...

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

1. Общие сведения

При изготовлении оптической кабельной продукции помимо ОВ используются следующие основные материалы:

  • краски (“чернила”) для окраски ОВ;
  • заполнители (гидрофобные компаунды, порошки, водоблокирующие нити и ленты) для защиты ОК от распространения влаги;
  • полибутилентерефталат, поликарбонат, полиамид для изготовления оптических модулей;
  • полиэтилентерефталатные ленты для скрепления элементов сердечника ОК;
  • полиэтиленовые композиции для изготовления корделей;
  • стеклопластиковые стержни, арамидные нити, стальная проволока для силовых элементов;
  • алюминиевая и стальная лента для изготовления комбинированных оболочек ОК;
  • полиэтиленовые композиции, поливинилхлоридные пластикаты, полиуретаны, полиамиды для изготовления наружных оболочек ОК.

 

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

Характеристики основных материалов, используемых при изготовлении оптического кабеля

Таблица 1 – Характеристики материалов, используемых для изготовлении оптических кабелей.

Материал

Модуль Юнга, Н/мм2

Плотность, г/см3

Коэффициент термического расширения, 1/°К

Кварцевое стекло

72500

2,20

5,5·10-7

Полибутилентерефталат

1600

1,31

1,5·10-4

Полиамид

1700

1,06

7,8·10-5

Поликарбонат

2300

1,20

6,5·10-5

Арамидное волокно

100000

1,45

-2·10-6

Стеклопластик

5000… 6000

6,6·10-6

Сталь

200 000

7,8

1,3·10-5

ПЭНП

200… 300

0,92

(1…2,5)·10-4

ПЭСП

400… 700

0,93

(1…2,5) 10-4

ПЭВП

1000

0,95

(1…2,5)·10-4

ПВХ пластикат

60

1,3

1,5·10-4

В качестве материалов для изготовления оптических модулей используются в основном полибутилентерефталат, поликарбонат и полиамид, имеющие механические характеристики, обеспечивающие защиту ОВ, размещаемых внутри оптических модулей, от внешних воздействий.

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

Кордели (конструктивные элементы заполнения сердечника ОК повинной скрутки, используемые в качестве элементов заполнения сердечника) изготавливаются в виде сплошных стержней диаметром, аналогичным диаметру оптических модулей, из полиэтиленовых композиций. В ряде случаев взамен корделей используют оптические модули с гидрофобным заполнителем, не содержащие ОВ.

В настоящей главе приведены лишь основные сведения по материалам для изготовления ОК. В частности, не приводятся характеристики скрепляющих и кодирующих лавсановых нитей, “чернил” ультрафиолетового отверждения для окраски ОВ и т.д.

Приводимые технические характеристики являются усреднёнными и не содержат ссылок на методы их определения.

При изготовлении ОК могут быть использованы равноценные материалы и изделия различных производителей, что предусматривается техническими условиями на производство конкретного типа ОК.

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

2. Краски (“чернила”) для оптических волокон

Используются, в основном, “чернила” ультрафиолетового отверждения, наносимые на ОВ для их цветового кодирования. “Чернила” обеспечивают стойкость цветовой окраски в течение всего срока службы ОК, не оказывают влияния на характеристики передачи ОВ, стойки к химическим материалам, применяемым в конструкциях оптической кабельной продукции.

“Чернила” прозрачны для оптического излучения, что обеспечивает возможность использования системы юстировки LID в автоматических аппаратах для сварки ОВ и возможность подключения к ОВ оптических телефонов для организации служебной связи по ОВ в процессе строительства и эксплуатации.

Учитывая, что в оптическом модуле размещается, как правило, до 12 ОВ, для их окраски используются “чернила” преимущественно следующих цветов: голубой, оранжевый, зеленый, коричневый, серый, белый, красный, черный, желтый, фиолетовый, розовый, бирюзовый.

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

При размещении в оптическом модуле ОК от 14 до 36 ОВ окраска ОВ производится, как правило, теми же цветами, однако с нанесением на ОВ с номерами от 13 до 24 дополнительной сплошной цветовой полоски, а на ОВ с номерами от 25 до 36 с нанесением дополнительной штриховой цветовой полоски.

Фирма DCM Desotech (Нидерланды) изготавливает “чернила” серии Cablelite 751 для окраски оптических волокон (табл. 2). “Чернила” выпускаются 16 расцветок.

