DE19926071C2

DE19926071C2 - Kabelreinigungslösung

Info

Publication number: DE19926071C2
Application number: DE19926071A
Authority: DE
Inventors: Glenn Miller; Robert Washburn
Original assignee: Arnco Corp
Current assignee: Arnco Corp
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2001-11-29
Anticipated expiration: 2019-06-09
Also published as: ITTO990495A1; IT1307043B1; US6071872A; US6152149A; CA2273804A1; GB9913418D0; GB2343458A; GB2343458B; DE19926071A1; FR2779734A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft Reinigungslösungen und beson ders Kaltreinigungslösungen für optische und elektrische Leiter sowie elektrische Kontakte.

Kaltreinigungslösungen werden dazu verwendet, Kabel, Geräte und Werkzeuge in der Elektroenergieindustrie zu rei nigen. Kaltreinigungslösungen werden auch dazu verwendet, faseroptische Kabel zu reinigen und Flußmittel und Flußmit telreste von Leiterplatten zu entfernen. Eine Kaltreini gungslösung wird typischerweise auf ein Objekt angewandt, indem die Kaltreinigungslösung unter Verwenden eines Aero sols oder eines anderen Typs von Treibmittel auf das Objekt gesprüht wird, oder indem das Objekt mit einem mit der Kalt reinigungslösung durchtränkten Tuch oder Schwamm gewischt wird und dann zugelassen wird, daß die Kaltreinigungslösung in die Umgebung verdampft.

Da zugelassen wird, daß die Kaltreinigungslösung in die Umgebung verdampft, sollte die Kaltreinigungslösung nicht so verdampfen, daß sie einen entflammbaren Dampf erzeugt oder eine entflammbare Flüssigkeit zurückläßt. Zusätzlich sollte die Kaltreinigungslösung nicht zu rasch, so daß die Kaltrei nigungslösung keine Zeit hat, Verunreinigungen vom Objekt wegzutragen, oder zu langsam, so daß weitere Verarbeitung des Objekts übermäßig verzögert wird, verdampfen. Die Kalt reinigungslösung sollte auch nicht gefährlich für Menschen oder die Umwelt sein.

In der Elektroenergieindustrie sind die Anforderungen an eine Kaltreinigungslösung für die Herstellung von Kabel spleißen besonders streng. Ein Hochspannungsstarkstromkabel beinhaltet typischerweise einen Leiter, der mit einer inne ren halbleitenden Schicht und einer primären Isolations schicht bedeckt ist. Die halbleitende Schicht ist dünn und besteht typischerweise aus einem Polymer wie Polyethylen. Falls im Kabel ein Spleiß hergestellt werden muß, muß die halbleitende Schicht zuerst vollständig von den zu verbin denden Teilen des Leiters entfernt werden. Andernfalls wird der Spleiß eine verringerte Strombelastbarkeit haben und schließlich ausfallen. Die halbleitende Schicht wird unter Verwenden einer Kaltreinigungslösung zumindest teilweise entfernt.

Spleiße in Hochspannungsstarkstromkabeln werden häufig unter ungünstigen Bedingungen hergestellt. Somit werden Spleiße häufig schnell hergestellt. Folglich ist es wün schenswert, eine Kaltreinigungslösung mit einer hohen Durch dringungsfähigkeit und guten Löslichkeitseigenschaften zu verwenden, die rasch verdampft und wenig bis keine Restver unreinigung zurückläßt. Es ist auch wünschenswert, daß die Kaltreinigungslösung eine hohe Durchschlagsfestigkeit auf weist, so daß Moleküle der Lösung, die innerhalb des Splei ßes eingeschlossen werden, nicht einfach ionisieren und dadurch die primäre Isolationsschicht verschlechtern. Da die Kaltreinigungslösung häufig in begrenzten Räumen wie Mann löchern verwendet wird, ist es wichtig, daß die Kaltreini gungslösung nichtentflammbar und ungefährlich für Menschen ist.

