ในระหว่างการใช้งานสายใยแก้วนำแสงและสายไฟฟ้า ปัจจัยสำคัญที่สุดที่ทำให้ประสิทธิภาพลดลงคือความชื้น หากน้ำเข้าไปในสายใยแก้วนำแสง อาจทำให้ค่าการลดทอนสัญญาณของเส้นใยแก้วเพิ่มขึ้น หากน้ำเข้าไปในสายไฟฟ้า อาจทำให้ประสิทธิภาพฉนวนของสายลดลง ส่งผลกระทบต่อการทำงาน ดังนั้น จึงได้ออกแบบอุปกรณ์ป้องกันน้ำ เช่น วัสดุดูดซับน้ำ เข้าไปในกระบวนการผลิตสายใยแก้วนำแสงและสายไฟฟ้า เพื่อป้องกันความชื้นหรือน้ำซึมเข้า เพื่อความปลอดภัยในการใช้งาน
รูปแบบผลิตภัณฑ์หลักของวัสดุดูดซับน้ำ ได้แก่ ผงดูดซับน้ำเทปกั้นน้ำ, เส้นด้ายกันน้ำและจารบีกันน้ำชนิดบวม เป็นต้น ขึ้นอยู่กับสถานที่ใช้งาน อาจใช้จารบีกันน้ำชนิดเดียว หรือหลายชนิดพร้อมกัน เพื่อให้แน่ใจว่าสายเคเบิลมีประสิทธิภาพการกันน้ำ
ด้วยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี 5G อย่างรวดเร็ว การใช้สายเคเบิลออปติคัลจึงแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ และข้อกำหนดสำหรับสายเคเบิลออปติคัลก็เข้มงวดยิ่งขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการนำข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมและการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมมาใช้ สายเคเบิลออปติคัลแบบแห้งสนิทจึงได้รับความนิยมมากขึ้นในตลาด คุณสมบัติที่สำคัญของสายเคเบิลออปติคัลแบบแห้งสนิทคือ ไม่ใช้จาระบีกันน้ำแบบเติมหรือจาระบีกันน้ำแบบบวมน้ำ แต่จะใช้เทปกันน้ำและเส้นใยไฟเบอร์กันน้ำเพื่อกันน้ำทั่วทั้งหน้าตัดของสายเคเบิล
การใช้เทปกันน้ำในสายเคเบิลและสายออปติกนั้นค่อนข้างแพร่หลาย และมีงานวิจัยมากมายเกี่ยวกับเรื่องนี้ อย่างไรก็ตาม มีรายงานการวิจัยเกี่ยวกับเส้นด้ายกันน้ำค่อนข้างน้อย โดยเฉพาะอย่างยิ่งวัสดุเส้นใยกันน้ำที่มีคุณสมบัติดูดซับน้ำได้ดี เนื่องจากเส้นใยมีคุณสมบัติดูดซับน้ำได้ดีและคุ้มค่าในการผลิตสายออปติกและสายไฟฟ้า รวมถึงกระบวนการผลิตที่ไม่ซับซ้อน ปัจจุบันวัสดุเส้นใยกันน้ำจึงเป็นที่นิยมใช้ในการผลิตสายเคเบิลและสายออปติก โดยเฉพาะสายออปติกแบบแห้ง
การประยุกต์ใช้ในการผลิตสายไฟฟ้า
ด้วยความแข็งแกร่งอย่างต่อเนื่องของการก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานของจีน ความต้องการสายไฟฟ้าจากโครงการสนับสนุนจึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยทั่วไปแล้วสายเคเบิลจะติดตั้งโดยการฝังโดยตรง ในร่องสายเคเบิล อุโมงค์ หรือวิธีการติดตั้งแบบเหนือศีรษะ สายเคเบิลเหล่านี้มักติดตั้งในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นหรือสัมผัสกับน้ำโดยตรง และอาจถูกแช่อยู่ในน้ำในระยะสั้นหรือระยะยาว