۱ مقدمه
برای اطمینان از آب‌بندی طولی کابل‌های فیبر نوری و جلوگیری از نفوذ آب و رطوبت به داخل کابل یا جعبه اتصال و خوردگی فلز و فیبر که منجر به آسیب هیدروژنی، شکستگی فیبر و افت شدید عملکرد عایق الکتریکی می‌شود، معمولاً از روش‌های زیر برای جلوگیری از آب و رطوبت استفاده می‌شود:
۱) پر کردن داخل کابل با گریس تیکسوتروپیک، از جمله نوع آبگریز (هیدروفوب)، نوع متورم شونده با آب و نوع انبساط حرارتی و غیره. این نوع مواد، مواد روغنی هستند، مقدار زیادی پر می‌شوند، هزینه بالایی دارند، به راحتی محیط را آلوده می‌کنند، تمیز کردن آنها دشوار است (به خصوص در اتصال کابل با حلال برای تمیز کردن)، و وزن خود کابل بسیار سنگین است.
۲) در غلاف داخلی و خارجی بین استفاده از حلقه مانع آب چسب مذاب داغ، این روش ناکارآمد و فرآیند پیچیده‌ای است که تنها تعداد کمی از تولیدکنندگان می‌توانند به آن دست یابند. ۳) استفاده از انبساط خشک مواد مسدودکننده آب (پودر انبساط جذب آب، نوار مسدودکننده آب و غیره). این روش نیاز به فناوری بالا، مصرف مواد، هزینه بالا و وزن خود کابل نیز بسیار سنگین است. در سال‌های اخیر، ساختار "هسته خشک" در کابل نوری معرفی شده است و در خارج از کشور به خوبی مورد استفاده قرار گرفته است، به خصوص در حل مشکل وزن خود سنگین و فرآیند اتصال پیچیده تعداد زیادی هسته کابل نوری، مزایای بی‌نظیری دارد. ماده مسدودکننده آب مورد استفاده در این کابل "هسته خشک"، نخ مسدودکننده آب است. نخ مسدودکننده آب می‌تواند به سرعت آب را جذب کرده و متورم شود تا ژل تشکیل دهد و فضای کانال آب کابل را مسدود کند و در نتیجه به هدف مسدودکننده آب دست یابد. علاوه بر این، نخ مسدودکننده آب حاوی هیچ ماده روغنی نیست و زمان لازم برای آماده‌سازی اتصال را می‌توان بدون نیاز به دستمال مرطوب، حلال‌ها و پاک‌کننده‌ها به میزان قابل توجهی کاهش داد. به منظور دستیابی به یک فرآیند ساده، ساخت راحت، عملکرد قابل اعتماد و مواد مسدودکننده آب کم‌هزینه، ما نوع جدیدی از نخ مسدودکننده آب کابل نوری - نخ متورم‌شونده مسدودکننده آب - را توسعه دادیم.
2 اصل مسدود کردن آب و ویژگی های نخ مسدود کننده آب
عملکرد مسدود کردن آب نخ مسدود کننده آب، استفاده از بدنه اصلی الیاف نخ مسدود کننده آب برای تشکیل حجم زیادی از ژل است (جذب آب می‌تواند ده‌ها برابر حجم خود برسد، مانند آب در دقیقه اول که می‌تواند به سرعت از حدود 0.5 میلی‌متر به حدود 5.0 میلی‌متر قطر گسترش یابد)، و ظرفیت نگهداری آب ژل بسیار قوی است، می‌تواند به طور موثر از رشد درخت آب جلوگیری کند، در نتیجه از ادامه نفوذ و پخش آب جلوگیری می‌کند تا به هدف مقاومت در برابر آب دست یابد. از آنجایی که کابل فیبر نوری باید در طول تولید، آزمایش، حمل و نقل، نگهداری و استفاده در برابر شرایط محیطی مختلف مقاومت کند، نخ مسدود کننده آب باید ویژگی‌های زیر را برای استفاده در کابل فیبر نوری داشته باشد:
۱) ظاهری تمیز، ضخامت یکنواخت و بافتی نرم؛
۲) استحکام مکانیکی مشخصی برای برآورده کردن الزامات کشش هنگام تشکیل کابل؛
۳) تورم سریع، پایداری شیمیایی خوب و استحکام بالا برای جذب آب و تشکیل ژل؛
۴) پایداری شیمیایی خوب، بدون اجزای خورنده، مقاوم در برابر باکتری‌ها و کپک‌ها؛
5) پایداری حرارتی خوب، مقاومت در برابر آب و هوای خوب، سازگار با پردازش و تولید بعدی مختلف و محیط‌های استفاده مختلف؛
6) سازگاری خوب با سایر مواد کابل فیبر نوری.
