1 Giriş
Fiber optik kabloların boylamasına sızdırmazlığını sağlamak ve su ve nemin kabloya veya bağlantı kutusuna nüfuz ederek metal ve fiberi aşındırmasını, bunun sonucunda hidrojen hasarına, fiber kırılmasına ve elektriksel yalıtım performansında keskin bir düşüşe neden olmasını önlemek için, su ve nemi engellemek amacıyla genellikle aşağıdaki yöntemler kullanılır:
1) Kablonun içini, su geçirmez (hidrofobik), suyla şişen ve ısı ile genleşen tipler de dahil olmak üzere tiksotropik gresle doldurmak. Bu tür malzemeler yağlı malzemelerdir, büyük miktarda doldurulur, maliyeti yüksektir, çevreyi kirletme olasılığı yüksektir, temizlenmesi zordur (özellikle kablo eklemelerinde solventle temizleme zorluğu vardır) ve kablonun kendi ağırlığı çok fazladır.
2) İç ve dış kılıf arasında sıcak eriyen yapıştırıcı su bariyer halkası kullanımı, verimsiz ve karmaşık bir işlemdir ve yalnızca birkaç üretici tarafından uygulanabilir. 3) Kuru genleşmeli su geçirmez malzemelerin (su emici genleşme tozu, su geçirmez bant vb.) kullanımı. Bu yöntem yüksek teknoloji, malzeme tüketimi ve yüksek maliyet gerektirir; ayrıca kablonun kendi ağırlığı da çok fazladır. Son yıllarda, optik kablolara "kuru çekirdek" yapısı getirilmiş ve özellikle çok sayıda çekirdeğe sahip optik kabloların ağır kendi ağırlığı ve karmaşık ekleme işlemi sorununu çözmede eşsiz avantajlara sahip olduğu için yurtdışında iyi bir şekilde uygulanmıştır. Bu "kuru çekirdek" kabloda kullanılan su geçirmez malzeme, su geçirmez ipliktir. Su geçirmez iplik, suyu hızla emer ve şişerek jel oluşturur, kablonun su kanalının boşluğunu bloke ederek su geçirmezlik amacını gerçekleştirir. Ayrıca, su geçirmez iplik yağlı madde içermez ve silme, çözücü ve temizleyicilere gerek kalmadan ek yeri hazırlama süresi önemli ölçüde azaltılabilir. Basit bir işlem, kullanışlı yapı, güvenilir performans ve düşük maliyetli su geçirmez malzemeler elde etmek için, yeni bir optik kablo su geçirmez iplik türü olan şişebilen su geçirmez iplik geliştirdik.
2. Su geçirmezlik prensibi ve su geçirmez ipliğin özellikleri
Su geçirmez ipliğin su tutma özelliği, su geçirmez iplik liflerinin ana gövdesini kullanarak büyük hacimli bir jel oluşturmasıdır (su emme kapasitesi kendi hacminin onlarca katına ulaşabilir; örneğin, suyun ilk dakikada yaklaşık 0,5 mm'den yaklaşık 5,0 mm çapa hızla genişlemesi gibi). Jelin su tutma kapasitesi oldukça güçlüdür ve su ağacının büyümesini etkili bir şekilde önleyerek suyun nüfuz etmesini ve yayılmasını engeller, böylece su geçirmezlik amacına ulaşılır. Fiber optik kabloların üretim, test, taşıma, depolama ve kullanım sırasında çeşitli çevresel koşullara dayanması gerektiğinden, fiber optik kablolarda kullanılacak su geçirmez ipliğin aşağıdaki özelliklere sahip olması gerekir:
1) Temiz bir görünüm, homojen kalınlık ve yumuşak bir doku;
2) Kablo oluşturulurken gerilim gereksinimlerini karşılayacak belirli bir mekanik dayanım;
3) Hızlı şişme, iyi kimyasal kararlılık ve su emme ve jel oluşumu için yüksek mukavemet;
4) İyi kimyasal kararlılık, aşındırıcı bileşen içermez, bakteri ve küfe karşı dirençlidir;
5) İyi termal kararlılık, iyi hava koşullarına dayanıklılık, çeşitli sonraki işleme ve üretime ve çeşitli kullanım ortamlarına uyum sağlama özelliği;
6) Diğer fiber optik kablo malzemeleriyle iyi uyumluluk.
