1 서론
지난 10여 년간 통신 기술의 급속한 발전으로 광케이블의 적용 분야가 확대되었습니다. 광케이블에 대한 환경적 요구 사항이 지속적으로 높아짐에 따라 광케이블에 사용되는 재료의 품질에 대한 요구 사항 또한 증가하고 있습니다. 광케이블 방수 테이프는 광케이블 산업에서 널리 사용되는 방수재로, 광케이블의 밀봉, 방수, 방습 및 완충 역할이 널리 인정받고 있으며, 광케이블의 발전과 함께 그 종류와 성능 또한 지속적으로 개선되고 향상되어 왔습니다. 최근 몇 년 동안 광케이블에 "건식 코어" 구조가 도입되었습니다. 이러한 유형의 케이블 방수재는 일반적으로 테이프, 실 또는 코팅의 조합으로 구성되어 케이블 코어 내부로 물이 세로 방향으로 침투하는 것을 방지합니다. 건식 코어 광케이블의 사용이 증가함에 따라, 건식 코어 광케이블 재료는 기존의 바셀린 기반 케이블 충진재를 빠르게 대체하고 있습니다. 건식 코어 재료는 물을 빠르게 흡수하여 하이드로겔을 형성하는 폴리머를 사용하며, 이 하이드로겔은 팽창하여 케이블의 물 침투 통로를 채웁니다. 또한, 건식 코어 소재는 끈적끈적한 그리스를 포함하지 않으므로 케이블 접속을 위해 물티슈, 용제 또는 세척제를 사용할 필요가 없으며, 케이블 접속 시간이 크게 단축됩니다. 케이블의 가벼운 무게와 외부 보강사와 피복 사이의 우수한 접착력도 그대로 유지되어 많은 사랑을 받고 있습니다.
2 케이블에 대한 물의 영향과 방수 메커니즘
다양한 방수 대책이 필요한 주된 이유는 케이블에 유입된 물이 수소와 O- 이온으로 분해되어 광섬유의 전송 손실을 증가시키고, 광섬유 성능을 저하시키며, 케이블 수명을 단축시키기 때문입니다. 가장 일반적인 방수 대책은 석유 페이스트를 채우거나 방수 테이프를 부착하는 것입니다. 이러한 테이프는 케이블 심선과 피복 사이의 틈새에 채워져 물과 습기가 수직으로 퍼지는 것을 방지하여 방수 효과를 제공합니다.
합성수지가 광섬유 케이블(우선 케이블)의 절연체로 대량으로 사용될 경우, 이러한 절연 재료 역시 물 침투에 면역이 되지 않습니다. 절연 재료에 "물 나무"가 형성되는 것이 전송 성능에 영향을 미치는 주요 원인입니다. 절연 재료가 물 나무의 영향을 받는 메커니즘은 일반적으로 다음과 같이 설명됩니다. 강한 전기장(또 다른 가설은 가속된 전자의 매우 약한 방전으로 수지의 화학적 특성이 변한다는 것입니다)으로 인해 물 분자가 광섬유 케이블의 외장재에 존재하는 다양한 수의 미세 기공을 통해 침투합니다. 물 분자는 케이블 외장재에 있는 다양한 수의 미세 기공을 통해 침투하여 "물 나무"를 형성하고, 점차적으로 많은 양의 물을 축적하여 케이블의 길이 방향으로 퍼져 케이블의 성능에 영향을 미칩니다. 수년간의 국제적인 연구와 시험을 거쳐 1980년대 중반에 물나무를 생산하는 가장 좋은 방법을 찾아냈습니다. 즉, 케이블 압출 전에 물을 흡수하는 층으로 감싸고 물 장벽을 확장하여 물나무의 성장을 억제하고 늦추고 케이블 내부의 세로 방향으로 물을 차단하는 것입니다. 동시에 외부 손상과 물의 침투로 인해 물 장벽도 물을 빠르게 막아 케이블의 세로 방향으로는 물이 퍼지지 않습니다.
3 케이블 방수벽 개요
3. 1 광섬유 케이블 방수재의 분류
광케이블 방수재는 구조, 품질, 두께에 따라 여러 가지 분류 방법이 있습니다. 일반적으로 구조에 따라 양면 적층 방수재, 단면 코팅 방수재, 복합 필름 방수재로 분류할 수 있습니다. 방수재의 방수 기능은 주로 높은 수분 흡수율의 물질(수분 차단재라고 함)에 기인합니다. 이 물질은 방수재가 물에 닿으면 빠르게 팽창하여 다량의 겔을 형성합니다(수분 차단재는 자체보다 수백 배 더 많은 물을 흡수할 수 있음). 이는 수목의 성장을 막고 물의 지속적인 침투 및 확산을 방지합니다. 이러한 물질에는 천연 및 화학적으로 변형된 다당류가 모두 포함됩니다.