۳ نخ مقاوم در برابر آب در کاربرد کابل فیبر نوری
۳.۱ استفاده از نخ‌های مقاوم در برابر آب در کابل‌های فیبر نوری
تولیدکنندگان کابل فیبر نوری می‌توانند ساختارهای کابلی مختلفی را در فرآیند تولید اتخاذ کنند تا نیازهای کاربران را با توجه به شرایط واقعی و الزامات کاربران برآورده سازند:
۱) مسدود کردن طولی غلاف بیرونی با نخ‌های مسدودکننده آب
در زره‌بندی با نوار فولادی چروکیده، غلاف بیرونی باید به صورت طولی ضد آب باشد تا از ورود رطوبت و نم به کابل یا جعبه کانکتور جلوگیری شود. برای دستیابی به مانع آب طولی غلاف بیرونی، از دو نخ مانع آب استفاده می‌شود که یکی از آنها به موازات هسته کابل غلاف داخلی قرار می‌گیرد و دیگری با یک گام مشخص (8 تا 15 سانتی‌متر) به دور هسته کابل پیچیده می‌شود و با نوار فولادی چروکیده و PE (پلی‌اتیلن) پوشانده می‌شود، به طوری که نخ مانع آب، شکاف بین هسته کابل و نوار فولادی را به یک محفظه کوچک بسته تقسیم می‌کند. نخ مانع آب در مدت زمان کوتاهی متورم شده و ژل تشکیل می‌دهد و از ورود آب به کابل جلوگیری می‌کند و آب را به چند محفظه کوچک در نزدیکی نقطه خطا محدود می‌کند و در نتیجه به هدف مانع آب طولی، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، دست می‌یابد.
شکل 1: کاربرد معمول نخ مسدودکننده آب در کابل نوری
۲) مسدود کردن طولی هسته کابل توسط نخ‌های مسدودکننده آبمی‌توان از دو قسمت نخ مسدودکننده آب در هسته کابل استفاده کرد، یکی در هسته کابل از سیم فولادی تقویت‌شده است، با استفاده از دو نخ مسدودکننده آب، معمولاً یک نخ مسدودکننده آب و سیم فولادی تقویت‌شده که به صورت موازی قرار گرفته‌اند، دیگری نخ مسدودکننده آب با گام بزرگتر که به دور سیم پیچیده شده است، همچنین دو نخ مسدودکننده آب و سیم فولادی تقویت‌شده که به صورت موازی قرار گرفته‌اند، با استفاده از نخ مسدودکننده آب با ظرفیت انبساط قوی برای مسدود کردن آب؛ دوم در سطح شل پوشش، قبل از فشردن غلاف داخلی، نخ مسدودکننده آب به عنوان نخ اتصال استفاده می‌شود، دو نخ مسدودکننده آب با گام کوچکتر (1 تا 2 سانتی‌متر) در جهت مخالف در اطراف قرار می‌گیرند و یک محفظه مسدودکننده متراکم و کوچک تشکیل می‌دهند تا از ورود آب جلوگیری کنند، از ساختار "هسته کابل خشک" ساخته شده‌اند.
