Κατά τη λειτουργία των οπτικών και ηλεκτρικών καλωδίων, ο σημαντικότερος παράγοντας που οδηγεί σε υποβάθμιση της απόδοσης είναι η διείσδυση υγρασίας. Εάν εισέλθει νερό σε ένα οπτικό καλώδιο, μπορεί να αυξήσει την εξασθένηση των ινών. Εάν εισέλθει σε ένα ηλεκτρικό καλώδιο, μπορεί να μειώσει την απόδοση μόνωσης του καλωδίου, επηρεάζοντας τη λειτουργία του. Επομένως, οι μονάδες αποκλεισμού νερού, όπως τα υλικά απορρόφησης νερού, σχεδιάζονται στη διαδικασία κατασκευής των οπτικών και ηλεκτρικών καλωδίων για να αποτρέπουν τη διείσδυση υγρασίας ή νερού, εξασφαλίζοντας την ασφάλεια λειτουργίας.
Οι κύριες μορφές προϊόντων υδατοαπορροφητικών υλικών περιλαμβάνουν υδατοαπορροφητική σκόνη,ταινία που μπλοκάρει το νερό, νήμα που μπλοκάρει το νερόκαι γράσο που εμποδίζει την εισχώρηση νερού με διογκωτικό τρόπο, κ.λπ. Ανάλογα με την τοποθεσία εφαρμογής, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας τύπος υλικού που εμποδίζει την εισχώρηση νερού ή μπορούν να χρησιμοποιηθούν ταυτόχρονα διάφοροι τύποι για να διασφαλιστεί η αδιάβροχη απόδοση των καλωδίων.
Με την ταχεία εφαρμογή της τεχνολογίας 5G, η χρήση οπτικών καλωδίων γίνεται ολοένα και πιο διαδεδομένη και οι απαιτήσεις για αυτά γίνονται αυστηρότερες. Ιδιαίτερα με την εισαγωγή απαιτήσεων για το περιβάλλον και την προστασία του περιβάλλοντος, τα πλήρως στεγνά οπτικά καλώδια προτιμώνται ολοένα και περισσότερο από την αγορά. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των πλήρως στεγνών οπτικών καλωδίων είναι ότι δεν χρησιμοποιούν γράσο πλήρωσης που εμποδίζει το νερό ή γράσο που εμποδίζει το νερό που διογκώνεται. Αντ' αυτού, χρησιμοποιούνται ταινία φραγμού νερού και ίνες φραγμού νερού για την φραγή του νερού σε ολόκληρη τη διατομή του καλωδίου.
Η εφαρμογή ταινίας που εμποδίζει το νερό σε καλώδια και οπτικά καλώδια είναι αρκετά συνηθισμένη και υπάρχει άφθονη ερευνητική βιβλιογραφία σχετικά με αυτήν. Ωστόσο, υπάρχει σχετικά λιγότερη έρευνα που αναφέρεται σε νήματα που εμποδίζουν το νερό, ιδιαίτερα σε υλικά ινών που εμποδίζουν το νερό με υπεραπορροφητικές ιδιότητες. Λόγω της εύκολης αποκόλλησης τους κατά την κατασκευή οπτικών και ηλεκτρικών καλωδίων και της απλής επεξεργασίας, τα υπεραπορροφητικά υλικά ινών είναι σήμερα το προτιμώμενο υλικό που εμποδίζει το νερό στην κατασκευή καλωδίων και οπτικών καλωδίων, ιδίως ξηρών οπτικών καλωδίων.