이러한 천연 또는 반천연 방수제는 좋은 특성을 가지고 있지만 치명적인 단점이 두 가지 있습니다.
1) 생분해성이고 2) 가연성이 매우 높습니다. 따라서 광섬유 케이블 소재에는 사용하기 어렵습니다. 방수재의 또 다른 합성 소재는 폴리아크릴레이트로, 다음과 같은 요건을 충족하기 때문에 광케이블 방수재로 사용할 수 있습니다. 1) 건조 시 광케이블 제조 과정에서 발생하는 응력을 상쇄할 수 있습니다.
2) 건조 시, 광케이블의 작동 조건(실온에서 90°C까지의 열 순환)을 견딜 수 있으며 케이블 수명에 영향을 미치지 않으며 단시간 동안 고온에도 견딜 수 있습니다.
3) 물이 들어오면 빠르게 부풀어 오르며 팽창하는 속도로 젤을 형성할 수 있습니다.
4) 높은 점도의 겔을 생산하며, 고온에서도 겔의 점도는 오랫동안 안정적입니다.
발수제 합성은 전통적인 화학적 방법인 역상법(유중수 중합 가교법), 자체 가교 중합 방법인 디스크법, 조사 방법인 "코발트 60" γ-선법으로 크게 나눌 수 있습니다. 가교법은 "코발트 60" γ-선법을 기반으로 합니다. 다른 합성 방법은 중합 및 가교 정도가 다르므로 발수 테이프에 필요한 발수제에 대한 요구 사항이 매우 엄격합니다. 실제 경험에 따르면 위의 네 가지 요구 사항을 충족하는 폴리아크릴레이트는 매우 적습니다. 발수제(흡수 수지)는 가교된 폴리아크릴산나트륨의 단일 부분에 대한 원료로 사용할 수 없으며 다중 중합체 가교법(즉, 가교된 폴리아크릴산나트륨 혼합물의 다양한 부분)으로 사용하여 빠르고 높은 물 흡수의 목적을 달성해야 합니다. 기본 요구 사항은 다음과 같습니다.흡수 배수는 약 400배에 달할 수 있으며, 흡수율은 첫 번째 분에 방수재가 흡수한 물의 75%를 흡수할 수 있습니다.방수 건조 열 안정성 요구 사항: 장기 내열성 90°C, 최대 작동 온도 160°C, 순간 내열성 230°C(특히 전기 신호가 있는 광전 복합 케이블에 중요함) 형성 후 흡수 안정성 요구 사항: 여러 열 사이클(20°C ~ 95°C) 후 흡수 겔의 안정성 요구 사항: 고점도 겔과 여러 열 사이클(20°C ~ 95°C) 후 겔 강도.겔의 안정성은 합성 방법과 제조업체에서 사용하는 재료에 따라 상당히 다릅니다.동시에 팽창 속도가 빠를수록 좋은 것은 아니며, 일부 제품은 속도만을 일방적으로 추구하고, 첨가제를 사용하면 하이드로겔 안정성에 도움이 되지 않고, 보수 용량이 파괴되지만 방수 효과를 얻을 수 없습니다.
3. 방수 테이프의 3가지 특성 케이블은 제조, 시험, 운송, 보관 및 사용 과정에서 환경 시험을 견뎌야 하므로 광케이블 사용 관점에서 케이블 방수 테이프 요구 사항은 다음과 같습니다.
1) 외관 섬유 분포, 박리 및 분말이 없는 복합재료로, 일정한 기계적 강도를 갖고 있어 케이블의 요구에 적합합니다.
2) 균일하고 반복 가능하며 안정적인 품질로 케이블 형성 시 박리 및 생성이 발생하지 않습니다.
3) 높은 팽창 압력, 빠른 팽창 속도, 좋은 겔 안정성;
4) 우수한 열 안정성으로 각종 후속 가공에 적합합니다.
5) 높은 화학적 안정성, 부식성 성분이 전혀 없고, 박테리아와 곰팡이 침식에 강합니다.
6) 다른 광케이블 소재와의 호환성이 좋고, 산화저항성이 우수하다.
4 광케이블 방수성능 기준
수많은 연구 결과에 따르면, 방수 성능이 부족하면 케이블 전송 성능의 장기 안정성에 큰 악영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 악영향은 광섬유 케이블 제조 공정 및 공장 검사에서는 발견하기 어렵지만, 사용 후 케이블 포설 과정에서 점차 나타납니다. 따라서 모든 관계자가 수용할 수 있는 평가 기준을 마련하기 위해 포괄적이고 정확한 시험 기준을 시의적절하게 개발하는 것이 시급한 과제입니다. 저자는 방수 벨트에 대한 광범위한 연구, 탐구 및 실험을 통해 방수 벨트 기술 표준 개발을 위한 충분한 기술적 기반을 마련했습니다. 다음을 기반으로 방수 성능 매개변수를 결정합니다.