۳.۲ انتخاب نخ‌های مقاوم در برابر آب
برای دستیابی به مقاومت خوب در برابر آب و عملکرد مکانیکی رضایت‌بخش در فرآیند تولید کابل فیبر نوری، هنگام انتخاب نخ مقاوم در برابر آب باید به جنبه‌های زیر توجه داشت:
۱) ضخامت نخ مسدودکننده آب
برای اطمینان از اینکه انبساط نخ مسدودکننده آب می‌تواند شکاف موجود در سطح مقطع کابل را پر کند، انتخاب ضخامت نخ مسدودکننده آب بسیار مهم است، البته این موضوع به اندازه ساختاری کابل و میزان انبساط نخ مسدودکننده آب مربوط می‌شود. در ساختار کابل باید وجود شکاف‌ها به حداقل برسد، مانند استفاده از نخ مسدودکننده آب با میزان انبساط بالا، سپس قطر نخ مسدودکننده آب را می‌توان به کوچکترین کاهش داد تا بتوانید عملکرد مسدودکننده آب قابل اعتمادی را به دست آورید، بلکه در هزینه‌ها نیز صرفه‌جویی کنید.
۲) میزان تورم و استحکام ژل نخ‌های مسدودکننده آب
آزمایش نفوذ آب IEC794-1-F5B بر روی سطح مقطع کامل کابل فیبر نوری انجام می‌شود. 1 متر ستون آب به یک نمونه 3 متری کابل فیبر نوری اضافه می‌شود، 24 ساعت بدون نشتی، واجد شرایط است. اگر سرعت تورم نخ مسدودکننده آب با سرعت نفوذ آب مطابقت نداشته باشد، ممکن است آب ظرف چند دقیقه پس از شروع آزمایش از نمونه عبور کرده باشد و نخ مسدودکننده آب هنوز به طور کامل متورم نشده باشد، اگرچه پس از مدتی نخ مسدودکننده آب به طور کامل متورم شده و آب را مسدود می‌کند، اما این نیز یک شکست است. اگر سرعت انبساط سریع‌تر باشد و قدرت ژل کافی نباشد، برای مقاومت در برابر فشار ایجاد شده توسط ستون آب 1 متری کافی نیست و مسدودکننده آب نیز از کار می‌افتد.
۳) نرمی نخ مسدود کننده آب
از آنجایی که نرمی نخ مسدودکننده آب بر خواص مکانیکی کابل، به ویژه فشار جانبی، مقاومت در برابر ضربه و غیره تأثیر می‌گذارد، تأثیر آن آشکارتر است، بنابراین باید سعی کنید از نخ مسدودکننده آب نرم‌تری استفاده کنید.
۴) استحکام کششی، کشیدگی و طول نخ مسدودکننده آب
در تولید هر طول سینی کابل، نخ مسدود کننده آب باید پیوسته و بدون وقفه باشد، که مستلزم آن است که نخ مسدود کننده آب باید از استحکام کششی و کشیدگی خاصی برخوردار باشد، تا اطمینان حاصل شود که نخ مسدود کننده آب در طول فرآیند تولید کشیده نمی‌شود، کابل در صورت کشش، خم شدن، پیچ خوردن نخ مسدود کننده آب آسیب نمی‌بیند. طول نخ مسدود کننده آب عمدتاً به طول سینی کابل بستگی دارد، به منظور کاهش تعداد دفعات تعویض نخ در تولید مداوم، هر چه طول نخ مسدود کننده آب بیشتر باشد، بهتر است.
۵) اسیدیته و قلیایی بودن نخ آب‌بند باید خنثی باشد، در غیر این صورت نخ آب‌بند با ماده کابل واکنش داده و هیدروژن رسوب می‌کند.
