتكرار ومستقرة، في تشكيل الكابل لن يتم فصلها وإنتاجها
3) ارتفاع ضغط التوسع، سرعة التوسع السريع، استقرار هلام جيد؛
4) الاستقرار الحراري الجيد، ومناسبة لمختلف المعالجة اللاحقة؛
5) الاستقرار الكيميائي العالي، لا يحتوي على أي مكونات قابلة للتآكل، مقاومة للبكتيريا وتآكل العفن؛
6) التوافق الجيد مع المواد الأخرى للكابلات الضوئية، ومقاومة الأكسدة، وما إلى ذلك.
4 معايير أداء حاجز الماء للكابلات الضوئية
يظهر عدد كبير من نتائج الأبحاث أن مقاومة الماء غير المشروطة لاستقرار أداء نقل الكابل على المدى الطويل ستؤدي إلى ضرر كبير. من الصعب العثور على هذا الضرر، في عملية التصنيع والفحص المصنعي لكابل الألياف الضوئية، ولكنه سيظهر تدريجياً في عملية مد الكابل بعد الاستخدام. ولذلك، فإن وضع معايير اختبار شاملة ودقيقة في الوقت المناسب، لإيجاد أساس لتقييم يمكن لجميع الأطراف قبوله، أصبح مهمة ملحة. لقد وفرت الأبحاث والاستكشافات والتجارب المكثفة التي أجراها المؤلف على أحزمة منع الماء أساسًا تقنيًا مناسبًا لتطوير المعايير الفنية لأحزمة منع الماء. تحديد معلمات الأداء لقيمة حاجز الماء بناءً على ما يلي:
1) متطلبات معيار الكابلات الضوئية لمحطة المياه (أساسًا متطلبات مادة الكابلات الضوئية في معيار الكابلات الضوئية)؛
2) الخبرة في تصنيع واستخدام حواجز المياه وتقارير الاختبار ذات الصلة؛
3) نتائج البحث عن تأثير خصائص أشرطة حجب الماء على أداء كابلات الألياف الضوئية.
4. 1 المظهر
يجب أن يكون مظهر شريط حاجز الماء عبارة عن ألياف موزعة بالتساوي؛ يجب أن يكون السطح مسطحًا وخاليًا من التجاعيد والثنيات والتمزقات؛ يجب ألا يكون هناك انقسامات في عرض الشريط؛ يجب أن تكون المادة المركبة خالية من التصفيح؛ يجب أن يكون الشريط ملفوفًا بإحكام وأن تكون حواف الشريط المحمول باليد خالية من "شكل قبعة القش".
4.2 القوة الميكانيكية للمحطة المائية
تعتمد قوة شد حاجز الماء على طريقة تصنيع شريط البوليستر غير المنسوج، وفي ظل نفس الظروف الكمية، تكون طريقة الفسكوز أفضل من طريقة الدرفلة على الساخن لإنتاج قوة شد المنتج، كما أن السمك أرق أيضًا. تختلف قوة الشد لشريط حاجز الماء وفقًا لطريقة لف الكابل أو لفه حول الكابل.
يعد هذا مؤشرًا رئيسيًا لاثنين من أحزمة منع الماء، والتي يجب توحيد طريقة الاختبار لها مع الجهاز والسائل وإجراءات الاختبار. مادة حجب الماء الرئيسية في شريط حجب الماء هي مادة بولي أكريلات الصوديوم المترابطة جزئيًا ومشتقاتها، والتي تكون حساسة لتركيبة وطبيعة متطلبات جودة المياه، من أجل توحيد معيار ارتفاع انتفاخ الماء. شريط الحجب، يجب أن يسود استخدام الماء منزوع الأيونات (يتم استخدام الماء المقطر في التحكيم)، لأنه لا يوجد مكون أنيوني وكاتيوني في الماء منزوع الأيونات، وهو في الأساس ماء نقي. يختلف مضاعف الامتصاص لراتنج امتصاص الماء في صفات الماء المختلفة بشكل كبير، إذا كان مضاعف الامتصاص في الماء النقي 100% من القيمة الاسمية؛ وفي مياه الصنبور تتراوح النسبة من 40% إلى 60% (حسب نوعية المياه في كل موقع)؛ في مياه البحر 12٪. أما المياه الجوفية أو مياه الميزاب فهي أكثر تعقيدا، ويصعب تحديد نسبة امتصاصها، وتكون قيمتها منخفضة جدا. لضمان تأثير حاجز الماء وعمر الكابل، من الأفضل استخدام شريط حاجز الماء بارتفاع منتفخ > 10 مم.
