1 Pendahuluan
Dengan perkembangan teknologi komunikasi yang pesat dalam dekade terakhir, bidang aplikasi kabel serat optik semakin meluas. Seiring dengan meningkatnya persyaratan lingkungan untuk kabel serat optik, demikian pula persyaratan untuk kualitas material yang digunakan dalam kabel serat optik. Pita penyekat air kabel serat optik adalah material penyekat air umum yang digunakan dalam industri kabel serat optik. Peran penyegelan, kedap air, perlindungan terhadap kelembapan, dan penyangga pada kabel serat optik telah diakui secara luas, dan varietas serta kinerjanya terus ditingkatkan dan disempurnakan seiring dengan perkembangan kabel serat optik. Dalam beberapa tahun terakhir, struktur "inti kering" diperkenalkan ke dalam kabel optik. Jenis material penghalang air kabel ini biasanya merupakan kombinasi pita, benang, atau lapisan untuk mencegah air menembus secara longitudinal ke dalam inti kabel. Dengan semakin diterimanya kabel serat optik inti kering, material kabel serat optik inti kering dengan cepat menggantikan senyawa pengisi kabel berbasis petroleum jelly tradisional. Material inti kering menggunakan polimer yang cepat menyerap air untuk membentuk hidrogel, yang mengembang dan mengisi saluran penetrasi air pada kabel. Selain itu, karena bahan inti kering tidak mengandung lemak lengket, tidak diperlukan lap, pelarut, atau pembersih untuk mempersiapkan kabel sebelum disambung, dan waktu penyambungan kabel sangat berkurang. Bobot kabel yang ringan dan daya rekat yang baik antara benang penguat luar dan selubung tidak berkurang, menjadikannya pilihan yang populer.
2. Dampak air pada kabel dan mekanisme tahan air
Alasan utama mengapa berbagai tindakan pencegahan masuknya air perlu dilakukan adalah karena air yang masuk ke dalam kabel akan terurai menjadi ion hidrogen dan O H-, yang akan meningkatkan kehilangan transmisi serat optik, mengurangi kinerja serat, dan memperpendek umur kabel. Tindakan pencegahan masuknya air yang paling umum adalah dengan mengisi celah antara inti kabel dan selubung dengan pasta petroleum dan menambahkan pita anti air, yang diisi untuk mencegah air dan kelembapan menyebar secara vertikal, sehingga berperan dalam mencegah masuknya air.
Ketika resin sintetis digunakan dalam jumlah besar sebagai isolator pada kabel serat optik (terutama pada kabel), bahan isolasi ini juga tidak kebal terhadap masuknya air. Pembentukan "pohon air" pada bahan isolasi merupakan alasan utama dampak pada kinerja transmisi. Mekanisme bagaimana bahan isolasi terpengaruh oleh pohon air biasanya dijelaskan sebagai berikut: karena medan listrik yang kuat (hipotesis lain adalah bahwa sifat kimia resin diubah oleh pelepasan elektron yang dipercepat yang sangat lemah), molekul air menembus melalui sejumlah pori mikro yang berbeda yang ada pada bahan selubung kabel serat optik. Molekul air akan menembus melalui sejumlah pori mikro yang berbeda pada bahan selubung kabel, membentuk "pohon air", secara bertahap mengakumulasi sejumlah besar air dan menyebar searah memanjang kabel, dan memengaruhi kinerja kabel. Setelah bertahun-tahun melakukan penelitian dan pengujian internasional, pada pertengahan tahun 1980-an, ditemukan cara terbaik untuk menghilangkan pertumbuhan pohon air, yaitu, sebelum ekstrusi kabel dibungkus dengan lapisan penyerap air dan perluasan penghalang air untuk menghambat dan memperlambat pertumbuhan pohon air, menghalangi penyebaran air di dalam kabel secara memanjang; pada saat yang sama, karena kerusakan eksternal dan infiltrasi air, penghalang air juga dapat dengan cepat menghalangi air, sehingga tidak menyebar secara memanjang pada kabel.
