חוט נפוח לחסימת מים לכבל סיב אופטי

עיתונות טכנולוגיה

חוט נפוח לחסימת מים לכבל סיב אופטי

1 מבוא

כדי להבטיח איטום אורכי של כבלי סיבים אופטיים ולמנוע חדירת מים ולחות לכבל או לקופסת החיבורים ולגרום לקורוזיה של המתכת והסיב, וכתוצאה מכך נזק מימן, שבירה של סיבים וירידה חדה בביצועי הבידוד החשמלי, השיטות הבאות משמשות בדרך כלל למניעת מים ולחות:

1) מילוי פנים הכבל בשומן טיקסוטרופי, כולל שומן דוחה מים (הידרופובי), שומן מתנפח ושומן מתפשט בחום וכן הלאה. חומרים מסוג זה הם חומרים שמנוניים, בעלי כמות גדולה של מילוי, עלותם גבוהה, קלים לזיהום הסביבה, קשים לניקוי (במיוחד בעת חיבור כבלים עם ממס לניקוי), ומשקל הכבל העצמי כבד מדי.

2) במעטפת הפנימית והחיצונית, השימוש בטבעת מחסום מים מסוג דבק חם, אינו יעיל ותהליך מורכב, שרק מעט יצרנים יכולים להשיג. 3) השימוש בחומרי התפשטות יבשה (אבקת התפשטות סופגת מים, סרט חסימת מים וכו') דורש טכנולוגיה גבוהה, צריכת חומרים, עלות גבוהה ומשקל עצמי של הכבל כבד מדי. בשנים האחרונות, מבנה "ליבה יבשה" הוכנס לכבלים אופטיים, והוא מיושם היטב בחו"ל, במיוחד בפתרון בעיית המשקל העצמי הכבד ותהליך השחבור המורכב של מספר ליבות גדול של כבלים אופטיים, ויש לו יתרונות שאין שני להם. חומר חסימת המים המשמש בכבל "ליבה יבשה" זה הוא חוט חסימת מים. חוט חסימת המים יכול לספוג מים במהירות ולהתנפח ליצירת ג'ל, לחסום את חלל תעלת המים של הכבל, ובכך להשיג את מטרת חסימת המים. בנוסף, חוט חסימת המים אינו מכיל חומרים שמנוניים וניתן לקצר משמעותית את הזמן הנדרש להכנת השחבור ללא צורך במגבונים, ממסים וחומרי ניקוי. על מנת להשיג תהליך פשוט, בנייה נוחה, ביצועים אמינים וחומרים חוסמי מים בעלות נמוכה, פיתחנו סוג חדש של חוט חסימת מים לכבל אופטי - חוט נפוח חסימת מים.

2 עקרון חסימת המים ומאפייני חוט חסימת המים

תפקיד חסימת המים של חוט חסימת מים הוא להשתמש בגוף העיקרי של סיבי חוט חסימת המים כדי ליצור נפח גדול של ג'ל (ספיגת מים יכולה להגיע לעשרות פעמים מנפחה, כמו למשל בדקה הראשונה מים יכולים להתרחב במהירות מכ-0.5 מ"מ לכ-5.0 מ"מ קוטר), ויכולת אגירת המים של הג'ל חזקה למדי, יכולה למנוע ביעילות את צמיחת עץ המים, ובכך למנוע ממים להמשיך לחדור ולהתפשט, כדי להשיג את מטרת העמידות במים. מכיוון שכבל סיב אופטי חייב לעמוד בתנאי סביבה שונים במהלך ייצור, בדיקה, הובלה, אחסון ושימוש, חוט חסימת מים חייב להיות בעל המאפיינים הבאים כדי לשמש בכבל סיב אופטי:

1) מראה נקי, עובי אחיד ומרקם רך;
2) חוזק מכני מסוים כדי לעמוד בדרישות המתיחה בעת יצירת הכבל;
3) נפיחות מהירה, יציבות כימית טובה וחוזק גבוה לספיגת מים ויצירת ג'ל;
4) יציבות כימית טובה, ללא רכיבים קורוזיביים, עמיד בפני חיידקים ועובשים;
5) יציבות תרמית טובה, עמידות טובה בפני מזג אוויר, ניתנת להתאמה לעיבוד וייצור שונים ולסביבות שימוש שונות;
6) תאימות טובה עם חומרים אחרים של כבל סיב אופטי.