Traditionell wurde 1,1,1-Trichlorethan (TCA) als die Kaltreinigungslösung für Hochspannungsstarkstromkabel ver wendet, da es eine hohe Durchdringungsfähigkeit und gute Löslichkeitseigenschaften aufweist, speziell hinsichtlich Polyethylen, und hohe Durchschlagsfestigkeit, gute Verdamp fungsrate aufweist und nichtentflammbar ist. TCA wurde je doch, zusammen mit anderen Chlorfluorverbindungen als schäd lich für die Ozonschicht identifiziert und seine Herstellung in den USA nach 1996 wurde verboten. Folglich wurden andere Kaltreinigungslösungen als Ersatz für TCA entwickelt. Ein Beispiel für eine derartige Ersatzkaltreinigungslösung wird im US Patent Nr. 5,238,504 an Henry, das durch Bezugnahme hierin enthalten ist, offenbart. Henry beschreibt eine Kalt reinigungslösung für die Verwendung in der Elektroenergiein dustrie, wobei die Kaltreinigungslösung aus einer Blend von Terpenkohlenwasserstoffen und aliphatischen oder zyklischen Ketonen besteht.

Andere Ersatzkaltreinigungslösungen beinhalten Erdöl destillate, Fluorether und bestimmte Chlorfluorverbindungen sowie Glykolether und Glykolester. Derartige Ersatzkaltrei nigungslösungen besitzen jedoch nicht alle günstigen Eigen schaften von TCA. Einige der Ersatzkaltreinigungslösungen sind entflammbar, einige weisen eine niedrige Verdampfungs rate auf und einige weisen mittelmäßige Löslichkeitseigen schaften auf.

Basierend auf dem Vorangehenden besteht im Stand der Technik ein Bedarf nach einer verbesserten Reinigungslösung speziell für die Verwendung in der Elektroenergieindustrie. Die vorliegende Erfindung ist auf eine derartige Reinigungs lösung gerichtet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es wäre deshalb wünschenswert und stellt einen Vorteil der vorliegenden Erfindung dar, eine verbesserte Reinigungs lösung bereitzustellen. Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Reinigungslösung 50-95 Volumenprozent eines bromierten Kohlenwasserstoffs und 5-50 Volumenprozent eines Esters.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird außerdem ein Verfahren zur Verwendung einer Reinigungslösung, um ein Hochspannungsstarkstromkabel für das Spleißen vorzubereiten, bereitgestellt, worin das Kabel einen von einer halbleiten den Schicht, einer Isolierschicht und einer äußeren Ummante lung umgebenen Leiter beinhaltet. Gemäß dem Verfahren ent hält die Reinigungslösung 50-95 Volumenprozent eines bro mierten Kohlenwasserstoffs und 5-50 Volumenprozent eines Esters. Ein Stück Material, das zum Absorbieren der Reini gungslösung in der Lage ist, wird ausgewählt. Ein Teil der Isolierschicht und der äußeren Ummantelung wird entfernt, um einen Teil der halbleitenden Schicht freizulegen. Das Mate rialstück wird mit der Reinigungslösung durchtränkt. Die halbleitende Schicht wird mit dem mit der Reinigungslösung durchtränkten Materialstück gewischt, um so wenigstens einen Teil der halbleitenden Schicht zu entfernen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorlie genden Erfindung werden mit Bezug auf die folgende Beschrei bung, die beigefügten Ansprüche und die zugehörige Zeichnung besser verständlich.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Hoch spannungsstarkstromkabels, das vor dem Spleißen gereinigt wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es ist anzumerken, daß, um die vorliegende Erfindung klar und prägnant zu beschreiben, die Zeichnung nicht not wendigermaßen maßstäblich sein mag und bestimmte Merkmale der Erfindung in etwas schematischer Form gezeigt sein kön nen.

Es ist außerdem anzumerken, daß, falls nicht anders angegeben oder offensichtlich, Teile Volumenteile und Pro zente Volumenprozente sind. Zusätzlich ist anzumerken, daß, wenn ein bevorzugter Bereich wie 5-25 angegeben ist, dies vorzugsweise mindestens 5 und vorzugsweise nicht mehr als 25 bedeutet.