۶) پایداری نخ‌های مسدودکننده آب
جدول ۲: مقایسه ساختار مسدودکننده آب نخ‌های مسدودکننده آب با سایر مواد مسدودکننده آب
| مقایسه اقلام | پرکننده ژله | حلقه درپوش آب داغ مذاب | نوار مسدود کننده آب | نخ مسدود کننده آب |
| مقاومت در برابر آب | خوب | خوب | خوب | خوب |
| قابلیت پردازش | ساده | پیچیده | پیچیده‌تر | ساده |
| خواص مکانیکی | واجد شرایط | واجد شرایط | واجد شرایط | واجد شرایط |
| قابلیت اطمینان بلندمدت | خوب | خوب | خوب | خوب |
| نیروی پیوند غلاف | منصفانه | خوب | منصفانه | خوب |
| خطر اتصال | بله | No | No | No |
| اثرات اکسیداسیون | بله | No | No | No |
| حلال | بله | No | No | No |
| جرم در واحد طول کابل فیبر نوری | سنگین | نور | سنگین‌تر | نور |
| جریان مواد ناخواسته | ممکن | No | No | No |
| پاکیزگی در تولید | ضعیف | فقیرتر | خوب | خوب |
| جابجایی مواد | طبل‌های آهنی سنگین | ساده | ساده | ساده |
| سرمایه‌گذاری در تجهیزات | بزرگ | بزرگ | بزرگتر | کوچک |
| هزینه مواد | بالاتر | کم | بالاتر | پایین‌تر |
| هزینه‌های تولید | بالاتر | بالاتر | بالاتر | پایین‌تر |
پایداری نخ‌های ضد آب عمدتاً با پایداری کوتاه‌مدت و پایداری بلندمدت اندازه‌گیری می‌شود. پایداری کوتاه‌مدت عمدتاً افزایش دمای کوتاه‌مدت (دمای فرآیند اکستروژن غلاف تا 220 تا 240 درجه سانتیگراد) بر خواص ضد آب نخ ضد آب و خواص مکانیکی ضربه در نظر گرفته می‌شود. پایداری بلندمدت، عمدتاً با توجه به پیری نخ ضد آب، سرعت انبساط، استحکام و پایداری ژل، استحکام کششی و ازدیاد طول ضربه، نخ ضد آب باید در کل عمر کابل (20 تا 30 سال) مقاوم در برابر آب باشد. مشابه گریس ضد آب و نوار ضد آب، استحکام ژل و پایداری نخ ضد آب یک ویژگی مهم است. یک نخ ضد آب با استحکام ژل بالا و پایداری خوب می‌تواند خواص ضد آب خوبی را برای مدت زمان قابل توجهی حفظ کند. برعکس، طبق استانداردهای ملی مربوطه آلمان، برخی از مواد تحت شرایط هیدرولیز، ژل به یک ماده با وزن مولکولی کم و بسیار متحرک تجزیه می‌شود و به هدف مقاومت در برابر آب درازمدت دست نمی‌یابد.
۳.۳ کاربرد نخ‌های مسدودکننده آب
نخ مسدودکننده آب به عنوان یک ماده عالی برای مسدود کردن آب کابل نوری، جایگزین خمیر روغنی، حلقه مسدودکننده آب چسب مذاب داغ و نوار مسدودکننده آب و غیره می‌شود که به مقدار زیاد در تولید کابل نوری استفاده می‌شوند. جدول 2 برخی از ویژگی‌های این مواد مسدودکننده آب را برای مقایسه نشان می‌دهد.
۴ نتیجه‌گیری
به طور خلاصه، نخ مسدودکننده آب، یک ماده مسدودکننده آب عالی و مناسب برای کابل نوری است که دارای ویژگی‌های ساختار ساده، عملکرد قابل اعتماد، راندمان تولید بالا و سهولت استفاده است؛ و استفاده از مواد پرکننده کابل نوری، مزایای وزن سبک، عملکرد قابل اعتماد و هزینه کم را به همراه دارد.
زمان ارسال: ۱۶ ژوئیه ۲۰۲۲