Таблица 2 – Основные характеристики “чернил”

Параметр

Единица измерения

Значение

Прочность на растяжение

мПа

25…30

Удлинение (эластичность)

%

2…4

Модуль упругости при 2,5% эластичности

мПа

1450…1650

Испаряемость

%

1

Температура вспышки

°С

>93

Вязкость при 25 °С

мПа-с

1700…2500

3. Гидрофобные заполнители

В качестве гидрофобных заполнителей преимущественно применяют гидрофобные гелеоб-разные компаунды. Заполнители на основе порошкообразных материалов, нити и ленты (выполняются, в основном, на основе распушенной целлюлозы, разбухающей при контакте с водой и образующей “пробку” для дальнейшего ее распространения) применяют значительно реже.

Гидрофобные компаунды, используемые в качестве заполнителей оптических модулей, помимо задачи защиты ОВ от воздействия влаги выполняют также функцию амортизатора для ОВ при механических воздействиях на ОК, а также функцию смазки, уменьшающей трение между ОВ и стенкой оптического модуля.

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

Гидрофобные заполнители отличаются диапазоном рабочих температур и назначением: внутримодульные заполнители, применяемые для заполнения модулей с ОВ, и межмодульные заполнители, применяемые для заполнения свободного пространства в сердечниках ОК и в бронепокровах, выполняемых из стальных проволок или стеклопластиковых стержней.

Внутримодульные заполнители характеризуются значительно более высокими предъявляемыми к ним требованиями и имеют меньшую вязкость по сравнению с межмодульными заполнителями.

Гидрофобные заполнители марки TFC фирмы MWO GmbH. Гидрофобные заполнители марки TFC – сверхчистые, тиксотропные продукты с низкой вязкостью и высокой прозрачностью. Они изготавливаются двух типов: ТFС 1529 и TFC 1129 (табл. 3).

Заполнители TFC совместимы с материалами, используемыми в ОК.

Заполнитель типа TFC 1529 – нестекающий компаунд, имеет стабильные характеристики до -40°С. Свободен от силиконовых масел.

Заполнитель типа TFC 1129 – нестекающий компаунд со стабильными характеристиками до -60°С. Свободен от силиконовых масел.

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

Таблица 3 – Основные технические характеристики заполнителей марок ТFС 1529 и ТFС 1129

Параметр

Единица измерения

TFC 1529

TFC 1129

Вязкость при 25 °С

мПа-с

7000… 8000

6200… 6800

Конусная пенетрация при:
+25°С
– 40°С

мм/ 10

300…400
200…260

300…400
250…320

Маслоотделение, 24 ч при 80 °С

%

Нет

Нет

Летучесть, 24 ч при 80 °С

%

<0,2

<0,2

Плотность, при 25 °С

г/см3

0,83

0,82

Температура вспышки

°С

>220

>230

Гидрофобные заполнители фирмы Henkel KGaA. Гидрофобные заполнители марок Macroplast CF 250, 300 и 320 используются для заполнения модулей с ОВ. Заполнители этих марок могут вводиться в ОК при нормальной температуре, каплепадение отсутствует при температуре до 100 °С. Заполнители не оказывают воздействия на ОВ, совместимы с полимерными материалами ОК, остаются вязкими при температуре до -80 °С, не содержат силикона и неорганических заполнителей.

Гидрофобный заполнитель марки Macroplast CF 290 (табл. 4) предназначен для заполнения межмодульного пространства и защищает элементы ОК от воздействия влаги. Изготавливается на основе углеводородов и синтетических полимеров. Цвет заполнителя янтарный.

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

Таблица 4 – Основные технические характеристики заполнителя Macroplast CF 290

Параметр

Единица измерения

Значение

Конусная пенетрация при:
+ 22°С
-10 °С
-20 °С

мм/ 10

240
215
175

Маслоотделение, 24 ч при 150 °С

%

5

Плотность при 20 °С

г/см3

– 0,88

Температура вспышки

°С

>230

Гидрофобные заполнители фирмы BPLC (Франция). Гидрофобные нетоксичные заполнители Naptel предназначены для внутримодульного (Naptel 308) и междумодульного (Naptel 851, 842, 827, 867) заполнения ОК. Производятся на основе полиизобутилена с добавлением воска (табл. 5, 6). Изготавливаются в виде гомогенного вязкого геля белого цвета.