Das Lösungsmittelsystem oder die Reinigungslösung der vorliegenden Erfindung hat die bevorzugte Formulierung (For mulierung 1): etwa 70 Volumenprozent (weniger bevorzugt etwa 55-85 Volumenprozent, weniger bevorzugt etwa 50-95 Volumen prozent, weniger bevorzugt etwa 40-98 Volumenprozent, weni ger bevorzugt etwa 40-100 Volumenprozent) bromierter Kohlen wasserstoff und etwa 30 Volumenprozent (weniger bevorzugt etwa 15-45 Volumenprozent, weniger bevorzugt etwa 5-50 Volu menprozent, weniger bevorzugt etwa 2-60 Volumenprozent, weniger bevorzugt etwa 0-60 Volumenprozent) Ester. Die For mulierung 1 in tabellarischer Form ist folgendermaßen:

Volumenprozent

Der bromierte Kohlenwasserstoffbestandteil der vorlie genden Erfindung besteht aus einem oder mehreren bromierten Kohlenwasserstoffen mit der Formel C_nH_2n+1Br, wobei n eine Zahl von 3 oder größer, bevorzugter 3 bis 8, bevorzugter 3 bis 6 ist. Beispiele für derartige bromierte Kohlenwasser stoffe sind n-Propylbromid, Isopropylbromid, n-Butylbromid, Isobutylbromid, sec-Butylbromid, n-Amylbromid, Isoamylbromid und n-Hexylbromid. Bevorzugter ist der bromierte Kohlenwas serstoffbestandteil jedoch n-Propylbromid oder Isopropylbro mid. Da Isopropylbromid als ein möglicher Ozonschädiger identifiziert wurde, ist der bromierte Kohlenwasserstoff bestandteil noch bevorzugter n-Propylbromid.

N-Propylbromid ist eine klare, farblose bis leicht gelbe Flüssigkeit und weist einen Siedepunkt von etwa 70,8°C (159°F) auf. N-Propylbromid weist eine sehr hohe Verdamp fungsrate auf, die das achtfache der Rate von n-Butylazetat (nBA) beträgt, das typischerweise als Vergleichsgrundlage verwendet wird. Eine derart hohe Verdampfungsrate ist für viele Kaltreinigungsanwendungen wünschenswert, aber sie ist für manche Kaltreinigungsanwendungen unerwünscht. Zum Bei spiel wurde herausgefunden, daß wenn n-Propylbromid zum Reinigen eines Hochspannungsstarkstromkabels verwendet wird, das n-Propylbromid häufig verdampft, bevor die Reinigung beendet ist.

Die Produktion von n-Propylbromid führt gewöhnlich zur Nebenproduktion kleinerer Mengen von Isopropylbromid und kleineren Mengen an Verunreinigungen wie Propylalkohol, Propylether, Propylchlorid, Propylen, Propan und Butylbromid. Rohes n-Propylbromid besteht somit im allgemeinen zu 90 Gewichtsprozent aus n-Propylbromid und die restlichen 10 Gewichtsprozent sind Isopropylbromid und Verunreinigungen. Höher gereinigte Qualitäten von n-Propylbromid sind mit Zusammensetzungen von bis zu 99 und mehr Gewichtsprozent n- Propylbromid erhältlich. Der bromierte Kohlenwasserstoffbe standteil der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise 90 bis 99 und mehr Gewichtsprozent n-Propylbromid, bevorzugter 99 und mehr Gewichtsprozent n-Propylbromid. Gereinigtes n- Propylbromid mit 99 und mehr Gewichtsprozent n-Propylbromid ist von Albemarle Corporation, Richmond, Virginia und von Great Lakes Chemical Corporation, West Lafayette, Indiana erhältlich.

Verschiedentlich wurde berichtet, n-Propylbromid sei nichtentflammbar und entflammbar. Die National Fire Protec tion Association Inc. (NFPA) gibt n-Propylbromid in NFPA 325, "Guide to Fire Hazard Properties of Flammable Liquids, Gases, and Volatile Solids", Ausgabe 1994, eine Entflammbar keitsgefahreneinstufung von 3. Der Kommentar der NFPA zu einer Einstufung als "3" gibt an: "this degree includes Class 1B and 1C flammable liquids and materials that can be easily ignited under almost all normal conditions" bzw. daß "dieser Grad entflammbare Flüssigkeiten und Materialien der Klassen 1B und 1C beinhaltet, die unter beinahe allen Nor malbedingungen leicht entzündet werden können".

