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[光纖光纜] 對(duì)當(dāng)前光纖光纜行業(yè)發(fā)展的一些看法
P:2013-09-27 06:53:45
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| 對(duì)當(dāng)前光纖光纜行業(yè)發(fā)展的一些看法 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| <div style="font-size: 13px; line-height: 24px; color: rgb(87, 87, 87); word-break: break-all;">
摘要：隨著全網(wǎng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)化，3G和寬帶IP業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，大容量智能光網(wǎng)絡(luò)將提供更大可持續(xù)發(fā)展的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)空間，而支撐此網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓饫w光纜顯得越發(fā)重要，光纖光纜的質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性需要引起我們的重視，本文就光纖光纜在新形勢(shì)下的發(fā)展談?wù)勛约旱目捶ā?span lang="EN-US"> 關(guān)鍵詞：光纖光纜 行業(yè)發(fā)展 可靠性 抗水解 一、引言 在我國，光纖通信從70年代開始起步，到現(xiàn)在已有30余年，30年來，光纖和光纜制造技術(shù)不斷進(jìn)步，尤其近10年來，無論從技術(shù)革新、工藝控制還是從設(shè)備改進(jìn)等方面都得到了長足發(fā)展和提高。隨著擴(kuò)內(nèi)需和國家信息化工程3G、IPTV、FTTX等的大力推進(jìn)，光纖光纜產(chǎn)業(yè)基本未受金融泡沫的影響，得到了快速發(fā)展。光纖光纜的本身要求就很高，因?yàn)楣饫w和銅纜不同，光纖纖維的表面上存在著很多微裂紋，水分和潮氣一旦侵入，裂紋會(huì)慢慢生長并不斷擴(kuò)大，使得以石英玻璃為基礎(chǔ)的光纖機(jī)械強(qiáng)度逐漸降低，水峰衰耗慢慢增大，最后使光纖不能承受很大的應(yīng)力而斷裂。如今，國家線路網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃也越來越規(guī)范，光網(wǎng)路的設(shè)計(jì)也越來越具有前瞻性，所敷設(shè)的光纜等基礎(chǔ)設(shè)施也不可能經(jīng)常會(huì)換來換去，所以如何保證所敷設(shè)的光纜在25左右的時(shí)間內(nèi)可靠運(yùn)行，是每一個(gè)搞工程施工和設(shè)計(jì)者必須考慮的問題。 二、影響光纜質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵因素 光纜設(shè)計(jì)技術(shù)的重點(diǎn)是盡最大可能的保護(hù)光纖，因?yàn)槌Ｓ玫墓饫w是由石英玻璃制成的。雖說石英玻璃光纖具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性能，但是石英玻璃光纖的脆性，使其在由預(yù)制棒拉成光纖的過程中會(huì)在光纖表面產(chǎn)生一些微裂紋，光纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是要想方設(shè)法保證光纖表面產(chǎn)生的一些微裂紋不會(huì)受到外界環(huán)境機(jī)械應(yīng)力和潮氣的作用，否則光纖上的微裂紋會(huì)擴(kuò)展甚至引起疲勞斷裂。