ทำให้น้ำซึมเข้าไปในภายในสายเคเบิลอย่างช้าๆ ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า โครงสร้างคล้ายต้นไม้สามารถก่อตัวขึ้นในชั้นฉนวนของตัวนำไฟฟ้า ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "การรดน้ำต้นไม้" (Water Treeing) เมื่อต้นไม้รดน้ำเติบโตในระดับหนึ่ง พวกมันจะนำไปสู่การสลายตัวของฉนวนสายเคเบิล ปัจจุบันการรดน้ำต้นไม้ได้รับการยอมรับในระดับสากลว่าเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการเสื่อมสภาพของสายเคเบิล เพื่อปรับปรุงความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของระบบจ่ายไฟ การออกแบบและผลิตสายเคเบิลจำเป็นต้องใช้โครงสร้างป้องกันน้ำหรือมาตรการกันน้ำเพื่อให้แน่ใจว่าสายเคเบิลมีประสิทธิภาพในการกันน้ำที่ดี
โดยทั่วไปแล้ว เส้นทางการซึมผ่านของน้ำในสายเคเบิลสามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท ได้แก่ การซึมผ่านแนวรัศมี (หรือแนวขวาง) ผ่านปลอกหุ้ม และการเจาะผ่านแนวยาว (หรือแนวแกน) ตามแนวตัวนำและแกนสายเคเบิล สำหรับการป้องกันการซึมผ่านของน้ำในแนวรัศมี (แนวขวาง) มักใช้ปลอกหุ้มป้องกันน้ำที่ครอบคลุม เช่น เทปคอมโพสิตอะลูมิเนียม-พลาสติกที่พันตามยาวแล้วรีดด้วยโพลีเอทิลีน หากต้องการการซึมผ่านแนวรัศมีอย่างสมบูรณ์ จะใช้โครงสร้างปลอกหุ้มโลหะ สำหรับสายเคเบิลที่ใช้กันทั่วไป การป้องกันการซึมผ่านของน้ำจะเน้นที่การซึมผ่านของน้ำในแนวยาว (แนวแกน) เป็นหลัก
ในการออกแบบโครงสร้างสายเคเบิล มาตรการป้องกันน้ำควรคำนึงถึงความต้านทานน้ำในแนวยาว (หรือแนวแกน) ของตัวนำ ความต้านทานน้ำภายนอกชั้นฉนวน และความต้านทานน้ำทั่วทั้งโครงสร้าง วิธีการทั่วไปสำหรับตัวนำป้องกันน้ำคือการเติมวัสดุป้องกันน้ำทั้งภายในและภายนอกพื้นผิวของตัวนำ สำหรับสายเคเบิลแรงดันสูงที่มีตัวนำแบ่งออกเป็นส่วนๆ ขอแนะนำให้ใช้เส้นใยป้องกันน้ำเป็นวัสดุป้องกันน้ำตรงกลาง ดังแสดงในรูปที่ 1 เส้นใยป้องกันน้ำยังสามารถนำไปใช้กับโครงสร้างป้องกันน้ำแบบเต็มโครงสร้างได้ การวางเส้นใยป้องกันน้ำหรือเชือกป้องกันน้ำที่ทอจากเส้นใยป้องกันน้ำในช่องว่างระหว่างส่วนประกอบต่างๆ ของสายเคเบิล จะช่วยปิดกั้นช่องทางให้น้ำไหลตามแนวแกนของสายเคเบิล เพื่อให้มั่นใจว่าเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความแน่นของน้ำตามยาว แผนภาพวงจรของสายเคเบิลป้องกันน้ำแบบเต็มโครงสร้างทั่วไปแสดงในรูปที่ 2
