CN107075787B - 用于防止水侵入电缆和在电缆中扩散的织物片状物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于防止水侵入电缆和在电缆中扩散的织物片状物(1,1’)，包括至少一个层(2)，所述层至少部分被吸收材料(3)覆盖并包括孔隙(4)，其中所述孔隙(4)可在液体作用下由于所述吸收材料(3)膨胀而至少部分闭合，且其中所述吸收材料(3)与所述纺织层(2)至少部分接合，其沿机器方向(MD)的拉伸强度(根据DIN ISO 9073‑3测量)大于50N/5cm，并可通过包括以下步骤的方法获得：用含有作为所述吸收材料(3)前体的可聚合单体或低聚物与交联剂、润湿剂和引发剂的混合物处理含有孔隙(4)的层(2)，并且在所述吸收材料(3)和所述层(2)之间形成材料连接的情况下，使所述单体或低聚体聚合成所述吸收材料(3)。根据DIN EN ISO 9237，所述织物片状物在干燥状态的透气性高于200dm3/(m2s)。

Description

用于防止水侵入电缆和在电缆中扩散的织物片状物
发明领域
本发明涉及一种阻水织物片状物。本发明还涉及制备所述织物片状物的方法，及其在防止水侵入电缆和在电缆中扩散的应用。
背景技术
电缆系统，例如接地电缆系统，包括电力(能量)电缆、或者数据通信和电通信电缆，特别是涉水电缆，其对损坏和破坏非常敏感，在损坏和破坏时，水侵入电缆芯并沿着电缆扩散。由此可能导致电缆系统的实质性破坏和功能完全丧失。
许多电缆产品装备有一种或多种阻水保护层，以防水侵入和扩散。例如，防水套、阻水层(其设置在中央芯与芯或外套之间)、阻水线、阻水带和其组合用于该目的。这类阻水保护性设备抵御水沿着中央芯(例如含有光纤)区域的方向侵入和水沿着电缆轴向的扩散，后者可能导致其他电缆区段的破坏。
层状阻水带的缺点在于：可能在电缆生产过程中例如通过机械磨损而部分损失有效的阻水化合物。为防止此种情况，防水胶带通常用胶粘剂和粘接剂密封或粘接。然而，这种胶粘剂和粘接剂的缺点在于：它们抑制阻水化合物的膨胀效果和膨胀速率，因此损害带的阻水性能。此外，粘合剂的使用增加了涂覆材料的重量。通常使用水溶性粘合剂或胶粘剂。结果是，粘合剂在与水接触时溶解，并且阻水化合物开始膨胀。阻水剂因此失去其与基底的结合，由此在电缆损坏的情况下被洗掉，并且在水压下沿着电缆中的空腔迁移。
DE 4134370C1描述了由无纺布制成的、可膨胀的电缆绷带，其中无纺布用含有粉末状超级吸收剂的粘合剂涂覆。就用于电缆应用的自由膨胀能力或膨胀高度方面，本文讨论了借助于粘合剂的粉末粘合的问题。提出在粉末粘合和膨胀能力之间折衷。
因此，希望获得一种能有效防止水在电缆中扩散的织物片状物。如果可能，织物片状物应尽可能不含胶粘剂和/或粘接剂，以使膨胀作用和膨胀速度最大化。此外，希望织物片状物具有低重量和足够的柔性，以应用于各种电缆配置。
同时已知的是，由超级吸收剂(SAP纤维)制成的纤维的用途。然而，这些纤维的缺点在于，它们在膨胀状态下表现出很低的凝胶强度。SAP纤维也不能紧密地结合在基质纤维中或其周围。在静水压力下，凝胶极迅速地沿着电缆中的空腔移动。
DE 000069609828T2公开了一种阻水复合材料，其包括辐射聚合的化合物与可在水中膨胀的化合物的混合物涂覆的基材。使用纤维(玻璃纤维，纱线，光纤)，线或棒(例如电缆张拉元件)或管(例如聚合物电缆护套或缓冲套筒)或其它制品作为基底。它们设有可膨胀化合物，同时形成可变厚度的涂层。如本文中所述的，形成涂层的缺点在于，这种复合材料仅有条件地适于防止水沿着电缆在纵向方向上扩散。特别地，复合材料显示相当低的膨胀速率，进而是相当低的阻塞速度。另外，不能通过施用可膨胀的化合物作为涂层实现在基材上的牢固附着。这导致可膨胀的化合物在生产和/或使用期间(例如在与水接触时)脱离。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种不具有上述现有技术的缺点的阻水织物片状物。特别地，应提供一种织物片状物，其中可以不使用粉末状的超级吸收剂和胶粘剂，同时可低成本生产，在该织物片状物用于电缆中和/或电缆上时，在损害情况下可以有效地抵御水沿着电缆在纵向方向上扩散。
本发明通过权利要求1的特征解决了上述问题。
根据权利要求1，开始提到的织物片状物的特征在于，根据DIN EN ISO 9237测量，该织物片状物在100Pa空气压力下的透气性大于200dm3/(m2s)，优选的范围是300至5000dm3/(m2s)，更优选为500至3000dm3/(m2s)，特别优选的范围为800至2500dm3/(m2s)。在使液体与厚度为0.1至3mm(优选0.3mm)的样品接触之前进行透气性测量，气体流过的样本区域为20cm2，空气压力差为100Pa。
已经发现，根据本发明的纺织片状物尽管其透气性高，但仍然能有效地防止水侵入和在电缆纵轴的方向上扩散(高纵向密封性)。
对于本领域人员而言，令人惊讶的是，具有高透气的产品显示出良好的密封效果，因为很明显为此目的使用了即使在干燥状态下也具有高密封性的产品。透气性是织物片状物的开放孔隙度的量度。然而，根据本发明已经发现，就是片状物的高透气性或开放孔隙度可以使吸收剂能快速且相对不受阻碍地膨胀，并因此可实现抵御水进入的有效密封和抵御水沿着电缆的纵轴传输的密封。更令人惊讶的是，高透气性或开放孔隙度导致干燥的以及膨胀的吸收介质在织物片状物中特别好地锚定。这导致特别有效的纵向密封性，因为在外部水压力下，膨胀的吸收介质的迁移被有力地限制。如本领域技术人员已知的，可以通过在施加材料期间调整工艺参数的各个参数(例如选择合适的有开放孔隙的基材)，例如粘度，吸收剂的量，以及对材料进行适当的后处理(洗涤和干燥，机械后处理)，来调整织物片状物的高透气性。
根据本发明，不受限于某一机理，据信由纤维和交联的吸收剂形成了互相渗透的网，该网以材料连接的方式至少部分地结合到织物层，并且因此可以牢固地锚定而无需使用额外的胶粘剂。额外的胶粘剂指的是在制备织物片状物期间填加到可聚合的混合物中的胶粘剂，例如聚合物粘合剂，如聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚氨酯、苯乙烯-丁二烯橡胶、腈-丁二烯橡胶和/或可聚合的共聚单体(如乙烯基化合物)。基于织物片状物的总重量，这种额外的胶粘剂优选以小于20wt.％(重量百分比)的量存在，优选为0-10wt.％，更优选为0-5wt.％，特别是0-3wt.％。
然而，原则上可以考虑，片状物包含胶粘剂。该胶粘剂可以用来固化无纺布。为此适于使用不溶于水的粘合剂，例如聚丙烯酸酯，聚氨酯，苯乙烯-丁二烯橡胶，腈-丁二烯橡胶。现有技术已知，采用粉末状的超级吸收剂需要使用额外的胶粘剂来将粉末锚定在织物片状物上。适宜地，为此使用水溶性聚合物粘合剂，例如聚乙烯醇，以确保超级吸收剂的可膨胀性。利用本发明所述的方法，可以省去使用这类额外的胶粘剂。根据本发明的优选实施方式，基于织物片状物的总重量，本发明的片状物所包含的水溶性粘合剂的比例小于20wt.％，优选为0-10wt.％，更优选为0-5wt.％，特别是0-3wt.％。
