1 はじめに
光ファイバーケーブルの縦方向の密閉性を確保し、ケーブルや接続箱への水や湿気の侵入を防ぎ、金属やファイバーの腐食、水素損傷、ファイバーの断線、電気絶縁性能の急激な低下を防止するために、一般的に以下の方法が用いられています。
1) ケーブル内部にチキソトロピー性グリースを充填する方法。チキソトロピー性グリースには、撥水性（疎水性）タイプ、吸水膨張タイプ、熱膨張タイプなどがあります。このタイプの材料は油性材料であり、充填量が多く、コストが高く、環境を汚染しやすく、洗浄が困難（特にケーブルの接続部を溶剤で洗浄しなければならない場合）、ケーブルの自重が重くなりすぎるという問題があります。
2) 内外シース間にホットメルト接着剤の防水リングを使用する方法。この方法は非効率的で複雑なプロセスであり、実現できるメーカーはごくわずかです。 3) 乾式膨張による防水材（吸水膨張粉末、防水テープなど）を使用する方法。この方法は高度な技術と材料消費量を必要とし、コストが高く、ケーブルの自重も重すぎます。近年、「ドライコア」構造が光ケーブルに導入され、海外で広く応用されています。特に、コア数の多い光ケーブルの自重の重さや複雑な接続プロセスの問題を解決する上で、比類のない利点があります。この「ドライコア」ケーブルで使用される防水材は、防水糸です。防水糸は水を素早く吸収して膨張し、ゲルを形成してケーブルの水路の空間を塞ぎ、防水の目的を達成します。さらに、この防水糸は油性物質を含まず、拭き取り、溶剤、洗浄剤が不要なため、接続準備にかかる時間を大幅に短縮できます。シンプルな工程、便利な施工、信頼性の高い性能、低コストの防水材料を実現するために、当社は新しいタイプの光ケーブル防水糸、すなわち吸水膨張性防水糸を開発しました。
2．防水原理と防水糸の特性
防水糸の防水機能は、防水糸繊維の本体を使用して大量のゲルを形成すること（吸水能力は自身の体積の数十倍に達し、例えば最初の1分間で水が直径約0.5mmから約5.0mmに急速に膨張する）であり、ゲルの保水能力が非常に高いため、ウォーターツリーの成長を効果的に防止し、水の浸透と拡散を阻止して、防水性を実現します。光ファイバーケーブルは、製造、試験、輸送、保管、使用中にさまざまな環境条件に耐える必要があるため、光ファイバーケーブルに使用される防水糸は次の特性を備えている必要があります。
1) 清潔感のある外観、均一な厚み、柔らかな質感。
2) ケーブルを成形する際の張力要件を満たすための一定の機械的強度。
3) 速やかな膨潤性、優れた化学的安定性、高い吸水性およびゲル形成力。
4) 化学的安定性が良好で、腐食性成分を含まず、細菌やカビに強い。
5) 優れた熱安定性、優れた耐候性、さまざまな後続加工および生産、さまざまな使用環境への適応性。
6) 光ファイバーケーブルの他の材料との良好な互換性。
3．光ファイバーケーブルへの応用における耐水性糸
3.1 光ファイバーケーブルにおける耐水性糸の使用
光ファイバーケーブルメーカーは、実際の状況やユーザーの要求に応じて、製造工程でさまざまなケーブル構造を採用し、ユーザーのニーズを満たすことができます。
1) 防水糸を用いた外鞘の縦方向の防水処理
しわ加工鋼帯装甲では、ケーブルやコネクタボックスへの湿気や水分の侵入を防ぐため、外被は長手方向に防水されている必要があります。外被の長手方向の防水バリアを実現するために、2本の防水糸が使用されます。1本は内被ケーブル芯線と平行に配置され、もう1本はケーブル芯線に一定の間隔（8～15cm）で巻き付けられ、しわ加工鋼帯とPE（ポリエチレン）で覆われます。これにより、防水糸がケーブル芯線と鋼帯の間の隙間を小さな密閉空間に分割します。防水糸は短時間で膨潤してゲル状になり、ケーブルへの水の侵入を防ぎ、故障点付近の小さな空間に水を閉じ込めることで、長手方向の防水バリアの目的を達成します（図1参照）。
図1：光ケーブルにおける防水糸の典型的な使用例
2) ケーブル芯線の長手方向の防水処理（防水糸による）ケーブルコアには、2 種類の防水糸を使用できます。1 つはケーブルコアの強化鋼線で、2 本の防水糸を使用します。通常は、1 つの防水糸と強化鋼線を平行に配置し、もう 1 つの防水糸をより大きなピッチで鋼線に巻き付けます。また、2 本の防水糸と強化鋼線を平行に配置し、膨張能力の高い防水糸を使用して水を遮断します。2 つ目は、緩いケーシング表面で、内側のシースを圧縮する前に、防水糸を結束糸として使用し、2 本の防水糸をより小さなピッチ (1 ～ 2 cm) で反対方向に巻き付け、密で小さな遮断ビンを形成して水の侵入を防ぎ、「ドライ ケーブル コア」構造を作ります。
3.2 耐水性糸の選定
光ファイバーケーブルの製造工程において、優れた耐水性と満足のいく機械加工性能の両方を得るためには、耐水性糸を選定する際に以下の点に留意する必要がある。