3 חוט עמיד במים ביישום כבל סיב אופטי

3.1 השימוש בחוטים עמידים במים בכבלי סיבים אופטיים

יצרני כבלי סיבים אופטיים יכולים לאמץ מבני כבלים שונים בתהליך הייצור כדי לענות על צרכי המשתמשים בהתאם למצבם בפועל ולדרישות המשתמשים:

1) חסימת מים אורכית של המעטפת החיצונית בעזרת חוטים חוסמים מים
באגירת סרט פלדה מקומטת, המעטפת החיצונית חייבת להיות אטומה למים לאורך כדי למנוע חדירת לחות ולחות לכבל או לקופסת המחבר. על מנת להשיג מחסום מים אורכי של המעטפת החיצונית, משתמשים בשני חוטי מחסום מים, אחד מהם ממוקם במקביל לליבת הכבל של המעטפת הפנימית, והשני עטוף סביב ליבת הכבל בפסיעה מסוימת (8 עד 15 ס"מ), מכוסה בסרט פלדה מקומט ו-PE (פוליאתילן), כך שחוט מחסום המים מחלק את הפער בין ליבת הכבל לסרט הפלדה לתא קטן וסגור. חוט מחסום המים יתנפח וייצור ג'ל תוך זמן קצר, ימנע ממים להיכנס לכבל ויגביל את המים לכמה תאים קטנים ליד נקודת השבר, ובכך משיג את מטרת מחסום המים האורכי, כפי שמוצג באיור 1.

איור-300x118-1

איור 1: שימוש אופייני בחוט חסימת מים בכבל אופטי

2) חסימת מים אורכית של ליבת הכבל בעזרת חוטים חסומי מיםניתן להשתמש בשני חלקים של חוט חסימת מים בליבת הכבל. אחד הוא חוט פלדה מחוזק בליבת הכבל, באמצעות שני חוטי חסימת מים, בדרך כלל חוט חסימת מים וחוט פלדה מחוזק המונחים במקביל, חוט חסימת מים נוסף עוטף את החוט בפסיעה גדולה יותר, בנוסף ישנם שני חוטי חסימת מים וחוט פלדה מחוזק המונחים במקביל, כאשר השימוש בחוט חסימת מים בעל יכולת התפשטות חזקה לחסימת מים; השני הוא על פני השטח הרופפים של המעטפת, לפני לחיצה על המעטפת הפנימית, כאשר חוט חסימת המים משמש כחוט קשירה, שני חוטי חסימת מים בפסיעה קטנה יותר (1 ~ 2 ס"מ) בכיוון ההפוך מסביב, ויוצרים מיכל חסימה צפוף וקטן, כדי למנוע חדירת מים, עשוי מבנה של "ליבת כבל יבשה".

3.2 בחירת חוטים עמידים במים

על מנת להשיג עמידות טובה למים וביצועי עיבוד מכני משביעי רצון בתהליך הייצור של כבל סיב אופטי, יש לשים לב להיבטים הבאים בעת בחירת חוט עמיד למים:

1) עובי חוט חסימת המים
על מנת להבטיח שההתפשטות של חוט חסימת המים תוכל למלא את הפער בחתך הרוחב של הכבל, בחירת עובי חוט חסימת המים היא קריטית, כמובן, זה קשור לגודל המבני של הכבל ולקצב ההתפשטות של חוט חסימת המים. במבנה הכבל יש למזער את קיומם של פערים, כגון שימוש בקצב התפשטות גבוה של חוט חסימת מים, כך שניתן יהיה להפחית את קוטר חוט חסימת המים למינימום, כך שניתן להשיג ביצועי חסימת מים אמינים, וגם לחסוך בעלויות.

2) קצב נפיחות וחוזק ג'ל של חוטים חסומי מים
בדיקת חדירת מים IEC794-1-F5B מתבצעת על חתך רוחב מלא של כבל סיב אופטי. 1 מטר של עמודת מים מוסיפים לדגימה של 3 מטר של כבל סיב אופטי, 24 שעות ללא דליפה נחשבות כזמינות. אם קצב הנפיחות של חוט חסימת המים אינו עומד בקצב חדירת המים, ייתכן שהמים עברו דרך הדגימה תוך מספר דקות מתחילת הבדיקה וחוט חסימת המים עדיין לא התנפח לחלוטין, למרות שלאחר זמן מה חוט חסימת המים יתנפח לחלוטין ויחסום את המים, אך גם זה נחשב לכישלון. אם קצב ההתפשטות מהיר יותר וחוזק הג'ל אינו מספיק, זה לא מספיק כדי לעמוד בלחץ שנוצר על ידי עמודת המים של 1 מטר, וגם חסימת המים תיכשל.

3) רכות החוט החוסם מים
ככל שרכות החוט החוסם מים משפיעה על התכונות המכניות של הכבל, ובמיוחד הלחץ הצידי, עמידות בפני פגיעות וכו', כך ההשפעה ניכרת יותר, לכן כדאי לנסות להשתמש בחוט חוסם מים רך יותר.

