Benötigt eine Glasfaser eine spezielle Schutzschicht, wenn sie lange Zeit starker Sonneneinstrahlung im Freien ausgesetzt ist?
Langzeiterprobte Sonneneinstrahlung im Freien macht es für Glasfasern wirklich notwendig, eine spezielle Schutzschicht oder eine bestimmte Verkapselung zum Schutz zu haben. Dies hängt hauptsächlich von den Umgebungsbedingungen ab, unter denen sich die Glasfaser befindet, und ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften.
1. Analyse der physikalischen und chemischen Prinzipien
- Degradationswirkung der UV-Strahlung auf die Beschichtung:
Die innerste Schutzbeschichtung (Primärbeschichtung) einer normalen Glasfaser besteht normalerweise aus Polymeren wie UV-härtbaren Polyacrylaten. Langfristige Exposition gegenüber Sonnenlicht im Freien führt dazu, dass die energiereiche ultraviolette Strahlung (wie UV-A- und UV-B-Wellenlängen) im Sonnenlicht photochemische Oxidationsreaktionen auslöst. Dies führt zu Kettenbrüchen, Vernetzungen oder Degradation der Polymer-Molekülketten, was sich makroskopisch in einer Vergilbung, Versprödung, oder sogar Pulverisierung und Abblättern der Beschichtung äußert. - Abnahme der mechanischen Festigkeit und Biegeradiusverluste:
Sobald die Polymerbeschichtung gealtert und ausgefallen ist, wird die mechanische Schutzfunktion des inneren, spröden Siliziumdioxid-Glasfaserkerns erheblich reduziert. Unter dem Einfluss von Windkräften, thermischen Spannungen oder leichten Vibrationen ist die Glasoberfläche anfälliger für langsame Rissbildung (Griffith-Risse), die zu einem plötzlichen Bruch der Glasfaser unter Belastung führt. Gleichzeitig führt die lokale ungleichmäßige Ablösung und Schrumpfung der Beschichtung zu Biegeradiusverlusten und erhöht die Dämpfung des optischen Signals. - Synergistische Schädigung durch Umgebungsfeuchtigkeit:
Nachdem die UV-Strahlung die Beschichtung beschädigt hat, greifen Feuchtigkeit und Nässe aus der Umgebung direkt die freiliegende Glasummantelung an, beschleunigen die Hydrolyse von Siliziumdioxid und verschlechtern die langfristige mechanische Lebensdauer der Glasfaser weiter.
2. Allgemeine industrielle Schutzmaßnahmen
- Äußere Ummantelung aus schwarzem Polyethylen (PE) oder Polyurethan (PU): Herkömmliche Außenkabel für den Außenbereich verwenden hochdichtes Polyethylen (HDPE) mit schwarzer Farbe, das Ruß (Carbon Black) enthält, als äußere Ummantelung. Dies absorbiert und blockiert effektiv UV-Strahlung.
- Metallrohr- und Armierungsverkapselung: Für spezielle oder raue Industrie-/Außenumgebungen können Glasfasern in nahtlosen Edelstahlrohren (FIMT - Fiber in Metal Tube) oder Armierungsschichten verkapselt werden, um eine 100\ % physikalische Abschirmung gegen UV-Strahlung und extrem starken mechanischen Schutz zu gewährleisten.
- Spezielle hochstabile Beschichtungen: Die Verwendung von Polyimid-Beschichtungen oder Metallbeschichtungen (wie Gold oder Aluminium) bietet von Natur aus eine hervorragende Beständigkeit gegen UV-Strahlung, chemische Medien und breite Temperaturbereiche.
3. Spezielle Schutzprodukte von OFSCN® (Dacheng Yongsheng)
In der Serie von Spezialglasfasern und -kabeln von Dacheng Yongsheng gibt es mehrere Produkte, die sich sehr gut für den Einsatz im Freien, in rauen Umgebungen und für Szenarien eignen, die einen vollständigen Schutz vor UV-Alterung erfordern:
Lösung 1: Glasfaserkabel in nahtlosen Stahlrohren (vollständige UV-Abschirmung, extrem reiß- und nagetiersicher)
- OFSCN® 85°C Seamless Steel Tube Fiber Cable
Dieses Kabel verwendet eine einzelne Schicht eines nahtlosen 304- oder 316L-Edelstahlrohrs zur Verkapselung von Singlemode- oder Multimode-Glasfasern. Das Metallstahlrohr kann die UV-Strahlung des Sonnenlichts vollständig abschirmen und schützt vor verschiedenen mechanischen Schäden und Tierbissen in rauen Außenumgebungen. Die standardmäßigen nahtlosen Stahlrohr-Außendurchmesser sind 2.0\ \text{mm} oder 3.0\ \text{mm} (Wandstärken von 0.2\ \text{mm} bzw. 0.3\ \text{mm} ).
- OFSCN® 200°C Seamless Steel Tube Fiber Cable
Diese Lösung verkapselt hochwetterbeständige Polyimid-Glasfasern in einem nahtlosen Edelstahlrohr, das nicht nur UV-Strahlung perfekt widersteht, sondern auch langfristig in rauen Außenbereichen von -60\ \text{}^\circ\text{C} bis 200\ \text{}^\circ\text{C} betrieben werden kann.
Lösung 2: Glasfasern mit spezieller hochstabiler Beschichtung (materialtechnische Alterungsbeständigkeit)
- OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber
Dieses Produkt verwendet hochfestes Polyimid als Beschichtungsmaterial. Im Vergleich zu herkömmlichen Acrylaten weist Polyimid eine extrem hohe thermische Stabilität und chemische Beständigkeit auf und bietet eine stärkere UV-Alterungsbeständigkeit bei langfristiger Sonneneinstrahlung im Freien. Der Faserkern hat einen Durchmesser von 9\ \mu\text{m} , die Ummantelung einen Durchmesser von 125\ \mu\text{m} und die Beschichtung einen Durchmesser von 155\ \mu\text{m} . Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -200\ \text{}^\circ\text{C} und 350\ \text{}^\circ\text{C} .
- OFSCN® Gold-coated Optical Fiber
Die Beschichtung verwendet eine hochstabile