实际实验已经表明，吸收剂即使在潮湿状态也保持其高强度(高凝胶强度)。据信凝胶的良好锚定至少部分由织物片状物的高透气性或开放孔隙度导致。这使吸收剂的大面积连接成为可能。这是很有益的，因为在静水压力楔作用下，仅发生很小的凝胶传输，并且损伤部位可以在空间上被局限在较小的电缆区段内。此外，已经发现，当电缆损坏时，吸收剂仅有很少量被洗出。
由于本发明的织物片状物具有特别好的密封效果，可聚合的混合物的材料施加可以呈平面图案的形式，例如通过印刷或喷涂织物层而实现的带状形式，从而大大减少了材料的使用，这总体上减轻了电缆的重量。
与含有吸收剂的涂层相比，用多孔隙织物层作为基材具有以下优点：
在层内发生的聚合反应导致基质材料的完全渗透，这导致了固定连接和低磨损。织物层显示了较大的、决定快速阻断的表面。为此目的，合适的特定基材本身具有高透气性或开放孔隙度，例如化学结合或水喷射固化的无纺布。薄的热固化无纺布本质上也同样适用。然而，它们经常显示出相当紧凑的片状物，很难在其上设置吸收剂以获得平坦的表面涂层。
与在无纺布上使用粉末状吸收剂相比，显示出进一步的优势。因此，无须使用额外的聚合胶粘剂(其可能损害材料的膨胀性)来固定粉末。由于吸收剂牢固地集成到基质材料中，无须使用覆盖层来防止粉末磨损。由于吸收剂的高强度，同时实现了吸收剂在干燥和潮湿状态下抵御化学降解和热降解的高稳定性。在制造时，可以直接在吸收剂中引入添加剂，如炭黑、纤维纸浆等。织物片状物可两面膨胀。不出现凝胶堵塞现象。吸收剂可以在更大程度上自由膨胀。
根据本发明已经认识到，由于吸收材料以材料连接的方式结合到层内，吸收材料的吸收能力受到限制，且孔隙可以自密封地闭合。所述闭合或自密封以如下方式实现，吸收材料由于其膨胀而完全或部分地填满孔隙并闭合这些孔隙，以抵抗液体和/或气体的通过，优选抵抗水的通过。
纺织片状物的特征还在于，在机器方向(MD)上的拉伸强度大于50N/5cm。这是有利的，因为在电缆生产过程中(其中将所述材料例如作为包装使用)需要一定的强度。然而，原则上可以根据使用目的将拉伸强度调整到优选值，根据DIN ISO 9073-3测量，例如为80至1500N/5cm，和/或为100至1500N/5cm，和/或为150至800N/5cm。高拉伸强度对于电缆的制造是非常有利的，因为通常受到拉伸应力作用的材料例如作为包装使用。根据本发明的优选实施例，在厚度很小的情况下，例如厚度小于3mm(例如在0.1mm至2mm的范围内)，织物片状物已经在机器方向上具有上述高拉伸强度。
织物片状物可以在各种厚度范围内生产。这允许针对最多样化的应用而使用定制的织物片状物。例如，所述织物片状物的厚度范围可以在0.1至3mm或0.1至2mm。对于其中建筑空间有限或可用空间有限的应用，所述织物片状物不应导致电缆直径的大幅增加。在这些情况下，优选根据DIN ISO 9073-2测量的厚度小于1mm，例如0.1mm至0.8mm，或0.2mm至0.6mm。在某些电缆应用中，所述织物片状物也可以起到缓冲层的作用。那么，厚度优选为1.0mm至3.0mm，例如1.1至2.0mm，或1.2mm至1.8mm。
根据本发明，吸收材料应理解为可膨胀的，优选可液体膨胀的，特别是可水膨胀的材料，优选其可吸收的液体为其自身重量的至少约10倍，特别是约20倍，优选约30倍或更高。根据本发明的吸收材料本质上适用于吸收任何液体，例如特别是水，水性盐溶液，雨水，海水，地下水和/或冷凝水。优选所述吸收材料不溶于水。
通过材料连接，所述吸收材料被牢固地设置到位。优选地，根据本发明的层是织物层。在电缆生产中，这使得织物片状物易于加工。
有利的是，由于材料连接使单层结构成为可能。更有利的是，由于其单层结构，织物片状物特别有柔性和可移动，并且具有很较小的厚度。
另外有益的是，吸收材料使织物层稳定且不需要额外的加强元件。
所述吸收材料可以作为胶粘剂使用。
此外，吸收材料数量的可变调节允许调节织物片状物对液体的吸收能力。由此可在电缆中实现最佳的阻断特性，并且可以在适当调节时使重量和体积的增加最小化。
优选地，层的纤维部分地或完全地被吸收材料涂覆。由此，吸收材料作为紧固层被施加到纤维的表面。对于涂层，可以涉及以完全、连续的方式围绕或包围纤维的薄层或厚层。这使吸收材料与层纤维之间的良好粘合成为可能。此外，可以最优调整吸收材料涂层的厚度。
与单根纤维的涂层相区别，在片状物表面本身形成涂层。当片状物的透气性或开放孔隙度降到根据本发明期望的水平以下时，则根据本发明形成这类涂层几乎是没用的。如上所讨论的，这对吸收剂的膨胀行为特别不利。
因此，实现了开始提到的目的。
吸收材料可以不被覆盖，也就是说，吸收材料不被覆盖层覆盖或包围。这使快速的液体吸收成为可能，因为省去了液体通过载体层或覆盖层。
在与液体接触时，根据本发明使用的吸收材料能够使孔隙因形状变化(特别是膨胀和体积增加)而闭合。
织物层可以被构造为纤维网、无纺布、织物、针织物和/或条子稀洋纱。结果，得到具有特别平坦的结构的织物片状物，并且所述织物片状物很容易变形。这有助于对所述织物片状物进一步加工。
根据本发明，优选采用无纺布。根据本发明，特别优选无纺布的使用。无纺布成幅可以干燥地在梳理工艺中实现或在湿法成网工艺中实现。优选地，无纺布成幅如此进行：纤维网中在纵向(机器方向)上的纤维比例比在横向方向上更高(纵向设置的纤维网)。这是有利的，因为可以在纵向上实现更高的拉伸强度。为了提高拉伸强度，可替代地或可附加地，可以在纵向方向上引入加强纱。固化可以通过机械、化学和/或热力学的方式实现。可以通过针刺技术或借助于水流和/或空气使层的纤维缠结，以便进行机械固化。对于电缆应用，需要小厚度和高拉伸强度的无纺布。因此，对于根据本发明在电缆产品中的应用，通过针刺技术固化似乎是不利的。
对于化学接合的无纺布，可以通过浸渍、喷涂或通过其他常见的施加方法向纤维绒毛敷设胶粘剂或用于制备根据本发明的织物片状物的混合物。由此，可以制备具有高拉伸强度的、足够牢固的产品，这对于根据本发明在电缆产品中的应用是有利的。
根据优选实施方案，所述织物层包含的纤维选自以下纤维组：聚烯烃纤维，特别是聚苯硫醚纤维；聚酯纤维，特别是聚对苯二甲酸乙二酯纤维，聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维；聚酰胺纤维，特别是聚酰胺6.6纤维
Figure BDA0001275658840000061
聚酰胺6.0纤维聚氯乙烯纤维，聚丙烯腈纤维，聚酰亚胺纤维，聚四氟乙烯纤维芳族聚酰胺纤维，羊毛纤维，棉纤维，丝纤维，麻纤维，竹纤维，洋麻纤维，剑麻纤维，纤维素纤维，大豆纤维，亚麻纤维，玻璃纤维，玄武岩纤维，碳纤维，粘胶纤维，以及上述纤维的混合物。
更优选地，所述织物层包含的纤维选自以下纤维组：聚乙烯纤维，聚丙烯纤维，聚酰胺纤维，聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，聚对苯二甲酰间苯二胺纤维，聚酯棉纤维，粘胶纤维，以及这些纤维的混合物。由于其良好的机械性能、耐热性和低成本，根据本发明优选聚酯，其中特别是优选聚对苯二甲酸乙二醇酯。