3. Optik fiber kablo uygulamasında suya dayanıklı iplik
3.1 Optik fiber kablolarda suya dayanıklı ipliklerin kullanımı
Fiber optik kablo üreticileri, üretim sürecinde, kullanıcıların gerçek durumlarına ve gereksinimlerine göre farklı kablo yapıları benimseyebilirler:
1) Dış kılıfın su geçirmez ipliklerle boylamasına su geçirmez hale getirilmesi
Kırışık çelik bant zırhlamada, dış kılıfın kabloya veya konektör kutusuna nem ve rutubetin girmesini önlemek için boylamasına su geçirmez olması gerekir. Dış kılıfın boylamasına su bariyerini sağlamak için iki su bariyer ipliği kullanılır; bunlardan biri iç kılıf kablo çekirdeğine paralel yerleştirilir, diğeri ise belirli bir aralıkta (8 ila 15 cm) kablo çekirdeğinin etrafına sarılır ve kırışık çelik bant ve PE (polietilen) ile kaplanır, böylece su bariyer ipliği kablo çekirdeği ile çelik bant arasındaki boşluğu küçük, kapalı bir bölmeye ayırır. Su bariyer ipliği kısa sürede şişer ve jel oluşturarak suyun kabloya girmesini önler ve suyu arıza noktasına yakın birkaç küçük bölmede tutar, böylece Şekil 1'de gösterildiği gibi boylamasına su bariyeri amacı gerçekleştirilir.
Şekil 1: Optik kablolarda su geçirmez ipliğin tipik kullanımı
2) Kablo çekirdeğinin su geçirmez ipliklerle boylamasına su geçirmez hale getirilmesiSu geçirmez iplik, kablo çekirdeğinde iki parça halinde kullanılabilir; birincisi, takviyeli çelik telin kablo çekirdeğinde, iki su geçirmez iplik kullanılarak yapılır; genellikle bir su geçirmez iplik ve takviyeli çelik tel paralel olarak yerleştirilir, diğer su geçirmez iplik ise daha geniş bir aralıkla telin etrafına sarılır; ayrıca, suyun geçişini engellemek için güçlü genleşme kapasitesine sahip su geçirmez iplik kullanılır; ikincisi, gevşek kılıf yüzeyinde, iç kılıf sıkıştırılmadan önce, su geçirmez iplik bağlama ipliği olarak kullanılır; iki su geçirmez iplik daha küçük bir aralıkla (1~2 cm) zıt yönlerde sarılarak yoğun ve küçük bir blokaj bölgesi oluşturulur ve su girişini engeller, böylece "kuru kablo çekirdeği" yapısı elde edilir.
3.2 Suya dayanıklı ipliklerin seçimi
Fiber optik kablo üretim sürecinde hem iyi su geçirmezlik hem de tatmin edici mekanik işleme performansı elde etmek için, su geçirmez iplik seçilirken aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir:
1) Su geçirmez ipliğin kalınlığı
Su geçirmez ipliğin genleşmesinin kablonun kesitindeki boşluğu doldurabilmesini sağlamak için, su geçirmez ipliğin kalınlığının seçimi çok önemlidir; bu elbette kablonun yapısal boyutuna ve su geçirmez ipliğin genleşme oranına bağlıdır. Kablo yapısında boşlukların varlığı en aza indirilmelidir; örneğin, yüksek genleşme oranına sahip su geçirmez iplik kullanılıyorsa, su geçirmez ipliğin çapı en küçük boyuta indirilebilir, böylece güvenilir su geçirmezlik performansı elde edilir ve maliyetlerden tasarruf sağlanır.
2) Su geçirmez ipliklerin şişme oranı ve jel dayanımı
IEC794-1-F5B su geçirgenlik testi, fiber optik kablonun tüm kesitinde gerçekleştirilir. 3 metrelik fiber optik kablo örneğine 1 metrelik su sütunu eklenir ve 24 saat boyunca sızıntı olmaması yeterli kabul edilir. Su geçirmez ipliğin şişme hızı, su sızma hızına yetişmezse, testin başlamasından birkaç dakika sonra suyun örnekten geçmesi ve su geçirmez ipliğin henüz tamamen şişmemesi mümkündür; ancak bir süre sonra su geçirmez iplik tamamen şişip suyu bloke etse de bu da bir başarısızlıktır. Genleşme hızı daha hızlıysa ve jel mukavemeti yeterli değilse, 1 metrelik su sütununun oluşturduğu basınca dayanamaz ve su geçirmezlik de başarısız olur.
3) Su geçirmez ipliğin yumuşaklığı
Su geçirmez ipliğin yumuşaklığının kablonun mekanik özelliklerine, özellikle yanal basınca, darbe direncine vb. olan etkisi daha belirgin olduğundan, daha yumuşak bir su geçirmez iplik kullanılması denenmelidir.