Εφαρμογή στην κατασκευή καλωδίων ισχύος
Με τη συνεχή ενίσχυση της κατασκευής υποδομών στην Κίνα, η ζήτηση για καλώδια ισχύος από υποστηρικτικά έργα ενέργειας συνεχίζει να αυξάνεται. Τα καλώδια συνήθως εγκαθίστανται με άμεση ταφή, σε τάφρους καλωδίων, σήραγγες ή με εναέριες μεθόδους. Βρίσκονται αναπόφευκτα σε υγρά περιβάλλοντα ή σε άμεση επαφή με το νερό και μπορεί ακόμη και να βυθιστούν στο νερό βραχυπρόθεσμα ή μακροπρόθεσμα, προκαλώντας τη βραδεία διείσδυση του νερού στο εσωτερικό του καλωδίου. Υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου, μπορούν να σχηματιστούν δενδρώδεις δομές στο μονωτικό στρώμα του αγωγού, ένα φαινόμενο γνωστό ως water treeing. Όταν τα water tree αναπτύσσονται σε κάποιο βαθμό, θα οδηγήσουν σε βλάβη της μόνωσης του καλωδίου. Η water treeing αναγνωρίζεται πλέον διεθνώς ως μία από τις κύριες αιτίες γήρανσης των καλωδίων. Για τη βελτίωση της ασφάλειας και της αξιοπιστίας του συστήματος τροφοδοσίας, ο σχεδιασμός και η κατασκευή καλωδίων πρέπει να υιοθετούν δομές που εμποδίζουν το νερό ή μέτρα στεγανοποίησης για να διασφαλιστεί ότι το καλώδιο έχει καλή απόδοση αποκλεισμού του νερού.
Οι διαδρομές διείσδυσης νερού στα καλώδια μπορούν γενικά να χωριστούν σε δύο τύπους: ακτινική (ή εγκάρσια) διείσδυση μέσω του περιβλήματος και διαμήκης (ή αξονική) διείσδυση κατά μήκος του αγωγού και του πυρήνα του καλωδίου. Για ακτινική (εγκάρσια) παρεμπόδιση του νερού, χρησιμοποιείται συχνά μια ολοκληρωμένη θήκη παρεμπόδισης του νερού, όπως μια σύνθετη ταινία αλουμινίου-πλαστικού που τυλίγεται διαμήκως και στη συνέχεια εξωθείται με πολυαιθυλένιο. Εάν απαιτείται πλήρης ακτινική παρεμπόδιση του νερού, υιοθετείται μια μεταλλική δομή θήκης. Για τα καλώδια που χρησιμοποιούνται συνήθως, η προστασία από το μπλοκάρισμα του νερού επικεντρώνεται κυρίως στη διαμήκη (αξονική) διείσδυση του νερού.
Κατά τον σχεδιασμό της δομής του καλωδίου, τα μέτρα στεγανοποίησης θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη την αντοχή στο νερό κατά τη διαμήκη (ή αξονική) κατεύθυνση του αγωγού, την αντοχή στο νερό έξω από το μονωτικό στρώμα και την αντοχή στο νερό σε ολόκληρη τη δομή. Η γενική μέθοδος για τους αγωγούς που εμποδίζουν το νερό είναι η πλήρωση υλικών που εμποδίζουν το νερό μέσα και πάνω στην επιφάνεια του αγωγού. Για καλώδια υψηλής τάσης με αγωγούς χωρισμένους σε τομείς, συνιστάται η χρήση νήματος που εμποδίζει το νερό ως υλικό που εμποδίζει το νερό στο κέντρο, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1. Το νήμα που εμποδίζει το νερό μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε κατασκευές πλήρους δομής που εμποδίζουν το νερό. Τοποθετώντας νήματα που εμποδίζουν το νερό ή σχοινιά που εμποδίζουν το νερό υφασμένα από νήμα που εμποδίζει το νερό στα κενά μεταξύ των διαφόρων εξαρτημάτων του καλωδίου, τα κανάλια για τη ροή του νερού κατά μήκος της αξονικής κατεύθυνσης του καλωδίου μπορούν να μπλοκαριστούν για να διασφαλιστεί ότι πληρούνται οι απαιτήσεις διαμήκους στεγανότητας. Το σχηματικό διάγραμμα ενός τυπικού καλωδίου πλήρους δομής που εμποδίζει το νερό φαίνεται στο Σχήμα 2.