Obwohl NFPA 325 n-Propylbromid eine verhältnismäßig hohe Entflammbarkeitsgefahreneinstufung gibt, listet NFPA 325 keine Flammpunkttemperatur für n-Propylbromid auf. Zu sätzlich haben Hersteller von n-Propylbromid angegeben, daß n-Propylbromid keinen Flammpunkt besitzt (siehe Datenblatt für n-Propylbromid von Albemarle Corporation).

Der Flammpunkt einer Probe ist die niedrigste Tempera tur, korrigiert auf einen barometrischen Druck von 101,3 kPa (760 mmHg), bei der Anwenden einer Testflamme bewirkt, daß sich der Dampf der Probe unter spezifizierten Testbedingun gen entzündet. Der Flammpunkt liefert ein Maß für die Neigung der Probe, unter kontrollierten Bedingungen ein ent flammbares Gemisch mit Luft zu bilden.

Flammpunkttests wurden an Proben von n-Propylbromid unter Verwenden eines Pensky-Martens-Testers mit geschlosse nem Becher gemäß ASTM D 93 durchgeführt. Bei jeder Tempera tur wurde beobachtet, daß sich ein kleiner blauer Halo um einen Becher des Testers herum bildet. Eine große Flamme bildete sich jedoch bei keiner Temperatur. Absatz 3.1.1.1 von ASTM D 93 gibt an: "The sample is deemed to have flashed when a large flame appears and instantaneously propagates itself over the surface of the sample" bzw. daß "die Probe als entflammt betrachtet wird, wenn eine große Flamme er scheint und sich sofort über die Oberfläche der Probe aus breitet". Zusätzlich gibt Absatz 3.1.1.2 an: "Occasionally, the application of a test flame will cause a blue hato or an enlarged flame. This generally occurs near the actual flash point but in some cases, especially with halogenated hydro carbons and admixtures, can occur at any temperature. These phenomena are not to be considered true flash points" bzw. "das Anwenden einer Testflamme verursacht gelegentlich einen blauen Halo oder eine vergrößerte Flamme. Dies tritt im allgemeinen nahe dem eigentlichen Flammpunkt auf, kann je doch in einigen Fällen, besonders bei halogenierten Kohlen wasserstoffen und Beimischungen, bei jeder Temperatur auf treten. Diese Erscheinungen sind nicht als tatsächliche Flammpunkte zu betrachten". Basierend auf diesem Standard besitzt n-Propylbromid keinen Flammpunkt.

Ein weiterer Test ähnlich ASTM D 4027-91 wurde durchge führt, um die Dauerbrenneigenschaften von n-Propylbromid zu bestimmen. Ein ebener hölzerner Stock wurde in einen Behäl ter mit n-Propylbromid eingebracht und dann entfernt. Der Stock wurde kurz in Kontakt mit einer kleinen Flamme ge bracht und dann beobachtet. Um den Stock entwickelte sich kurz eine größere Flamme und verlöschte dann rasch. Die größere Flamme hielt weniger als eine Sekunde an. Dieser Stocktest zeigt, daß n-Propylbromid nicht anhaltend brennt.

Die Abwesenheit eines Flammpunkts für n-Propylbromid und die Tatsache, daß n-Propylbromid nicht anhaltend brennt, zeigen, daß n-Propylbromid nicht entflammbar ist.

Der Esterbestandteil der vorliegenden Erfindung besteht aus einem oder mehreren Estern mit der Formel C_nH_2nO₂, wobei n eine Zahl von 2 oder größer, bevorzugter 2 bis 8, bevor zugter 2 bis 6 ist. Beispiele für derartige Ester sind Me thylformiat C₂H₄O₂, Ethylformiat und Methylazetat (C₃H₆O₂), Ethylazetat (C₄H₈O₂), Propylazetat und Isopropylazetat (C₅H₁₀O₂) sowie n-Butylazetat, Isobutylazetat und tert- Butylazetat (C₆H₁₂O₂). Der Esterbestandteil ist bevorzugter tert-Butylazetat oder Ethylazetat. Der Esterbestandteil ist noch bevorzugter Ethylazetat. Obwohl Ethylazetat eine schnellere Verdampfungsrate und bessere Löslichkeit als tert-Butylazetat aufweist, gibt es Anzeichen, daß tert- Butylazetat aus der Klassifizierung für flüchtige organische Verbindungen (VOC) ausgenommen wird, was tert-Butylazetat wünschenswert für Regionen macht, wo VOCs von Bedeutung sind.

