יישום סיבים סופגי מים בכבלים אופטיים וכבלי חשמל

במהלך הפעלת כבלים אופטיים וחשמליים, הגורם המשמעותי ביותר המוביל לירידה בביצועים הוא חדירת לחות. אם מים חודרים לכבל אופטי, הם עלולים להגביר את ניכוי הסיבים; אם הם חודרים לכבל חשמלי, הם עלולים להפחית את ביצועי הבידוד של הכבל, ולהשפיע על פעולתו. לכן, יחידות חוסמות מים, כגון חומרים סופגי מים, מתוכננות בתהליך הייצור של כבלים אופטיים וחשמליים כדי למנוע חדירת לחות או מים, ובכך להבטיח בטיחות תפעולית.

צורות המוצר העיקריות של חומרים סופגי מים כוללות אבקה סופגת מים,סרט חסימה למים, חוט חוסם מים, וגריז חוסם מים מסוג נפיחות וכו'. בהתאם לאתר היישום, ניתן להשתמש בסוג אחד של חומר חוסם מים, או בכמה סוגים שונים בו זמנית כדי להבטיח את ביצועי האיטום למים של הכבלים.

עם היישום המהיר של טכנולוגיית 5G, השימוש בכבלים אופטיים הופך נפוץ יותר ויותר, והדרישות עבורם הולכות ומחמירות. במיוחד עם הצגת דרישות ירוקות והגנה על הסביבה, כבלים אופטיים יבשים לחלוטין זוכים למועדפים גוברת בשוק. מאפיין משמעותי של כבלים אופטיים יבשים לחלוטין הוא שהם אינם משתמשים בגריז חוסם מים מסוג מילוי או גריז חוסם מים מסוג נפיחות. במקום זאת, סרט חסימת מים וסיבים חוסמי מים משמשים לחסימת מים על פני כל חתך הרוחב של הכבל.

השימוש בסרט חסימת מים בכבלים וכבלים אופטיים הוא די נפוץ, וקיים עליו ספרות מחקרית עשירה. עם זאת, יש פחות מחקרים שדווחו על חוט חסימת מים, במיוחד על חומרי סיבים חוסמי מים בעלי תכונות סופגות במיוחד. בשל קלות הפירוק שלהם במהלך ייצור כבלים אופטיים וחשמליים ועיבוד פשוט, חומרי סיבים סופגים במיוחד הם כיום חומר חסימת המים המועדף בייצור כבלים וכבלים אופטיים, במיוחד כבלים אופטיים יבשים.

יישום בייצור כבלי חשמל

עם התחזקות מתמשכת של בניית התשתיות בסין, הביקוש לכבלי חשמל מפרויקטים תומכים בתחום החשמל ממשיך לעלות. כבלים מותקנים בדרך כלל באמצעות קבורה ישירה, בתעלות כבלים, מנהרות או בשיטות עיליות. הם נמצאים באופן בלתי נמנע בסביבות לחות או במגע ישיר עם מים, ואף עשויים להיות שקועים במים לטווח קצר או ארוך, מה שגורם למים לחדור באיטיות לתוך פנים הכבל. תחת פעולת שדה חשמלי, מבנים דמויי עץ יכולים להיווצר בשכבת הבידוד של המוליך, תופעה המכונה "עצי מים". כאשר עצי מים גדלים במידה מסוימת, הם יובילו להתמוטטות בידוד הכבל. "עצי מים" מוכרים כיום בעולם כאחד הגורמים העיקריים להזדקנות כבלים. כדי לשפר את הבטיחות והאמינות של מערכת אספקת החשמל, תכנון וייצור כבלים חייבים לאמץ מבנים לחסימת מים או אמצעי איטום כדי להבטיח שלכבל יש ביצועי חסימת מים טובים.

ניתן לחלק באופן כללי נתיבי חדירת מים בכבלים לשני סוגים: חדירה רדיאלית (או רוחבית) דרך המעטפת, וחדירה אורכית (או צירית) לאורך המוליך וליבת הכבל. לחסימת מים רדיאלית (רוחבית), משתמשים לעתים קרובות במעטפת חסימת מים מקיפה, כגון סרט מרוכב מאלומיניום-פלסטיק עטוף לאורכו ולאחר מכן מודפס עם פוליאתילן. אם נדרשת חסימה רדיאלית מלאה של מים, מאומץ מבנה מעטפת מתכת. עבור כבלים נפוצים, הגנה מפני חסימת מים מתמקדת בעיקר בחדירת מים אורכית (צירית).

בעת תכנון מבנה הכבל, יש לקחת בחשבון את עמידות המים בכיוון האורכי (או הצירי) של המוליך, את עמידות המים מחוץ לשכבת הבידוד ואת עמידות המים לאורך כל המבנה. השיטה הכללית לחסימת מים במוליכים היא למלא חומרי חסימת מים בתוך המוליך ועל פני השטח. עבור כבלי מתח גבוה עם מוליכים המחולקים למגזרים, מומלץ להשתמש בחוט חסימת מים כחומר חסימת מים במרכז, כפי שמוצג באיור 1. ניתן ליישם חוט חסימת מים גם במבנים חסימת מים בעלי מבנה מלא. על ידי הנחת חוט חסימת מים או חבלים חסימת מים ארוגים מחוט חסימת מים ברווחים בין הרכיבים השונים של הכבל, ניתן לחסום את התעלות לזרימת המים לאורך הכיוון הצירי של הכבל כדי להבטיח עמידה בדרישות אטימות המים האורכיות. דיאגרמה סכמטית של כבל חסימת מים טיפוסי בעל מבנה מלא מוצגת באיור 2.

במבני הכבלים שהוזכרו לעיל, חומרי סיבים סופגי מים משמשים כיחידת חסימת מים. המנגנון מסתמך על כמות גדולה של שרף סופג-על הקיימת על פני חומר הסיבים. כאשר השרף נתקל במים, הוא מתרחב במהירות עד פי נפחו המקורי, ויוצר שכבה סגורה וחוסמת מים על חתך הרוחב ההיקפי של ליבת הכבל, חוסמת את תעלות חדירת המים ועוצרת את דיפוזיה והתפשטות נוספת של מים או אדי מים לאורך, ובכך מגן ביעילות על הכבל.