根据本发明，织物片状物具有孔隙。所述孔隙可以通过层中存在的孔隙形成，特别是由于纤维结构而存在的孔隙。根据本发明，根据ISO 8971-4，织物片状物的孔隙率在50至95％的范围内，特别是在80至90％的范围内。优选地，根据ASTM E 1294-89，使用Galden作为测量液体并借助于毛细管流速计CFP-1200-AEXL测量，片状物的孔隙直径分布如下：最小孔隙直径为2至20微米，和/或中间孔隙直径为10至150微米，和/或最大孔隙直径为50至500微米。
还可以考虑，可以通过凹部和/或通道的形式引入孔隙。通过所述孔隙，吸收材料可以在吸收液体之后，与孔隙的几何形状相对应地在空间上受限地膨胀，并且织物片状物的重量增加和体积增加可以变化。
孔隙可以随机分布。这允许在层中快速吸收液体。优选地，直接在液体侵入部位处、在通风口内发生局部的液体吸收。
进一步，孔隙可以具有不规则的几何结构。在这种情况下，产生毛细管效应，这导致在层中发生非常快速的液体吸收。
单位面积重量可以在很大的范围内波动。根据DIN EN 29073-1，优选织物片状物的单位面积重量为20至400g/m2，优选20至300g/m2，特别是30至250g/m2。根据本发明的、具有这种单位面积重量的片状物具有优异的稳定性。
织物片状物可以不含有额外加入的亲水性纤维，所述亲水性纤维例如基于聚乙烯醇，聚丙烯酸，聚乙酸乙烯酯，纤维素。额外加入的亲水性纤维占织物片状物总重量的比例可以小于100wt.％，优选小于50wt.％，特别优选小于25wt.％，特别是0wt.％。
织物片状物可以用作电缆内的和/或围绕电缆的密封元件。然而对于一些应用，可能有利的是，将片状物形成为复合材料，例如作为与纺织品、薄膜、纸张形式的支撑层和/或保护层组合的层压体。
本发明还包括制备根据本发明的织物片状物的方法，该方法包括以下步骤：
a)用作为吸收材料前体的含有可聚合单体或低聚物与交联剂的混合物、润湿剂和引发剂处理包含孔隙的层，且
b)在吸收材料和层之间至少部分形成材料连接的情况下，使所述单体或低聚体聚合成所述吸收材料。
令人惊奇的是，已经发现使用润湿剂会影响混合物的表面张力，使得吸收材料以材料连接的方式与层接合，并且吸收材料以不会脱落的方式与层连接。同时，织物片状物具有高透气性或开放孔隙度。如上所述，这种高透气性或开放孔隙度导致吸收剂在干燥状态、湿润状态进而是膨胀状态下良好地锚定，这令人惊讶地导致有效阻止水沿电缆纵向方向的传输。
有利地是，吸收材料与层的接合不需要使用胶水、胶粘剂和/或粘接剂。因此，可以省去额外的工艺步骤，即，使吸收材料与层固定的步骤。也不需要热固定吸收材料与层。
利用根据本发明的方法，吸收材料可以被直接引入织物层中并与其连接。这导致的有目的地控制吸收材料的液体吸收和膨胀，以及层内孔隙的自密封闭合。
根据本发明的方法的另一个优点是，由于聚合反应，吸收材料在层内具有良好的粘附性，并且根据该方法制备的织物片状物的特征在于其具有改善的耐磨性。
根据本发明，润湿剂被理解为天然的或合成的物质，其在溶液或混合物中会降低水或其它液体的表面张力，使其可以更好地侵入固体表面(例如层)中，并且使之在空气挤压作用下浸透和湿润。
优选润湿剂选自以下物质组成的组：甘油，丙二醇，山梨糖醇，三羟基硬脂精，苯酚，酸性树脂，磷脂，环氧乙烷/脂肪醇醚，环氧丙烷与丙二醇的乙氧基化物，山梨糖醇和甘油的酯，以及上述物质的混合物。
特别优选使用下式的化合物作为润湿剂：
RO(CH2CH2O)xH，
其中R是直链或支链烷基，其中x＝4；5；6.3；6.5；7；8；9；10或11，优选6.5；7；8；9；10，特别是6.5；7；8；9。实际实验表明，使用这种润湿剂特别降低了混合物的表面张力，从而促进混合物侵入织物层中。这导致吸收材料和层之间极好的粘附力。
根据本发明，烷基是具有1至30，优选3至20，更优选4至17，特别是6至11个碳原子的饱和脂肪族烃基。烷基可以是直链或支链的，并且任选被一个或多个具有1至4个碳原子的脂肪族烃基(特别是饱和烃基)取代。
实际实验已经表明，当润湿剂占混合物总量的比例范围在0.1至5wt.％，优选1至4wt.％，特别是1.5至3.5wt.％时，实现层特别均匀且均质的润湿。
在添加润湿剂时，实现特别好结果和层润湿，根据DIN 55660，将混合物的表面张力被调整到10至72dyn的范围内，优选在15至60dyn的范围内，特别是在20至68dyn的范围内。
交联涉及众多单个大分子链接成三维网络的反应。所述链接可以直接在构造大分子时或通过与已经存在的聚合物反应来实现。
通过交联过程，可以改变交联物质的特性。随着交联度的增加，变化也在增大。交联度是用于表征聚合物网络的量化计量单位。交联度通过交联的基本结构单元的摩尔数与大分子网络中存在的所有基本结构单元的摩尔数的商来计算。它以无量纲数或百分比(物质量的比例)形式给出。
根据本发明使用的交联剂通过化学桥使单体或低聚物在某些地方彼此化合或交联。这种桥接可以降低吸收材料的水不溶性。当液体侵入吸收材料中时，吸收分子膨胀并在网络的分子水平上绷紧——孔隙自动闭合。因此，可以防止液体穿过或经过孔隙。
根据本发明的方法中使用的交联剂有利地具有至少两种反应官能团，其可在聚合反应期间与可聚合单体或低聚物的官能团反应。
有利地，所述交联剂具有烯烃基团、羧基基团和/或羧酸酯基团中的至少一个。优选地，交联剂选自下物质组成的组：乙二醇二丙烯酸酯，二甘醇二甲基丙烯酸酯，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，丙二醇二甲基丙烯酸酯，聚丙二醇二甲基丙烯酸酯，四羟甲基甲基三甲基丙烯酸酯，N-羟甲基丙烯酰胺，甘油三甲基丙烯酸酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯，N,N'-亚甲基双甲基丙烯酰胺，马来酸二烯丙酯，邻苯二甲酸二烯丙酯，对苯二甲酸二烯丙酯，三烯丙基氰尿酸酯，三烯丙基异氰脲酸酯，磷酸三烯丙酯，二季戊四醇六丙烯酸酯，聚乙二醇二缩水甘油醚，脂肪族多元醇的二缩水甘油醚或聚缩水甘油醚，乙二醇缩水甘油醚，月桂烯，以及上述物质的混合物。
特别优选的交联剂是：三乙二醇二甲基丙烯酸酯，亚乙基二甲基丙烯酸酯，1,1,1-三甲基丙烷三丙烯酸酯，1,3,5-三烯丙基-3,5-三嗪-2,4,6(1H，3H，5H)-三酮，1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯，1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯，乙二醇二甲基丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，N,N’-亚甲基二丙烯酰胺，以及上述物质的混合物。这些交联剂特别适用于有目的地控制吸收材料的吸收能力，从而仅需要很少量的液体来封闭孔隙。
优选将交联度调整到4.7×10-5至1.9×10-1的范围，优选为2.3×10-4至1.3×10-1，特别是4.7×10-4至4.9×10-2。由于高交联度，吸收材料的吸收能力受到限制，并且用少量液体封闭孔隙。