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

Таблица 5 – Основные технические характеристики гидрофобного заполнителя Naptel 308

Параметр

Единица измерения

Значение

Температура каплепадения

°С

>250

Вязкость при 20 °С:
2 об/мин
5 об/мин
10 об/мин

0,1 Па-с

150000
70000…90000
40000… 54000

Плотность при 20 °С

г/см3

0,89…0,90

Температура вспышки

°С

>200

Диэлектрические потери при 20 °С, 50 Гц, 5000 В/см

< 10-4

Электрическое сопротивление при 20 °С (от 50 Гц до 1 МГц)

Ом-см

>1016

Относительная диэлектрическая проницаемость при 20 °С

<3

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

Таблица 6 – Основные технические характеристики гидрофобных заполнителей Naptel851,842, 827, 867

Параметр

Единица измерения

851

842

827

867

Температура каплепадения

°С

90

80

70

90

Вязкость при 120 °С

сСт

75. ..90

175. ..225

75. ..100

100.. .150

Температура вспышки

°С

175

230

200

220

Диэлектрические потери при 23 °С

10-4

10-4

10-4

10-4

Электрическое сопротивление при 23 °С

Ом-см

1016

1016

1016

1016

Относительная диэлектрическая проницаемость при 23 °С

2,3

2,3

2,3

2,3

Водоблокирующие тиксотропные компаунды фирмы ВР GSP (Великобритания). Водо-блокирующие тиксотропные компаунды Optiflll 5300, 5270 предназначены для внутримодуль-ного, а компаунд Optiflll 5209 и компаунды Insojell – для межмодульного заполнения ОК. Рабочий диапазон температур от -60 до +150 °С. Компаунды Optiflll изготавливаются в виде геля из синтетических материалов и/или на основе минеральных масел с инертными’заполнителями (табл. 7).

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

Таблица 7 – Основные технические характеристики компаундов Optifill 5300, 5270, 5209

Параметр

Единица измерения

5300

5270

5209

Плотность при 20 °С

г/см3

0,85

0,85

0,90

Температура вспышки

°С

230

230

Вязкость при 20 °С

мПа-с

9000… 11 000

9000.. .11000

20000.. .24000

Критический предел текучести при 20 °С

35

25

Компаунды Insojell 4822 и 5724 применяются для межмодульного заполнения сердечников ОК и изготавливаются на основе минерального масла и воска (табл. 8).

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

Таблица 8 – Технические характеристики компаундов Insojell

Параметр

Единица измерения

4822

5724

Температура каплепадения

°С

более 73

100

Конусная пенетрация при 25 °С

0,10мм

70.. .90

160

Конусная пенетрация при 10 °С

0,10мм

>30

Кинематическая вязкость при 100 °С

сСт

13…20

Температура вспышки

°С

>230

>230

Удельное объёмное сопротивление при 100 °С

Ом-см

>1012

>1012

Удельное объёмное сопротивление при 23 °С

Ом-см

>1015

>1015

Относительная диэлектрическая проницаемость при 23 °С

<2,3

<2,3

 

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

Водоблокирующие ленты и нити компании Geca-Topes (Нидерланды). Используются для получения так называемого “сухого водозащищённого кабеля”. Обычно для этого две водоблокирующие нити располагают вокруг центрального силового элемента; одну водо-блокирующую ленту вокруг сердечника; слой из водоблокирующей пряжи используют в качестве упрочняющего силового элемента.

Купить водозащищенный кабель можно на нашем сайте.

Основные технические характеристики водоблокирующих нитей и лент компании Geca-Topes приведены в таблице 9, 10.

Таблица 9 – Основные технические характеристики водоблокирующих нитей марки GTB

Параметр

Единица измерения

GTB50

GTB 100

GTB 150

GTB10

GTB20

GTB35

Удельный вес

г/100 м

20

10

6,7

100

50

25

Прочность на разрыв

Н

20

9

7

56

36

28

Относительное удлинение

%

11

11

11

8

10

10

Скорость водопоглощения

мг/мин

15

15

15

32

40

28

Кратковременная термостойкость

°С

230

230

230

230.

