Under drift av optiska och elektriska kablar är den viktigaste faktorn som leder till prestandaförsämring fuktpenetration. Om vatten tränger in i en optisk kabel kan det öka fiberdämpningen; om det tränger in i en elektrisk kabel kan det minska kabelns isoleringsprestanda och påverka dess funktion. Därför är vattenblockerande enheter, såsom vattenabsorberande material, konstruerade i tillverkningsprocessen för optiska och elektriska kablar för att förhindra fukt- eller vattenpenetration och säkerställa driftssäkerheten.
De viktigaste produktformerna av vattenabsorberande material inkluderar vattenabsorberande pulver,vattenblockerande tejp, vattenblockerande garn, och svällande vattenblockerande fett, etc. Beroende på appliceringsplatsen kan en typ av vattenblockerande material användas, eller flera olika typer kan användas samtidigt för att säkerställa kablarnas vattentäta prestanda.
Med den snabba tillämpningen av 5G-teknik blir användningen av optiska kablar alltmer utbredd, och kraven på dem blir strängare. Särskilt med införandet av gröna och miljöskyddskrav är helt torra optiska kablar alltmer föredragna av marknaden. En viktig egenskap hos helt torra optiska kablar är att de inte använder vattenblockerande fett av fyllnadstyp eller svällande vattenblockerande fett. Istället används vattenblockerande tejp och vattenblockerande fibrer för vattenblockering över hela kabelns tvärsnitt.
Användningen av vattenblockerande tejp i kablar och optiska kablar är ganska vanligt, och det finns riklig forskningslitteratur om det. Det finns dock relativt mindre forskning rapporterad om vattenblockerande garn, särskilt om vattenblockerande fibermaterial med superabsorberande egenskaper. På grund av deras enkla avverkning under tillverkningen av optiska och elektriska kablar och enkla bearbetning är superabsorberande fibermaterial för närvarande det föredragna vattenblockerande materialet vid tillverkning av kablar och optiska kablar, särskilt torra optiska kablar.
Tillämpning inom tillverkning av kraftkablar
I takt med att Kinas infrastrukturbyggande kontinuerligt stärks fortsätter efterfrågan på kraftkablar från stödjande kraftprojekt att öka. Kablar installeras vanligtvis direkt i marken, i kabelgravar, tunnlar eller över huvudet. De befinner sig oundvikligen i fuktiga miljöer eller i direkt kontakt med vatten, och kan till och med vara nedsänkta i vatten under kort eller lång tid, vilket får vatten att långsamt tränga in i kabelns insida. Under inverkan av ett elektriskt fält kan trädliknande strukturer bildas i ledarens isoleringsskikt, ett fenomen som kallas vattenträd. När vattenträd växer till en viss grad leder de till att kabelisoleringen går sönder. Vattenträd är nu internationellt erkänt som en av de främsta orsakerna till kabelåldrande. För att förbättra säkerheten och tillförlitligheten i kraftförsörjningssystemet måste kabeldesign och tillverkning använda vattenblockerande strukturer eller vattentätningsåtgärder för att säkerställa att kabeln har god vattenblockerande prestanda.
Vattenpenetrationsvägar i kablar kan generellt delas in i två typer: radiell (eller tvärgående) penetration genom manteln och longitudinell (eller axiell) penetration längs ledaren och kabelkärnan. För radiell (tvärgående) vattenblockering används ofta en heltäckande vattenblockerande mantel, såsom en aluminium-plastkomposittejp som är longitudinellt lindat och sedan extruderat med polyeten. Om fullständig radiell vattenblockering krävs används en metallmantelstruktur. För vanligt förekommande kablar fokuserar vattenblockeringsskyddet huvudsakligen på longitudinell (axiell) vattenpenetration.
Vid konstruktion av kabelstrukturen bör vattentäthetsåtgärder ta hänsyn till vattenbeständighet i ledarens längsgående (eller axiella) riktning, vattenbeständighet utanför isoleringsskiktet och vattenbeständighet genom hela strukturen. Den allmänna metoden för vattenblockerande ledare är att fylla vattenblockerande material inuti och på ledarens yta. För högspänningskablar med ledare uppdelade i sektorer rekommenderas att vattenblockerande garn används som vattenblockerande material i mitten, såsom visas i figur 1. Vattenblockerande garn kan också appliceras i fullstrukturerade vattenblockerande strukturer. Genom att placera vattenblockerande garn eller vattenblockerande rep vävda av vattenblockerande garn i mellanrummen mellan kabelns olika komponenter kan kanalerna för vattenflödet längs kabelns axiella riktning blockeras för att säkerställa att kraven på vattentäthet i längdriktningen uppfylls. Det schematiska diagrammet för en typisk fullstrukturerad vattenblockerande kabel visas i figur 2.
I de ovan nämnda kabelstrukturerna används vattenabsorberande fibermaterial som vattenblockerande enhet. Mekanismen bygger på den stora mängden superabsorberande harts som finns på fibermaterialets yta. När hartset kommer i kontakt med vatten expanderar det snabbt till ≈ ≈ ≈ ≈ ≈ gånger sin ursprungliga volym, vilket bildar ett slutet vattenblockerande lager på kabelkärnans omkretstvärsnitt, vilket blockerar vattenpenetrationskanalerna och stoppar ytterligare diffusion och utbredning av vatten eller vattenånga längs den längsgående riktningen, vilket effektivt skyddar kabeln.
Användning i optiska kablar
Optiska kablars optiska överföringsprestanda, mekaniska prestanda och miljöprestanda är de mest grundläggande kraven på ett kommunikationssystem. En åtgärd för att säkerställa en optisk kabels livslängd är att förhindra att vatten tränger in i den optiska fibern under drift, vilket skulle orsaka ökad förlust (dvs. väteförlust). Intrång av vatten påverkar ljusabsorptionstopparna hos den optiska fibern i våglängdsområdet från 1,3 μm till 1,60 μm, vilket leder till ökad optisk fiberförlust. Detta våglängdsband täcker de flesta överföringsfönster som används i nuvarande optiska kommunikationssystem. Därför blir vattentät strukturdesign ett viktigt element i konstruktionen av optiska kablar.
Den vattenblockerande strukturdesignen i optiska kablar är indelad i radiell vattenblockerande design och longitudinell vattenblockerande design. Den radiella vattenblockerande designen använder en omfattande vattenblockerande mantel, dvs. en struktur med aluminium-plast- eller stål-plastkomposittejp som är längsgående lindat och sedan extruderat med polyeten. Samtidigt läggs ett löst rör tillverkat av polymermaterial som PBT (polybutylentereftalat) eller rostfritt stål till utanför den optiska fibern. I den longitudinella vattentäta strukturdesignen beaktas applicering av flera lager av vattenblockerande material för varje del av strukturen. Det vattenblockerande materialet inuti det lösa röret (eller i spåren på en skelettkabel) ändras från fyllnadstyp vattenblockerande fett till vattenabsorberande fibermaterial för röret. En eller två trådar av vattenblockerande garn placeras parallellt med kabelns kärnförstärkningselement för att förhindra att extern vattenånga tränger in i längdriktningen längs förstärkningselementet. Vid behov kan vattenblockerande fibrer också placeras i mellanrummen mellan de tvinnade lösa rören för att säkerställa att den optiska kabeln klarar strikta vattenpenetrationstester. Strukturen hos en helt torr optisk kabel använder ofta en skiktad tvinnad typ, som visas i figur 3.
Publiceringstid: 28 augusti 2025