根据本发明的一个优选实施方式，交联剂占单体组分总量的比例为0.01～40.00wt.％，优选为0.05～28.00wt.％，特别优选为0.10～20.00％。使用这种比例的交联剂时，吸收材料的吸收能力足够强，以便能够在与液体接触时最佳地和尽可能快地使孔隙闭合。
根据其他的优选实施方案，可聚合单体或低聚物选自下物质组成的组：单烯键式不饱和一元羧酸，特别是丙烯酸，甲基丙烯酸，马来酸，富马酸；巴豆酸，山梨酸，衣康酸，肉桂酸；单烯键式不饱和多元羧酸酐，尤其是马来酸酐；羧酸盐，优选水溶性盐，特别是碱金属盐，铵盐或胺盐；单烯键式不饱和一元羧酸或多元羧酸，特别是马来酸甲基钠，马来酸三甲胺甲基，马来酸三乙醇胺甲基，马来酸钠，马来酸甲胺；磺酸，优选脂肪族或芳香族乙烯基磺酸，特别是乙烯基磺酸，烯丙基磺酸，乙烯基甲苯磺酸，苯乙烯磺酸，甲基丙烯酸磺酸；2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基磺酸；磺基丙基甲基丙烯酸酯，磺酸盐，优选含有磺酸基团的单体或低聚物的碱金属盐，铵盐，胺盐；羟基化合物，优选单烯键式不饱和醇，多元醇的单烯键式不饱和醚或多元醇酯，特别是甲代烯丙基醇，亚烷基二醇，甘油，聚氧亚烷基多元醇，甲基丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟丙酯，三乙二醇甲基丙烯酸酯，聚氧乙烯氧丙二醇单甲基醚甲代烯丙基，其中羟基任选地被醚化或酯化；酰胺，优选单烯键式不饱和的乙烯基甲酰胺，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，N-烷基甲基丙烯酰胺，N,N-二烷基甲基丙烯酰胺，N-羟烷基甲基丙烯酰胺，N-己基丙烯酰胺，N,N-二甲基丙烯酰胺，N,N'-二正丙基丙烯酰胺，N-羟甲基甲基丙烯酰胺，N-羟乙基甲基丙烯酰胺，N,N-二羟乙基甲基丙烯酰胺，乙烯基内酰胺，特别是N-乙烯基吡咯烷酮；氨基化合物，优选含氨基的酯，单烯键式不饱和一元羧酸或二羧酸，杂环乙烯基化合物，特别是二烷基氨基烷基吗啉代烷基酯，二羟基烷基氨基烷基吗啉代烷基酯；乙烯基吡啶，特别是2-乙烯基吡啶，4-乙烯基吡啶，N-乙烯基吡啶，N-乙烯基咪唑；铵盐，优选N,N,N-三烷基-N-甲基丙烯酰氧基烷基铵盐，特别是N,N,N-三甲基-N-甲基丙烯酰氧基乙基氯化铵，N,N,N-三乙基-N-甲基丙烯酰氧基乙基氯化铵，2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基氯化铵，特别是甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯，甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯，甲基丙烯酸吗啉代乙酯，富马酸二甲基氨基乙酯，以及上述物质的其混合物。根据本发明，优选丙烯酸，甲基丙烯酸，酰胺和乙烯基磺酸及其混合物。
有利地，单体或低聚物占混合物总量的比例为3至80wt.％，优选5至70wt.％，特别是10至50wt.％。实际实验表明，在这种单体或低聚物含量下，吸收材料的吸收能力，特别是对水的吸收能力足够强，并且织物片状物特别稳定。
根据本发明，引发剂指的是添加到含有单体或低聚物和润湿剂的混合物中的物质，以实现和引发或启动所期望的聚合反应。
适宜地，以下物质作为引发剂：水溶性偶氮化合物；氧化还原系统；过氧羧酸；过氧羧酸酯；噻吨；硫胺；酮过氧化物；氢过氧化物；二碳酸酯；草酸盐；腈，优选戊腈；Anisoine；二苯甲酮；苯乙酮；蒽醌；苯铬三羰基；苯偶姻；苯偶姻醚；苯偶酰；苯偶酰缩酮；4-苯甲酰基联苯；苯基丙二醇；环戊二烯基铁(II)-异丙苯-六氟磷酸酯；10,11-二氢-5H-二苯并[a,d]环庚-5-酮；二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦；2-羟基-2-甲基苯丙酮；4'-乙氧基苯乙酮；乙基蒽醌；1-羟基环己基苯基酮，2-甲基-4'-(甲硫基)-2-吗啉代苯丙酮，菲醌，4-苯氧基苯乙酮；碳酸丙烯酯中的三芳基锍六氟锑酸盐；碳酸丙烯酯中的三芳基锍六氟磷酸盐；羟基酮；苯乙醛酸酯；苄基二甲基缩酮；α-氨基酮，2,5-二甲基-2,5-二氢过氧-己烷；1,3-二(2-羟基过氧异丙基)苯；单酰基膦；双酰基膦；氧化膦；金属茂；过氧化物；过硫酸盐；高锰酸盐；亚氯酸盐；铈盐；碘盐和/或次氯酸盐；优选2,2-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷二盐酸盐；偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸盐)；偶氮二氰基戊酸；4-苯甲酰基-N,N,N-三甲基苯甲铵氯化物；2-羟基-3-(4-苯甲酰基苯氧基)-3-N,N,N-三甲基-1-丙铵氯化物一水合物；2-羟基-3-(3,4-二甲基-9-氧代-9H-噻吨酮-2-基氧基)-N,N,N-三甲基-1-丙铵氯化物；2-羟基-1-[4-(羟基乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮；2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮；4-苯甲酰基-N,N-二甲基-N-[2-(1-氧代-2-丙烯基)氧基]乙基苯甲铵氯化物；1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙-1-酮；2,2'-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)；蒽醌-2-磺酸钠一水合物；双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦；二苯铬；苯胺；苯偶姻乙醚；苯偶姻甲醚；苯偶姻异丁醚；3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐；4-苯基二苯甲酮；2-苄基-2-(二甲基氨基)-4'-吗啉代丁酰苯酮；4,4'-双(二乙基氨基)二苯甲酮；4,4'-二(二甲基氨基)二苯甲酮，4,4'-二甲基苯偶酰；2,5-二甲基二苯甲酮；3,4-二甲基二苯甲酮；3'-羟基苯乙酮；4'-羟基苯乙酮，3-羟基二苯甲酮；α,α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮；4-羟基二苯甲酮；2-甲基二苯甲酮；二烷氧基苯乙酮；α-羟基烯丙酮；α-氨基烷基苯乙酮；4,4'-二羟基二苯甲酮；2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮；4-(二甲基氨基)二苯甲酮，3-甲基二苯甲酮，1-羟基环己基苯基酮；2-羟基-2-甲基苯丙酮；2-羟基-2-甲基-苯丙酮；4-二甲基氨基苯甲酮；2,2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮；2,2-二乙氧基苯乙酮；甲基苯甲酰甲酸酯；氧基-苯基-乙酸2-[2-氧代-2-苯基-乙酰氧基-乙氧基]乙酯；氧基-苯基-丙烯酸酯-2-[2-羟基-乙氧基