Durante u funziunamentu di i cavi ottici è elettrici, u fattore u più significativu chì porta à a degradazione di e prestazioni hè a penetrazione di l'umidità. Se l'acqua entra in un cavu otticu, pò aumentà l'attenuazione di a fibra; se entra in un cavu elettricu, pò riduce e prestazioni d'isolamentu di u cavu, affettendu u so funziunamentu. Dunque, l'unità chì bloccanu l'acqua, cum'è i materiali chì assorbenu l'acqua, sò cuncepite in u prucessu di fabricazione di cavi ottici è elettrici per impedisce a penetrazione di l'umidità o di l'acqua, assicurendu a sicurezza operativa.
I principali tipi di prudutti di materiali chì assorbenu l'acqua includenu a polvere chì assorbe l'acqua,nastro impermeabilizante, filatu chì blocca l'acqua, è grassu chì blocca l'acqua di tipu gonfiore, ecc. Sicondu u situ di applicazione, pò esse adupratu un tipu di materiale chì blocca l'acqua, o parechji tipi diversi ponu esse aduprati simultaneamente per assicurà a prestazione impermeabile di i cavi.
Cù a rapida applicazione di a tecnulugia 5G, l'usu di cavi ottici hè diventatu sempre più diffusu, è i requisiti per elli sò diventati più severi. In particulare cù l'introduzione di requisiti di prutezzione verde è ambientale, i cavi ottici cumpletamente secchi sò sempre più favuriti da u mercatu. Una caratteristica significativa di i cavi ottici cumpletamente secchi hè chì ùn utilizanu micca grassu chì blocca l'acqua di tipu riempiente o grassu chì blocca l'acqua di tipu gonfiore. Invece, u nastro chì blocca l'acqua è e fibre chì bloccanu l'acqua sò aduprate per bluccà l'acqua in tutta a sezione trasversale di u cavu.
L'applicazione di nastri impermeabilizzanti in cavi è cavi ottici hè abbastanza cumuna, è ci hè una literatura di ricerca abbundante nantu à questu. Tuttavia, ci hè relativamente menu ricerca riportata nantu à u filatu impermeabilizzante, in particulare nantu à i materiali in fibre impermeabilizzanti cù proprietà super assorbenti. A causa di a so facilità di svuotamentu durante a fabricazione di cavi ottici è elettrici è di a so trasfurmazione simplice, i materiali in fibre super assorbenti sò attualmente u materiale impermeabilizzante preferitu in a fabricazione di cavi è cavi ottici, in particulare cavi ottici secchi.
Applicazione in a fabricazione di cavi di putenza
Cù u rinfurzamentu cuntinuu di a custruzzione di l'infrastrutture in Cina, a dumanda di cavi elettrici da i prughjetti energetichi di supportu cuntinueghja à cresce. I cavi sò generalmente installati per interruzzione diretta, in trincee per cavi, tunnelli o metudi sopraelevati. Sò inevitabilmente in ambienti umidi o in cuntattu direttu cù l'acqua, è ponu ancu esse immersi in acqua à cortu o longu andà, pruvucendu a penetrazione lenta di l'acqua in l'internu di u cavu. Sottu l'azione di un campu elettricu, si ponu furmà strutture simili à arburi in u stratu d'isolamentu di u cunduttore, un fenomenu cunnisciutu cum'è arburazione acquatica. Quandu l'arburi acquatici crescenu finu à un certu puntu, portanu à a rottura di l'isolamentu di u cavu. L'arburazione acquatica hè oghje ricunnisciuta internaziunale cum'è una di e cause principali di l'invecchiamentu di i cavi. Per migliurà a sicurezza è l'affidabilità di u sistema di alimentazione elettrica, a cuncepzione è a fabricazione di i cavi devenu aduttà strutture chì bloccanu l'acqua o misure d'impermeabilizazione per assicurà chì u cavu abbia una bona prestazione di bloccu di l'acqua.
I percorsi di penetrazione di l'acqua in i cavi ponu generalmente esse divisi in dui tipi: penetrazione radiale (o trasversale) attraversu a guaina, è penetrazione longitudinale (o assiale) longu u cunduttore è u core di u cavu. Per u bloccu radiale (trasversale) di l'acqua, si usa spessu una guaina cumpleta chì blocca l'acqua, cum'è un nastru cumpostu d'aluminiu-plastica avvoltu longitudinalmente è poi estrusu cù polietilene. Sè hè necessariu un bloccu radiale cumpletu di l'acqua, si aduttà una struttura di guaina metallica. Per i cavi cumunemente usati, a prutezzione chì blocca l'acqua si cuncentra principalmente nantu à a penetrazione longitudinale (assiale) di l'acqua.
