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

Trong quá trình vận hành cáp quang và cáp điện, yếu tố quan trọng nhất dẫn đến suy giảm hiệu suất là sự xâm nhập của độ ẩm. Nếu nước xâm nhập vào cáp quang, nó có thể làm tăng suy hao sợi quang; nếu nước 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 chặn nước, chẳng hạn như vật liệu hấp thụ nước, được thiết kế trong quy trình sản xuất cáp quang và cáp điện để ngăn chặn độ ẩm hoặc sự xâm nhập của nước, đảm bảo an toàn vận hành.

Các dạng sản phẩm chính của vật liệu thấm nước bao gồm bột thấm nước,băng cản nước, sợi chặn nướcvà mỡ chặn nước dạng trương nở, v.v. Tùy thuộc vào vị trí ứng dụng, có thể sử dụng một loại vật liệu chặn nước hoặc có thể sử dụng đồng thời nhiều loại khác nhau để đảm bảo hiệu suất 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 việc đưa ra các yêu cầu bảo vệ môi trường và xanh, cáp quang khô hoàn toàn đang 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 nước dạng điền đầy hay mỡ chống thấm nước dạng trương nở. Thay vào đó, băng chống thấm nước và sợi chống thấm nước được sử dụng để chống thấm nước trên toàn bộ mặt cắt ngang của cáp.

Việc ứng dụng băng cản nước trong cáp và cáp quang khá phổ biến, và có rất nhiều tài liệu nghiên cứu về nó. Tuy nhiên, có tương đối ít nghiên cứu được báo cáo về sợi cản nước, đặc biệt là về vật liệu sợi cản nước có đặc tính siêu thấm. Do dễ dàng gia công 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 cản 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 việc xây dựng cơ sở hạ tầng liên tục được tăng cường tại Trung Quốc, nhu cầu về cáp điện phục vụ các dự án điện tiếp tục tăng. Cáp thường được lắp đặt bằng phương pháp chôn trực tiếp, trong rãnh cáp, đường hầm hoặc phương pháp trên cao. Chúng chắc chắn phải ở 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 hạn, khiến nước từ từ thấm vào bên trong cáp. Dưới tác động của điện trường, các cấu trúc giống như cây có thể hình thành trong lớp cách điện của dây dẫn, một hiện tượng được gọi là cây nước. Khi cây nước phát triển đến một mức độ nhất định, chúng sẽ dẫn đến sự phá hủy lớp cách điện của cáp. Hiện tượng cây nước hiện được quốc tế công nhận là một trong những nguyên nhân chính gây lão hóa cáp. Để cải thiện tính an toàn và độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện, thiết kế và sản xuất cáp phải áp dụng các cấu trúc chặn nước hoặc các biện pháp chống thấm để đảm bảo cáp có hiệu suất chặn nước tốt.

Đường dẫn nước thấm vào cáp thường được chia thành hai loại: thấm xuyên tâm (hoặc ngang) qua vỏ bọc, và thấm dọc (hoặc dọc trục) dọc theo ruột dẫn và lõi cáp. Đối với chống thấm xuyên tâm (ngang), thường sử dụng vỏ chống thấm toàn diện, chẳng hạn như băng composite nhôm-nhựa được quấn dọc và sau đó đùn bằng polyethylene. Nếu cần chống thấm xuyên tâm hoàn toàn, cấu trúc vỏ kim loại được sử dụng. Đối với các loại cáp thông dụng, biện pháp chống thấm nước chủ yếu tập trung vào sự thấm nước theo chiều dọc (trục).

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

Trong các kết cấu cáp nêu trên, vật liệu sợi thấm nước được sử dụng làm bộ phận ngăn nước. Cơ chế hoạt động dựa trên lượng lớn nhựa siêu thấm có trên bề mặt vật liệu sợi. Khi gặp nước, nhựa sẽ nhanh chóng nở ra gấp 10 lần thể tích ban đầu, tạo thành một lớp chắn nước khép kín trên mặt cắt ngang chu vi của lõi cáp, chặn các kênh thấm nước, ngăn chặn sự khuếch tán và lan rộng của nước hoặc hơi nước theo chiều dọc, do đó bảo vệ cáp hiệu quả.