]乙酯；2-氯-噻吨-9-酮；2-苄基-2-(二甲氨基)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮；2-甲基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丙酮；二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦；苯基-双-(2,4,6-三甲基)-苯甲酰基氧化膦；二茂铁；茂钛；双-η5-(2,4-环戊二烯-1-基)双-[2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]钛；(4-甲基苯基)-[4-(2-甲基丙基-(4-甲基苯基)-[4-(2-甲基丙基)-苯基]-六氟磷酸碘，过硫酸铵，过硫酸钾，樟脑醌，异丙苯环戊二烯基六氟磷酸铁，二苯并环庚二烯酮，羟基苯乙酮，噻吨-9-酮；4,4'-二甲基苯偶酰；2-乙基蒽醌；丙烯酰基氧化膦；2-甲基苯甲酰基甲酸酯；二辛酰基过氧化物；过氧化二月桂酰；过氧化苯甲酰；二(2-乙基)过氧化二碳酸酯；过氧二碳酸二环己酯，过氧二碳酸二(4-叔丁基)环己酯，二乙酰过氧化二碳酸酯，二(十四烷基)过氧化二碳酸酯；二叔丁基过氧基草酸酯；2,2-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)，2,2-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)，2,2-偶氮双(2-甲基丁腈)；2,2'-偶氮双(N-(2-丙烯基)-2-甲基丙酰胺，二甲基-2,2'-偶氮双(2-甲基丙酸酯)，二甲基-2,2'-偶氮异丁酸酯，1-羟基环己基苯基酮，从新戊酸生产的过氧羧酸酯，新癸酸，2-乙基己酸，叔丁基过氧化氢；叔戊基过氧化氢和/或氢氧化异丙苯；叔戊基氢过氧化物；枯烯氢过氧化物；二酰基过氧化物；过氧化氢；2-二(3,5,5-三甲基己烯酰)过氧化物；羟基和/或叔丁基过氧化物，特别是双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦，1-羟基环己基苯基酮，二苯甲酮和/或1-(4-羟基乙氧基)-苯基]-2羟基-2-甲基-1-丙-1-酮。
引发剂占混合物总量的比例可以在0.1至3wt.％，优选0.5至2wt.％，特别是0.7至1.5wt.％的范围内。
根据应用领域，混合物可能含有填料。填料增加体积或重量，并可改善混合物的技术特性。优选填料选自下物质组成的组：碳酸盐、特别是碳酸钙，炭黑、特别是导电炭黑，石墨，离子交换树脂，活性炭，硅酸盐、特别是滑石，粘土，云母，二氧化硅，沸石，白垩，钙和硫酸钡，氢氧化铝，玻璃纤维和玻璃球以及木粉，纤维素粉末，珍珠岩，软木或塑料颗粒，研磨热塑性塑料，棉纤维，碳纤维、特别是研磨碳纤维，以及上述物质的混合物。通过添加填料，可以改变液体和/或空气的渗透性，并且可以控制材料的导热性和/或导电性。
此外，混合物可以含有消毒剂，抗氧化剂，共聚单体，缓蚀剂、特别是三唑和/或苯并咪唑，增稠剂，发泡助剂，消泡剂，香料和/或活性成分。
可以通过在方法步骤b)中由单体或低聚物的聚合反应而形成超级吸收剂。超级吸收剂的特征在于，它们可以很好地结合和吸收液体。根据本发明，超吸收体被理解为是在层中能够吸收或容纳比其自身重量高很多倍(多达500倍)的液体(优选水)的聚合物，其中其体积增加。
为了形成混合物，优选单体或低聚物被溶解或乳化到水溶液中。关于混合物的总量，混合物中的水含量可以在20至90wt.％的范围内，优选在30至80wt.％的范围内。如果交联剂不可溶，则可以乳化形式添加。此外，可以加入可与水混合的有机溶剂，以便溶解或分散交联剂。
然后可以加入润湿剂和引发剂。
聚合反应优选在3至6，特别是4.3至5.5的酸性pH范围内进行。在这些条件下，混合物特别稳定。
为了中和丙烯酸单体或上述酸性单体或低聚物，可以使用氢氧化物，优选碱金属氢氧化物，特别是氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂，碱金属和/或氢氧化铵的碳酸盐。氢氧化钠或氢氧化钾由于其商业可得性、成本和安全性而特别优选。
用混合物处理层可通过浸渍、印刷、涂布和/或喷涂实现。选择施加方法和调整相关工艺参数时重要的是，可以通过其实现根据本发明调整的透气性或开放孔隙度。常见的涂覆方法是刮涂和吻涂。在刮涂时，刮刀靠着支持物、辊、平台或基层工作。刮刀可以理解为涂布装置。其可以固定在卷筒的整个宽度上。混合物的施加可以用以下的刮刀(刮涂)进行：辊刀、气刀、橡皮刀、支撑刀片、餐刀、螺旋刀和/或箱刮刀来进行。在吻涂时，通常在表面上使用具有平滑表面的加压辊，或者具有蚀刻机器加工的或滚花的凹槽的加压辊。混合物可以从加压辊转印到待涂覆的片状物上。这些凹槽可以具有任何尺寸或形状，并且可以不连续地或连续地分布在加压辊的表面上。
特别优选通过浸渍的方式施加混合物，特别是通过浸轧或通过泡沫浸渍。浸轧可分一个或多个阶段进行，由此在每平方米纺织材料上均匀地施加一定的混合物。在浸轧时，漂浮物(Flotte)通过辊压力而被压入织物片状物。其中术语“漂浮物”是指其所有组分的总和，即，溶剂(优选水)，以及其中含有的所有溶解、乳化或分散的组分(如染料，颗粒，颜料，化学品和助剂)。
为了层的浸渍、涂覆或喷涂，混合物的施用量可以在宽范围内变化。通常引入层纤维结构的量在10至2500克/平方米的范围内，特别是从50到1200克/平方米。
在浸渍、涂覆或喷涂层以后，可以在两个滚轮和/或辊之间挤压该层。实际实验显示，在挤压力的范围为0.5至8bar，优选为1至3bar时，施用量可以被优化调整，并实现施加的混合物在层的纤维结构中的均匀分布。
随后，在下一步骤中，可以发生单体或低聚物的聚合或固化，由此形成吸收材料。根据所使用的引发剂和反应条件，可以通过电离辐射作用或通过等离子体以自催化、热力学的方式引发聚合反应。优选地，单体或低聚物在存在紫外线辐射的条件下发生聚合反应。
紫外线固化可以使用紫外线灯进行。辐射强度和时间取决于混合物的组成和层的特性。当辐射强度在40至400瓦/厘米、优选100至250瓦/厘米的范围内，辐射时间在0.1至120秒的范围内时，可获得特别好的结果。根据目的不同，紫外线固化在真空下或在无机气体(优选氮气，氦气或氩气)或在空气中进行。
热固化可以在炉中，在空气中或在惰性气氛中或在真空下进行。还可以考虑使施加的混合物在干燥器中(如通风干燥器或红外干燥器中)进行聚合或固化。聚合或固化通常在40至100℃的温度范围内进行。
在此背景下，也可以考虑使用电子束来固化混合物。通常，当能量剂量为1至16兆拉德的范围内，优选为2至8兆拉德的范围内，发生固化。
在聚合反应结束之后，处理过的织物片状物可以经历一个或多个洗涤步骤。由此可以从织物片状物中除去杂质，例如未转换的单体、未交联的聚合物、添加剂或助剂、引发剂残留物。洗涤优选用水进行，并且可以连续或不连续地进行。实际测试表明，通过洗涤过程可以改善密封效果。据推测，观察到的密封效果的改善是由于孔隙结构的同质化和/或纤维结构的重组而引起的。
