Az optikai és elektromos kábelek működése során a teljesítményromláshoz vezető legjelentősebb tényező a nedvesség behatolása. Ha víz jut be az optikai kábelbe, növelheti a szál csillapítását; ha pedig elektromos kábelbe, csökkentheti a kábel szigetelési teljesítményét, ami befolyásolhatja a működését. Ezért a vízzáró egységeket, például a vízelnyelő anyagokat, az optikai és elektromos kábelek gyártási folyamatába beépítik, hogy megakadályozzák a nedvesség vagy a víz behatolását, biztosítva az üzembiztonságot.
A vízelnyelő anyagok fő termékformái közé tartozik a vízelnyelő por,vízzáró szalag, vízzáró fonal, és duzzadó típusú vízzáró zsír stb. Az alkalmazási helytől függően egyféle vízzáró anyag használható, vagy több különböző típus is alkalmazható egyszerre a kábelek vízálló teljesítményének biztosítása érdekében.
Az 5G technológia gyors elterjedésével az optikai kábelek használata egyre elterjedtebb, és a velük szemben támasztott követelmények is szigorúbbak. Különösen a zöld és környezetvédelmi követelmények bevezetésével a teljesen száraz optikai kábelek egyre inkább előnyben részesülnek a piacon. A teljesen száraz optikai kábelek egyik fontos jellemzője, hogy nem használnak töltő típusú vízzáró zsírt vagy duzzadó típusú vízzáró zsírt. Ehelyett vízzáró szalagot és vízzáró szálakat használnak a kábel teljes keresztmetszetének vízzáróvá tételére.
A vízzáró szalagok alkalmazása kábelekben és optikai kábelekben meglehetősen gyakori, és rengeteg kutatási szakirodalom áll rendelkezésre róla. A vízzáró fonalról, különösen a szuperabszorbens tulajdonságokkal rendelkező vízzáró szálas anyagokról azonban viszonylag kevesebb kutatás számolt be. Az optikai és elektromos kábelek gyártása során a könnyű visszanyerhetőség és az egyszerű feldolgozás miatt a szuperabszorbens szálas anyagok jelenleg az előnyben részesített vízzáró anyagok a kábelek és optikai kábelek, különösen a száraz optikai kábelek gyártásában.
Alkalmazás a tápkábelgyártásban
Kína infrastrukturális építésének folyamatos erősödésével az energiaprojekteket támogató erősáramú kábelek iránti kereslet folyamatosan növekszik. A kábeleket általában közvetlen földbe fektetéssel, kábelárkokban, alagutakban vagy felsővezetékes módszerekkel telepítik. Elkerülhetetlenül nedves környezetben vagy közvetlenül vízzel érintkeznek, sőt rövid vagy hosszú távon vízbe is meríthetik őket, aminek következtében a víz lassan behatol a kábel belsejébe. Elektromos tér hatására faszerű képződmények alakulhatnak ki a vezető szigetelőrétegében, ezt a jelenséget vízfaként ismerik. Amikor a vízfa bizonyos mértékig megnő, a kábelszigetelés lebomlásához vezet. A vízfa ma már nemzetközileg elismert a kábelek öregedésének egyik fő okaként. Az energiaellátó rendszer biztonságának és megbízhatóságának javítása érdekében a kábeltervezésnek és -gyártásnak vízzáró szerkezeteket vagy vízszigetelő intézkedéseket kell alkalmaznia a kábel jó vízzáró teljesítményének biztosítása érdekében.
A kábelekben a víz behatolásának útvonalai általában két típusra oszthatók: radiális (vagy keresztirányú) behatolás a köpenyen keresztül, valamint hosszirányú (vagy axiális) behatolás a vezető és a kábelmag mentén. Radiális (keresztirányú) vízzáráshoz gyakran egy átfogó vízzáró köpenyt használnak, például egy hosszirányban becsomagolt, majd polietilénnel extrudált alumínium-műanyag kompozit szalagot. Ha teljes radiális vízzárásra van szükség, fémköpeny-szerkezetet alkalmaznak. A gyakran használt kábelek esetében a vízzáró védelem főként a hosszirányú (axiális) víz behatolására összpontosít.
