Durant el funcionament dels cables òptics i elèctrics, el factor més significatiu que condueix a la degradació del rendiment és la penetració d'humitat. Si l'aigua entra en un cable òptic, pot augmentar l'atenuació de la fibra; si entra en un cable elèctric, pot reduir el rendiment d'aïllament del cable, afectant-ne el funcionament. Per tant, les unitats que bloquegen l'aigua, com ara els materials absorbents d'aigua, estan dissenyades en el procés de fabricació de cables òptics i elèctrics per evitar la penetració d'humitat o aigua, garantint la seguretat operativa.
Les principals formes de producte dels materials absorbents d'aigua inclouen la pols absorbent d'aigua,cinta que bloqueja l'aigua, fil que bloqueja l'aiguai greix que bloqueja l'aigua de tipus inflador, etc. Segons el lloc d'aplicació, es pot utilitzar un tipus de material que bloqueja l'aigua o se'n poden utilitzar diversos tipus diferents simultàniament per garantir el rendiment impermeable dels cables.
Amb la ràpida aplicació de la tecnologia 5G, l'ús de cables òptics s'està generalitzant cada cop més, i els requisits per a aquests són cada cop més estrictes. Particularment amb la introducció de requisits de protecció ecològica i ambiental, els cables òptics completament secs són cada cop més preferits pel mercat. Una característica important dels cables òptics completament secs és que no utilitzen greix bloquejador d'aigua de tipus farciment ni greix bloquejador d'aigua de tipus inflament. En canvi, s'utilitza cinta bloquejadora d'aigua i fibres bloquejadores d'aigua per bloquejar l'aigua a tota la secció transversal del cable.
L'aplicació de cinta adhesiva en cables i cables òptics és força comuna, i hi ha abundant literatura de recerca sobre això. Tanmateix, hi ha relativament menys recerca reportada sobre el fil adhesivu, especialment sobre materials de fibra adhesiva amb propietats superabsorbents. A causa de la seva fàcil desembolicada durant la fabricació de cables òptics i elèctrics i del seu processament senzill, els materials de fibra superabsorbents són actualment el material adhesivu preferit en la fabricació de cables i cables òptics, especialment cables òptics secs.
Aplicació en la fabricació de cables d'alimentació
Amb el reforç continu de la construcció d'infraestructures a la Xina, la demanda de cables d'alimentació per a projectes de suport energètic continua augmentant. Els cables s'instal·len normalment mitjançant enterrament directe, en trinxeres, túnels o mètodes aeris. Inevitablement es troben en ambients humits o en contacte directe amb l'aigua, i fins i tot poden estar submergits en aigua a curt o llarg termini, fent que l'aigua penetri lentament a l'interior del cable. Sota l'acció d'un camp elèctric, es poden formar estructures semblants a arbres a la capa d'aïllament del conductor, un fenomen conegut com a arboricultura aquàtica. Quan els arbres aquàtics creixen fins a cert punt, provocaran la ruptura de l'aïllament del cable. L'arboricultura aquàtica és ara reconeguda internacionalment com una de les principals causes de l'envelliment dels cables. Per millorar la seguretat i la fiabilitat del sistema de subministrament d'energia, el disseny i la fabricació de cables han d'adoptar estructures de bloqueig d'aigua o mesures d'impermeabilització per garantir que el cable tingui un bon rendiment de bloqueig d'aigua.
Les vies de penetració d'aigua en els cables generalment es poden dividir en dos tipus: penetració radial (o transversal) a través de la funda i penetració longitudinal (o axial) al llarg del conductor i el nucli del cable. Per al bloqueig radial (transversal) de l'aigua, sovint s'utilitza una funda completa de bloqueig d'aigua, com ara una cinta composta d'alumini-plàstic embolicada longitudinalment i després extruïda amb polietilè. Si es requereix un bloqueig radial complet de l'aigua, s'adopta una estructura de funda metàl·lica. Per als cables d'ús comú, la protecció contra el bloqueig d'aigua se centra principalment en la penetració longitudinal (axial) de l'aigua.