根据优选的实施方案，中和步骤在聚合反应结束之后进行。为此，可以使织物片状物通过pH值范围在9至14，优选10至14，特别优选12至14的中和浴。
为了中和，可以使用前面已经提到的氢氧化物，优选碱金属氢氧化物，特别是氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂，碱金属的碳酸盐和/或氢氧化铵的碳酸盐。
在固化或聚合反应之后，剩余的液体可以通过在对流炉中或用红外灯进行的进一步干燥而除去。根据本发明，优选通过非接触式的能量供给(非接触式干燥)进行干燥。术语“非接触式干燥”是指能量传递不是通过与导热材料(例如加热的辊)直接接触实现的，而是以非接触的方式实现，例如通过辐射，优选红外辐射或微波辐射和/或以热空气作为传热介质，特别是循环空气或过流空气。已证明非接触式干燥是有利的，因为可以避免由与导热材料的直接接触引起的表面密封。通常，在60℃至180℃范围内的干燥温度已经被证明适用于大多数材料。
还可以考虑的是，使织物片状物经受后续的化学类型的处理或精加工，例如抗起球处理，亲水化处理，抗静电处理，改善耐火性的处理和/或改变触感特性或光泽度的处理；以及机械类型的处理，如进行粗糙化，整形，在翻转机中的打磨或处理，和/或用于改变外观(如染色或印刷)的处理。对于一些应用适宜的是，可以随后在织物片状物上设置一种或多种添加剂，例如选自碳酸盐，特别是碳酸钙，炭黑，特别是导电炭黑，石墨，离子交换树脂，活性炭，硅酸盐，特别是滑石，粘土，云母，二氧化硅，沸石，白垩，钙硫酸和硫酸钡，氢氧化铝，玻璃纤维和玻璃球以及木粉，纤维素粉末，粉末状的超级吸收剂，珍珠岩，软木颗粒或塑料颗粒，研磨热塑性塑料，棉纤维，碳纤维，特别是研磨碳纤维，以及上述物质的混合物。通过添加填料和/或添加剂，例如可以改变液体和/或空气的渗透性，并且可以控制材料的导热性和/或导电性。为了改善添加剂和/或填料的粘附性，可以使用胶粘剂，胶粘剂例如基于聚乙烯醇，聚丙烯酸酯，聚氨酯，苯乙烯-丁二烯橡胶或丁腈橡胶。
由于其有效防止水沿着电缆的纵轴扩散的能力，其较低的重量，其高柔性，根据本发明的织物片状物优异地用作在电缆内和/或围绕电缆的密封元件，例如适用于各种电压范围(导电的地下电缆和海底电缆)。根据本发明的一个特别优选的实施例，织物片状物以包皮或绷带形式存在于电缆中。根据本发明的特定实施例，织物片状物用作电缆的导体区域和/或屏蔽区域和/或铠装区域内的空腔的密封元件。
例如，根据本发明的片状物可用于屏蔽元件(例如金属(铜，铝)线，金属箔，金属带和金属外壳)上方和/或下方的屏蔽区域中的电缆。该实施方式特别适用于中等电压范围(1至1150kV)的电缆。
根据另一优选实施方式，片状物用于电缆的导体区域。因而，片状物例如设置在分段导体中作为导体区段的护套，设置在导体区段中作为整个导体的护套，被切割成条带和/或扭成纱以作为沿着导体区域中的开放通道的密封件。该实施方式特别适用于高电压和最高电压范围(60至1150kV)的电缆。对于这些类型的电缆，有利地将片状物额外引入屏蔽区域，例如在屏蔽元件(金属线(铜线，铝线)，金属箔，金属条和金属外壳)的上方和下方。
根据本发明的另一优选实施例，将片状物用作单根电缆、电缆束和导体芯的护套，或切割成条带和/或扭成线以作为沿着电缆束中开放通道的密封，作为电缆填充物。对于数据电缆、信号电缆、玻璃纤维电缆和电信电缆，所述实施例是特别优选的。
在海底电缆的情况下，布置在铠装内作为上述应用领域的替代或优选补充。
本发明的优选实施例涉及根据本发明的织物片状物作为数据电缆、信号电缆、玻璃纤维电缆和电信电缆以及输电电缆中的空腔的密封元件的应用。特别优选在输电电缆中的应用。
本发明的另一个优选实施例涉及根据本发明的织物片状物以条带形式和/或扭成线而作为沿着单根电缆、电缆束内的开放通道和/或在电缆层之间的开放通道的密封件，和/或作为单个电缆层的护套的应用。
本发明的另一个优选实施方案涉及根据本发明的织物片状物在用于能量传输的电缆的导体内和/或导体上方的空腔的密封元件，在用于能量传输的电缆的屏蔽体上方和/或屏蔽体下方的空腔的密封元件，在用于能量传输的电缆的加强件中和/或其上方和/或其下方的空腔的密封元件的应用。
本发明的另一优选实施例涉及根据本发明的织物片状物在电缆屏蔽元件的上方和/或下方，和/或在导体区域中，作为导体芯的护套和/或分段导体的一个或多个导体区段的护套的应用；和/或在导体芯或导体区段内部被切割成条带和/或扭成线以作为沿着导体区域内的开放通道的密封的应用。
附图简述
附图中显示了：
图1示出了被完全覆盖的织物片状物的示意图；
图2示出了图1所示织物片状物在干燥状态下的详细视图；
图3示出了图1所示织物片状物在液体作用下的详细视图；
图4示出了被部分覆盖的织物片状物的示意图；
图5示出了图4所示织物片状物在干燥状态下的详细视图；
图6示出了图4所示织物片状物在水的作用下的详细视图；
图7示出了输电电缆的层状结构的示意图。
具体实施方式
图1示出了织物片状物1，其包括至少一个层2，该层2至少部分地被吸收材料3覆盖并具有孔隙4，其中在液体的作用下，由于吸收材料3膨胀，孔隙4可以至少部分闭合。
吸收材料3以材料连接的方式至少部分地结合到织物层2。
孔隙4和孔隙4的尺寸随机分布。孔隙4的几何结构没有规律。孔隙4并不涉及规则构造的几何体，例如长方体或八面体，而是涉及通过纤维5或吸收材料3彼此分开的开孔的或闭合的间隙。
织物层2由化学固化的无纺布构成。
图1中的织物层2包含聚酯纤维5。
图1中的吸收材料3基本上完全覆盖纤维5。
图1中的织物片状物1的厚度为0.5mm。
图1中的织物片状物1的表面重量为100g/m2。
图2示出了图1所示的织物片状物1在干燥状态下的详细视图。织物片状物1包括至少一个层2，层2至少部分被吸收材料3覆盖并具有孔隙4，其中孔隙4在液体的作用下可由于吸收材料3膨胀而至少部分闭合。吸收材料3以材料连接的方式至少局部地结合到织物层2。
层2的纤维5被吸收材料3完全覆盖或涂覆。
图2中所示的通风口4打开。
图3示出了图1所示的织物片状物1在液体作用下的详细视图。侵入的液体被吸收材料3吸收。膨胀的吸收材料3完全填充图1所示的通风口4，并使通风口4闭合以抵御液体或气体通过。
图4示出了包括至少一个层2的织物片状物1'，层2至少部分被吸收材料3覆盖并具有孔隙4，其中孔隙4在液体的作用下可以由于吸收材料3膨胀而至少部分闭合。
吸收材料3以材料连接的方式至少局部地结合到织物层2。
吸收材料3部分地覆盖纤维5。
孔隙4均匀地分布在层2中。
图4所示的织物片状物1'的表面重量为100g/m2。
图5示出了图4所示织物片状物1'在干燥状态下的详细视图。吸收材料3在局部以材料连接的方式与层2的纤维5接合。
孔隙4开放。
图6示出了图4所示织物片状物1'在水的作用下的详细视图。
侵入的水被吸收材料3吸收，其体积增大。通过吸收材料3的膨胀，通气口4部分闭合。
图4所示织物片状物1'的厚度在水的作用下增加了3倍。
