ऑप्टिकल केबल शीथ सामग्रियों का विश्लेषण: बुनियादी से लेकर विशेष अनुप्रयोगों तक सर्वांगीण सुरक्षा

ऑप्टिकल केबल संरचना में सबसे बाहरी सुरक्षात्मक परत शीथ या बाहरी आवरण होती है, जो मुख्य रूप से पीई शीथ सामग्री और पीवीसी शीथ सामग्री से बनी होती है, और विशेष अवसरों पर हैलोजन-मुक्त ज्वाला-रोधी शीथ सामग्री और विद्युत ट्रैकिंग प्रतिरोधी शीथ सामग्री का उपयोग किया जाता है।

1. पीई आवरण सामग्री
PE पॉलीइथिलीन का संक्षिप्त रूप है, जो एथिलीन के बहुलकीकरण से निर्मित एक बहुलक यौगिक है। काले रंग की पॉलीइथिलीन आवरण सामग्री को पॉलीइथिलीन राल को स्टेबलाइज़र, कार्बन ब्लैक, एंटीऑक्सीडेंट और प्लास्टिसाइज़र के साथ एक निश्चित अनुपात में समान रूप से मिलाकर और दानेदार बनाकर तैयार किया जाता है। ऑप्टिकल केबल आवरणों के लिए पॉलीइथिलीन आवरण सामग्री को घनत्व के आधार पर निम्न-घनत्व पॉलीइथिलीन (LDPE), रैखिक निम्न-घनत्व पॉलीइथिलीन (LLDPE), मध्यम-घनत्व पॉलीइथिलीन (MDPE) और उच्च-घनत्व पॉलीइथिलीन (HDPE) में विभाजित किया जा सकता है। उनके अलग-अलग घनत्व और आणविक संरचनाओं के कारण, उनके गुणधर्म भी भिन्न होते हैं। निम्न-घनत्व पॉलीइथिलीन, जिसे उच्च-दबाव पॉलीइथिलीन भी कहा जाता है, एथिलीन के सह-बहुलकीकरण द्वारा 200-300°C तापमान पर उच्च दबाव (1500 वायुमंडल से ऊपर) पर ऑक्सीजन को उत्प्रेरक के रूप में उपयोग करके निर्मित किया जाता है। इसलिए, कम घनत्व वाले पॉलीइथिलीन की आणविक श्रृंखला में विभिन्न लंबाई की कई शाखाएँ होती हैं, जिनमें श्रृंखला शाखाओं की उच्च मात्रा, अनियमित संरचना, कम क्रिस्टलीयता और अच्छी लचीलापन और विस्तार क्षमता होती है। उच्च घनत्व वाला पॉलीइथिलीन, जिसे निम्न दाब वाला पॉलीइथिलीन भी कहा जाता है, एल्यूमीनियम और टाइटेनियम उत्प्रेरकों की उपस्थिति में कम दाब (1-5 वायुमंडल) और 60-80°C तापमान पर एथिलीन के बहुलकीकरण द्वारा निर्मित होता है। उच्च घनत्व वाले पॉलीइथिलीन के संकीर्ण आणविक भार वितरण और अणुओं की व्यवस्थित व्यवस्था के कारण, इसमें अच्छे यांत्रिक गुण, अच्छी रासायनिक प्रतिरोधकता और उपयोग के लिए व्यापक तापमान सीमा होती है। मध्यम घनत्व वाले पॉलीइथिलीन आवरण सामग्री को उच्च घनत्व वाले पॉलीइथिलीन और निम्न घनत्व वाले पॉलीइथिलीन को उचित अनुपात में मिलाकर, या एथिलीन मोनोमर और प्रोपाइलीन (या 1-ब्यूटेन के दूसरे मोनोमर) के बहुलकीकरण द्वारा बनाया जाता है। इसलिए, मध्यम घनत्व पॉलीइथिलीन का प्रदर्शन उच्च घनत्व पॉलीइथिलीन और निम्न घनत्व पॉलीइथिलीन के बीच होता है, और इसमें निम्न घनत्व पॉलीइथिलीन की लचीलापन और उच्च घनत्व पॉलीइथिलीन की उत्कृष्ट घिसाव प्रतिरोधकता और तन्यता शक्ति दोनों होती हैं। रैखिक निम्न घनत्व पॉलीइथिलीन को एथिलीन मोनोमर और 2-ओलेफिन के साथ कम दबाव वाली गैस चरण या विलयन विधि द्वारा बहुलकित किया जाता है। रैखिक निम्न घनत्व पॉलीइथिलीन की शाखाकरण डिग्री निम्न घनत्व और उच्च घनत्व के बीच होती है, इसलिए इसमें उत्कृष्ट पर्यावरणीय तनाव दरार प्रतिरोध होता है। पर्यावरणीय तनाव दरार प्रतिरोध पीई सामग्री की गुणवत्ता की पहचान करने के लिए एक अत्यंत महत्वपूर्ण संकेतक है। यह उस घटना को संदर्भित करता है जिसमें सर्फेक्टेंट के वातावरण में झुकने वाले तनाव के अधीन सामग्री परीक्षण के टुकड़े में दरारें पड़ जाती हैं। सामग्री तनाव दरार को प्रभावित करने वाले कारकों में शामिल हैं: आणविक भार, आणविक भार वितरण, क्रिस्टलीयता और आणविक श्रृंखला की सूक्ष्म संरचना। आणविक भार जितना अधिक होगा, आणविक भार वितरण उतना ही संकीर्ण होगा, वेफर्स के बीच उतने ही अधिक जुड़ाव होंगे, सामग्री का पर्यावरणीय तनाव दरार प्रतिरोध उतना ही बेहतर होगा और सामग्री का सेवा जीवन उतना ही लंबा होगा; साथ ही, सामग्री का क्रिस्टलीकरण भी इस सूचक को प्रभावित करता है। क्रिस्टलीयता जितनी कम होगी, सामग्री का पर्यावरणीय तनाव दरार प्रतिरोध उतना ही बेहतर होगा। पीई सामग्री की तन्यता शक्ति और विखंडन पर बढ़ाव सामग्री के प्रदर्शन को मापने के लिए एक अन्य सूचक हैं, और सामग्री के उपयोग के अंतिम बिंदु की भविष्यवाणी भी कर सकते हैं। पीई सामग्री में कार्बन की मात्रा सामग्री पर पराबैंगनी किरणों के क्षरण का प्रभावी ढंग से प्रतिरोध कर सकती है, और एंटीऑक्सिडेंट सामग्री के एंटीऑक्सिडेंट गुणों को प्रभावी ढंग से बढ़ा सकते हैं।

