1 はじめに
過去10年ほどの通信技術の急速な発展に伴い、光ファイバーケーブルの応用分野は拡大しています。光ファイバーケーブルに対する環境要件が高まり続けるにつれ、光ファイバーケーブルに使用される材料の品質要件も高まっています。光ファイバーケーブル防水テープは、光ファイバーケーブル業界で広く使用されている防水材であり、光ファイバーケーブルにおけるシーリング、防水、防湿、緩衝材としての役割は広く認識されており、その種類と性能は光ファイバーケーブルの発展とともに継続的に改善され、完成されてきました。近年、光ケーブルには「ドライコア」構造が導入されました。このタイプのケーブル防水材は、通常、テープ、糸、またはコーティングを組み合わせたもので、ケーブルコアへの水の縦方向の浸透を防ぎます。ドライコア光ファイバーケーブルの普及に伴い、従来のワセリンベースのケーブル充填材は、ドライコア光ファイバーケーブル材料に急速に置き換えられています。ドライコア材は、水分を素早く吸収してハイドロゲルを形成するポリマーを採用しており、これが膨張してケーブルの浸水経路を埋めます。さらに、ドライコア材には粘着性のあるグリースが含まれていないため、ケーブル接続前の準備にワイプ、溶剤、クリーナーを使用する必要がなく、ケーブル接続時間を大幅に短縮できます。ケーブルの軽量化と、外側の補強糸とシース間の良好な接着性を損なうことなく、多くのお客様に選ばれています。
2 ケーブルへの水の影響と防水機構
様々な防水対策を講じる必要がある主な理由は、ケーブル内に浸入した水が水素とO・Hイオンに分解され、光ファイバーの伝送損失が増加し、光ファイバーの性能が低下し、ケーブル寿命が短くなるためです。最も一般的な防水対策は、石油系ペーストの充填と防水テープの貼付です。これらはケーブルコアとシースの隙間を埋めることで、水や湿気が垂直方向に拡散するのを防ぎ、防水効果を発揮します。
光ファイバーケーブル（ケーブル）の絶縁体として合成樹脂が大量に使用されると、これらの絶縁材も水の浸入から逃れられません。絶縁材に「水トリー」が発生することが、伝送性能に影響を及ぼす主な原因です。絶縁材が水トリーの影響を受けるメカニズムは、通常、次のように説明されます。強い電界（別の仮説では、樹脂の化学的性質が加速電子の非常に弱い放電によって変化する）により、水分子が光ファイバーケーブルの被覆材に存在するさまざまな数の微細孔を浸透します。水分子はケーブル被覆材のさまざまな数の微細孔を浸透して「水トリー」を形成し、徐々に大量の水を蓄積してケーブルの長手方向に広がり、ケーブルの性能に影響を与えます。数年にわたる国際的な研究とテストを経て、1980 年代半ばに、水トリーの発生を防ぐ最善の方法を見つけました。つまり、ケーブルの押し出し前に吸水膨張層で包んだ防水バリアによって水トリーの成長を抑制・減速し、ケーブル内部の水の縦方向の広がりをブロックします。同時に、外部からの損傷や水の浸入によっても、防水バリアはすぐに水をブロックし、ケーブルの縦方向の広がりを防ぎます。
3 ケーブル防水壁の概要
3. 1 光ファイバケーブル防水層の分類
光ケーブル防水シートの分類方法は多様で、構造、品質、厚さなどによって分類できます。一般的には、構造によって両面ラミネート防水シート、片面コーティング防水シート、複合フィルム防水シートに分類されます。防水シートの防水機能は、主に吸水性に優れた素材（防水シート）によるもので、水に触れると急速に膨潤し、大量のゲル（防水シート自体の数百倍の水を吸収可能）を形成することで、水トリーの成長を防ぎ、水の継続的な浸透と拡散を防ぎます。これらには、天然多糖類と化学修飾多糖類の両方が含まれます。
これらの天然または半天然の水分遮断剤は優れた特性を持っていますが、致命的な欠点が 2 つあります。
