光ファイバーケーブル用防水性膨張性糸

1 はじめに

光ファイバーケーブルの縦方向の密閉を確実にし、水や湿気がケーブルや接続箱に浸透して金属やファイバーを腐食させ、水素による損傷、ファイバーの破損、電気絶縁性能の急激な低下を引き起こすのを防ぐために、次のような方法が一般的に使用されています。

1) ケーブル内部にチキソトロピックグリースを充填する。これには撥水性（疎水性）、水膨潤性、熱膨張性などがある。これらのグリースは油性物質であるため、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（特にケーブル接続時に溶剤で洗浄する場合）、ケーブルの自重が重すぎるという問題もある。

2) 内外シースの間にホットメルト接着剤による防水リングを使用する方法は、効率が悪く、プロセスが複雑なため、少数のメーカーしか実現できません。 3) 乾式膨張防水材（吸水膨張粉末、防水テープなど）を使用する方法は、高度な技術、材料消費、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、芯数の多い光ケーブルの自重が重く、接続工程が複雑であるという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」ケーブルに使用されている防水材は、防水糸です。この防水糸は、水分を素早く吸収して膨張し、ゲル状になってケーブルの通水路の空間を塞ぐことで、防水の目的を達成します。さらに、この防水糸には油性物質が含まれておらず、ワイプ、溶剤、洗浄剤を必要とせず、接続準備にかかる時間を大幅に短縮できます。シンプルなプロセス、便利な施工、信頼性の高い性能、そして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、つまり防水性膨潤糸を開発しました。

2 止水原理と止水糸の特徴

防水糸の防水機能は、防水糸の繊維本体を利用して大容量のゲル（吸水量は自身の体積の数十倍に達し、例えば、最初の1分間に水が約0.5mmから約5.0mmの直径まで急速に膨張する）を形成することです。ゲルの保水能力は非常に強く、水トリーの成長を効果的に防ぎ、水の浸透と拡散を防ぎ、耐水性を実現します。光ファイバーケーブルは、製造、テスト、輸送、保管、使用中の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には、次の特性が必要です。

1) 見た目がきれいで、厚さが均一で、手触りが柔らかい。
2) ケーブル成形時の張力要件を満たす一定の機械的強度。
3) 膨潤が速く、化学的安定性に優れ、吸水性とゲル形成に高い強度がある。
4) 化学的安定性に優れ、腐食性成分を含まず、細菌やカビに耐性があります。
5) 熱安定性、耐候性に優れ、さまざまな後続加工や生産、さまざまな使用環境に適応します。
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 光ファイバケーブル用耐水糸

3.1 光ファイバケーブルにおける耐水糸の使用

光ファイバーケーブルメーカーは、実際の状況とユーザーの要件に応じて、生産プロセスでさまざまなケーブル構造を採用して、ユーザーのニーズを満たすことができます。

1) 防水糸による外皮の縦方向の防水
しわ鋼テープ外装では、ケーブルやコネクタボックスへの湿気の浸入を防ぐために、外側のシースを縦方向に防水する必要があります。外側のシースの縦方向の防水を実現するために、2 本の防水糸が使用されます。1 本は内側のシースのケーブルコアに平行に配置され、もう 1 つはケーブルコアの周りに一定のピッチ (8 ～ 15 cm) で巻き付けられ、しわ鋼テープと PE (ポリエチレン) で覆われているため、防水糸がケーブルコアとスチールテープの間の隙間を小さな密閉された区画に分割します。防水糸は短時間で膨張してゲル状になり、水がケーブルに浸入するのを防ぎ、水が障害点近くのいくつかの小さな区画に制限されるため、図 1 に示すように、縦方向の防水の目的が達成されます。

図1: 光ケーブルにおける防水糸の一般的な使用法

2) ケーブルコアの縦方向の防水糸による防水ケーブルコアに2本の止水糸を使用できます。1つはケーブルコアの補強鋼線に使用し、2本の止水糸を使用します。通常は1本の止水糸と補強鋼線を平行に配置し、もう1本の止水糸を大きなピッチで鋼線に巻き付けます。また、2本の止水糸と補強鋼線を平行に配置すると、強力な膨張能力を持つ止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、内側のシースを圧迫する前に、止水糸を結び目として使用し、2本の止水糸を小さなピッチ（1〜2cm）で反対方向に巻き付け、密で小さな遮断ビンを形成して、水の浸入を防ぎ、「ドライケーブルコア」構造になります。

3.2 耐水糸の選択

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、耐水糸を選択する際に以下の点に注意する必要があります。

1) 防水糸の太さ
防水糸の膨張がケーブル断面の隙間を確実に埋めるためには、防水糸の太さの選択が非常に重要です。これはもちろん、ケーブルの構造サイズと防水糸の膨張率に関係しています。ケーブル構造においては、隙間の存在を最小限に抑える必要があります。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抑えることができ、信頼性の高い防水性能を得ると同時にコスト削減にも繋がります。

2) 防水糸の膨潤率とゲル強度
IEC794-1-F5Bの浸水試験は、光ファイバーケーブルの全断面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。防水糸の膨張速度が浸水速度に追いつかない場合、試験開始から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張していない可能性があります。一定時間が経つと防水糸が完全に膨張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のに十分ではなく、防水も不合格になります。

3) 防水糸の柔らかさ
防水糸の柔らかさはケーブルの機械的性質、特に側圧、耐衝撃性などに影響を与え、その影響はより顕著になりますので、より柔らかい防水糸を使用するようにしてください。

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、遮水糸は連続的で途切れることなく、一定の引張強度と伸長率を有する必要があります。これは、製造工程中に遮水糸が引っ張られ、ケーブルが伸縮、曲げ、ねじれなどの影響を受けて損傷を受けないようにするためです。遮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、遮水糸の長さが長いほど効果的です。

5) 防水糸の酸性とアルカリ性は中性である必要があります。そうでない場合、防水糸がケーブル材料と反応して水素が沈殿します。

6) 防水糸の安定性

表2：防水糸と他の防水素材の防水構造の比較

アイテムを比較する	ゼリーフィリング	ホットメルトウォーターストッパーリング	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	資格あり	資格あり	資格あり	資格あり
長期的な信頼性	良い	良い	良い	良い
シース接着力	公平	良い	公平	良い
接続リスク	はい	No	No	No
酸化作用	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
生産における清潔さ	貧しい	より貧しい	良い	良い
材料処理	重い鉄のドラム缶	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測定されます。短期安定性は、主に短期的な温度上昇（押出シース工程の温度が220〜240℃まで）が防水糸の防水性および機械的性質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、膨張率、ゲル強度および安定性、引張強度および伸びの影響を考慮します。防水糸は、ケーブルの全寿命（20〜30年）におい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が良好な防水糸は、相当の期間にわたって良好な防水性を維持できます。反対に、ドイツの関連国家規格によれば、一部の材料は加水分解条件下でゲルが非常に動きやすい低分子量の材料に分解し、長期耐水性の目的を達成できなくなります。

3.3 防水糸の応用
防水糸は光ケーブルの優れた防水材料として、光ケーブルの製造で大量に使用されるオイルペースト、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 にこれらの防水材料のいくつかの特性を比較のために示します。

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料であり、構造が簡単で、性能が信頼でき、生産効率が高く、使いやすいという特徴があります。また、光ケーブルに充填する材料を使用すると、軽量で性能が信頼でき、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