4) חוזק המתיחה, ההתארכות והאורך של חוט חסימת המים
בייצור של כל אורך מגש כבלים, חוט חסימת מים צריך להיות רציף וללא הפרעות, מה שמחייב חוט חסימת מים בעל חוזק מתיחה והתארכות מסוימים, על מנת להבטיח שחוט חסימת המים לא יימשך במהלך תהליך הייצור, ולא ייפגע הכבל במקרה של מתיחה, כיפוף ופיתול של חוט חסימת המים. אורך חוט חסימת המים תלוי בעיקר באורך מגש הכבלים, על מנת להפחית את מספר הפעמים שהחוט מוחלף בייצור רציף, ככל שאורך חוט חסימת המים ארוך יותר, כך ייטב.

5) החומציות והבסיסיות של חוט חסימת המים צריכות להיות ניטרליות, אחרת חוט חסימת המים יגיב עם חומר הכבל ויפזר מימן.

6) יציבות חוטים סותמי מים

טבלה 2: השוואה בין מבנה חסימת המים של חוטים חוסמי מים לחומרים חוסמי מים אחרים

השווה פריטים מילוי ג'לי טבעת פקק מים חמים להמסה סרט חסימת מים חוט חסימת מים
עמידות למים טוֹב טוֹב טוֹב טוֹב
יכולת עיבוד פָּשׁוּט מְסוּבָּך מורכב יותר פָּשׁוּט
תכונות מכניות מוּסמָך מוּסמָך מוּסמָך מוּסמָך
אמינות לטווח ארוך טוֹב טוֹב טוֹב טוֹב
כוח קשירת נדן הוֹגֶן טוֹב הוֹגֶן טוֹב
סיכון חיבור כֵּן No No No
השפעות חמצון כֵּן No No No
מֵמֵס כֵּן No No No
מסה ליחידת אורך של כבל סיב אופטי כָּבֵד אוֹר כבד יותר אוֹר
זרימת חומרים לא רצויה אֶפשָׁרִי No No No
ניקיון בייצור יָרוּד יותר עניים טוֹב טוֹב
טיפול בחומרים תופי ברזל כבדים פָּשׁוּט פָּשׁוּט פָּשׁוּט
השקעה בציוד גָדוֹל גָדוֹל גדול יותר קָטָן
עלות החומר גבוה יותר נָמוּך גבוה יותר לְהוֹרִיד
עלויות ייצור גבוה יותר גבוה יותר גבוה יותר לְהוֹרִיד

יציבותם של חוטי חסימת מים נמדדת בעיקר על ידי יציבות לטווח קצר ויציבות לטווח ארוך. יציבות לטווח קצר נמדדת בעיקר על ידי עליית טמפרטורה לטווח קצר (טמפרטורת תהליך מעטפת שיחול עד 220 ~ 240 מעלות צלזיוס) על ידי תכונות מחסום המים של חוט מחסום המים ותכונות מכניות של הפגיעה; יציבות לטווח ארוך, בעיקר בהתחשב בהזדקנות של חוט מחסום המים, קצב התפשטות, חוזק ג'ל ויציבות, חוזק מתיחה והתארכות של הפגיעה, חוט מחסום המים חייב להיות עמיד למים לאורך כל חיי הכבל (20 ~ 30 שנה). בדומה לשומן חסימת מים וסרט חסימת מים, חוזק הג'ל והיציבות של חוט חסימת המים הם מאפיין חשוב. חוט חסימת מים בעל חוזק ג'ל גבוה ויציבות טובה יכול לשמור על תכונות חסימת מים טובות למשך זמן ניכר. לעומת זאת, על פי התקנים הלאומיים הגרמניים הרלוונטיים, חומרים מסוימים בתנאי הידרוליזה, הג'ל יתפרק לחומר נייד מאוד בעל משקל מולקולרי נמוך, ולא ישיג את המטרה של עמידות למים לטווח ארוך.

3.3 יישום חוטים חסומי מים
חוט חסימת מים, כחומר חסימת מים מצוין לכבל אופטי, מחליף את משחת השמן, טבעות חסימת המים בדבק חם, סרט חסימת מים וכו' המשמשים בכמויות גדולות בייצור כבלים אופטיים. טבלה 2 מציגה כמה מהמאפיינים של חומרי חסימת מים אלה להשוואה.

4 סיכום

לסיכום, חוט חסימת מים הוא חומר חסימת מים מצוין המתאים לכבלים אופטיים, יש לו מאפיינים של בנייה פשוטה, ביצועים אמינים, יעילות ייצור גבוהה, קל לשימוש; והשימוש בחומר הממלא את הכבל האופטי כולל יתרונות של משקל קל, ביצועים אמינים ועלות נמוכה.


זמן פרסום: 16 ביולי 2022