3. Gambaran umum penghalang air kabel.
3.1 Klasifikasi penghalang air kabel serat optik
Ada banyak cara untuk mengklasifikasikan penghalang air kabel optik, yang dapat diklasifikasikan menurut struktur, kualitas, dan ketebalannya. Secara umum, mereka dapat diklasifikasikan menurut strukturnya: penahan air laminasi dua sisi, penahan air berlapis satu sisi, dan penahan air film komposit. Fungsi penghalang air terutama disebabkan oleh material penyerap air yang tinggi (disebut penghalang air), yang dapat mengembang dengan cepat setelah penghalang air bertemu dengan air, membentuk gel bervolume besar (penghalang air dapat menyerap air ratusan kali lebih banyak daripada dirinya sendiri), sehingga mencegah pertumbuhan pohon air dan mencegah infiltrasi dan penyebaran air yang berkelanjutan. Ini termasuk polisakarida alami dan yang dimodifikasi secara kimia.
Meskipun penghalang air alami atau semi-alami ini memiliki sifat yang baik, namun mereka memiliki dua kelemahan fatal:
1) bahan-bahan tersebut dapat terurai secara hayati dan 2) bahan-bahan tersebut sangat mudah terbakar. Hal ini membuat bahan-bahan tersebut tidak mungkin digunakan dalam material kabel serat optik. Jenis material sintetis lain dalam resist air diwakili oleh poliakrilat, yang dapat digunakan sebagai resist air untuk kabel optik karena memenuhi persyaratan berikut: 1) ketika kering, bahan tersebut dapat menahan tekanan yang dihasilkan selama pembuatan kabel optik;
2) Saat kering, bahan ini dapat menahan kondisi pengoperasian kabel optik (siklus termal dari suhu ruangan hingga 90 °C) tanpa memengaruhi masa pakai kabel, dan juga dapat menahan suhu tinggi untuk jangka waktu singkat;
3) ketika air masuk, mereka dapat membengkak dengan cepat dan membentuk gel dengan kecepatan ekspansi yang tinggi.
4) menghasilkan gel yang sangat kental, bahkan pada suhu tinggi, kekentalan gel tetap stabil dalam waktu lama.
Sintesis bahan penolak air secara umum dapat dibagi menjadi metode kimia tradisional – metode fase terbalik (metode polimerisasi silang air dalam minyak), metode polimerisasi silang sendiri – metode cakram, dan metode iradiasi – metode sinar γ “kobalt 60”. Metode pengikatan silang didasarkan pada metode radiasi γ “kobalt 60”. Metode sintesis yang berbeda memiliki tingkat polimerisasi dan pengikatan silang yang berbeda, sehingga membutuhkan persyaratan yang sangat ketat untuk agen penghambat air yang diperlukan dalam pita penghambat air. Hanya sedikit poliakrilat yang dapat memenuhi keempat persyaratan di atas. Menurut pengalaman praktis, agen penghambat air (resin penyerap air) tidak dapat digunakan sebagai bahan baku untuk satu bagian poliakrilat natrium yang diikat silang, tetapi harus digunakan dalam metode pengikatan silang multi-polimer (yaitu campuran berbagai bagian poliakrilat natrium yang diikat silang) untuk mencapai tujuan penyerapan air yang cepat dan tinggi. Persyaratan dasarnya adalah: daya serap air dapat mencapai sekitar 400 kali lipat, laju penyerapan air dapat mencapai 75% dari air yang diserap oleh resist air dalam menit pertama; persyaratan stabilitas termal pengeringan resist air: ketahanan suhu jangka panjang 90°C, suhu kerja maksimum 160°C, ketahanan suhu sesaat 230°C (sangat penting untuk kabel komposit fotolistrik dengan sinyal listrik); persyaratan stabilitas setelah pembentukan gel setelah penyerapan air: setelah beberapa siklus termal (20°C ~ 95°C). Stabilitas gel setelah penyerapan air membutuhkan: gel dengan viskositas tinggi dan kekuatan gel setelah beberapa siklus termal (20°C hingga 95°C). Stabilitas gel sangat bervariasi tergantung pada metode sintesis dan bahan yang digunakan oleh produsen. Pada saat yang sama, bukan berarti laju ekspansi yang lebih cepat lebih baik, beberapa produk hanya mengejar kecepatan, penggunaan aditif tidak kondusif untuk stabilitas hidrogel, merusak kapasitas retensi air, dan tidak mencapai efek tahan air.