ในโครงสร้างสายเคเบิลที่กล่าวถึงข้างต้น มีการใช้วัสดุเส้นใยดูดซับน้ำเป็นหน่วยป้องกันน้ำ กลไกนี้อาศัยเรซินดูดซับน้ำปริมาณมากบนพื้นผิวของวัสดุเส้นใย เมื่อสัมผัสกับน้ำ เรซินจะขยายตัวอย่างรวดเร็วเป็น 1 เท่าของปริมาตรเดิม ก่อตัวเป็นชั้นป้องกันน้ำแบบปิดบนหน้าตัดรอบแกนสายเคเบิล ปิดกั้นช่องทางการซึมผ่านของน้ำ และป้องกันการแพร่และขยายตัวของน้ำหรือไอน้ำในแนวยาว จึงช่วยปกป้องสายเคเบิลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การประยุกต์ใช้ในสายเคเบิลออปติก
ประสิทธิภาพการส่งผ่านแสง ประสิทธิภาพเชิงกล และประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมของสายเคเบิลออปติกเป็นข้อกำหนดพื้นฐานที่สุดของระบบสื่อสาร มาตรการหนึ่งที่ช่วยให้สายเคเบิลออปติกมีอายุการใช้งานยาวนานคือการป้องกันไม่ให้น้ำซึมเข้าไปในเส้นใยนำแสงระหว่างการใช้งาน ซึ่งจะทำให้เกิดการสูญเสียแสงเพิ่มขึ้น (เช่น การสูญเสียไฮโดรเจน) การแทรกซึมของน้ำจะส่งผลต่อค่าสูงสุดในการดูดกลืนแสงของเส้นใยนำแสงในช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่ 1.3 ไมโครเมตร ถึง 1.60 ไมโครเมตร ส่งผลให้การสูญเสียแสงของเส้นใยนำแสงเพิ่มขึ้น ย่านความยาวคลื่นนี้ครอบคลุมช่องส่งสัญญาณส่วนใหญ่ที่ใช้ในระบบสื่อสารด้วยแสงในปัจจุบัน ดังนั้น การออกแบบโครงสร้างกันน้ำจึงกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญในการสร้างสายเคเบิลออปติก
การออกแบบโครงสร้างป้องกันน้ำในสายเคเบิลออปติคอลแบ่งออกเป็นการออกแบบป้องกันน้ำแบบรัศมี (Radial Water-blocking Design) และการออกแบบป้องกันน้ำแบบตามยาว (Longitudinal Water-blocking Design) การออกแบบป้องกันน้ำแบบรัศมีใช้ปลอกหุ้มป้องกันน้ำแบบครอบคลุม กล่าวคือ โครงสร้างประกอบด้วยเทปคอมโพสิตอะลูมิเนียม-พลาสติก หรือเหล็ก-พลาสติก พันตามยาวแล้วรีดด้วยโพลีเอทิลีน พร้อมกันนี้ ยังมีการเพิ่มท่อหลวมที่ทำจากวัสดุพอลิเมอร์ เช่น PBT (Polybutylene terephthalate) หรือสแตนเลส ไว้ด้านนอกของเส้นใยนำแสง ในการออกแบบโครงสร้างป้องกันน้ำแบบตามยาว จะพิจารณาการใช้วัสดุป้องกันน้ำหลายชั้นในทุกส่วนของโครงสร้าง วัสดุป้องกันน้ำภายในท่อหลวม (หรือในร่องของสายเคเบิลแบบโครง) จะเปลี่ยนจากจารบีป้องกันน้ำชนิดเติม เป็นวัสดุเส้นใยดูดซับน้ำสำหรับท่อ เส้นด้ายป้องกันน้ำหนึ่งหรือสองเส้นจะถูกวางขนานกับแกนเสริมความแข็งแรงของสายเคเบิล เพื่อป้องกันไม่ให้ไอน้ำจากภายนอกซึมผ่านตามยาวไปตามส่วนประกอบเสริมความแข็งแรง หากจำเป็น สามารถวางเส้นใยป้องกันน้ำไว้ในช่องว่างระหว่างท่อเกลียวหลวมๆ เพื่อให้แน่ใจว่าสายเคเบิลออปติคัลผ่านการทดสอบการซึมผ่านของน้ำอย่างเข้มงวด โครงสร้างของสายเคเบิลออปติคัลแบบแห้งสนิทมักใช้แบบเกลียวหลายชั้น ดังแสดงในรูปที่ 3
เวลาโพสต์: 28 ส.ค. 2568