1) 광케이블 규격의 워터스톱에 대한 요구사항(주로 광케이블 규격의 광케이블 재질에 대한 요구사항)
2) 방수벽 제조 및 사용 경험과 관련 시험 보고서
3) 방수테이프의 특성이 광섬유케이블의 성능에 미치는 영향에 대한 연구 결과.
4. 1 외관
방수 테이프의 외관은 섬유가 고르게 분포되어 있어야 하며, 표면은 평평하고 주름, 접힘, 찢어짐이 없어야 합니다. 테이프 너비에 틈이 없어야 합니다. 복합 재료는 박리가 없어야 합니다. 테이프는 단단히 감겨 있어야 하며 손으로 잡았을 때 테이프의 가장자리가 "밀짚모자 모양"이 되어서는 안 됩니다.
4.2 워터스톱의 기계적 강도
방수재의 인장 강도는 폴리에스터 부직포 테이프 제조 방법에 따라 달라지며, 동일한 정량 조건에서 비스코스 제조법이 열간 압연 제조법보다 제품 인장 강도가 우수하고 두께도 얇습니다. 방수재 테이프의 인장 강도는 케이블의 감김 방식이나 케이블에 감는 방법에 따라 달라집니다.
이는 두 가지 방수 벨트에 대한 핵심 지표이며, 시험 방법은 장치, 액체 및 시험 절차와 통합되어야 합니다. 방수 테이프의 주요 방수 재료는 부분적으로 가교된 폴리아크릴산나트륨 및 그 유도체로, 수질 요건의 조성 및 특성에 민감합니다. 방수 테이프의 팽윤 높이 기준을 통일하기 위해 탈이온수를 우선적으로 사용해야 합니다(중재에는 증류수가 사용됨). 탈이온수에는 음이온 및 양이온 성분이 없으며 기본적으로 순수한 물입니다. 다양한 수질에서 방수 수지의 흡수 계수는 크게 다릅니다. 순수의 흡수 계수가 공칭값의 100%인 경우, 수돗물의 경우 40~60%(각 지역의 수질에 따라 다름), 해수의 경우 12%입니다. 지하수나 배수구의 경우 흡수율을 결정하기 어렵고 그 값은 매우 낮습니다. 방수 효과와 케이블의 수명을 보장하기 위해서는 팽창 높이가 10mm 이상인 방수 테이프를 사용하는 것이 가장 좋습니다.
4.3 전기적 특성
일반적으로 광케이블은 전기신호의 전송을 담당하는 금속선으로 구성되지 않으므로 반도체 저항 방수테이프를 사용하지 않고, 33왕강 등 광케이블 방수테이프만 사용합니다.
전기 합성 케이블은 전기 신호가 존재하기 전에 계약에 따른 케이블 구조에 따른 특정 요구 사항이 있습니다.
4.4 열 안정성 대부분의 방수 테이프는 90°C의 장기 내열성, 160°C의 최대 작동 온도, 230°C의 순간 내열성을 갖춘 열 안정성 요건을 충족합니다. 방수 테이프는 이러한 온도에서 일정 시간 동안 사용 후에도 성능이 변하지 않아야 합니다.
겔 강도는 팽창성 재료의 가장 중요한 특성이며, 팽창률은 초기 수분 침투 길이(1m 미만)를 제한하는 데에만 사용됩니다. 좋은 팽창 재료는 적절한 팽창률과 높은 점도를 가져야 합니다. 팽창률이 높고 점도가 낮더라도 수분 차단성이 낮은 재료는 수분 차단성이 낮습니다. 이는 여러 열 사이클을 통해 비교 시험할 수 있습니다. 가수분해 조건에서 겔은 저점도 액체로 분해되어 품질이 저하됩니다. 이는 팽윤 분말이 포함된 순수 현탁액을 2시간 동안 교반함으로써 달성됩니다. 생성된 겔을 과량의 수분과 분리한 후 회전 점도계에 넣고 95°C에서 24시간 전후의 점도를 측정합니다. 겔 안정성의 차이를 확인할 수 있습니다. 이 시험은 일반적으로 20°C에서 95°C로 8시간, 95°C에서 20°C로 8시간씩 순환하여 실시합니다. 관련 독일 표준은 8시간씩 126회 사이클을 요구합니다.
4. 5. 호환성 방수층의 호환성은 광섬유 케이블의 수명과 관련하여 특히 중요한 특성이므로, 현재 사용되는 광섬유 케이블 소재와 관련하여 고려해야 합니다. 호환성이 나타나기까지는 오랜 시간이 걸리므로 가속 노화 시험을 사용해야 합니다. 즉, 케이블 소재 시편을 깨끗이 닦고 마른 방수 테이프로 감싼 후 100°C의 항온조에 10일 동안 보관한 후 품질을 측정합니다. 재료의 인장 강도와 신율은 시험 후 20% 이상 변하지 않아야 합니다.
게시 시간: 2022년 7월 22일