3. 3 karakteristik pita penahan air Karena kabel harus tahan terhadap uji lingkungan selama proses pembuatan, pengujian, pengangkutan, penyimpanan, dan penggunaan, maka dari perspektif penggunaan kabel optik, persyaratan pita penahan air untuk kabel adalah sebagai berikut:
1) Distribusi serat yang baik, material komposit tanpa delaminasi dan serbuk, dengan kekuatan mekanik tertentu, sesuai dengan kebutuhan kabel;
2) Kualitas seragam, dapat diulang, dan stabil, sehingga dalam pembentukan kabel tidak akan terjadi delaminasi dan menghasilkan
3) tekanan ekspansi tinggi, kecepatan ekspansi cepat, stabilitas gel yang baik;
4) stabilitas termal yang baik, cocok untuk berbagai proses selanjutnya;
5) Stabilitas kimia yang tinggi, tidak mengandung komponen korosif, tahan terhadap erosi bakteri dan jamur;
6) kompatibilitas yang baik dengan bahan kabel optik lainnya, ketahanan terhadap oksidasi, dll.
4 Standar kinerja penghalang air kabel optik
Sejumlah besar hasil penelitian menunjukkan bahwa ketahanan air yang tidak memenuhi syarat akan menimbulkan kerugian besar terhadap stabilitas jangka panjang kinerja transmisi kabel. Kerugian ini, yang sulit ditemukan dalam proses pembuatan dan inspeksi pabrik kabel serat optik, akan muncul secara bertahap dalam proses pemasangan kabel setelah digunakan. Oleh karena itu, pengembangan standar pengujian yang komprehensif dan akurat secara tepat waktu, untuk menemukan dasar evaluasi yang dapat diterima oleh semua pihak, telah menjadi tugas yang mendesak. Penelitian, eksplorasi, dan eksperimen ekstensif penulis tentang sabuk penahan air telah memberikan dasar teknis yang memadai untuk pengembangan standar teknis untuk sabuk penahan air. Parameter kinerja nilai penghalang air ditentukan berdasarkan hal-hal berikut:
1) Persyaratan standar kabel optik untuk waterstop (terutama persyaratan material kabel optik dalam standar kabel optik);
2) pengalaman dalam pembuatan dan penggunaan penghalang air serta laporan pengujian yang relevan;
3) hasil penelitian tentang pengaruh karakteristik pita penyekat air terhadap kinerja kabel serat optik.
4.1 Penampilan
Tampilan pita penghalang air harus berupa serat yang terdistribusi merata; permukaannya harus rata dan bebas dari kerutan, lipatan, dan sobekan; tidak boleh ada celah di sepanjang pita; material komposit harus bebas dari delaminasi; pita harus tergulung rapat dan tepi pita yang dipegang tangan harus bebas dari bentuk "topi jerami".
4.2 Kekuatan mekanik penahan air
Kekuatan tarik waterstop bergantung pada metode pembuatan pita non-woven poliester. Dalam kondisi kuantitatif yang sama, metode viscose lebih baik daripada metode hot-rolled dalam hal kekuatan tarik produk, dan ketebalannya juga lebih tipis. Kekuatan tarik pita penghalang air bervariasi tergantung pada cara kabel dililitkan atau dibungkus di sekitar kabel.