En dissenyar l'estructura del cable, les mesures d'impermeabilitat han de tenir en compte la resistència a l'aigua en la direcció longitudinal (o axial) del conductor, la resistència a l'aigua fora de la capa d'aïllament i la resistència a l'aigua a tota l'estructura. El mètode general per als conductors que bloquegen l'aigua és omplir materials que bloquegen l'aigua a l'interior i a la superfície del conductor. Per a cables d'alta tensió amb conductors dividits en sectors, es recomana utilitzar fil que bloqueja l'aigua com a material que bloqueja l'aigua al centre, tal com es mostra a la Figura 1. El fil que bloqueja l'aigua també es pot aplicar en estructures que bloquegen l'aigua d'estructura completa. En col·locar fil que bloqueja l'aigua o cordes que bloquegen l'aigua teixides amb fil que bloqueja l'aigua als espais entre els diversos components del cable, es poden bloquejar els canals perquè l'aigua flueixi al llarg de la direcció axial del cable per garantir que es compleixin els requisits d'estanquitat longitudinal. El diagrama esquemàtic d'un cable que bloqueja l'aigua d'estructura completa típic es mostra a la Figura 2.
En les estructures de cable esmentades anteriorment, s'utilitzen materials de fibra absorbents d'aigua com a unitat de bloqueig de l'aigua. El mecanisme es basa en la gran quantitat de resina superabsorbent present a la superfície del material de fibra. Quan entra en contacte amb aigua, la resina s'expandeix ràpidament fins a multiplicar el seu volum original, formant una capa tancada de bloqueig de l'aigua a la secció transversal circumferencial del nucli del cable, bloquejant els canals de penetració de l'aigua i aturant la difusió i extensió posteriors de l'aigua o el vapor d'aigua al llarg de la direcció longitudinal, protegint així eficaçment el cable.
Aplicació en cables òptics
El rendiment de transmissió òptica, el rendiment mecànic i el rendiment ambiental dels cables òptics són els requisits més bàsics d'un sistema de comunicació. Una mesura per garantir la vida útil d'un cable òptic és evitar que l'aigua penetri a la fibra òptica durant el funcionament, cosa que provocaria una major pèrdua (és a dir, pèrdua d'hidrogen). La intrusió d'aigua afecta els pics d'absorció de llum de la fibra òptica en el rang de longitud d'ona d'1,3 μm a 1,60 μm, cosa que provoca una major pèrdua de fibra òptica. Aquesta banda de longitud d'ona cobreix la majoria de les finestres de transmissió utilitzades en els sistemes de comunicació òptica actuals. Per tant, el disseny d'estructures impermeables esdevé un element clau en la construcció de cables òptics.
El disseny de l'estructura de bloqueig d'aigua en cables òptics es divideix en disseny de bloqueig d'aigua radial i disseny de bloqueig d'aigua longitudinal. El disseny de bloqueig d'aigua radial adopta una funda de bloqueig d'aigua completa, és a dir, una estructura amb cinta composta d'alumini-plàstic o acer-plàstic embolicada longitudinalment i després extrudida amb polietilè. Simultàniament, s'afegeix un tub solt fet de materials polimèrics com PBT (tereftalat de polibutilè) o acer inoxidable a l'exterior de la fibra òptica. En el disseny de l'estructura impermeable longitudinal, es considera l'aplicació de múltiples capes de materials de bloqueig d'aigua per a cada part de l'estructura. El material de bloqueig d'aigua dins del tub solt (o a les ranures d'un cable tipus esquelet) es canvia de greix de bloqueig d'aigua de tipus farciment a material de fibra absorbent d'aigua per al tub. Es col·loquen un o dos fils de fil de bloqueig d'aigua paral·lels a l'element de reforç del nucli del cable per evitar que el vapor d'aigua extern penetri longitudinalment al llarg del membre de reforç. Si cal, també es poden col·locar fibres de bloqueig d'aigua als espais entre els tubs solts trenats per garantir que el cable òptic superi proves de penetració d'aigua estrictes. L'estructura d'un cable òptic completament sec sovint utilitza un tipus de trenat en capes, com es mostra a la Figura 3.
Data de publicació: 28 d'agost de 2025