Στις προαναφερθείσες δομές καλωδίων, ως μονάδα αποκλεισμού νερού χρησιμοποιούνται υλικά ινών που απορροφούν το νερό. Ο μηχανισμός βασίζεται στη μεγάλη ποσότητα υπεραπορροφητικής ρητίνης που υπάρχει στην επιφάνεια του υλικού ινών. Όταν συναντά νερό, η ρητίνη διαστέλλεται γρήγορα σε όγκο μεγαλύτερο από τον αρχικό της, σχηματίζοντας ένα κλειστό στρώμα αποκλεισμού νερού στην περιφερειακή διατομή του πυρήνα του καλωδίου, εμποδίζοντας τα κανάλια διείσδυσης νερού και σταματώντας την περαιτέρω διάχυση και επέκταση νερού ή υδρατμών κατά μήκος της διαμήκους κατεύθυνσης, προστατεύοντας έτσι αποτελεσματικά το καλώδιο.
Εφαρμογή σε οπτικά καλώδια
Η απόδοση οπτικής μετάδοσης, η μηχανική απόδοση και η περιβαλλοντική απόδοση των οπτικών καλωδίων είναι οι πιο βασικές απαιτήσεις ενός συστήματος επικοινωνίας. Ένα μέτρο για να διασφαλιστεί η διάρκεια ζωής ενός οπτικού καλωδίου είναι η αποτροπή της διείσδυσης νερού στην οπτική ίνα κατά τη λειτουργία, η οποία θα μπορούσε να προκαλέσει αυξημένη απώλεια (δηλαδή, απώλεια υδρογόνου). Η διείσδυση νερού επηρεάζει τις κορυφές απορρόφησης φωτός της οπτικής ίνας στην περιοχή μήκους κύματος από 1,3μm έως 1,60μm, οδηγώντας σε αυξημένη απώλεια οπτικής ίνας. Αυτή η ζώνη μήκους κύματος καλύπτει τα περισσότερα από τα παράθυρα μετάδοσης που χρησιμοποιούνται στα τρέχοντα συστήματα οπτικών επικοινωνιών. Επομένως, ο σχεδιασμός της αδιάβροχης δομής καθίσταται βασικό στοιχείο στην κατασκευή οπτικών καλωδίων.
Ο σχεδιασμός δομής αποκλεισμού νερού στα οπτικά καλώδια χωρίζεται σε ακτινικό σχεδιασμό αποκλεισμού νερού και διαμήκη σχεδιασμό αποκλεισμού νερού. Ο ακτινικός σχεδιασμός αποκλεισμού νερού υιοθετεί ένα ολοκληρωμένο περίβλημα αποκλεισμού νερού, δηλαδή μια δομή με σύνθετη ταινία αλουμινίου-πλαστικού ή χάλυβα-πλαστικού τυλιγμένη διαμήκως και στη συνέχεια εξωθημένη με πολυαιθυλένιο. Ταυτόχρονα, ένας χαλαρός σωλήνας κατασκευασμένος από πολυμερή υλικά όπως PBT (τερεφθαλικό πολυβουτυλένιο) ή ανοξείδωτο χάλυβα προστίθεται έξω από την οπτική ίνα. Στον σχεδιασμό διαμήκους αδιάβροχης δομής, η εφαρμογή πολλαπλών στρώσεων υλικών αποκλεισμού νερού λαμβάνεται υπόψη για κάθε μέρος της δομής. Το υλικό αποκλεισμού νερού μέσα στον χαλαρό σωλήνα (ή στις αυλακώσεις ενός καλωδίου τύπου σκελετού) αλλάζει από γράσο αποκλεισμού νερού τύπου πλήρωσης σε υλικό ινών απορροφητικό νερού για τον σωλήνα. Μία ή δύο κλωστές νήματος αποκλεισμού νερού τοποθετούνται παράλληλα με το στοιχείο ενίσχυσης του πυρήνα του καλωδίου για να αποτραπεί η διείσδυση εξωτερικών υδρατμών διαμήκως κατά μήκος του στοιχείου αντοχής. Εάν είναι απαραίτητο, ίνες αποκλεισμού νερού μπορούν επίσης να τοποθετηθούν στα κενά μεταξύ των κλώνων χαλαρών σωλήνων για να διασφαλιστεί ότι το οπτικό καλώδιο περνάει αυστηρές δοκιμές διείσδυσης νερού. Η δομή ενός πλήρως στεγνού οπτικού καλωδίου χρησιμοποιεί συχνά έναν τύπο στρωματικής έλικας, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3.
Ώρα δημοσίευσης: 28 Αυγούστου 2025