我們把光纖做成光纜就是要對(duì)光纖提供盡可能的保護(hù)，光纜要長期適應(yīng)不同的敷設(shè)環(huán)境，保持穩(wěn)定運(yùn)行幾十年，沒有性能優(yōu)良的材料，是無法做到的。 光纜的穩(wěn)定性和可靠性就是衡量一個(gè)光纜長期壽命的問題，光纖的壽命主要由光纖在運(yùn)行期間所受的應(yīng)力所決定，當(dāng)光纖長期應(yīng)變（長期工作時(shí)所受應(yīng)變）小于光纖強(qiáng)度篩選應(yīng)變的1／3 ～1／5 時(shí)就可保證光纖壽命20～30 年。隨著光纖制造工藝的逐步提高，工藝越來越完善，光纖的篩選應(yīng)力也相應(yīng)的有所提升，所以從理論上分析保證光纖30年的壽命應(yīng)該沒有問題。所以保證光纜長期可靠穩(wěn)定運(yùn)行，其材料性能的影響顯得非常關(guān)鍵，特別是一些關(guān)鍵性原材料的影響。 1、 光纜用PBT材料 制作光纖束管的主要材料是PBT，全名是聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯，是光纜制造過程中對(duì)光纖保護(hù)的最后一道屏障，由于光纜用PBT要求具有優(yōu)異的耐側(cè)壓性能，所以對(duì)PBT的特性粘度要求很高。PBT增粘的方法主要有反應(yīng)擴(kuò)鏈、固相增粘和直接合成，反應(yīng)原理如（1）式所示： 小分子PBT+小分子PBT↔大分子PBT+H2O ……………………………………………（1） 不同的增粘方法生產(chǎn)出的PBT性能也大不一樣，好的工藝生產(chǎn)出的PBT具有特性粘度一致性好、彎曲模量較高、束管回縮較小和機(jī)械強(qiáng)度較強(qiáng)等特點(diǎn)。光纜生產(chǎn)廠家可根據(jù)檢測(cè)設(shè)備和手段，有針對(duì)性的選取關(guān)鍵原材料，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。下表是兩種不同工藝生產(chǎn)的PBT：
PBT材料還有另外一個(gè)關(guān)鍵性能是抗水解。因?yàn)?span lang="EN-US">PBT是由對(duì)苯二甲酸和丁二醇單體在高溫和真空下酯化、脫水縮聚而成，而它在水的作用下其水解反應(yīng)是可逆的，也就是說它在濕熱的環(huán)境下可以使縮聚后的PBT材料分解，分子鏈斷裂，從而使其分子量下降，當(dāng)下降到一定程度后，水解后的PBT樹脂會(huì)出現(xiàn)脆化、韌性下降、易于開裂，最后會(huì)喪失機(jī)械性能，起不到應(yīng)有的作用。其水解反應(yīng)如下式所示：
研究發(fā)現(xiàn)，PBT的水解老化性能與聚合物分子中羧端基COOH的含量有關(guān)，羧端基含量越高，水解反應(yīng)速度越快，在此反應(yīng)過程中羧端基的含量會(huì)進(jìn)一步增加，當(dāng)含量達(dá)到70毫克當(dāng)量/千克時(shí)，PBT就會(huì)脆化開裂。所以PBT材料抗水解特性的技術(shù)和工藝關(guān)鍵就是在制造過程中設(shè)法減少羧端基的含量，好的工藝和技術(shù)控制可以把羧端基的含量控制到最小。 2、 光纜用護(hù)套材料 光纜護(hù)套是光纜制造過程中對(duì)光纖保護(hù)的第一道屏障，因?yàn)樗侵苯咏佑|外界環(huán)境條件，溫度變化、化學(xué)腐蝕、日曬雨淋等直接作用，所以必須具有一定的強(qiáng)度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在常溫下不溶于有機(jī)溶劑，耐多種酸、堿及鹽類溶液的腐蝕，水密性好，水蒸氣滲透性低等特點(diǎn)。線纜行業(yè)使用的護(hù)套料主要是聚乙烯，分為LLDPE、MDPE、HDPE，此三種護(hù)套料也各有優(yōu)缺點(diǎn)，MDPE和HDPE具有較高的硬度、楊氏模量，較低的熱變形、磨耗、透水率、熱回縮和摩擦系數(shù)。早期的HDPE護(hù)套料有回縮大，耐環(huán)境應(yīng)力差，加工性能差等缺點(diǎn)。MDPE護(hù)套料則是結(jié)合了LLDPE和HDPE的優(yōu)點(diǎn)，專為光纜開發(fā)的護(hù)套材料，具有更好的綜合性能。