Quandu si cuncepisce a struttura di u cavu, e misure d'impermeabilità devenu tene contu di a resistenza à l'acqua in a direzzione longitudinale (o assiale) di u cunduttore, a resistenza à l'acqua fora di u stratu d'isolamentu è a resistenza à l'acqua in tutta a struttura. U metudu generale per i cunduttori chì bloccanu l'acqua hè di riempie i materiali chì bloccanu l'acqua in l'internu è nantu à a superficia di u cunduttore. Per i cavi d'alta tensione cù cunduttori divisi in settori, si cunsiglia l'usu di filu chì blocca l'acqua cum'è materiale chì blocca l'acqua in u centru, cum'è mostratu in a Figura 1. U filu chì blocca l'acqua pò ancu esse applicatu in strutture chì bloccanu l'acqua à struttura cumpleta. Piazzendu filu chì blocca l'acqua o corde chì bloccanu l'acqua tessute da filu chì blocca l'acqua in i spazii trà i vari cumpunenti di u cavu, i canali per chì l'acqua scorri longu a direzzione assiale di u cavu ponu esse bluccati per assicurà chì i requisiti di tenuta stagna longitudinale sianu soddisfatti. U diagramma schematicu di un tipicu cavu chì blocca l'acqua à struttura cumpleta hè mostratu in a Figura 2.
In e strutture di cavi citate sopra, i materiali in fibra chì assorbenu l'acqua sò aduprati cum'è unità di bloccu di l'acqua. U mecanismu si basa nantu à a grande quantità di resina superassorbente presente nantu à a superficia di u materiale in fibra. Quandu scontra l'acqua, a resina si espande rapidamente finu à volte u so vulume originale, furmendu un stratu chjusu chì blocca l'acqua nantu à a sezione trasversale circunferenziale di u core di u cavu, bluccendu i canali di penetrazione di l'acqua è impedendu l'ulteriore diffusione è estensione di l'acqua o di u vapore acqueo longu a direzzione longitudinale, pruteggendu cusì efficacemente u cavu.
Applicazione in Cavi Ottici
E prestazioni di trasmissione ottica, e prestazioni meccaniche è e prestazioni ambientali di i cavi ottici sò i requisiti più basi di un sistema di cumunicazione. Una misura per assicurà a durata di vita di un cavu otticu hè di impedisce à l'acqua di penetrà in a fibra ottica durante u funziunamentu, ciò chì causerebbe una perdita aumentata (vale à dì, perdita d'idrogenu). L'intrusione di l'acqua affetta i picchi di assorbimentu di a luce di a fibra ottica in a gamma di lunghezze d'onda da 1,3 μm à 1,60 μm, purtendu à una perdita aumentata di fibra ottica. Questa banda di lunghezza d'onda copre a maiò parte di e finestre di trasmissione aduprate in i sistemi di cumunicazione ottica attuali. Dunque, a cuncepzione di a struttura impermeabile diventa un elementu chjave in a custruzione di i cavi ottici.
U disignu di a struttura di bloccu di l'acqua in i cavi ottici hè divisu in un disignu radiale di bloccu di l'acqua è un disignu longitudinale di bloccu di l'acqua. U disignu radiale di bloccu di l'acqua adotta una guaina cumpleta di bloccu di l'acqua, vale à dì, una struttura cù un nastro cumpostu d'aluminiu-plastica o d'acciaiu-plastica avvoltu longitudinalmente è poi estrusu cù polietilene. Simultaneamente, un tubu scioltu fattu di materiali polimeri cum'è PBT (polibutilene tereftalatu) o acciaio inox hè aghjuntu fora di a fibra ottica. In u disignu di a struttura impermeabile longitudinale, l'applicazione di più strati di materiali di bloccu di l'acqua hè cunsiderata per ogni parte di a struttura. U materiale di bloccu di l'acqua in u tubu scioltu (o in e scanalature di un cavu di tipu scheletru) hè cambiatu da grassu di bloccu di l'acqua di tipu riempimentu à materiale di fibra assorbente d'acqua per u tubu. Unu o dui fili di filu di bloccu di l'acqua sò piazzati paralleli à l'elementu di rinforzu di u core di u cavu per impedisce à u vapore acqueo esternu di penetrà longitudinalmente longu à l'elementu di forza. Se necessariu, e fibre di bloccu di l'acqua ponu ancu esse piazzate in i spazii trà i tubi sciolti infilati per assicurà chì u cavu otticu superi testi rigorosi di penetrazione di l'acqua. A struttura di un cavu otticu cumpletamente seccu usa spessu un tipu di filamentu stratificatu, cum'è mostratu in a Figura 3.
Data di publicazione: 28 d'aostu 2025