CN85109223A - 光、电缆的改进 - Google Patents

Abstract

用于光、电缆的一种水封触变疏水剂料，包括靠添加硅或膨润土增稠为一种凝胶的合成油或合成油和矿物油的混合物。剂料的凝胶性能可以靠机械剪切暂消除，以便能够填充缆。还描述了用于缆的填充的一套设备。

Description

本发明涉及用于例如光、电缆中的水封剂料以及制造和使用这种剂料的设备。

水封剂料通常用在长途通信光、电缆中，以防止潮气的侵入。这些剂料在室温下一般粘性大，在用于电缆之前需要加热。因为大缆的热容量高，所以一般不能在一次操作中涂敷上这种水封材料。一般把这种材料涂敷到单独的绝缘导线或纤维上，或涂敷到成组的这种线上，其后把这种线绞合并包复以构成成品缆。当然，如果这种水封剂的涂敷能够在绞合的缆上一次操作完成，则可大大改进缆的制造方法。传统的热填充方法有若干固有的缺点。特别是热填充以后的冷却产生的体积变化会导致不小的收缩，在缆中造成空隙。此外，热填充所需的高温会破坏缆线上的绝缘。这种热填充方法的另一缺点是，在高温条件下使用，密封材料可能会从缆流出。在解决这一问题的努力中，人们已经改进了具有触变性质的缆填充剂。这种材料在室温下可以泵送，它们由矿物油和硅胶一起组成。在我们的第1、399、350号英国专利中描述了这种剂料。虽然这种剂料减少了对缆填充技术的限制，它们都不适于光缆，因为这种剂料的低温性能差。在低温下使用，这种凝胶会明显变稠，因而缆的任何弯曲都会给组成缆的纤维带来过度的应变。人们采用低粘性矿物油试图解决这一问题，但其结果是高温性能差。这种材料不能作为合适的纤维缓冲介质，并且仍会从缆中漏出。

本发明的目的是将这些缺点减至最低程度或克服这些缺点。

根据本发明的一个方面，提供一种用于缆的水封剂料，这种剂料是疏水性的，并且有触变性质，因此这种剂料的粘性可以通过机械减切暂时减小，本发明的特征是这种剂料包括一种基液和一种触变剂，基液由一种合成油或合成油和矿物油的混合物组成，触变剂由一种疏水硅、膨润土或其混合物组成。

根据本发明的另一方面，提供一种用触变疏水材料水封缆的设备，该设备包括用于机械剪切该材料的装置和用于把剪切的材料注入缆的装置。

根据本发明的再一方面，提供一种给未包复的缆涂布触变水封材料的涂布器，其特征是这种设备包括：一细长管状室，在使用中，缆穿过该室送入;用于在压力下把剂料输送到所述室，从而用剂料填充缆的装置;第一对端密封圈，在缆和室之间形成密封，从而在室中保持流体压力;另一对端密封园，与所述第一对端密封圈在管状室的各端确定次级室;用于从该第二室清除剩余剂料的装置。

此处所描述的这种材料在很宽的温度范围内有触变性能，包括在室温下。特别是这种材料在-55℃的低温下使用时仍能保持其柔性，而且不变硬，因此，可以在极地、温带和热带使用。

人们可能认为基液的疏水性能够允许使用亲水硅，例如已经在脂膏和润滑剂中用作触变剂的那种亲水硅。我们意外地发现，尽管基液本身是疏水的，但对此处所描述的剂料必需使用疏水硅。我们还发现，含有非疏水硅的剂料在潮湿的情况下是不适用的，水与硅表面结合并使硅与油分离。

一般用硅氧烷处理各颗粒表面使硅变成疏水性的。这样使基液中的硅和油稳定地结合。硅氧烷被认为起到偶合剂作用。

合成油在剂料中的作用是扩大材料的温度范围，特别是低温范围。增加合成油在基液中的比例使剂料的最低工作温度下降。我们已经发现，合成油与此处采用的触变剂完全一致。熟悉本领域技术的人会知道，基液和触变增稠剂之间具有互换性是难以达到的，特别是在使用基液剂料的范围内。

下文参照附图描述本发明的实施例。

图1是表示制备水封材料的一套分批法设备的示意图。

图2表示用连续法制备这种材料的一套设备。

图3是把水封材料涂布到缆上的一套设备。

图4是图3的涂布器的注入器头的断面图。

图5表示另一种注入器头。

水封剂料包括一种合成烃基液，它可含有与需要填充的缆的绝缘中所用的相同类型的抗氧化剂。通过添加包括例如大成硅或膨润土或其混合物的疏水程度的增稠剂使基液变稠为凝胶。我们已经发现，这种剂料具有凝胶结构，这种凝胶结构可以通过机械作用（例如剪切）暂时破坏，从而明显地降低剂料的粘性。静止时，这种结构自己再生并恢复原来的凝胶性质。