1) 防水糸の太さ
ケーブルの断面の隙間を防水糸の膨張によって確実に埋めるためには、防水糸の太さの選択が重要です。もちろん、これはケーブルの構造サイズと防水糸の膨張率に関係します。ケーブル構造では隙間を最小限に抑える必要があり、例えば膨張率の高い防水糸を使用することで、防水糸の直径を最小にすることができ、信頼性の高い防水性能が得られるだけでなく、コスト削減にもつながります。
2) 防水糸の膨潤率とゲル強度
IEC794-1-F5B 防水試験は、光ファイバーケーブルの断面全体に対して実施されます。3m の光ファイバーケーブルサンプルに 1m の水柱を加え、24 時間漏水がなければ合格です。防水糸の膨潤速度が水の浸透速度に追いつかない場合、試験開始後数分以内に水がサンプルを通過し、防水糸がまだ完全に膨潤していない可能性があります。一定時間後には防水糸が完全に膨潤して水を遮断しますが、これも不合格です。膨張速度が速く、ゲル強度が不十分な場合、1m の水柱によって発生する圧力に耐えることができず、防水も不合格となります。
3) 防水糸の柔らかさ
ケーブルの機械的特性、特に横方向の圧力や耐衝撃性などに対する防水糸の柔らかさの影響はより顕著になるため、より柔らかい防水糸を使用するように努めるべきである。
4) 防水糸の引張強度、伸び、長さ
各ケーブルトレイの長さの製造において、防水糸は連続的かつ途切れなく使用される必要があり、そのためには防水糸が一定の引張強度と伸びを有することが求められます。これは、製造工程中に防水糸が引っ張られず、ケーブルが伸縮、曲げ、ねじれなどの影響を受けても防水糸が損傷しないようにするためです。防水糸の長さは主にケーブルトレイの長さに依存し、連続生産における糸交換回数を減らすためには、防水糸の長さが長いほど良いとされています。
5) 防水糸の酸性度とアルカリ度は中性でなければなりません。そうでない場合、防水糸はケーブル材料と反応して水素を析出させます。
6）防水糸の安定性
表2：防水糸と他の防水材料の防水構造の比較
| アイテムを比較する | ゼリーフィリング | ホットメルト式止水リング | 防水テープ | 防水糸 |
| 耐水性 | 良い | 良い | 良い | 良い |
| 加工性 | 単純 | 複雑 | より複雑 | 単純 |
| 機械的特性 | 資格のある | 資格のある | 資格のある | 資格のある |
| 長期的な信頼性 | 良い | 良い | 良い | 良い |
| シース結合力 | 公平 | 良い | 公平 | 良い |
| 接続リスク | はい | No | No | No |
| 酸化の影響 | はい | No | No | No |
| 溶媒 | はい | No | No | No |
| 光ファイバーケーブルの単位長さあたりの質量 | 重い | ライト | 重い | ライト |
| 不要な物質の流れ | 可能 | No | No | No |
| 製造工程における清潔さ | 貧しい | より貧しい人々 | 良い | 良い |
| マテリアルハンドリング | 重い鉄製のドラム缶 | 単純 | 単純 | 単純 |
| 設備投資 | 大きい | 大きい | 大きい | 小さい |
| 材料費 | より高い | 低い | より高い | より低い |
| 生産コスト | より高い | より高い | より高い | より低い |
防水糸の安定性は、主に短期安定性と長期安定性によって評価されます。短期安定性は、主に短期的な温度上昇（押出シース加工温度が220～240℃まで上昇）が防水糸の防水特性と機械的特性に与える影響を考慮します。長期安定性は、主に防水糸の経年変化による膨張率、膨張率、ゲル強度と安定性、引張強度と伸びの影響を考慮し、防水糸はケーブルの全寿命（20～30年）にわたって耐水性を維持する必要があります。防水グリースや防水テープと同様に、防水糸のゲル強度と安定性は重要な特性です。ゲル強度が高く安定性の良い防水糸は、かなりの期間にわたって良好な防水性を維持できます。それとは対照的に、関連するドイツの国家規格によれば、加水分解条件下では、一部の材料はゲルが非常に流動性の高い低分子量物質に分解し、長期的な耐水性という目的を達成できない。
3.3 防水糸の応用
優れた光ケーブル防水材である防水糸は、光ケーブルの製造で大量に使用されているオイルペースト、ホットメルト接着剤防水リング、防水テープなどに取って代わりつつあります。表2には、これらの防水材の特性を比較のために示しています。
4. 結論
要約すると、この防水糸は光ケーブルに適した優れた防水材であり、構造がシンプルで、性能が信頼性が高く、生産効率が高く、使いやすいという特徴があります。また、この材料を光ケーブルの充填材として使用すると、軽量で、性能が信頼性が高く、コストが低いという利点があります。
投稿日時: 2022年7月16日