Die Produktion von Ethylazetat führt gewöhnlich zur Nebenproduktion kleinerer Mengen von Ethanol. Rohes Ethyla zetat besteht somit im allgemeinen zu 85-88 Gewichtsprozent aus Ethylazetat, die verbleibenden 12-15 Gewichtsprozent sind Ethanol und Verunreinigungen. Höher gereinigte Grade von Ethylazetat mit Zusammensetzungen von 99 und mehr Ge wichtsprozent Ethylazetat sind erhältlich. Der Esterbestand teil der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise 85 bis 99 und mehr Gewichtsprozent Ethylazetat, bevorzugter 99 und mehr Gewichtsprozent Ethylazetat. Gereinigtes Ethylazetat mit 99 und mehr Gewichtsprozent Ethylazetat ist von Fisher Scientific Inc., Atlanta, Georgia und Eastman Chemical Co., Kingsport, Tennessee erhältlich.

Ethylazetat ist eine klare Flüssigkeit mit einem cha rakteristischen fruchtigen Geruch, hat einen Siedepunkt von etwa 77°C (170,6°F) und im offenen Becher einen Flammpunkt von 7,2°C (45°F). NFPA 325 gibt Ethylazetat eine Entflamm barkeitsgefahreneinstufung von 3, was dieselbe wie für n- Propylbromid ist. Ethylazetat weist eine ziemlich hohe Ver dampfungsrate auf, die etwa 4,2 mal so hoch wie die Rate von n-Butylazetat (nBA) ist.

Die in der Reinigungslösung der vorliegenden Erfindung verwendete Menge an Esterbestandteil sollte nicht groß genug sein, um der Reinigungslösung einen Flammpunkt zu verleihen. Es wurde festgestellt, daß die Reinigungslösung keinen Flammpunkt hat, falls die Menge an Esterbestandteil 60 Volu menprozent oder weniger von der Reinigungslösung ausmacht.

Die Reinigungslösung der vorliegenden Erfindung kann auch einen Stabilisatorbestandteil enthalten, besonders falls der bromierte Kohlenwasserstoffbestandteil n-Propyl bromid ist und die Reinigungslösung zum Reinigen von Metall verwendet wird. Metalle wie Magnesium, Titan, Stahl und Aluminium können als Katalysatoren wirken, die das n-Propyl bromid dehydrobromieren. Die Dehydrobromierung erzeugt HBr, das seinerseits die Metalle korrodiert.

Im allgemeinen ist jeder der vom Stand der Technik als nützlich beim Stabilisieren von halogenierten Kohlenwasser stofflösungsmitteln gelehrten herkömmlichen Stabilisatoren für die Verwendung als Stabilisatorbestandteil geeignet. Der Stabilisatorbestandteil kann Nitroalkane, Ether, Epoxide, Amine oder jede Kombination davon enthalten. US Patent Nr. 5,690,862 an Moore Jr. et al., das hierin durch Bezugnahme enthalten ist, listet eine Mehrzahl von Stabilisatoren auf, die als der Stabilisatorbestandteil verwendet werden können. Die Menge an Stabilisatorbestandteil beträgt vorzugsweise weniger als 0,1 Gewichtsprozent der Reinigungslösung.

