Основные материалы, используемые при изготовлении оптических кабелей (часть 2)

 

Алюминиевая лента. Такая лента (табл. 16). используется в конструкциях ОК с полиэтиленовыми оболочками для защиты от поперечной диффузии влаги.

Таблица 16 - Основные технические характеристики ленты Dozakl

 

Параметр Единица измерения Значение
Толщина алюминиевой ленты мм 0,10...0,15
Толщина полиэтиленового покрытия мм 0,045... 0,050
Разрывное усилие МПа 50
Относительное удлинение % <22

 

Клеи-расплавы. Используются в конструкции ОК для склеивания арамидных нитей с внешней полиэтиленовой оболочкой, для склеивания алюминиевой или стальной ленты с полимерным покрытием. Для склеивания или герметизации арамидных волокон или алюминиевой ленты с полиэтиленом используются клеи-расплавы Macromelt 6735 или Macro-melt ТРХ 20-315. Лента из гофрированной стали с полиэтиленом высокой плотности склеивается клеем-расплавом Macromelt Q 3265 (табл. 17).

Таблица 17 - Основные технические характеристики клеев-расплавов марки Macromelt

 

Параметр Единица измерения Q3265 6735 ТРХ 20-315
Состав   Термо-пластические сополимеры Полиамид Полиамид
Цвет   Желтоватый Янтарный Янтарный
Температура размягчения °С 105+7 100+5 105+5
Вязкость при температуре: 160°С мПа-с 500011200 48000+12000
170°С 3500+500 1950014500
180°С 3000+550 1350013000 2200015000
190°С 21001450 9500+2000
200°С 17001400 6500+1500 11000+3000
210°С 4500+1000
Прочность на отслаивание при склеивании: 
Al/Al 
А1/А1 (покрытый сополимером) 
ПЭ/ПЭ 22°С 
ПЭ/ПЭ 60°С
Н/см
22
58








200
100
Сопротивление ползучести °С 65+5 80+5 85+5
Гибкость при низкой температуре °С -30+5 -30+5

 

7. Материалы для изготовления оболочек ОК

Сравнительные характеристики полимерных материалов, используемых для изготовления ОК, приведены в таблице 18.

Таблица 18 - Сравнительные характеристики полимерных материалов

 

Характеристика ПЭНП ПЭВП ПВХ ПА ПУ
Стойкость к окислению +++ +++ +++ +++ +++
Стойкость к высоким температурам ++ +++ ++/+++ +++ ++
Стойкость к нефтепродуктам ++/+++ ++/+++ + +++ ++
Гибкость при низких температурах +++ +++ -/+ ++ ++
Стойкость к атмосферным воздействиям +++ +++ ++/+++ +++ ++
Стойкость к воздействию озона +++ +++ +++ +++ +++
Абразивная стойкость ++ +++ +/++ ++++ ++++
Электрические характеристики +++ +++ +/++ - -
Стойкость к горению - - +++ - -
Стойкость к воздействию радиации ++/+++ ++/+++ + +/++ ++
Водопоглощение +++ +++ +/++ -/+ -/++
Стойкость к воздействию кислот ++/+++ +++ ++/+++ -/+ +
Стойкость к воздействию щелочей ++/+++ +++ ++/+++ +++ +
Стойкость к воздействию бензина, керосина и др. алифатических гидрокарбонатов ++/+++ ++/+++ - ++ -/++
Стойкость к воздействию растворителей ++ ++ -/+ +++ -/++
Примечание. ПЭНП — полиэтилен низкой плотности, ПЭВП — полиэтилен высокой плотности, ПВХ — поливинилхлоридный пластикат, ПА — полиамид, ПУ — полиуретан.
- низкая, + средняя. ++ хорошая, +++ высокая, ++++ превосходная. 
Приведенные оценки полимеров основаны на усредненных данных материалов общего применения. Характеристики могут быть иными при применении специальных композиций полимеров.

 

Полиэтилен, широко используемый для изготовления оболочек ОК материал, получается в результате полимеризации этилена. В зависимости от способа полимеризации имеет несколько отличающиеся между собой следующие характеристики:

  • полиэтилен низкой плотности ПЭНП (в отечественной литературе преимущественно именуется полиэтилен высокого давления по способу полимеризации - при давлении до 1500 кгс/см2) характеризуется высокими электрическими свойствами;
  • полиэтилен высокой плотности ПЭВП (в отечественной литературе преимущественно именуется полиэтилен низкого давления по способу полимеризации - при давлении до 150 кгс/см2, в присутствии металлоорганических катализаторов) характеризуется высокими механическими свойствами и более худшими, по сравнению с ПЭНП, элек трическими свойствами;
  • полиэтилен средней плотности ПЭСП обладает промежуточными характеристиками по сравнению с ПЭНП и ПЭВП.