图7示出了用于输电电缆的示例性分层结构的示意图。电缆层1表示导体，其可由单根电线或导体区段构造而成。作为电缆层2，在图7中，根据本发明的织物片状物用作密封层。电缆层3表示由聚乙烯制成的绝缘层，其在此情况下被设计成多层。作为电缆层4，在图7中，根据本发明的织物片状物用作密封层。电缆层5是屏蔽层。作为电缆层6，图7中，根据本发明的织物片状物用作密封层。电缆层7是电缆护套。该图中未显示铠装。铠装可以设置在电缆护套下方。
如上所述的织物片状物可以根据以下示例性实施例制备：
实施例1:
将8.00g的氢氧化钠溶于21.00g的水中，并兑入21.00g的丙烯酸，以配制部分中和的丙烯酸溶液。随后取25.00g所述部分中和的丙烯酸溶液，与0.50g的1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙-1-酮、1.00g的庚基聚乙二醇醚(C7H15O(CH2CH2O)6.5H)，以及47.00g的水均匀混合。溶液的pH值约为4。
将0.25g的N,N′-亚甲基双丙烯酰胺加入上述溶液，并在约为22℃的温度下搅拌15分钟。在20℃，将得到的溶液提供给软薄绸(Foulard)。随后，引入作为基材的、10x10cm、表面重量为40g/m2的聚对苯二甲酸乙二醇酯绒头织物(纵向放置，化学固化，在100Pa的气压差下透气性大于1500dm3/(m2s)，厚度为0.2mm)，并经过软薄绸(Sawafill 1122，Sandler公司)。为层的纤维结构增加了180g/m2的表面重量。
浸渍的无纺布在两个辊子之间经受挤压，通过紫外线处理，包含丙烯酸、交联剂、润湿剂和引发剂的混合物开始发生聚合反应。通过打开紫外线辐射器(
Figure BDA0001275658840000181
博士公司，Uvahand250型，每个紫外线束250瓦特)而进行紫外线处理。辐射时间为10秒。吸收材料的交联度在0.011。经辐射的无纺布用水清洗并在70℃下干燥四小时。
实施例1中制得的织物片状物的表面重量为65g/m2。
膨胀率定义织物片状物在固定时间段内吸收的水量，其中这一数值与织物片状物的干重相关。
通过在0到20分钟的时间段内测得的重量增加量来确定膨胀率。膨胀后，表面重量在1800g/m2。
实施例1中制得的织物片状物的厚度为0.3mm，其抗拉强度为150N/5cm，其在100Pa的气压差下的透气性为1800dm3/(m2s)。
参考例1:
根据实施例1中的方法可制得另一种织物片状物。区别在于使用的是热固化的、透气性低500dm3/(m2s)的聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布。由此得到根据本发明的片状物的透气性为120dm3/(m2s)。
实施例2:
为模拟阻断水沿电缆内空腔的传输，在恒定的间隙高度下研究受织物片状物影响的纵向密度。所述实验依照在完成的地下电缆或海底电缆上进行的测试方法来进行。这些实验中，在电缆侧面设置孔，并施加1米水柱的水压。在限定的时间之后打开电缆并分析水的流动距离。
对这里使用的测试装置说明如下：具有两个长边A(每边长350mm)以及两个短边B和C(每边长310mm)的、有机玻璃制成的矩形板用作底板。在底板上标注有矩形的样品设置区，其具有两个长边A'(每边长297mm)以及两个短边B'和C(每边长210mm)。样品设置区以其短边B'与底板的侧面B相平齐地锁定，并且侧边A'定位成与底板的侧边A等距离且平行于它们延伸。将织物片状物的DIN-A4图案放置在样品设置区上。样品设置区被沿着侧边A'和C'的1mm深的铣槽包围。将直径3mm的柔性硅胶管插入槽中。软管稍后相对于施加的盖板密封。在硅胶软管旁边，在底板的外侧A分别放置长度为350mm，直径为2mm(圆形横截面)的不锈钢棒。随后，放置与底板尺寸(350mm×310mm)相对应的有机玻璃盖板。盖板和底板在外部区域(在样品设置区之外)借助于在各侧边A的3个螺栓/螺母和在侧边B的另一对螺栓/螺母紧密地拧紧在一起。其中，盖板和底板之间的距离，即所谓的间隙高度，由先前插入的金属棒限定。所述间隙的高度约为2毫米。当螺栓拧紧时，弹性硅胶管也被压缩，从而沿着侧边A'和C'在样品设置区的区域中实现密封。样品设置区在侧边B'开放，其限定了从侧边C沿方向B'供应的水的后续流动方向。盖板在样品设置区上方具有尺寸为210mm×50mm的矩形开口，开口的长边终止于样品设置区的侧边C。在开口上设置由有机玻璃制成的长方体储水器，储水器可以填充500毫升水。
密封试验分两个阶段进行。在第一阶段，从开口的分离漏斗向储水器填充500ml去离子水。水流入在样品设置区的区域中所限定的间隙。水流前端的向前流动可以很好地通过透明的有机玻璃顶板看到。如果配备有吸收介质的织物片状物膨胀，则间隙被堵塞，并且水流前端停止。测量直到水流前端停止的时间，并将其称为密封时间。相关联的密封路径被定义为从水流前端到侧边C’的平均距离，并且以图形方式测量。
在实验的第二阶段，通过附接的管接头将1米高的水柱放置在储水器上。为此，借助软管将分液漏斗作为储水器连接到管接头，并安装成使漏斗中的水位高于样品设置区100cm。然后，在恒定水压下，与测量时间相关地记录水流前端的前进。
借助于上述实验装置来研究实施例1的、根据本发明的织物片状物。参考例1和借助于胶粘剂将粉末状的超级吸收剂(质量吸收剂：30g/m2)作为涂层施加到无纺布上的材料(参考实施例2)作为比较。
材料的堵塞时间和阻塞路径如表1所示。现有技术中已知的材料在14秒的密封时间和相关联的7厘米的密封路径之后，实现水流前端阻断。发现实施例1的、根据本发明的织物片状物的特征在于，透气性为1800dm3/(m2s)，以明显更短的、9s的密封时间，首先是2厘米的、短很多的密封路径，实现空腔的密封。与之相比，参考例1的织物片状物的透气性为120dm3/(m2s)，其对水的进入并不显示出密封性。提供的水完全流过设备。可以明确，实施例1的织物片状物的高透气性或开放孔隙度使其对水的吸收非常迅速。其伴随着高膨胀速度和/或短的密封时间。
表2列出了在1米高的水柱恒压下的密封性能分析。
Figure BDA0001275658840000202
Figure BDA0001275658840000211
在参考例2中，流动前端在1m水柱的恒定水压下每天(24h)迁移4.5cm。当与水接触时，水溶性胶粘剂溶解，粉末状的超级吸收剂膨胀。由于胶粘剂失去其功能，所以膨胀的超级吸收剂也失去了其在无纺布基底上的锚定。在恒定的水压下，膨胀的超级吸收剂可移动并沿着空腔物理迁移。与之相对，根据本发明的织物片状物(实施例1)在恒定的水压下显示出显着改善的长期密封性。流动前端每天(24小时)只迁移0.5厘米。其原因是吸收剂在基材中锚定得更好。由于透气性高达1800dm3/(m2s)，在吸收剂和无纺布基底之间存在非常大的接触表面。其中，吸收剂以材料连接的方式部分包裹织物层的纤维，这导致优异的锚定和非常好的密封性能。
实施例3
为了研究各种干燥类型(即接触干燥和非接触干燥)的效果，将实施例1中制备的片状物用热空气干燥一次，并用加热的筒式干燥器干燥一次。已经显示，当使用圆筒干燥器时，出现片状物表面的明显密封，这反映了透气性显著降低。结果如下表所示。
Figure BDA0001275658840000212

Claims (30)