4.3 الخصائص الكهربائية
بشكل عام، لا يحتوي الكابل البصري على نقل الإشارات الكهربائية للسلك المعدني، لذلك لا يتضمن استخدام شريط ماء مقاوم شبه موصل، فقط 33 وانغ تشيانغ، وما إلى ذلك: شريط مقاومة الماء للكابل البصري
الكابلات الكهربائية المركبة قبل وجود الإشارات الكهربائية، متطلبات محددة حسب هيكل الكابل حسب العقد.
4.4 الاستقرار الحراري يمكن لمعظم أنواع الأشرطة المقاومة للماء أن تلبي متطلبات الاستقرار الحراري: مقاومة درجة الحرارة على المدى الطويل حتى 90 درجة مئوية، والحد الأقصى لدرجة حرارة العمل 160 درجة مئوية، ومقاومة درجة الحرارة اللحظية 230 درجة مئوية. يجب ألا يتغير أداء شريط منع الماء بعد فترة زمنية محددة في درجات الحرارة هذه.
يجب أن تكون قوة الجل هي أهم خاصية للمادة المنتفخة، في حين يتم استخدام معدل التمدد فقط للحد من طول اختراق الماء الأولي (أقل من 1 متر). يجب أن تتمتع مادة التمدد الجيدة بمعدل التمدد المناسب واللزوجة العالية. إن مادة حاجز الماء الرديئة، حتى مع معدل تمدد مرتفع ولزوجة منخفضة، سيكون لها خصائص حاجز مائي رديئة. ويمكن اختبار ذلك بالمقارنة مع عدد من الدورات الحرارية. في ظل ظروف التحلل المائي، سوف يتحلل الجل إلى سائل منخفض اللزوجة مما يؤدي إلى تدهور جودته. يتم تحقيق ذلك عن طريق تحريك معلق الماء النقي الذي يحتوي على مسحوق منتفخ لمدة ساعتين. يتم بعد ذلك فصل الجل الناتج عن الماء الزائد ووضعه في مقياس اللزوجة الدوار لقياس اللزوجة قبل وبعد 24 ساعة عند 95 درجة مئوية. يمكن رؤية الفرق في استقرار الجل. يتم ذلك عادةً في دورات مدتها 8 ساعات من 20 درجة مئوية إلى 95 درجة مئوية و8 ساعات من 95 درجة مئوية إلى 20 درجة مئوية. تتطلب المعايير الألمانية ذات الصلة 126 دورة مدتها 8 ساعات.
4. 5 التوافق يعد توافق حاجز الماء خاصية مهمة بشكل خاص فيما يتعلق بعمر كابل الألياف الضوئية، وبالتالي يجب أخذه في الاعتبار فيما يتعلق بمواد كابلات الألياف الضوئية المعنية حتى الآن. نظرًا لأن التوافق يستغرق وقتًا طويلاً حتى يصبح واضحًا، يجب استخدام اختبار التقادم المتسارع، أي يتم مسح عينة مادة الكابل وتنظيفها وتغليفها بطبقة من الشريط الجاف المقاوم للماء وحفظها في غرفة ذات درجة حرارة ثابتة عند 100 درجة مئوية لمدة 10 أيام، وبعد ذلك يتم وزن الجودة. يجب ألا تتغير قوة الشد والاستطالة للمادة بأكثر من 20% بعد الاختبار.
وقت النشر: 22 يوليو 2022