230

230

Длительная рабочая температура

°С

150

150

150

150

150

150

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей


Таблица 10
 – Основные технические характеристики водоблокирующих лент GFS FreeSwell

Параметр

Единица измерения

1110

1120

ИЗО

1140

GTI TopSweU 1240

Масса на длину площади

г/м2

50

56

68

87

117

Толщина

мм

0,17

0,20

0,23

0,25

0,34

Прочность на разрыв

Н/см

25

25

25

25

35

Относительное удлинение

%

11

11

11

11

11

Скорость водопоглощения

мг/мин

2,5

4

7

10

10

Высота набухания

мг/3 мин

4

6

10

15

15

Кратковременная термостойкость

°С

200

200

200

200

230

Длительная рабочая температура

°С

90

90

90

90

90

 

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

Водоблокирующие ленты фирмы Lantor (Нидерланды). Лента типа ЗЕ5410 с максимальной температурой эксплуатации 90°С используется в ОК с “сухим” сердечником, ее размещают в зазорах между конструктивными элементами сердечника, а также в зазорах защитных покровов. Основные технические характеристики водоблокирующей ленты типа ЗЕ5410 приведены в таблице 11.

Таблица 11 – Водоблокирующая лента типа ЗЕ5410

Параметр

Единица измерения

Значение

Толщина

мм

0,25

Масса на единицу площади

г/м2

60

Прочность на разрыв

Н/см

40

Относительное удлинение

%

14

Скорость набухания

мм/мин

7

Высота набухания

мм

8

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

4. Материалы для скрепления элементов сердечника ОК

Основным материалом для скрепления элементов сердечника ОК повивной скрутки является полиэтилентерефталатная лента, обеспечивающая фиксацию элементов конструкции сердечника до наложения полимерной оболочки и предотвращающая вытекание из сердечника гидрофобного заполнителя.

Плёнка полиэтилентерефталатная марки ПЭТ-Э производится Владимирским химическим заводом, изготавливается в соответствии с ГОСТ 24234-80 и предназначается для скрепления конструктивных элементов ОК (табл. 12). Она может эксплуатироваться при температуре от -65 до +155°С.

 

Таблица 12 – Основные технические характеристики плёнки марки ПЭТ-Э

Параметр

Единица измерения

Значение для плёнки толщиной, мкм

12

20

25

35

50

70

100

125

175

190

250

Плотность

г/см3

1,390… 1,400

Предел прочности, не менее

МПа

172

172

172

177

177

177

177

177

177

157

157

Относительное удлинение при разрыве, не менее

%

70

70

70

70

80

80

100

100

100

100

100

Удельное объёмное электрическое сопротивление, не менее

Ом-м

1014

Электрическая прочность при 23°С, 50 Гц, не менее

кВ/м

220

220

220

170

170

140

140

120

90

90

80

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

 

5. Материалы для силовых элементов ОК

В качестве центрального силового элемента ОК повивной скрутки используют стеклопла-стиковый стержень, а также стальную проволоку или трос с полимерным покрытием. Для изготовления ОК, предназначенных для прокладки в грунт, в качестве центрального силового элемента преимущественно используется стеклопластиковый стержень, с целью повышения стойкости ОК к внешним электромагнитным воздействиям.

Стальная проволока используется в бронепокровах ОК, прокладываемых в грунт (в том числе в скальный грунт и грунт, подверженный мерзлотным явлениям). Применение ее обеспечивает более высокую стойкость ОК к растягивающим и раздавливающим усилиям при меньших габаритах и стоимости ОК по сравнению с ОК, выполненным на основе диэлектрических силовых элементов, а также упрощает трассопоисковые работы.

Стеклопластиковые стержни и арамидные нити (наиболее широко известные торговые марки арамидных нитей – “кевлар” и “тварон”) применяют, в основном, в качестве силовых элементов диэлектрических ОК, предназначенных для подвески на опорах ЛЭП, опорах контактной сети и автоблокировки электрифицированных железных дорог, а также для ОК, предназначенных для прокладки в условиях сильных электромагнитных воздействий.

Материалы Twaron изготавливаются фирмой Acordis Twaron Products (Нидерланды) (табл. 13). В практике производства ОК используются:

  • арамидные волокна Twaron 2200 и Twaron 1055;
  • во деблокирующие арамидные нити Twaron 1052 (покрытые суперабсорбирующими полимерами), применяют для размещения рядом с ОВ;
  • рипкорд Twaron 1005 и Twaron 1006, размещают под наружной полимерной оболочкой ОК для облегчения ее разделки;
  • композит арамидных нитей и эпоксидной смолы (стеклопластиковый стержень) размещают в центре ОК модульной конструкции;
  • арамидные ленты, используются для наружной обмотки подвесных ОК с целью защиты их от повреждения выстрелами из охотничьего оружия.
Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

Таблица 13 – Основные технические характеристики арамидных волокон Twaron

Параметр

Единица измерения

2200

1055

Плотность

г/см3

1,45

1,45

Разрывное усилие

МПа

2900

2900

Удлинение при разрыве

%

2,7

2,5

Модуль упругости

ГПа

115

125

Полистал-композиты производства фирмы Poliystal Composites GmbH (ФРГ) обладают хорошими прочностными характеристиками и гибкостью, диэлектрическими свойствами, низкой плотностью и оптимальным коэффициентом теплового расширения.