A kábelszerkezet tervezésekor a vízállósági intézkedéseknek figyelembe kell venniük a vízállóságot a vezető hosszirányában (vagy axiális irányában), a szigetelőrétegen kívüli vízállóságot, valamint a teljes szerkezet vízállóságát. A vízzáró vezetők általános módszere a vízzáró anyagok feltöltése a vezető belsejében és felületén. Szektorokra osztott vezetőkkel rendelkező nagyfeszültségű kábelek esetén vízzáró fonalat ajánlott vízzáró anyagként használni a közepén, ahogy az az 1. ábrán látható. A vízzáró fonal teljes szerkezetű vízzáró szerkezetekben is alkalmazható. A vízzáró fonalnak vagy a vízzáró fonalból szőtt vízzáró köteleknek a kábel különböző alkatrészei közötti résekbe helyezésével a víz áramlási csatornái a kábel axiális irányában elzárhatók, így biztosítva a hosszirányú vízállósági követelmények teljesülését. Egy tipikus teljes szerkezetű vízzáró kábel vázlatos rajza a 2. ábrán látható.
A fent említett kábelszerkezetekben vízelnyelő szálas anyagokat használnak vízzáró egységként. A mechanizmus a szálas anyag felületén lévő nagy mennyiségű szuperelnyelő gyanta jelenlétére épül. Vízzel találkozva a gyanta gyorsan eredeti térfogatának akár több mint négyszeresére is kitágul, zárt vízzáró réteget képezve a kábelmag kerületi keresztmetszetén, elzárva a víz behatolási csatornáit, és megakadályozva a víz vagy vízgőz további diffúzióját és kiterjedését a hosszirányban, így hatékonyan védve a kábelt.
Alkalmazás optikai kábelekben
Az optikai kábelek optikai átviteli teljesítménye, mechanikai teljesítménye és környezeti teljesítménye a kommunikációs rendszer legalapvetőbb követelményei. Az optikai kábel élettartamának biztosítására szolgáló egyik intézkedés a víz optikai szálba való behatolásának megakadályozása működés közben, ami megnövekedett veszteséget (azaz hidrogénveszteséget) okozna. A víz behatolása befolyásolja az optikai szál fényelnyelési csúcsait az 1,3 μm és 1,60 μm közötti hullámhossztartományban, ami megnövekedett optikai szálveszteséghez vezet. Ez a hullámhosszsáv lefedi a jelenlegi optikai kommunikációs rendszerekben használt átviteli ablakok nagy részét. Ezért a vízálló szerkezettervezés kulcsfontosságú elemmé válik az optikai kábelek építésében.
Az optikai kábelek vízzáró szerkezetének kialakítása radiális és hosszirányú vízzáró kialakításra oszlik. A radiális vízzáró kialakítás egy átfogó vízzáró köpenyt alkalmaz, azaz egy olyan szerkezetet, amely alumínium-műanyag vagy acél-műanyag kompozit szalaggal van hosszirányban becsomagolva, majd polietilénnel extrudálva. Ezzel egyidejűleg egy polimer anyagokból, például PBT-ből (polibutilén-tereftalát) vagy rozsdamentes acélból készült laza csövet helyeznek az optikai szál külsejére. A hosszirányú vízálló szerkezet kialakításánál a szerkezet minden részénél több réteg vízzáró anyag alkalmazását fontolóra veszik. A laza csőben (vagy a váz típusú kábel hornyaiban) lévő vízzáró anyagot a töltő típusú vízzáró zsírról a cső vízelnyelő szálas anyagára cserélik. Egy vagy két szál vízzáró fonalat helyeznek el párhuzamosan a kábelmag erősítő elemével, hogy megakadályozzák a külső vízgőz hosszirányú behatolását a erősítő elem mentén. Szükség esetén vízzáró szálak is elhelyezhetők a sodrott laza csövek közötti résekben, hogy biztosítsák az optikai kábel szigorú vízbehatolási teszteknek való megfelelését. A teljesen száraz optikai kábelek szerkezete gyakran réteges sodrású, ahogy az a 3. ábrán látható.
Közzététel ideje: 2025. augusztus 28.