Materiały blokujące wodę są kluczowymi elementami kabli światłowodowych, które zapobiegają przedostawaniu się wody, która może pogorszyć jakość sygnału i doprowadzić do awarii kabla. Oto trzy główne materiały blokujące wodę, powszechnie stosowane w kablach światłowodowych.
Jak to działa?
Jednym z nich jest to, że mają one charakter pasywny, czyli bezpośrednio blokują wodę w miejscu uszkodzenia powłoki i nie pozwalają jej przedostać się do kabla optycznego. Takie materiały mają klej topliwy i maść zwiększającą rozszerzalność cieplną.
Aktywny jest inny rodzaj blokowania wody. Kiedy warstwa ochronna ulegnie uszkodzeniu, materiał blokujący wodę pochłania wodę i rozszerza się. Blokuje w ten sposób przepływ wody do kabla optycznego, powodując ograniczenie przepływu wody do niewielkiego zasięgu. Istnieją maści pęczniejące pod wpływem wody, przędze blokujące wodę i taśmy blokujące wodę.
3 główne materiały blokujące wodę w kablach światłowodowych:
Mieszanka/żel wypełniający kable światłowodowe
Jak wszyscy wiemy, woda jest największym tematem tabu w przypadku kabli światłowodowych. Powodem jest to, że woda może powodować osłabienie szczytu wody w światłowodzie i może powodować nasilenie mikropęknięć światłowodu w wyniku działania elektrochemicznego, a ostatecznie spowodować pęknięcie światłowodu.
W wilgotnych warunkach (zwłaszcza podmorski kabel światłowodowy położony na głębokości 12 metrów lub większej) woda będzie dyfundować do wnętrza przez osłonę kabla światłowodowego, tworząc swobodną kondensację wody. Jeżeli nie jest to kontrolowane, woda będzie migrować wzdłuż rdzenia kabla światłowodowego do skrzynki przyłączeniowej. Sprowadzi to potencjalne zagrożenie do systemu komunikacji, a nawet spowoduje przerwę w działalności.
Podstawową funkcją blokującej wodę masy wypełniającej do kabli światłowodowych jest nie tylko zapobieganie wzdłużnej migracji wody wewnątrz kabla optycznego, ale także zapewnienie, że kabel optyczny zmniejszy ciśnienie zewnętrzne i tłumi drgania.
Wypełnianie masą w kablach optycznych jest obecnie najpowszechniejszą praktyką przy produkcji włókien optycznych i kabli światłowodowych. Ponieważ pełni nie tylko ogólną funkcję uszczelniającą wodoodporną i odporną na wilgoć, ale także działa jako bufor podczas produkcji i użytkowania kabla optycznego, aby zapobiec wpływowi na włókno optyczne naprężeniom mechanicznym. Utrata naprężeń poprawia stabilność i niezawodność transmisji.
Na podstawie opracowania masy do wypełniania kabli optycznych maści można z grubsza podzielić na trzy generacje: pierwsza generacja to hydrofobowa maść wypełniająca na gorąco; druga generacja to maść wypełniająca na zimno, natomiast obecnie najpopularniejszym materiałem wypełniającym do kabli światłowodowych jest pęczniejąca maść wypełniająca blokująca wodę. Wśród nich pęczniejąca w wodzie pasta wypełniająca blokująca wodę jest rodzajem hydrofilowego materiału wypełniającego, który jest wypełniany głównie w procesie napełniania na zimno.
Taśma blokująca wodę
Taśma blokująca wodę w kablach światłowodowych to materiał pęczniejący w suchej wodzie, szeroko stosowany w przemyśle kabli optycznych. Funkcje taśm blokujących wodę, takie jak uszczelnianie, wodoodporność, ochrona przed wilgocią i ochrona buforująca w kablach optycznych, zostały docenione przez ludzi. Jego odmiany i wydajność były stale udoskonalane i udoskonalane wraz z rozwojem kabli optycznych.
Taśmy blokujące wodę do kabli optycznych można podzielić na dwustronną taśmę blokującą wodę typu „sandwich”, jednostronną taśmę blokującą wodę i laminowaną taśmę blokującą wodę. Tradycyjna taśma blokująca wodę powstaje poprzez przyklejenie super gwaszu pomiędzy dwiema warstwami włókniny. Charakteryzuje się wysokością rozprężenia wynoszącą 5mm, ale grubość taśmy hydroizolacyjnej jest również większa niż 0,35mm. Jednocześnie żywica ta podczas procesu produkcyjnego utraci pył, co spowoduje problemy dla środowiska.
Przędza blokująca wodę
Przędza blokująca wodę w kablu światłowodowym składa się głównie z dwóch części, jedna część to włókno ekspandowane lub proszek ekspandowany zawierający poliakrylan. Kiedy absorbuje wodę, te superchłonne zmuszą swój łańcuch molekularny do rozciągnięcia się ze stanu zwiniętego, powodując szybkie zwiększenie jego objętości, realizując w ten sposób funkcję blokowania wody. Drugą część stanowi żebro wzmacniające wykonane z nylonu lub poliestru, które głównie zapewnia wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie przędzy.
Zdolność absorpcji wody przez polimerową żywicę wodochłonną jest większa niż ekspansja molekularna spowodowana odpychaniem jonów elektrolitu polimerowego i wynikiem interakcji pomiędzy ekspansją molekularną spowodowaną strukturą sieci a utrudnianiem ekspansji molekularnej .
Żywica wodochłonna jest związkiem wielkocząsteczkowym i dlatego ma te same właściwości. Funkcja blokowania wody w przędzy blokującej wodę w kablu optycznym polega na wykorzystaniu korpusu włókna przędzy blokującej wodę do szybkiego rozszerzania się, tworząc dużą objętość galaretki. Absorpcja wody może osiągnąć dziesiątki razy większą objętość, np. w ciągu pierwszej minuty kontaktu z wodą średnica może szybko wzrosnąć z około 0,5 mm do około 5 mm. Zdolność zatrzymywania wody w żelu jest dość duża, co może skutecznie zapobiegać wzrostowi drzew wodnych, zapobiegając w ten sposób ciągłej penetracji i dyfuzji wody oraz osiągając cel blokowania wody. Przędze blokujące wodę są szeroko stosowane w metalowych kablach światłowodowych.
Te materiały blokujące wodę są niezbędne do zapewnienia długoterminowej niezawodności i wydajności kabli światłowodowych, szczególnie w instalacjach zewnętrznych i podziemnych, gdzie częstym wyzwaniem jest narażenie na wilgoć.