В качестве основы композиционных силовых элементов используются, в основном, стекловолокно или арамидные волокна, а в качестве связующих материалов смолы, термопластичные материалы и др. В зависимости от материала основы и связующего материала различают полистал-композиты трёх типов: Р, Е и А (табл. 14). Материалом основы для типов Р и Е служит стекловолокно, а для типа А – арамидные волокна.

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

Таблица 14 – Основные технические характеристики полистал-композитов

Параметр

Единица измерения

Р

Е

А

Плотность

г/см3

2,1

2,1

1,45

Содержание стекловолокна (армидного волокна)

%

80

83

70

Удлинение при разрыве

%

>2,8

>2,8

2,2

Модуль упругости

Н/мм2

> 50000

60000

> 75000

Предел прочности при растяжении

Н/мм2

>1500

1700

>2000

Коэффициент теплового расширения

1/°С

6,6·10-6

4,4·10-6

2,0·10-6

Полистал-композиты выпускаются в виде круглого прутка диаметром от 0,5 до 16 мм, разрывная прочность составляет соответственно от 300 до 285600 Н.

Стальная оцинкованная проволока круглого сечения используется для бронирования ОК и изготавливается в соответствии с требованиями ГОСТ 1526-81. “Проволока стальная оцинкованная для бронирования электрических проводов и кабелей. Технические условия”.

Проволока выпускается 20 типоразмеров: диаметром 0,30; 0,40; 0,50; 0,60; 0,80; 1,00; 1,20; 1,40; 1,60; 1,80; 2,00; 2,20; 2,40; 2,50; 2,60; 2,80; 3,00; 4.00; 5,00; 6,00мм.

Цинковое покрытие по проволоке должно быть сплошным, без пропусков, трещин. Оно не должно растрескиваться и отслаиваться при спиральной навивке проволоки на цилиндрический сердечник. При диаметре проволоки от 0,30 до 0,50 мм отношение диаметра сердечника к диаметру проволоки равно 4, а для проволоки диаметром от 0,50 до 6,00 мм отношение равно 6.

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

Проволока поставляется в мотках из одного отрезка или на катушках. Масса проволоки в мотках в зависимости от её диаметра составляет от 1,5 до 40 кг, а на катушках от 1,5 до 100 кг. Обычно проволока покрывается консервационным маслом, но по требованию потребителя она может быть поставлена без консервационного покрытия.

С целью защиты проволоки от повреждений при хранении и транспортировке она должна быть упакована в соответствии с требованиями ГОСТ 1526-81.

Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей

6. Материалы для комбинированных оболочек (алюминиевая и стальная ленты с полимерным покрытием)

Используются для изготовления алюмополиэтиленовых (АЛПЭТ) и сталеполиэтиленовых (СТАЛПЭТ) оболочек ОК, обеспечивающих защиту кабеля от поперечной диффузии влаги через полимерные оболочки. Применяются при изготовлении ОК, предназначенных для эксплуатации в воде (прокладываемые в затапливаемой водой кабельной канализации, болотах, через водные преграды и т.п.).

Наличие у ОК комбинированной оболочки упрощает также проведение трассопоисковых работ, а применение оболочки “сталь-полиэтилен” обеспечивает повышение стойкости ОК к воздействию грызунов.

Стальные ленты с двухсторонним полимерным покрытием фирмы Dow Chemical. Предназначены для изготовления сталепоэлителеновых оболочек ОК, обеспечивающих защиту от механических воздействий, грызунов, а также поперечной диффузии влаги. Поставляются ленты трех типов: Zetabon S 252, S 262 и S 2102 (табл. 15).

Таблица 15 – Общие технические характеристики стальных лент Zetabon

Параметр

Единица измерения

S252

S262

S2102

Толщина ленты

мм

0,115±0,012

0,155±0,015

0,251 ±0,023

Толщина полимерного покрытия

мм

0,058+0,013

0,058+0,013

0,058+0,013

Площадь поверхности на 1 кг веса

м2/кг

0,989

0,754

0,479

 

X
Новый заказ