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對當前光纖光纜行業(yè)發(fā)展的一些看法 - 無圖版
suby --- 2013-09-27 06:53:45
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| 對當前光纖光纜行業(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)務的數(shù)據(jù)化，3G和寬帶IP業(yè)務的快速發(fā)展，大容量智能光網(wǎng)絡將提供更大可持續(xù)發(fā)展的動態(tài)網(wǎng)絡空間，而支撐此網(wǎng)絡傳輸?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下的發(fā)展談談自己的看法。 關鍵詞：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不斷進步，尤其近10年來，無論從技術革新、工藝控制還是從設備改進等方面都得到了長足發(fā)展和提高。隨著擴內(nèi)需和國家信息化工程3G、IPTV、FTTX等的大力推進，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，因為光纖和銅纜不同，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，裂紋會慢慢生長并不斷擴大，使得以石英玻璃為基礎的光纖機械強度逐漸降低，水峰衰耗慢慢增大，最后使光纖不能承受很大的應力而斷裂。如今，國家線路網(wǎng)絡的規(guī)劃也越來越規(guī)范，光網(wǎng)路的設計也越來越具有前瞻性，所敷設的光纜等基礎設施也不可能經(jīng)常會換來換去，所以如何保證所敷設的光纜在25左右的時間內(nèi)可靠運行，是每一個搞工程施工和設計者必須考慮的問題。 二、影響光纜質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性的關鍵因素 光纜設計技術的重點是盡最大可能的保護光纖，因為常用的光纖是由石英玻璃制成的。雖說石英玻璃光纖具有優(yōu)良的物理和化學性能，但是石英玻璃光纖的脆性，使其在由預制棒拉成光纖的過程中會在光纖表面產(chǎn)生一些微裂紋，光纜結(jié)構(gòu)設計的關鍵就是要想方設法保證光纖表面產(chǎn)生的一些微裂紋不會受到外界環(huán)境機械應力和潮氣的作用，否則光纖上的微裂紋會擴展甚至引起疲勞斷裂。我們把光纖做成光纜就是要對光纖提供盡可能的保護，光纜要長期適應不同的敷設環(huán)境，保持穩(wěn)定運行幾十年，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光纜長期壽命的問題，光纖的壽命主要由光纖在運行期間所受的應力所決定，當光纖長期應變（長期工作時所受應變）小于光纖強度篩選應變的1／3 ～1／5 時就可保證光纖壽命20～30 年。隨著光纖制造工藝的逐步提高，工藝越來越完善，光纖的篩選應力也相應的有所提升，所以從理論上分析保證光纖30年的壽命應該沒有問題。所以保證光纜長期可靠穩(wěn)定運行，其材料性能的影響顯得非常關鍵，特別是一些關鍵性原材料的影響。 1、 光纜用PBT材料 制作光纖束管的主要材料是PBT，全名是聚對苯二甲酸丁二醇酯，是光纜制造過程中對光纖保護的最后一道屏障，由于光纜用PBT要求具有優(yōu)異的耐側(cè)壓性能，所以對PBT的特性粘度要求很高。PBT增粘的方法主要有反應擴鏈、固相增粘和直接合成，反應原理如（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、束管回縮較小和機械強度較強等特點。光纜生產(chǎn)廠家可根據(jù)檢測設備和手段，有針對性的選取關鍵原材料，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材料還有另外一個關鍵性能是抗水解。因為PBT是由對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，當下降到一定程度后，水解后的PBT樹脂會出現(xiàn)脆化、韌性下降、易于開裂，最后會喪失機械性能，起不到應有的作用。其水解反應如下式所示：
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，羧端基含量越高，水解反應速度越快，在此反應過程中羧端基的含量會進一步增加，當含量達到70毫克當量/千克時，PBT就會脆化開裂。所以PBT材料抗水解特性的技術和工藝關鍵就是在制造過程中設法減少羧端基的含量，好的工藝和技術控制可以把羧端基的含量控制到最小。 2、 光纜用護套材料 光纜護套是光纜制造過程中對光纖保護的第一道屏障，因為它是直接接觸外界環(huán)境條件，溫度變化、化學腐蝕、日曬雨淋等直接作用，所以必須具有一定的強度和良好的化學穩(wěn)定性，在常溫下不溶于有機溶劑，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。線纜行業(yè)使用的護套料主要是聚乙烯，分為LLDPE、MDPE、HDPE，此三種護套料也各有優(yōu)缺點，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護套料有回縮大，耐環(huán)境應力差，加工性能差等缺點。