Během provozu optických a elektrických kabelů je nejvýznamnějším faktorem vedoucím ke snížení výkonu pronikání vlhkosti. Pokud se voda dostane do optického kabelu, může zvýšit útlum vlákna; pokud se dostane do elektrického kabelu, může snížit izolační vlastnosti kabelu a ovlivnit jeho provoz. Proto se do výrobního procesu optických a elektrických kabelů zavádějí hydroizolační prvky, jako jsou materiály absorbující vodu, aby se zabránilo pronikání vlhkosti nebo vody a byla zajištěna provozní bezpečnost.
Mezi hlavní formy produktů z materiálů savých na vodu patří prášek savý na vodu,hydroizolační páska, příze blokující vodua bobtnající mazivo blokující vodu atd. V závislosti na místě aplikace lze použít jeden typ materiálu blokujícího vodu nebo několik různých typů současně, aby byla zajištěna vodotěsnost kabelů.
S rychlým rozšířením technologie 5G se používání optických kabelů stále více rozšiřuje a požadavky na ně se zpřísňují. Zejména se zavedením ekologických a environmentálních požadavků se na trhu stále více upřednostňují plně suché optické kabely. Významnou vlastností plně suchých optických kabelů je, že nepoužívají plnicí vodotěsné mazivo ani bobtnavé vodotěsné mazivo. Místo toho se pro vodotěsnou izolaci v celém průřezu kabelu používá vodotěsná páska a vodotěsná vlákna.
Použití vodotěsné pásky v kabelech a optických kabelech je poměrně běžné a existuje o něm rozsáhlá výzkumná literatura. Relativně méně výzkumu je však publikováno o vodotěsné přízi, zejména o vodotěsných vláknitých materiálech se superabsorpčními vlastnostmi. Vzhledem ke snadnému odvíjení při výrobě optických a elektrických kabelů a jednoduchému zpracování jsou superabsorpční vláknité materiály v současné době preferovaným vodotěsným materiálem při výrobě kabelů a optických kabelů, zejména suchých optických kabelů.
Použití ve výrobě silových kabelů
S neustálým posilováním výstavby infrastruktury v Číně stále roste poptávka po silových kabelech z řad podpůrných energetických projektů. Kabely se obvykle instalují přímým zakopáním, v kabelových výkopech, tunelech nebo nadzemními metodami. Nevyhnutelně se nacházejí ve vlhkém prostředí nebo v přímém kontaktu s vodou a mohou být dokonce krátkodobě nebo dlouhodobě ponořeny do vody, což způsobuje pomalé pronikání vody do vnitřku kabelu. Působením elektrického pole se v izolační vrstvě vodiče mohou tvořit stromovité struktury, což je jev známý jako vodní stromy. Když vodní stromy narostou do určité míry, vedou k narušení izolace kabelu. Vodní stromy jsou nyní mezinárodně uznávány jako jedna z hlavních příčin stárnutí kabelů. Pro zlepšení bezpečnosti a spolehlivosti napájecího systému musí návrh a výroba kabelů zavést vodotěsné konstrukce nebo hydroizolační opatření, aby se zajistila dobrá vodotěsnost kabelu.
Cesty pronikání vody v kabelech lze obecně rozdělit na dva typy: radiální (nebo příčný) pronikání pláštěm a podélné (nebo axiální) pronikání podél vodiče a jádra kabelu. Pro radiální (příčné) utěsnění vody se často používá komplexní plášť blokující vodu, jako je například hliníkovo-plastová kompozitní páska podélně ovinutá a poté extrudovaná polyethylenem. Pokud je vyžadováno úplné radiální utěsnění vody, volí se kovová konstrukce pláště. U běžně používaných kabelů se ochrana proti utěsnění vody zaměřuje hlavně na podélné (axiální) pronikání vody.
Při navrhování kabelové konstrukce by měla vodotěsná opatření zohledňovat vodotěsnost v podélném (nebo axiálním) směru vodiče, vodotěsnost vně izolační vrstvy a vodotěsnost v celé konstrukci. Obecnou metodou pro vodotěsné vodiče je naplnění vodotěsných materiálů uvnitř a na povrchu vodiče. U vysokonapěťových kabelů s vodiči rozdělenými do sektorů se doporučuje použít vodotěsnou přízi jako vodotěsný materiál uprostřed, jak je znázorněno na obrázku 1. Vodotěsnou přízi lze použít i v plnostrukturních vodotěsných konstrukcích. Umístěním vodotěsné příze nebo vodotěsných lan utkaných z vodotěsné příze do mezer mezi různými komponenty kabelu lze zablokovat kanály pro tok vody podél axiálního směru kabelu, aby se zajistilo splnění požadavků na podélnou vodotěsnost. Schéma typického vodotěsného kabelu s plnostrukturou je znázorněno na obrázku 2.
Ve výše zmíněných kabelových strukturách se jako vodotěsná jednotka používají vláknité materiály absorbující vodu. Mechanismus je založen na velkém množství superabsorpční pryskyřice přítomné na povrchu vláknitého materiálu. Při kontaktu s vodou se pryskyřice rychle rozpíná na ≤≤≤≤násobek svého původního objemu, čímž na obvodovém průřezu jádra kabelu vytváří uzavřenou vodotěsnou vrstvu, která blokuje kanálky pro pronikání vody a zastavuje další difúzi a šíření vody nebo vodní páry v podélném směru, čímž účinně chrání kabel.
Aplikace v optických kabelech
Optický přenosový výkon, mechanický výkon a vliv na životní prostředí na optické kabely jsou nejzákladnějšími požadavky komunikačního systému. Jedním z opatření k zajištění životnosti optického kabelu je zabránění pronikání vody do optického vlákna během provozu, což by mohlo způsobit zvýšené ztráty (tj. ztráty vodíku). Vniknutí vody ovlivňuje vrcholy absorpce světla optickým vláknem v rozsahu vlnových délek od 1,3 μm do 1,60 μm, což vede ke zvýšeným ztrátám optického vlákna. Toto vlnové pásmo pokrývá většinu přenosových oken používaných v současných optických komunikačních systémech. Proto se vodotěsná konstrukce stává klíčovým prvkem při konstrukci optických kabelů.
Konstrukce vodotěsné konstrukce v optických kabelech se dělí na radiální a podélnou. Radiální konstrukce s vodotěsnou konstrukcí využívá komplexní vodotěsný plášť, tj. konstrukci s hliníkovo-plastovou nebo ocelovo-plastovou kompozitní páskou, podélně ovinutou a následně extrudovanou polyethylenem. Současně je na vnější stranu optického vlákna přidána volná trubice vyrobená z polymerních materiálů, jako je PBT (polybutylentereftalát) nebo nerezová ocel. V podélné vodotěsné konstrukci se pro každou část konstrukce uvažuje o aplikaci více vrstev vodotěsných materiálů. Vodotěsný materiál uvnitř volné trubice (nebo v drážkách u kabelu kostrového typu) se mění z výplňového vodotěsného maziva na vodotěsný vláknitý materiál trubice. Jeden nebo dva prameny vodotěsné příze jsou umístěny rovnoběžně s výztužným prvkem jádra kabelu, aby se zabránilo pronikání vnější vodní páry podél výztužného prvku. V případě potřeby lze vodotěsná vlákna umístit také do mezer mezi lanky volných trubic, aby se zajistilo, že optický kabel projde přísnými testy vodotěsnosti. Struktura plně suchého optického kabelu často používá vrstvený typ lanka, jak je znázorněno na obrázku 3.
Čas zveřejnění: 28. srpna 2025