Ứng dụng sợi hấp thụ nước trong cáp quang và cáp điện

Trong quá trình hoạt động của cáp quang và cáp điện, yếu tố quan trọng nhất dẫn đến suy giảm hiệu suất là sự xâm nhập của hơi ẩm. Nếu nước xâm nhập vào cáp quang, nó có thể làm tăng suy hao sợi quang; nếu xâm nhập vào cáp điện, nó có thể làm giảm hiệu suất cách điện của cáp, ảnh hưởng đến hoạt động của cáp. Do đó, các bộ phận chống nước, chẳng hạn như vật liệu thấm hút nước, được thiết kế vào quy trình sản xuất cáp quang và cáp điện để ngăn ngừa sự xâm nhập của hơi ẩm hoặc nước, đảm bảo an toàn vận hành.

Các dạng sản phẩm chính của vật liệu thấm hút nước bao gồm bột thấm hút nước,băng keo chống thấm nước, sợi chống thấm nướcvà mỡ chống thấm dạng trương nở, v.v. Tùy thuộc vào vị trí ứng dụng, có thể sử dụng một loại vật liệu chống thấm nước hoặc sử dụng đồng thời nhiều loại khác nhau để đảm bảo khả năng chống thấm nước của cáp.

Với sự ứng dụng nhanh chóng của công nghệ 5G, việc sử dụng cáp quang ngày càng phổ biến, và các yêu cầu đối với chúng cũng ngày càng khắt khe hơn. Đặc biệt, với sự ra đời của các yêu cầu về bảo vệ môi trường, cáp quang khô hoàn toàn ngày càng được thị trường ưa chuộng. Một đặc điểm nổi bật của cáp quang khô hoàn toàn là chúng không sử dụng mỡ chống thấm dạng lấp đầy hoặc dạng trương nở. Thay vào đó, băng chống thấm và sợi chống thấm được sử dụng để chống thấm nước trên toàn bộ tiết diện của cáp.

Việc ứng dụng băng keo chống thấm nước trong cáp và cáp quang khá phổ biến, và có rất nhiều tài liệu nghiên cứu về vấn đề này. Tuy nhiên, có tương đối ít nghiên cứu được báo cáo về sợi chống thấm nước, đặc biệt là về vật liệu sợi chống thấm nước có tính siêu thấm. Do dễ dàng ứng dụng trong quá trình sản xuất cáp quang và cáp điện cũng như quy trình gia công đơn giản, vật liệu sợi siêu thấm hiện đang là vật liệu chống thấm nước được ưa chuộng trong sản xuất cáp và cáp quang, đặc biệt là cáp quang khô.

Ứng dụng trong sản xuất cáp điện

Với sự tăng cường không ngừng của việc xây dựng cơ sở hạ tầng ở Trung Quốc, nhu cầu về cáp điện phục vụ các dự án điện lực ngày càng tăng. Cáp thường được lắp đặt bằng cách chôn trực tiếp, trong rãnh cáp, đường hầm hoặc trên không. Chúng không thể tránh khỏi việc nằm trong môi trường ẩm ướt hoặc tiếp xúc trực tiếp với nước, thậm chí có thể bị ngâm trong nước trong thời gian ngắn hoặc dài, khiến nước từ từ thấm vào bên trong cáp. Dưới tác động của điện trường, các cấu trúc dạng cây có thể hình thành trong lớp cách điện của dây dẫn, hiện tượng này được gọi là hiện tượng cây nước. Khi cây nước phát triển đến một mức độ nhất định, chúng sẽ dẫn đến sự phá vỡ lớp cách điện của cáp. Hiện tượng cây nước hiện nay được quốc tế công nhận là một trong những nguyên nhân chính gây lão hóa cáp. Để nâng cao sự an toàn và độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện, thiết kế và sản xuất cáp phải áp dụng các cấu trúc chống thấm nước hoặc các biện pháp chống nước để đảm bảo cáp có khả năng chống thấm nước tốt.

Nhìn chung, các đường xâm nhập của nước trong cáp có thể được chia thành hai loại: xâm nhập xuyên tâm (hoặc ngang) qua lớp vỏ và xâm nhập dọc (hoặc trục) dọc theo dây dẫn và lõi cáp. Đối với việc ngăn nước xâm nhập xuyên tâm (ngang), người ta thường sử dụng lớp vỏ ngăn nước toàn diện, chẳng hạn như băng composite nhôm-nhựa được quấn dọc và sau đó ép đùn với polyethylene. Nếu cần ngăn nước xâm nhập xuyên tâm hoàn toàn, người ta sẽ sử dụng cấu trúc vỏ bằng kim loại. Đối với các loại cáp thông dụng, việc bảo vệ ngăn nước chủ yếu tập trung vào sự xâm nhập nước dọc (trục).

Khi thiết kế cấu trúc cáp, các biện pháp chống thấm nước cần tính đến điện trở của nước theo hướng dọc (hoặc trục) của dây dẫn, điện trở của nước bên ngoài lớp cách điện và điện trở của nước trong toàn bộ cấu trúc. Phương pháp chung để chống thấm nước cho dây dẫn là sử dụng vật liệu chống thấm nước bên trong và trên bề mặt dây dẫn. Đối với cáp cao áp có dây dẫn được chia thành các đoạn, nên sử dụng sợi chống thấm nước làm vật liệu chống thấm nước ở giữa, như thể hiện trong Hình 1. Sợi chống thấm nước cũng có thể được áp dụng trong các cấu trúc chống thấm toàn bộ. Bằng cách đặt sợi chống thấm nước hoặc dây thừng chống thấm nước được dệt từ sợi chống thấm nước vào các khe hở giữa các thành phần khác nhau của cáp, các kênh dẫn nước chảy dọc theo hướng trục của cáp có thể bị chặn để đảm bảo đáp ứng yêu cầu về độ kín nước theo chiều dọc. Sơ đồ cấu tạo của một cáp chống thấm toàn bộ điển hình được thể hiện trong Hình 2.

Trong các cấu trúc cáp đã đề cập ở trên, vật liệu sợi thấm nước được sử dụng làm bộ phận chắn nước. Cơ chế này dựa trên lượng lớn nhựa siêu thấm có trên bề mặt vật liệu sợi. Khi gặp nước, nhựa sẽ nhanh chóng nở ra gấp mười lăm đến mười lần thể tích ban đầu, tạo thành một lớp chắn nước kín trên mặt cắt ngang chu vi của lõi cáp, chặn các kênh thấm nước và ngăn chặn sự khuếch tán và lan rộng hơn nữa của nước hoặc hơi nước theo hướng dọc, do đó bảo vệ cáp một cách hiệu quả.