1) 生分解性であること、2) 非常に可燃性が高いこと。そのため、光ファイバーケーブルの材料には使用できないと考えられます。耐水性材料として用いられるもう1つの合成材料はポリアクリレートで、以下の要件を満たすため、光ケーブルの耐水性材料として使用できます。1) 乾燥すると、光ケーブルの製造中に発生する応力を緩和できること。
2) 乾燥状態では、光ケーブルの動作条件（室温から 90 °C までの熱サイクル）にケーブルの寿命に影響を与えることなく耐えることができ、また、短時間であれば高温にも耐えることができます。
3) 水が入ると急速に膨張し、膨張速度でゲル状になります。
4) 非常に粘性の高いゲルを生成し、高温でもゲルの粘度は長時間安定します。
撥水剤の合成は、大きく分けて、従来の化学合成法である逆相法（油中水重合架橋法）、独自の架橋重合法であるディスク法、照射法である「コバルト 60」γ線法に分けられます。架橋法は、「コバルト 60」γ線照射法に基づいています。異なる合成法は、重合度と架橋度が異なるため、防水テープに求められる防水剤に対する要求は非常に厳格です。上記の4つの要求を満たすポリアクリレートはごくわずかで、実際の経験によると、防水剤（吸水性樹脂）は、架橋ポリアクリル酸ナトリウムの単一成分の原料として使用できず、高速かつ高吸水性の目的を達成するためには、多ポリマー架橋法（つまり、さまざまな部分の架橋ポリアクリル酸ナトリウムの混合物）を使用する必要があります。基本的な要件は次のとおりです。吸水倍数は約 400 倍に達し、吸水速度は最初の 1 分間に吸収した水の 75% を防水シートが吸収できる必要があります。防水シートの乾燥時の熱安定性の要件: 長期耐熱性 90 ℃、最高使用温度 160 ℃、瞬間耐熱性 230 ℃ (電気信号付き光電複合ケーブルの場合特に重要)。吸水後のゲル形成後の安定性の要件: 数回の熱サイクル後 (20 ℃ ~ 95 ℃)。吸水後のゲルの安定性には、数回の熱サイクル後 (20 ℃ ~ 95 ℃) の高粘度ゲルとゲル強度が必要です。ゲルの安定性は、合成方法とメーカーが使用する材料によって大きく異なります。同時に、膨張速度が速いほど良いわけではなく、一部の製品は速度を一方的に追求し、添加剤の使用がハイドロゲルの安定性に役立たず、保水能力が破壊され、防水効果が得られません。
3. 防水テープの3つの特性 ケーブルは製造、テスト、輸送、保管、使用の過程で環境テストに耐えるため、光ケーブルの使用の観点から、ケーブル防水テープに対する要件は次のとおりです。
1) 外観繊維が分散しており、複合材料は剥離や粉塵がなく、一定の機械的強度があり、ケーブルのニーズに適しています。
2) 均一で、繰り返し可能で、安定した品質で、ケーブルの形成中に剥離したり、
3) 高い膨張圧力、速い膨張速度、良好なゲル安定性。
4) 熱安定性に優れているため、さまざまな後続加工に適しています。
5) 化学的安定性が高く、腐食性成分を含まず、細菌やカビによる侵食に耐性があります。
6) 光ケーブルの他の材料との適合性、耐酸化性などが良好。
4 光ケーブル防水性能基準
多くの研究結果から、不適格な防水性能はケーブル伝送性能の長期安定性に大きな損害をもたらすことが示されています。この損害は、光ファイバケーブルの製造工程や工場検査では発見が困難ですが、ケーブル敷設後の使用過程で徐々に現れます。そのため、関係者全員が納得できる評価基準となる、包括的かつ正確な試験基準をタイムリーに策定することが喫緊の課題となっています。筆者は、防水ベルトに関する広範な研究、探究、実験を行い、防水ベルトの技術基準策定に十分な技術的根拠を提供しています。防水性能パラメータは、以下の基準に基づいて決定します。