1.一种用于防止水侵入电缆和在电缆中扩散的织物片状物(1,1’)，包括至少一个层(2)，所述层至少部分被吸收材料(3)覆盖并包括孔隙(4)，其中所述孔隙(4)能在液体作用下由于所述吸收材料(3)的膨胀而至少部分闭合，其中所述吸收材料(3)以材料连接的方式与所述层(2)至少局部结合，根据DINISO 9073-3测量，所述织物片状物具有的沿机器方向(MD)的拉伸强度大于50N/5cm，并可通过包括以下步骤的方法获得：
a)用含有作为所述吸收材料(3)前体的可聚合单体或低聚物与交联剂、润湿剂和引发剂的混合物处理具有孔隙(4)的层(2)，且
b)在所述吸收材料(3)和所述层(2)之间形成材料连接的情况下，使所述单体或低聚体聚合成所述吸收材料(3)，
根据DIN EN ISO 9237，所述织物片状物在干燥状态的透气性高于200dm3/(m2s)。
2.根据权利要求1所述的织物片状物，其特征在于，所述层(2)含有纤维(5)，所述纤维(5)选自以下纤维组：聚烯烃纤维，聚酯纤维，聚酰胺纤维，聚氯乙烯纤维，聚丙烯腈纤维，聚酰亚胺纤维，聚四氟乙烯纤维，芳族聚酰胺纤维，羊毛纤维，丝纤维，麻纤维，竹纤维，纤维素纤维，大豆纤维，玻璃纤维，玄武岩纤维，碳纤维，以及上述纤维的混合物。
3.根据权利要求2所述的织物片状物，其特征在于，所述聚烯烃纤维为聚苯硫醚纤维。
4.根据权利要求2所述的织物片状物，其特征在于，所述聚酯纤维为聚对苯二甲酸乙二酯纤维或聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维。
5.根据权利要求2所述的织物片状物，其特征在于，所述聚酰胺纤维为聚酰胺6.6纤维或聚酰胺6.0纤维。
6.根据权利要求2所述的织物片状物，其特征在于，所述麻纤维为洋麻纤维、剑麻纤维或亚麻纤维。
7.根据权利要求2所述的织物片状物，其特征在于，所述纤维素纤维为棉纤维或粘胶纤维。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的织物片状物，其特征在于，通过DIN EN 9073-2测得的厚度为0.1至3mm。
9.一种制备根据权利要求1-8中任一项所述的织物片状物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a)用含有作为所述吸收材料(3)前体的可聚合单体或低聚物与交联剂、润湿剂和引发剂的混合物处理含有孔隙(4)的层(2)，且
b)在所述吸收材料(3)和所述层(2)之间形成材料连接的情况下，使所述单体或低聚体聚合成所述吸收材料(3)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，使用下式的化合物作为润湿剂，
RO(CH2CH2O)XH
其中R是直链或支链的烷基，其中X＝4；5；6.3；6.5；7；8；9；10或11。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，X为6.5、7、8、9或10。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，X为6.5、7、8或9。
13.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其特征在于，所述润湿剂占所述混合物总量的比例范围是0.1-5wt.％。
14.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其特征在于，所述润湿剂占所述混合物总量的比例范围是1-4wt.％。
15.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其特征在于，所述润湿剂占所述混合物总量的比例范围是1.5-3.5wt.％。
16.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其特征在于，通过加入所述润湿剂，将所述混合物的根据DIN55660的表面张力调整至10-72dyn的范围。
17.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其特征在于，通过加入所述润湿剂，将所述混合物的根据DIN55660的表面张力调整至50-70dyn的范围。
18.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其特征在于，通过加入所述润湿剂，将所述混合物的根据DIN55660的表面张力调整至20-68dyn的范围。
19.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其特征在于，将交联度调整至4.7*10-5–1.9*10-1的范围。
20.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其特征在于，将交联度调整至2.3*10-4–1.3*10-1的范围。
21.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其特征在于，将交联度调整至4.7*10-4–4.9*10-2的范围。
22.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其特征在于，所述可聚合的单体或低聚物选自以下材料组：丙烯酸，甲基丙烯酸，酰胺，乙烯基磺酸，或上述物质的混合物。
23.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其特征在于，通过步骤b)中的聚合反应形成超级吸收剂。
24.根据权利要求1-7中任一项所述的织物片状物的用途，所述织物片状物用于防止水侵入电缆和在电缆中的扩散。
25.根据权利要求1-7中任一项所述的织物片状物的用途，所述织物片状物用作数据电缆、玻璃纤维电缆和输电电缆中的空腔的密封元件。
26.根据权利要求1-7中任一项所述的织物片状物的用途，所述织物片状物用作信号电缆中的空腔的密封元件。
27.根据权利要求1-7中任一项所述的织物片状物的用途，所述织物片状物用作电信电缆中的空腔的密封元件。
28.根据权利要求1-7中任一项所述的织物片状物的用途，其特征在于，所述织物片状物呈条形和/或被扭成线状，用作沿单根电缆、电缆束中的开放通道和/或电缆层之间的开放通道的密封，和/或用作单个电缆层的护套。
29.根据权利要求1-7中任一项所述的织物片状物的用途，所述织物片状物用作在导体中和/或在导体上方、在屏蔽体上方和/或在屏蔽体下方、在输电电缆的铠装内和/或输电电缆的铠装上方和/或输电电缆的铠装下方的空腔的密封元件。
30.根据权利要求1-7中任一项所述的织物片状物的用途，所述织物片状物在电缆的屏蔽元件上方和/或下方，和/或在导体区域用作导体芯和/或分段导体的一个或多个导体区段的护套；和/或所述织物片状物在导体芯或导体区段内部被切割成条形和/或扭成线状，从而用作沿导体区域中的开放通道的密封。
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