Ini adalah indikator kunci untuk dua jenis pita penyekat air, yang metode pengujiannya harus diseragamkan dengan perangkat, cairan, dan prosedur pengujian. Bahan penyekat air utama dalam pita penyekat air adalah natrium poliakrilat yang sebagian terikat silang dan turunannya, yang sensitif terhadap komposisi dan sifat persyaratan kualitas air. Untuk menyatukan standar tinggi pembengkakan pita penyekat air, penggunaan air deionisasi harus diutamakan (air suling digunakan dalam arbitrase), karena tidak ada komponen anionik dan kationik dalam air deionisasi, yang pada dasarnya adalah air murni. Pengali penyerapan resin penyerap air dalam kualitas air yang berbeda sangat bervariasi. Jika pengali penyerapan dalam air murni adalah 100% dari nilai nominal; dalam air keran adalah 40% hingga 60% (tergantung pada kualitas air di setiap lokasi); dalam air laut adalah 12%; air tanah atau air selokan lebih kompleks, sulit untuk menentukan persentase penyerapan, dan nilainya akan sangat rendah. Untuk memastikan efek penghalang air dan umur kabel, sebaiknya gunakan pita penghalang air dengan tinggi pengembangan > 10mm.
4.3 Sifat-sifat kelistrikan
Secara umum, kabel optik tidak mengandung transmisi sinyal listrik dari kawat logam, sehingga tidak memerlukan penggunaan pita tahan air semikonduktor, hanya 33 Wang Qiang, dll.: pita tahan air kabel optik
Kabel komposit listrik sebelum adanya sinyal listrik, persyaratan khusus sesuai dengan struktur kabel berdasarkan kontrak.
4.4 Stabilitas Termal Sebagian besar jenis pita penahan air dapat memenuhi persyaratan stabilitas termal: ketahanan suhu jangka panjang 90°C, suhu kerja maksimum 160°C, ketahanan suhu sesaat 230°C. Kinerja pita penahan air tidak boleh berubah setelah jangka waktu tertentu pada suhu tersebut.
Kekuatan gel seharusnya menjadi karakteristik terpenting dari material intumesen, sedangkan laju ekspansi hanya digunakan untuk membatasi panjang penetrasi air awal (kurang dari 1 m). Material ekspansi yang baik harus memiliki laju ekspansi yang tepat dan viskositas tinggi. Material penghalang air yang buruk, bahkan dengan laju ekspansi tinggi dan viskositas rendah, akan memiliki sifat penghalang air yang buruk. Hal ini dapat diuji dengan membandingkan sejumlah siklus termal. Dalam kondisi hidrolitik, gel akan terurai menjadi cairan dengan viskositas rendah yang akan menurunkan kualitasnya. Hal ini dicapai dengan mengaduk suspensi air murni yang mengandung bubuk pembengkakan selama 2 jam. Gel yang dihasilkan kemudian dipisahkan dari kelebihan air dan ditempatkan dalam viskometer putar untuk mengukur viskositas sebelum dan sesudah 24 jam pada suhu 95°C. Perbedaan stabilitas gel dapat terlihat. Hal ini biasanya dilakukan dalam siklus 8 jam dari 20°C hingga 95°C dan 8 jam dari 95°C hingga 20°C. Standar Jerman yang relevan mensyaratkan 126 siklus 8 jam.
4.5 Kompatibilitas Kompatibilitas penghalang air merupakan karakteristik yang sangat penting terkait dengan masa pakai kabel serat optik dan oleh karena itu harus dipertimbangkan dalam kaitannya dengan material kabel serat optik yang terlibat sejauh ini. Karena kompatibilitas membutuhkan waktu lama untuk terlihat, uji penuaan dipercepat harus digunakan, yaitu spesimen material kabel dibersihkan, dibungkus dengan lapisan pita tahan air kering dan disimpan dalam ruang suhu konstan pada 100°C selama 10 hari, setelah itu kualitasnya ditimbang. Kekuatan tarik dan perpanjangan material tidak boleh berubah lebih dari 20% setelah pengujian.
Waktu posting: 22 Juli 2022