Selama pengoperasian kabel optik dan listrik, faktor paling signifikan yang menyebabkan penurunan kinerja adalah penetrasi kelembapan. Jika air masuk ke dalam kabel optik, hal itu dapat meningkatkan redaman serat; jika masuk ke dalam kabel listrik, hal itu dapat mengurangi kinerja isolasi kabel, sehingga memengaruhi pengoperasiannya. Oleh karena itu, unit penghalang air, seperti bahan penyerap air, dirancang dalam proses pembuatan kabel optik dan listrik untuk mencegah penetrasi kelembapan atau air, sehingga memastikan keamanan operasional.
Bentuk produk utama dari bahan penyerap air meliputi bubuk penyerap air,pita kedap air, benang tahan air, dan gemuk penyekat air tipe mengembang, dll. Tergantung pada lokasi aplikasinya, satu jenis bahan penyekat air dapat digunakan, atau beberapa jenis yang berbeda dapat digunakan secara bersamaan untuk memastikan kinerja kedap air kabel.
Dengan pesatnya penerapan teknologi 5G, penggunaan kabel optik semakin meluas, dan persyaratannya pun semakin ketat. Terutama dengan diberlakukannya persyaratan ramah lingkungan dan hijau, kabel optik kering sepenuhnya semakin diminati di pasaran. Ciri khas kabel optik kering sepenuhnya adalah tidak menggunakan pelumas anti air tipe pengisi atau pelumas anti air tipe mengembang. Sebaliknya, pita anti air dan serat anti air digunakan untuk mencegah masuknya air di seluruh penampang kabel.
Penggunaan pita penyekat air pada kabel dan kabel optik cukup umum, dan terdapat banyak literatur penelitian mengenainya. Namun, relatif sedikit penelitian yang dilaporkan mengenai benang penyekat air, khususnya pada material serat penyekat air dengan sifat super absorben. Karena kemudahan penggunaannya selama pembuatan kabel optik dan listrik serta proses pengolahannya yang sederhana, material serat super absorben saat ini menjadi material penyekat air yang paling disukai dalam pembuatan kabel dan kabel optik, terutama kabel optik kering.
Penerapan dalam Pembuatan Kabel Listrik
Seiring dengan penguatan berkelanjutan pembangunan infrastruktur Tiongkok, permintaan akan kabel listrik untuk mendukung proyek-proyek pembangkit listrik terus meningkat. Kabel biasanya dipasang dengan cara penguburan langsung, di parit kabel, terowongan, atau metode di atas tanah. Kabel tersebut pasti berada di lingkungan yang lembap atau bersentuhan langsung dengan air, dan bahkan dapat terendam air dalam jangka pendek atau panjang, menyebabkan air perlahan-lahan meresap ke dalam bagian dalam kabel. Di bawah pengaruh medan listrik, struktur seperti pohon dapat terbentuk di lapisan isolasi konduktor, sebuah fenomena yang dikenal sebagai water treeing. Ketika water treeing tumbuh hingga tingkat tertentu, hal itu akan menyebabkan kerusakan isolasi kabel. Water treeing kini diakui secara internasional sebagai salah satu penyebab utama penuaan kabel. Untuk meningkatkan keamanan dan keandalan sistem pasokan listrik, desain dan pembuatan kabel harus mengadopsi struktur penghalang air atau tindakan kedap air untuk memastikan kabel memiliki kinerja penghalang air yang baik.
Jalur penetrasi air pada kabel umumnya dapat dibagi menjadi dua jenis: penetrasi radial (atau transversal) melalui selubung, dan penetrasi longitudinal (atau aksial) di sepanjang konduktor dan inti kabel. Untuk penghalangan air radial (transversal), selubung penghalang air komprehensif, seperti pita komposit aluminium-plastik yang dililitkan secara longitudinal dan kemudian diekstrusi dengan polietilen, sering digunakan. Jika diperlukan penghalangan air radial secara lengkap, struktur selubung logam digunakan. Untuk kabel yang umum digunakan, perlindungan penghalangan air terutama berfokus pada penetrasi air longitudinal (aksial).