近年來隨著材料技術(shù)的發(fā)展，HDPE護(hù)套料的上述缺點(diǎn)也得到了很大的改進(jìn)。因此，它們都是適于制造光纜護(hù)套的材料。LLDPE由于聚乙烯分子結(jié)構(gòu)中有很多長短不等的支鏈，支鏈愈多，大分子之間的聚集態(tài)愈不規(guī)整，其結(jié)晶度愈低，彈性模量也愈低，故在光纜生產(chǎn)中較少采用。 近兩年受國家拉動(dòng)內(nèi)需，運(yùn)營商興建網(wǎng)絡(luò)的影響，光纖光纜需求火爆，出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面，此種情況下，肯定會(huì)孕育出一批小規(guī)模的生產(chǎn)廠家，在追求利潤最大化的驅(qū)使下，難免會(huì)有一些廠家對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的重視程度不夠，采用再生護(hù)套料來做光纜的外護(hù)套。這樣生產(chǎn)出來的光纜，通過正常的手段或者目測(cè)往往不太容易發(fā)現(xiàn)問題，各大運(yùn)營商和相關(guān)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)并不一定都具備相關(guān)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備，很難發(fā)現(xiàn)這些隱形的質(zhì)量隱患，對(duì)國家的光網(wǎng)絡(luò)存在極大的風(fēng)險(xiǎn)。 高質(zhì)量的光纜護(hù)套料，其抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的16MPa和350％ (MDPE)。而用再生料生產(chǎn)的護(hù)套料和高質(zhì)量的護(hù)套料各性能相比有不小差異，特別是機(jī)械性能的批量穩(wěn)定性和老化前后的變化率。按照標(biāo)準(zhǔn)要求，抗張強(qiáng)度變化率不大于25%，斷裂伸長率不大于20%，我們對(duì)用不同比例的再生料和高質(zhì)量的全新料進(jìn)行了老化前后機(jī)械性能的對(duì)比，如下表所示：
注1：為全新料 2：為比例較少再生料的護(hù)套料 3：為比例稍多再生料的護(hù)套料 從上表可以看出，雖說后兩種護(hù)套料抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長率老化前后都符合標(biāo)準(zhǔn)，但前后變化率的差異性是很大的，由于添加了再生料，其抗紫外線能力和耐環(huán)境應(yīng)力開裂也會(huì)存在很大差別，護(hù)套作為光纜最終的保護(hù)層，如果按照要適應(yīng)復(fù)雜多變的氣候環(huán)境，2號(hào)和3號(hào)很難保證25-30年時(shí)間長期的穩(wěn)定。 3、 其它原材料 油膏：相容性是考察油膏長期與光纜中的其它物質(zhì)相接觸時(shí)，是否對(duì)其它材料產(chǎn)生溶脹而降低性能，是否對(duì)其它材料造成腐蝕。觸變性是油膏最基本的物理特性，當(dāng)施加外力時(shí)，油膏在剪切力的作用下，粘度下降，呈流動(dòng)性，但外力去除后，經(jīng)過一段時(shí)間，粘度增加，又恢復(fù)到不流動(dòng)的狀態(tài)，在光纜生產(chǎn)過程中盡量選用觸變系數(shù)大的纖膏，以保證光纜低溫性能的穩(wěn)定。氫損是造成光纖衰減增加的一個(gè)危險(xiǎn)因素。特別是光纖油膏直接與光纖接觸，所以人們對(duì)油膏的析氫非常重視。其實(shí)在正常情況下，在所有的光纜材料中，油膏產(chǎn)氫的可能性和量相對(duì)來說都是相當(dāng)小的，我們知道，油膏的主要成份是基礎(chǔ)油和二氧化硅, 他們都是比較惰性的材料。要從正常的油膏產(chǎn)品中產(chǎn)生氫分子是不太容易的。如果油膏生產(chǎn)過程中原材料和工藝控制不嚴(yán)格，引入了成分不明的化學(xué)物質(zhì)，會(huì)增加產(chǎn)氫的可能性，這一點(diǎn)需要引起我們的重視。 