2. पीवीसी आवरण सामग्री
पीवीसी ज्वाला रोधी सामग्री में क्लोरीन परमाणु होते हैं, जो आग लगने पर जल उठते हैं। जलने पर, ये विघटित होकर बड़ी मात्रा में संक्षारक और विषैली एचसीएल गैस छोड़ते हैं, जिससे द्वितीयक नुकसान हो सकता है, लेकिन आग बुझने पर ये स्वतः बुझ जाते हैं, इसलिए इनमें आग न फैलने का गुण होता है; साथ ही, पीवीसी आवरण सामग्री में अच्छी लचीलता और विस्तारशीलता होती है, और इसका व्यापक रूप से इनडोर ऑप्टिकल केबलों में उपयोग किया जाता है।

3. हैलोजन-मुक्त ज्वाला मंदक आवरण सामग्री
पॉलीविनाइल क्लोराइड जलने पर जहरीली गैसें उत्पन्न करता है, इसलिए लोगों ने कम धुआं छोड़ने वाला, हैलोजन-मुक्त, गैर-विषाक्त और स्वच्छ ज्वाला रोधी आवरण सामग्री विकसित की है। इसके लिए साधारण आवरण सामग्रियों में अकार्बनिक ज्वाला रोधी पदार्थ Al(OH)3 और Mg(OH)2 मिलाए जाते हैं, जो आग के संपर्क में आने पर क्रिस्टलीय जल छोड़ते हैं और अत्यधिक ऊष्मा को अवशोषित करते हैं, जिससे आवरण सामग्री का तापमान बढ़ने से रुकता है और दहन को रोकता है। हैलोजन-मुक्त ज्वाला रोधी आवरण सामग्रियों में अकार्बनिक ज्वाला रोधी पदार्थ मिलाने से पॉलिमर की चालकता बढ़ जाती है। साथ ही, रेजिन और अकार्बनिक ज्वाला रोधी पदार्थ पूरी तरह से भिन्न दो-चरणीय पदार्थ हैं। प्रसंस्करण के दौरान, स्थानीय स्तर पर ज्वाला रोधी पदार्थों के असमान मिश्रण को रोकना आवश्यक है। अकार्बनिक ज्वाला रोधी पदार्थों को उचित मात्रा में मिलाना चाहिए। यदि अनुपात बहुत अधिक हो जाता है, तो सामग्री की यांत्रिक शक्ति और विक्षेपण पर खिंचाव काफी कम हो जाएगा। हैलोजन-मुक्त ज्वाला मंदकों के ज्वाला मंदक गुणों का मूल्यांकन करने के लिए ऑक्सीजन सूचकांक और धुएँ की सांद्रता संकेतक हैं। ऑक्सीजन सूचकांक ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के मिश्रित गैस में संतुलित दहन बनाए रखने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऑक्सीजन सांद्रता है। ऑक्सीजन सूचकांक जितना अधिक होगा, पदार्थ के ज्वाला मंदक गुण उतने ही बेहतर होंगे। धुएँ की सांद्रता की गणना किसी निश्चित स्थान और प्रकाशीय पथ लंबाई में पदार्थ के दहन से उत्पन्न धुएँ से होकर गुजरने वाली समानांतर प्रकाश किरण के संचरण को मापकर की जाती है। धुएँ की सांद्रता जितनी कम होगी, धुएँ का उत्सर्जन उतना ही कम होगा और पदार्थ का प्रदर्शन उतना ही बेहतर होगा।

4. विद्युत चिह्न प्रतिरोधी आवरण सामग्री
विद्युत संचार प्रणाली में उच्च वोल्टेज ओवरहेड लाइनों के साथ एक ही टावर में बिछाई जाने वाली ऑल-मीडिया सेल्फ-सपोर्टिंग ऑप्टिकल केबल (ADSS) की संख्या लगातार बढ़ रही है। केबल के आवरण पर उच्च वोल्टेज प्रेरण विद्युत क्षेत्र के प्रभाव को कम करने के लिए, वैज्ञानिकों ने एक नई विद्युत क्षति प्रतिरोधी आवरण सामग्री विकसित और उत्पादित की है। कार्बन ब्लैक की मात्रा, आकार और वितरण को सख्ती से नियंत्रित करके और विशेष योजक मिलाकर, इस आवरण सामग्री को उत्कृष्ट विद्युत क्षति प्रतिरोधी क्षमता प्रदान की जाती है।