1) 止水栓に対する光ケーブル規格の要求（主に光ケーブル規格における光ケーブル材料の要求）
2) 防水壁の製造および使用に関する経験ならびに関連する試験報告書
3) 防水テープの特性が光ファイバーケーブルの性能に与える影響に関する研究成果。
4. 1 外観
防水テープは、繊維が均一に分散され、表面が平らで、しわ、折り目、破れがなく、テープの幅に裂け目がなく、複合材料に層間剥離がなく、テープがしっかりと巻かれ、手で持つテープの端が「麦わら帽子型」になっていないことが外観上は重要です。
4.2 止水板の機械的強度
止水テープの引張強度はポリエステル不織布テープの製造方法に依存します。同じ数量条件では、ビスコース法は熱間圧延法よりも製品の引張強度が高く、厚さも薄くなります。止水テープの引張強度は、ケーブルへの巻き付け方やケーブルへの巻き付け方によって異なります。
これは、装置、液体、試験手順を統一する必要がある2種類の遮水ベルトの重要な指標です。遮水テープの主な遮水材は、部分架橋ポリアクリル酸ナトリウムおよびその誘導体であり、水質要求の組成と性質に敏感です。遮水テープの膨潤高さの基準を統一するために、脱イオン水の使用を優先します（蒸留水を使用）。脱イオン水には陰イオン成分と陽イオン成分がなく、基本的に純水であるためです。吸水樹脂の吸収係数は、水質によって大きく異なります。純水の吸収係数が公称値の100％である場合、水道水では40％～60％（各地域の水質によって異なります）です。海水では12％です。地下水や溝水の場合はより複雑で、吸収率を決定することが難しく、その値は非常に低くなります。防水効果とケーブルの寿命を確保するには、膨潤高さが 10 mm を超える防水テープを使用するのが最適です。
4.3電気特性
一般的に言えば、光ケーブルは金属線の電気信号の伝送を含まないため、半導体抵抗水テープの使用を伴わず、33王強など：光ケーブル耐水テープのみ
電気複合ケーブルには電気信号が存在するため、ケーブルの構造に応じて契約によって具体的な要件が決まります。
4.4 熱安定性 ほとんどの種類の防水テープは、熱安定性の要件を満たしています。長期耐熱性は90℃、最高使用温度は160℃、瞬間耐熱性は230℃です。これらの温度で一定時間放置しても、防水テープの性能は変化しません。
膨張性材料の最も重要な特性はゲル強度であるべきであり、膨張率は初期の水浸透距離（1m未満）を制限するためにのみ使用されます。優れた膨張性材料は、適切な膨張率と高い粘度を備えている必要があります。低品質の防水材料は、膨張率が高く粘度が低い場合でも、防水性が低くなります。これは、複数の熱サイクルを比較することでテストできます。加水分解条件下では、ゲルは低粘度の液体に分解し、品質が低下します。これは、膨潤粉末を含む純水懸濁液を2時間撹拌することで実現します。次に、得られたゲルを余分な水から分離し、回転粘度計に入れて、95℃で24時間加熱する前と24時間後の粘度を測定します。ゲルの安定性の違いを確認できます。これは通常、20℃から95℃まで8時間、および95℃から20℃まで8時間のサイクルで行われます。関連するドイツの規格では、8時間のサイクルを126回必要としています。
4. 5 適合性 防水層の適合性は、光ファイバーケーブルの寿命に大きく影響するため、これまで使用してきた光ファイバーケーブル材料と照らし合わせて検討する必要があります。適合性は長期間にわたって明らかになるため、加速劣化試験を実施する必要があります。具体的には、ケーブル材料の試験片をきれいに拭き取り、乾燥した防水テープで包み、100℃の恒温槽に10日間保管した後、品質を測定します。試験後、材料の引張強度と伸びは20%以上変化してはなりません。
投稿日時: 2022年7月22日