4) Su geçirmez ipliğin çekme dayanımı, uzama ve uzunluğu
Her bir kablo kanalı uzunluğunun üretiminde, su geçirmez ipliğin sürekli ve kesintisiz olması gerekir; bu da su geçirmez ipliğin belirli bir çekme dayanımına ve uzama özelliğine sahip olmasını gerektirir. Bu sayede, üretim sürecinde su geçirmez ipliğin çekilmemesi, kablonun gerilmesi, bükülmesi veya kıvrılması durumunda su geçirmez ipliğin zarar görmemesi sağlanır. Su geçirmez ipliğin uzunluğu esas olarak kablo kanalının uzunluğuna bağlıdır; sürekli üretimde ipliğin değiştirilme sayısını azaltmak için, su geçirmez ipliğin uzunluğu ne kadar uzun olursa o kadar iyidir.
5) Su geçirmez ipliğin asitliği ve alkaliliği nötr olmalıdır, aksi takdirde su geçirmez iplik kablo malzemesiyle reaksiyona girerek hidrojen çökelmesine neden olur.
6) Su geçirmez ipliklerin stabilitesi
Tablo 2: Su geçirmez ipliklerin su geçirmezlik yapısının diğer su geçirmez malzemelerle karşılaştırılması
| Ürünleri karşılaştırın | Jöle dolgusu | Sıcak eriyen su tıpa halkası | Su geçirmez bant | Su geçirmez iplik |
| Suya dayanıklılık | İyi | İyi | İyi | İyi |
| İşlenebilirlik | Basit | Karmaşık | Daha karmaşık | Basit |
| Mekanik özellikler | Nitelikli | Nitelikli | Nitelikli | Nitelikli |
| Uzun vadeli güvenilirlik | İyi | İyi | İyi | İyi |
| kılıf bağlama kuvveti | Adil | İyi | Adil | İyi |
| Bağlantı riski | Evet | No | No | No |
| Oksidasyon etkileri | Evet | No | No | No |
| Çözücü | Evet | No | No | No |
| Fiber optik kablonun birim uzunluk başına kütlesi | Ağır | Işık | Daha ağır | Işık |
| İstenmeyen malzeme akışı | Olası | No | No | No |
| Üretimde temizlik | Fakir | Daha yoksul | İyi | İyi |
| Malzeme taşıma | Ağır demir variller | Basit | Basit | Basit |
| Ekipmana yatırım | Büyük | Büyük | Daha büyük | Küçük |
| Malzeme maliyeti | Daha yüksek | Düşük | Daha yüksek | Daha düşük |
| Üretim maliyeti | Daha yüksek | Daha yüksek | Daha yüksek | Daha düşük |
Su geçirmez ipliklerin stabilitesi esas olarak kısa vadeli ve uzun vadeli stabilite ile ölçülür. Kısa vadeli stabilite, su geçirmez ipliğin su geçirmezlik özelliklerine ve mekanik özelliklerine kısa vadeli sıcaklık artışının (ekstrüzyon kılıf işlem sıcaklığı 220~240°C'ye kadar) etkisini dikkate alır; uzun vadeli stabilite ise, su geçirmez ipliğin yaşlanma genleşme oranı, genleşme hızı, jel mukavemeti ve stabilitesi, çekme mukavemeti ve uzama etkisini dikkate alır. Su geçirmez iplik, kablonun tüm ömrü boyunca (20~30 yıl) su geçirmez olmalıdır. Su geçirmez gres ve su geçirmez bantta olduğu gibi, su geçirmez ipliğin jel mukavemeti ve stabilitesi önemli bir özelliktir. Yüksek jel mukavemetine ve iyi stabiliteye sahip bir su geçirmez iplik, önemli bir süre boyunca iyi su geçirmezlik özelliklerini koruyabilir. Aksine, ilgili Alman ulusal standartlarına göre, bazı malzemeler hidroliz koşulları altında jel halinden çok hareketli, düşük molekül ağırlıklı bir maddeye ayrışır ve uzun süreli su geçirmezlik amacına ulaşamaz.
3.3 Su geçirmez ipliklerin uygulaması
Optik kablolarda su geçirmezlik malzemesi olarak mükemmel bir alternatif olan su geçirmez iplik, optik kablo üretiminde büyük miktarlarda kullanılan yağ bazlı macun, sıcak eriyen yapıştırıcı su geçirmez halka ve su geçirmez bant vb. malzemelerin yerini almaktadır. Tablo 2'de bu su geçirmez malzemelerin bazı özelliklerinin karşılaştırması verilmiştir.
4. Sonuç
Özetle, su geçirmez iplik, optik kablolar için uygun, mükemmel bir su geçirmez malzemedir; basit yapı, güvenilir performans, yüksek üretim verimliliği ve kullanım kolaylığı özelliklerine sahiptir; ayrıca optik kabloların içine bu malzemenin doldurulması, hafiflik, güvenilir performans ve düşük maliyet avantajlarına sahiptir.
Yayın tarihi: 16 Temmuz 2022