附图的图1表示了制备这种水封材料的一套设备。构成基液的复合油从储箱（未画出）输送到混合箱11，基液在混合箱11中在不超过130℃的温度中经受足够时间的高剪切以形成均匀流体。该流体被输送到一犁剪混合器12，并与所需的添加剂混合，犁剪混合器的温度一般不超过80℃。然后把犁剪混合器12抽成真空，并通过入口13把凝胶粉（例如硅或膨润土）加入。在混合期间保持真空以便于脱气。如果需要进一步脱气，可把这样构成的混合物输送到一脱气器14并从那里输送到一高压均化器15。这样通过粉末增稠剂的充分分散作用得到材料必需的触变胶体性能。均化器可用胶体磨或球磨代替。最后，成品材料从均化器输送到储箱16。

用于连继制备水封材料的设备示于图2。基液成分从储箱21、22通过一静态混合器23供入一热交换器24，热交换器24的温度不超过130℃。添加剂通过第一侧进口管25供入并在第二静态混合器26中分散。增稠剂通过第二侧进口管27螺旋推入，混合剂通过第三静态混合器28进到均化器29，在均化器29中受到高剪切以分散增稠剂，从而把触变胶体性能赋予材料。然后，均化材料通过一脱气器30输送到储箱31。

基液一般由合成油或合成油和矿物油的混合物组成。合成油至少组成混合物的10%是有益的。合成油在混合物中的最决定使用温度范围。因此在光缆填充这类高质量应用场合，基液当完全由合成油组成。对100份重量的这种基液加入5至20份（烟化的）疏水硅或2至10份膨润土或其相应数量的混合物，并且最多加入2份的极化剂〔例如丙烯碳酸盐（Proplyene    Carbonate）〕和一份的抗氧化剂/稳定剂是有益的。材料也可包括最多10%而且最好不多于5%的聚合介电稳定剂，为此目的，我们建议采用细碎的聚四氟乙烯（PTFE）。增稠剂最好包括以基液重量为基准的5至10份的硅。在某些应用场合，增稠剂可包括5至10份（4至7份是有益的）重量的膨润土。

合成油一般包括聚烯烃〔例如海湾石油化学公司（GulfOil    Chemicals    Company）制造的合成液（SYNFLUID）〕。这种产品在100℃的粘性是8厘。当然也可使用其它合成油。例如，在某些应用场合，合成油可用硅油组成。

一种特别有益的材料具有如下成分，所有成分都用重量标出：

聚烯烃    83

硅    14

丙烯碳酸盐（Propylene    Carbonate）    1.75

酚类防老剂    0.25

聚四氟乙烯（PTFE）    1

这种材料在按上文所述混合并均化以后，经过用于电缆充填剂的若干标准方法处理，处理结果如表1所列。

除测量这些性能之外，还与常用缆材料进行相容性试验。

按照BS    2782用典型的中密度聚乙烯（MDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）绝缘聚合物制作了哑铃试验样品，并在70℃在填充剂内浸渍了14天。还用广泛用作光纤的二次涂层的绵纶12制作了哑铃试样。这种聚合物吸收剂料的结果及其影响决定于聚合物的拉伸性能。

表2列出了这些试验的结果。

表2

氧化诱导时间（OIT）已经通过REA技术规范PE-39的第3.10段规定的试验方法从0.5/0.9mm挤压绝缘确定。这要求该绝缘在68℃处于填充剂料条件下8小时，然后在199℃在一铜盘内对试样进行氧化诱导时间（OIT）的差示扫描量热法（DSC）测量，在此情况下使用Dupont    1090热分析仪。标准结果列于下面的表3中。

表3-氧化诱导时间

填充剂料    氧化诱导时间（分）

MDPE    HDPE

对照标准    60    43

本剂料    试样1    23    35

试样2    46    43

已经用英国长途通信技术规范M142的附录E所述的试验方法确定了中密度聚乙烯（MDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）绝缘在填充剂料中浸渍以后的抗热老化。这就是在60℃把绝缘的导线在填充剂料中浸渍14天，再在105℃炉内老化1000小时。然后对老化的绝缘进行M142中所规定的“包封试验（Wrap    test）”。没有过这种聚合物破裂的数据。