金屬復(fù)合帶：在光纜原材料成本中金屬復(fù)合帶占較大的比重。金屬復(fù)合帶的各項(xiàng)性能與其原材料的選用密切相關(guān)。比如復(fù)合鋼帶的帶基，通常用鍍鉻鋼帶，因?yàn)榻饘巽t本身在大氣中極易氧化成一層極薄的鈍化層，即使在潮濕大氣中和一般酸性環(huán)境中都很穩(wěn)定，所以用在光纜復(fù)合帶中非常適合。也有光纜廠家采用成本相對(duì)較低的鍍錫鋼帶為帶基的復(fù)合鋼帶，此鋼帶在潮濕大氣中，易形成微電池發(fā)生腐蝕，尤其是在酸性或有微量鹽份存在的環(huán)境中，腐蝕速度相當(dāng)快，極大增加了析氫的可能性。 三、一種新結(jié)構(gòu)的光纜 因?yàn)樵诠饫|生產(chǎn)過程中，PBT套管式直接接觸光纖的，是最關(guān)鍵的原材料，生產(chǎn)廠家為了確保產(chǎn)品質(zhì)量，一般不會(huì)在PBT上選用很差的材料，大部分都是在外護(hù)套材料上選用再生料。據(jù)此，國外出現(xiàn)了一種新結(jié)構(gòu)的光纜，如下圖所示：  </div><div class="MsoNormal" style="margin: 0cm 0cm 0pt; line-height: 19px;"> </div><div class="MsoNormal" style="margin: 0cm 0cm 0pt; line-height: 19px;"> </div><div class="MsoNormal" style="margin: 0cm 0cm 0pt; line-height: 19px;">1. 著色單�；蚨嗄９饫w； 2. 纖膏； 3. 光纖微套管； 4. 纖膏； 5. PBT中心套管; 6. 阻水帶; 7. 抗張?jiān)?span lang="EN-US"> (鋼絲、FRP、KRP等); 8. 撕裂繩; 9. PE護(hù)套; 10. 皺紋鋼帶。此光纜是先用小PBT套管包覆光纖，而后小套管絞合或者直放等方式再放在一大中心PBT套管中，這樣光纖得到了雙層PBT套管的機(jī)械保護(hù)，加上皺紋鋼帶及外護(hù)套的保護(hù)，其抗壓抗拉性能大大提高，完全能夠保證25-30年甚至更長時(shí)間的壽命。 另外還有一種是護(hù)套在擠制時(shí)采取雙層共擠的方式，內(nèi)層用普通的護(hù)套料，外層根據(jù)光纜的敷設(shè)場(chǎng)所選用特種護(hù)套材料生產(chǎn)，同樣可以保證光纜的性能更加穩(wěn)定，壽命更長。其實(shí)不管采取那種方式，都是利用材料的優(yōu)異性能來更好的保護(hù)光纖，以期更加穩(wěn)定長期有效的運(yùn)行。 四、結(jié)論 光纜是通信網(wǎng)信息傳輸?shù)闹匾d體，是國家信息產(chǎn)業(yè)鏈中不可缺少的重要部分，它的發(fā)展健康與否，直接關(guān)系到國家信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。所以我們呼吁，有遠(yuǎn)見卓識(shí)的光纜企業(yè)一定要在生產(chǎn)中選用品牌廠家的復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)原材料，只有和業(yè)績穩(wěn)定、質(zhì)量過硬、信譽(yù)良好的材料廠商建立長期的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，才能真正從源頭上對(duì)光纜的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效控制，才能充分保證光纜產(chǎn)品質(zhì)量的長期可靠、穩(wěn)定，才能更好的為我國信息化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)服務(wù)。 </div> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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