Lors du fonctionnement des câbles optiques et électriques, la pénétration d'humidité est le principal facteur de dégradation des performances. Si de l'eau pénètre dans un câble optique, elle peut augmenter l'atténuation de la fibre ; si elle pénètre dans un câble électrique, elle peut réduire les performances d'isolation du câble, affectant ainsi son fonctionnement. C'est pourquoi des dispositifs de blocage de l'eau, tels que des matériaux absorbants, sont intégrés au processus de fabrication des câbles optiques et électriques afin d'empêcher toute pénétration d'humidité ou d'eau, garantissant ainsi la sécurité de fonctionnement.
Les principales formes de produits de matériaux absorbant l'eau comprennent la poudre absorbant l'eau,ruban adhésif bloquant l'eau, fil bloquant l'eau, et graisse gonflante bloquant l'eau, etc. Selon le site d'application, un type de matériau bloquant l'eau peut être utilisé, ou plusieurs types différents peuvent être utilisés simultanément pour garantir les performances d'étanchéité des câbles.
Avec l'essor de la technologie 5G, l'utilisation des câbles optiques se généralise et les exigences qui leur sont imposées se durcissent. Grâce notamment à l'introduction d'exigences environnementales, les câbles optiques entièrement secs sont de plus en plus prisés par le marché. Leur principale caractéristique est l'absence de graisse hydrofuge de remplissage ou de gonflement. À la place, ils sont protégés par un ruban et des fibres hydrofuges sur toute la section du câble.
L'utilisation de rubans hydrofuges dans les câbles et les câbles optiques est courante et fait l'objet de nombreuses recherches. Cependant, les recherches sur les fils hydrofuges, notamment sur les fibres superabsorbantes, sont relativement moins nombreuses. Grâce à leur facilité de mise en œuvre et à leur mise en œuvre simplifiée lors de la fabrication de câbles optiques et électriques, les fibres superabsorbantes sont actuellement privilégiées pour la fabrication de câbles et de câbles optiques, notamment de câbles optiques secs.
Application dans la fabrication de câbles d'alimentation
Avec le renforcement continu des infrastructures chinoises, la demande de câbles électriques pour les projets d'infrastructures ne cesse d'augmenter. Les câbles sont généralement installés par enfouissement direct, dans des tranchées, des tunnels ou par des méthodes aériennes. Ils sont inévitablement exposés à l'humidité ou en contact direct avec l'eau, et peuvent même être immergés dans l'eau pendant une courte ou une longue période, ce qui entraîne une lente pénétration de l'eau à l'intérieur du câble. Sous l'action d'un champ électrique, des structures arborescentes peuvent se former dans la couche isolante du conducteur, un phénomène appelé arborescence d'eau. Lorsqu'elles atteignent une certaine ampleur, ces arborescences provoquent la rupture de l'isolation du câble. L'arborescence d'eau est désormais internationalement reconnue comme l'une des principales causes du vieillissement des câbles. Afin d'améliorer la sécurité et la fiabilité du système d'alimentation électrique, la conception et la fabrication des câbles doivent adopter des structures ou des mesures d'étanchéité étanches afin de garantir une bonne étanchéité.
Les voies de pénétration de l'eau dans les câbles peuvent généralement être divisées en deux types : pénétration radiale (ou transversale) à travers la gaine, et pénétration longitudinale (ou axiale) le long du conducteur et de l'âme du câble. Pour une étanchéité radiale (transversale), on utilise souvent une gaine d'étanchéité complète, telle qu'un ruban composite aluminium-plastique enroulé longitudinalement puis extrudé avec du polyéthylène. Si une étanchéité radiale complète est requise, on opte pour une gaine métallique. Pour les câbles courants, la protection contre l'étanchéité se concentre principalement sur la pénétration longitudinale (axiale).
Lors de la conception de la structure du câble, les mesures d'étanchéité doivent prendre en compte l'étanchéité longitudinale (ou axiale) du conducteur, l'étanchéité à l'extérieur de la couche isolante et l'étanchéité de toute la structure. La méthode générale pour l'étanchéité des conducteurs consiste à remplir les conducteurs et leur surface avec un matériau imperméabilisant. Pour les câbles haute tension dont les conducteurs sont divisés en secteurs, il est recommandé d'utiliser un fil imperméabilisant comme matériau imperméabilisant au centre, comme illustré à la figure 1. Ce type de fil peut également être utilisé pour les structures imperméabilisantes à structure complète. En plaçant du fil imperméabilisant ou des cordes imperméabilisantes tissées à partir de fil imperméabilisant dans les espaces entre les différents composants du câble, les canaux d'écoulement de l'eau dans le sens axial peuvent être obstrués afin de garantir l'étanchéité longitudinale. Le schéma d'un câble imperméabilisant à structure complète typique est présenté à la figure 2.
Dans les structures de câbles mentionnées ci-dessus, des fibres absorbantes servent de dispositifs de blocage. Ce mécanisme repose sur la présence d'une importante quantité de résine superabsorbante à la surface des fibres. Au contact de l'eau, la résine se dilate rapidement jusqu'à multiplier son volume initial, formant une couche étanche sur la circonférence de l'âme du câble. Cette couche bloque les canaux de pénétration de l'eau et empêche la diffusion et l'expansion de l'eau ou de la vapeur d'eau dans le sens longitudinal, protégeant ainsi efficacement le câble.
Application dans les câbles optiques
Les performances de transmission optique, les performances mécaniques et les performances environnementales des câbles optiques constituent les exigences fondamentales d'un système de communication. Pour garantir la durée de vie d'un câble optique, il est essentiel d'empêcher toute pénétration d'eau dans la fibre optique pendant son fonctionnement, ce qui entraînerait une augmentation des pertes (pertes d'hydrogène). L'infiltration d'eau affecte les pics d'absorption lumineuse de la fibre optique dans la gamme de longueurs d'onde comprise entre 1,3 μm et 1,60 μm, augmentant ainsi les pertes. Cette bande de longueurs d'onde couvre la plupart des fenêtres de transmission utilisées dans les systèmes de communication optique actuels. Par conséquent, l'étanchéité de la structure est un élément clé de la construction d'un câble optique.
La conception des structures étanches des câbles optiques se divise en deux catégories : l'étanchéité radiale et l'étanchéité longitudinale. La conception à étanchéité radiale utilise une gaine étanche complète, constituée d'une bande composite aluminium-plastique ou acier-plastique enroulée longitudinalement, puis extrudée avec du polyéthylène. Simultanément, un tube libre en matériaux polymères tels que le PBT (polybutylène téréphtalate) ou l'acier inoxydable est ajouté à l'extérieur de la fibre optique. Dans la conception d'une structure étanche longitudinale, l'application de plusieurs couches de matériaux étanches est envisagée pour chaque partie de la structure. Le matériau étanche à l'intérieur du tube libre (ou dans les rainures d'un câble à ossature) est remplacé par une graisse de remplissage étanche par une fibre absorbante. Un ou deux brins de fil étanche sont placés parallèlement à l'élément de renforcement de l'âme du câble afin d'empêcher la vapeur d'eau de pénétrer longitudinalement le long de l'élément de renforcement. Si nécessaire, des fibres hydrofuges peuvent également être placées entre les tubes toronnés afin de garantir la résistance du câble optique aux tests rigoureux de pénétration de l'eau. La structure d'un câble optique entièrement sec utilise souvent un toronnage en couches, comme illustré à la figure 3.
Date de publication : 28 août 2025