还对这些材料进行了流变试验。这些试验的结果也进一步证实粘性相对来说与温度无关。因为水封材料的粘性可通过机械作用暂时减小，所以这种材料特别适于在室温下填充长途通信或动力电缆。而且，因为这种材料与缆处于相同温度下，所以缆的热容量不会影响填充过程，并能在一次操作中填充大缆。附图的图3和4所示为用于此目的的一套设备。参照图3，水封材料从一储桶41经过一台泵42（一般是正位移活塞泵）输送到在管线中的一均化器或胶体磨33。该磨施加足够的切应力以破坏凝胶结构，从而减小材料的粘性，然后材料最好经过脱气装置34送到涂布器头35，注入缆中。

涂布器头详细表示在图4中，它用于容纳需要填充的未包复缆36。密封材料加压经过入口管37输入初级压室38。该室被密封圈39、40封闭，缆穿过该密封圈送入。另一对密封圈分别确定次级或低压室43、44这两个压室各有一出口45、46，以便剩余的或未使用的密封材料经过管道47返回储桶。

对图3和4的设备的改型有各种设想。如果使用可提供充分剪切的泵，则可省去均化器。脱气器也可设置在返回储箱的输料管中。

缆填充以后，凝胶结构迅速重新形成，并达到永久性水封。而且因为在一个宽的温度范围具有凝胶性能，这种填充缆适用于极地、温带或热带。

图5所示为另一种涂布器头。该头包括一管状室51，室51装有签个密封圈52，缆36穿过这些密封圈送入。这些密封圈与缆紧密配合，从而保持室51中央部分的流体压力。水封材料经过一入口53输入室51，剩余的材料经过位于外侧密封圈对52之间的出口54返回。

室51的直径稍大于缆36，因此，当通过填充室拉动缆时，高剪切施加到邻近的水封材料上，从而破坏其凝胶结构并降低其粘性。这就能使材料渗透缆。使剩余材料在返回储箱之前通过脱气器是有益的。

当然，在使用图5的涂布器头时，不必在涂布之前先破坏凝胶。这种材料可作为凝胶泵入涂布器，在涂布器中，移动缆产生的剪切作用使材料的粘性减小。

把填充设备与一塑料挤压器串联是有益的。本文所述的技术一般用于长途通信光、电缆，但是当然也可推广用于动力电缆。这种剂料特别适用于光缆（例如开槽缆芯式）和作为粘接填充剂。

Claims (15)

1、一种用于缆的水封剂料，该剂料是疏水性的，并具有触变性质，因此该剂料的粘性可通过机械剪切暂时减小，本发明的特征在于：该剂料包括一种基液和一种触变剂，该基液由一种合成油或合成油和矿物油的混合物组成，触变剂由一种疏水硅、膨润土或其混合物组成。

2、根据权利要求1提出的一种水封剂料，其特征在于：该合成油至少组成该基液的10%。

3、根据权利要求1提出的一种水封剂料，其特征在于：该合成油是该基液的唯一成分。

4、根据权利要求1、2或3提出的一种水封剂料，其特征在于：该合成油是聚烯烃、硅油或其混合物。

5、根据权利要求1至4任一项提出的一种水封剂料，其特征在于：该剂料按重量计每100份基液含有按重量计5至20份疏水硅。

6、根据权利要求5提出的一种水封剂料，其特征在于：该剂料按重量计含有10至17份疏水硅。

7、根据权利要求1至4任一项提出的一种水封剂料，其特征在于：该剂料按重量计每100份基液含有按重量计2至10份膨润土。

8、根据权利要求1至7任一项提出的一种水封材料，其特征在于：该剂料含有一种极化剂。

9、根据权利要求8提出的一种水封剂料，其特征在于：该极化剂包括丙烯碳酸盐（Propylene  Carbonate）。

10、根据权利要求1至9任一项提出的一种水封剂料，其特征在于：该剂料含有粉状聚四氟乙烯（PTFE）。

11、含有根据权利要求1至10任一项提出的剂料的一种缆

12、根据权利要求11提出的并包括光缆的缆。

13、用触变疏水材料水封缆的一套设备，该设备包括机械剪切该材料的装置和把剪切的材料注入该缆的装置。

14、用触变疏水材料水封缆的一套设备，该设备包括：一压力室;把该材料输入该压力室的装置;通过该室拉动未包复缆的装置，使该室中的该缆和材料之间的相对移动形成一个减小粘性的剪切，以便该材料能够流入该缆。

15、用于对未包复缆涂布触变水封材料的一套设备，其特征在于：该设备包括一长管状室，在使用中，缆穿过该室送入;用于在压力下把该剂料输送到所述室，从而用剂料填充缆的装置;第一对端密封圈，在该缆和室之间形成密封，从而在室中保持流体压力;另一对端密封圈，与所述第一对端密封圈在管状室的各端错定次级室;用于从该次级室清除剩余剂料的装置。

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