MDPE護套料則是結(jié)合了LLDPE和HDPE的優(yōu)點，專為光纜開發(fā)的護套材料，具有更好的綜合性能。近年來隨著材料技術的發(fā)展，HDPE護套料的上述缺點也得到了很大的改進。因此，它們都是適于制造光纜護套的材料。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。 近兩年受國家拉動內(nèi)需，運營商興建網(wǎng)絡的影響，光纖光纜需求火爆，出現(xiàn)了供不應求的局面，此種情況下，肯定會孕育出一批小規(guī)模的生產(chǎn)廠家，在追求利潤最大化的驅(qū)使下，難免會有一些廠家對產(chǎn)品質(zhì)量的重視程度不夠，采用再生護套料來做光纜的外護套。這樣生產(chǎn)出來的光纜，通過正常的手段或者目測往往不太容易發(fā)現(xiàn)問題，各大運營商和相關的檢測機構(gòu)并不一定都具備相關的檢測標準和設備，很難發(fā)現(xiàn)這些隱形的質(zhì)量隱患，對國家的光網(wǎng)絡存在極大的風險。 高質(zhì)量的光纜護套料，其抗拉強度和斷裂伸長率都遠遠高于行業(yè)標準要求的16MPa和350％ (MDPE)。而用再生料生產(chǎn)的護套料和高質(zhì)量的護套料各性能相比有不小差異，特別是機械性能的批量穩(wěn)定性和老化前后的變化率。按照標準要求，抗張強度變化率不大于25%，斷裂伸長率不大于20%，我們對用不同比例的再生料和高質(zhì)量的全新料進行了老化前后機械性能的對比，如下表所示：
注1：為全新料 2：為比例較少再生料的護套料 3：為比例稍多再生料的護套料 從上表可以看出，雖說后兩種護套料抗拉強度和斷裂伸長率老化前后都符合標準，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)境應力開裂也會存在很大差別，護套作為光纜最終的保護層，如果按照要適應復雜多變的氣候環(huán)境，2號和3號很難保證25-30年時間長期的穩(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，是否對其它材料產(chǎn)生溶脹而降低性能，是否對其它材料造成腐蝕。觸變性是油膏最基本的物理特性，當施加外力時，油膏在剪切力的作用下，粘度下降，呈流動性，但外力去除后，經(jīng)過一段時間，粘度增加，又恢復到不流動的狀態(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危險因素。特別是光纖油膏直接與光纖接觸，所以人們對油膏的析氫非常重視。其實在正常情況下，在所有的光纜材料中，油膏產(chǎn)氫的可能性和量相對來說都是相當小的，我們知道，油膏的主要成份是基礎油和二氧化硅, 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格，引入了成分不明的化學物質(zhì)，會增加產(chǎn)氫的可能性，這一點需要引起我們的重視。 金屬復合帶：在光纜原材料成本中金屬復合帶占較大的比重。金屬復合帶的各項性能與其原材料的選用密切相關。比如復合鋼帶的帶基，通常用鍍鉻鋼帶，因為金屬鉻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，所以用在光纜復合帶中非常適合。也有光纜廠家采用成本相對較低的鍍錫鋼帶為帶基的復合鋼帶，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，腐蝕速度相當快，極大增加了析氫的可能性。 三、一種新結(jié)構(gòu)的光纜 因為在光纜生產(chǎn)過程中，PBT套管式直接接觸光纖的，是最關鍵的原材料，生產(chǎn)廠家為了確保產(chǎn)品質(zhì)量，一般不會在PBT上選用很差的材料，大部分都是在外護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. 抗張元件 (鋼絲、FRP、KRP等); 8. 撕裂繩; 9. PE護套; 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套管的機械保護，加上皺紋鋼帶及外護套的保護，其抗壓抗拉性能大大提高，完全能夠保證25-30年甚至更長時間的壽命。 另外還有一種是護套在擠制時采取雙層共擠的方式，內(nèi)層用普通的護套料，外層根據(jù)光纜的敷設場所選用特種護套材料生產(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光纖，以期更加穩(wěn)定長期有效的運行。 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，直接關系到國家信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。所以我們呼吁，有遠見卓識的光纜企業(yè)一定要在生產(chǎn)中選用品牌廠家的復合標準的優(yōu)質(zhì)原材料，只有和業(yè)績穩(wěn)定、質(zhì)量過硬、信譽良好的材料廠商建立長期的戰(zhàn)略合作伙伴關系，才能真正從源頭上對光纜的產(chǎn)品質(zhì)量進行有效控制，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)絡建設服務。 </div> | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