Saat mendesain struktur kabel, tindakan kedap air harus mempertimbangkan hambatan air pada arah memanjang (atau aksial) konduktor, hambatan air di luar lapisan isolasi, dan hambatan air di seluruh struktur. Metode umum untuk konduktor penahan air adalah dengan mengisi material penahan air di dalam dan di permukaan konduktor. Untuk kabel tegangan tinggi dengan konduktor yang dibagi menjadi beberapa sektor, benang penahan air direkomendasikan untuk digunakan sebagai material penahan air di bagian tengah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Benang penahan air juga dapat diterapkan pada struktur penahan air penuh. Dengan menempatkan benang penahan air atau tali penahan air yang ditenun dari benang penahan air di celah antara berbagai komponen kabel, saluran aliran air sepanjang arah aksial kabel dapat diblokir untuk memastikan terpenuhinya persyaratan kedap air memanjang. Diagram skematik kabel penahan air penuh yang khas ditunjukkan pada Gambar 2.
Pada struktur kabel yang disebutkan di atas, material serat penyerap air digunakan sebagai unit penghalang air. Mekanisme ini bergantung pada sejumlah besar resin super penyerap yang terdapat pada permukaan material serat. Ketika bertemu dengan air, resin tersebut dengan cepat mengembang hingga tiga kali volume aslinya, membentuk lapisan penghalang air tertutup pada penampang melingkar inti kabel, menghalangi saluran penetrasi air, dan menghentikan difusi dan penyebaran air atau uap air lebih lanjut sepanjang arah memanjang, sehingga secara efektif melindungi kabel.
Aplikasi pada Kabel Optik
Kinerja transmisi optik, kinerja mekanik, dan kinerja lingkungan kabel optik merupakan persyaratan paling mendasar dari suatu sistem komunikasi. Salah satu langkah untuk memastikan masa pakai kabel optik adalah dengan mencegah air masuk ke dalam serat optik selama pengoperasian, yang akan menyebabkan peningkatan kerugian (yaitu, kehilangan hidrogen). Masuknya air memengaruhi puncak penyerapan cahaya serat optik dalam rentang panjang gelombang 1,3μm hingga 1,60μm, yang menyebabkan peningkatan kerugian serat optik. Pita panjang gelombang ini mencakup sebagian besar jendela transmisi yang digunakan dalam sistem komunikasi optik saat ini. Oleh karena itu, desain struktur kedap air menjadi elemen kunci dalam konstruksi kabel optik.
Desain struktur penahan air pada kabel optik dibagi menjadi desain penahan air radial dan desain penahan air longitudinal. Desain penahan air radial mengadopsi selubung penahan air komprehensif, yaitu struktur dengan pita komposit aluminium-plastik atau baja-plastik yang dililitkan secara longitudinal dan kemudian diekstrusi dengan polietilen. Secara bersamaan, tabung longgar yang terbuat dari bahan polimer seperti PBT (Polibutilen tereftalat) atau baja tahan karat ditambahkan di luar serat optik. Dalam desain struktur tahan air longitudinal, penerapan beberapa lapisan bahan penahan air dipertimbangkan untuk setiap bagian struktur. Bahan penahan air di dalam tabung longgar (atau di dalam alur kabel tipe kerangka) diubah dari gemuk penahan air tipe pengisi menjadi bahan serat penyerap air untuk tabung. Satu atau dua untaian benang penahan air ditempatkan sejajar dengan elemen penguat inti kabel untuk mencegah uap air eksternal menembus secara longitudinal di sepanjang elemen penguat. Jika perlu, serat penyekat air juga dapat ditempatkan di celah antara tabung longgar yang terjalin untuk memastikan kabel optik lolos uji penetrasi air yang ketat. Struktur kabel optik yang sepenuhnya kering sering menggunakan jenis jalinan berlapis, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Waktu posting: 28 Agustus 2025