Для изготовления оболочек ОК применяют полиэтиленовые композиции, в которые вводят различные компоненты, способствующие повышению стойкости материала к старению, к солнечной радиации и др. В частности, повышение стойкости полиэтилена к солнечной радиации чаще всего обеспечивается за счет введения газовой сажи в объеме около 3 %, в связи с чем наружные полиэтиленовые оболочки ОК имеют преимущественно черный цвет. Одним из недостатков полиэтилена является его горючесть, поэтому ОК с полиэтиленовыми оболочками используются только для наружной прокладки. Применять их для кабелей, прокладываемых внутри зданий, в коллекторах и туннелях, нельзя по соображениям пожаробезопасности. Разрывная прочность полиэтилена составляет 10...12 МПа, относительное удлинение при разрыве 400...500 %, температура плавления 110...130°С.

Полиэтиленовые композиции, обладающие стойкостью к распространению горения, получают преимущественно за счет введения в них достаточно большого объема (до 50 %) три-гидрооксида алюминия А1(ОН)3. При воздействии температуры более 200°С тригидрооксид алюминия разлагается на негорючую окись алюминия А12О3 и воду (в виде водяных паров), благодаря чему температура падает, а концентрация горючих паров и кислорода уменьшается. ОК с такими оболочками относятся к категории кабелей с оболочками, не распространяющими горение, и предназначены для прокладки в туннелях, коллекторах и внутри зданий.

Поливинилхлоридный пластикат применяется преимущественно для изготовления оболочек станционных ОК, так как обеспечивает нераспространение горения и позволяет изготавливать оболочки ОК высокой гибкости. К недостаткам материала относится возможность миграции пластификаторов в другие элементы конструкции, выделение дыма и хлора при воздействии пламени, с образованием удушающих газов и паров соляной кислоты из-за взаимодействия выделяющегося при горении хлора с влагой воздуха. Как правило, рабочий диапазон температур ОК с оболочками из ПВХ пластиката составляет -10...+70°С. При более низких температурах жесткость материала резко увеличивается, при более высоких также происходит увеличение жесткости за счет улетучивания пластификаторов из материала.

Полиамид (широко применяемые его торговые названия - капрон, нейлон) применяют как дополнительное покрытие наружной оболочки ОК с целью повышения стойкости к абразивному воздействию, к химическим веществам, а также воздействию грызунов и термитов. Оболочки из полиамида остаются гибкими при температурах -40...+90°С, размягчение их происходит при температуре более +150°С.

Полиуретаны наиболее дорогостоящие полимеры и поэтому наименее широко применяются при изготовлении оболочек ОК. Они характеризуются превосходными механическими характеристиками (разрывная прочность 30...55 МПа, относительное удлинение при разрыве 400...700 %), высокой абразивной стойкостью, высокой гибкостью, стойкостью к химическим материалам, к окислению. Основная область применения - военно-полевые кабели и кабели для подвижных соединений машин и механизмов.

Характеристики некоторых полиэтиленовых композиций, используемых в конструкциях ОК связи, приведены в таблицах 19, 20, 21.

 

Таблица 19 - Марки полиэтиленов

Назначение ГОСТ, фирма-изготовитель Марка полиэтилена
Для оболочек ОК ГОСТ 16336-77 102-10К, 153-10К, 178-10К
Для оболочек внутриобъектовых ОК (композиции, не поддерживающие горение) Фирма Borealis НЕ 6067, НЕ 6062, ME 6052
Для изоляции жил Тоже FR4810
Для оболочек диэлектрических ОК, подвешиваемых на опорах ЛЭП (композиции, стойкие к электрокоррозии) Тоже ME 6080, ME 6081

 

Таблица 20 - Основные технические характеристики полиэтиленов по ГОСТ 16336-77

 

Параметр Единица измерения 102-10К 153-10К 178-10К
Плотность г/см3 Не нормируется
Показатель текучести расплава г/ 10 мин 0,24... ,36 0,21... 0,39 1,05. ..1,95
Предел текучести при растяжении МПа >11,3 >11,3 >9,3
Предел прочности МПа >14,7 >13,7 >11,7
Относительное удлинение при разрыве % >600 >600 >600
Стойкость к растрескиванию ч >500 >500 >2,5
Стойкость к термоокислительному старению ч >8 >8 >8
Стойкость к фотоокислительному старению ч 500 500 500

 

Таблица 21 - Основные технические характеристики полиэтиленов фирмы Borealis

 

Параметр Единица измерения НЕ6067 НЕ6062 МЕ6052 FR4810 МЕ6080 МЕ6081
Плотность г/м3 0,954 0,954 0,944 1,270 1,100 1,100
Показатель текучести расплава г/ 10 мин 1,7 0,5 0,7 0,1 0,2 0,4
Предел прочности МПа 20 25 25 200 20 200
Относительное удлинение при разрыве % 800 700 700 500 400 500
Стойкость к растрескиванию ч 1000 2000 2000 1000 1000 2000
Температура хрупкости °С -76 -76 -76 -35 -50 -80
Модуль упругости на изгиб МПа 850 850 600 850
Удельное объёмное сопротивление Ом-см 1016 1016 1016 5х1016