Der bromierte Kohlenwasserstoffbestandteil und der Esterbestandteil der vorliegenden Erfindung sind miteinander mischbar. Der bromierte Kohlenwasserstoffbestandteil und der Esterbestandteil können somit herkömmlich in jeder Reihen folge und ohne spezielle Anforderungen miteinander vermengt werden, um so die Reinigungslösung der vorliegenden Erfin dung zu bilden. Die Reinigungslösung der vorliegenden Erfin dung ist im wesentlichen klar, hat einen leicht fruchtigen Geruch und ist nichtazeotrop. Die Reinigungslösung ist nichtentflammbar, hat eine hohe Durchdringungsfähigkeit, hervorragende Löslichkeitseigenschaften, verdampft rasch und läßt keine meßbaren nichtverdampfenden Bestandteile oder Zerfallsprodukte zurück. Zusätzlich läßt die Reinigungslö sung Polyethylen und Ethylen-Polyethylen-Dien-Monomer (EPDM) leicht aufquellen und besitzt eine hohe Durchschlagsfestig keit, was die Reinigungslösung ideal zum Reinigen von Hoch spannungsstarkstromkabeln geeignet macht.

Die Reinigungslösung der vorliegenden Erfindung kann in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden. Die Reini gungslösung kann zum Entfernen von Fett, Öl und anderen Verunreinigungen von Metallteilen oder Verdrahtungen wie Motor- und Transformatorwicklungen, und zum Entfernen von Flußmittel und Flußmittelresten von Leiterplatten verwendet werden. Zusätzlich kann die Reinigungslösung zum Reinigen von faseroptischen Kabeln vor deren Spleißen verwendet wer den. Insbesondere kann die Reinigungslösung zum Entfernen von Kunststoffmänteln und wasserblockierenden Gels, die typischerweise optische Glasfasern in den Kabeln bedecken, verwendet werden.

Wie oben angegeben, ist die Reinigungslösung der vor liegenden Erfindung auch ideal zum Reinigen von Hochspan nungsstarkstromkabeln vor dem Spleißen oder Endenverschluß geeignet. Mit Bezug auf Fig. 1 ist ein herkömmliches Hoch spannungsstarkstromkabel 10 gezeigt. Das Kabel 10 umfaßt einen inneren Leiter 12 umgeben von einer dünnen inneren halbleitenden Schicht 14 und einer primären Isolierschicht 16. Die innere halbleitende Schicht 14 besteht aus Polyethy len. Die primäre Isolierschicht 16 ist ihrerseits umgeben von einer äußeren halbleitenden Schicht 18, neutralen Lei tern 20 und einer äußeren Ummantelung 22.

Um einen Spleiß im Hochspannungsstarkstromkabel 10 herzustellen, wird die äußere Ummantelung 22 unter Verwenden eines im Stand der Technik bekannten herkömmlichen Abiso lierwerkzeugs (nicht gezeigt) entfernt. Die neutralen Leiter werden dann zurückgestreift. Danach werden die äußere halb leitende Schicht 18 und die primäre Isolierschicht 16 unter Verwenden des Abisolierwerkzeugs entfernt. Obwohl in Fig. 1 nicht gezeigt, wird das meiste der inneren halbleitenden Schicht 14 ebenfalls unter Verwenden des Abisolierwerkzeugs vorzugsweise entfernt.

Der Leiter 12 und die innere halbleitende Schicht 14 werden vorzugsweise mit einem sauberen Schmirgelleinen (nicht gezeigt) geschliffen, bis der Leiter 12 frei von jeglichen sichtbaren Teilen der inneren halbleitenden Schicht 14 ist. Ein Stück Material 24, das zum Absorbieren der Reinigungslösung der vorliegenden Erfindung fähig ist, wird mit der Reinigungslösung durchtränkt. Das Material ist vorzugsweise ein nichtfaserndes Tuch. Das Material 24 wird über den Leiter 12 gewischt, um jegliche Rückstände der halbleitenden Schicht 14 oder andere Verunreinigungen auf dem Leiter 12 abzuheben oder zu entfernen. Vorzugsweise wird das Material 24 von einem freien Ende 26 eines abisolierten Teils des Kabels 10 zu einem nicht abisolierten Teil 28 des Kabels 10 gewischt. Nachdem das Wischen beendet ist, läßt man die Reinigungslösung auf dem Leiter 12 vollständig ver dampfen.

Ein zweites Materialstück (nicht gezeigt), wird mit der Reinigungslösung der vorliegenden Erfindung durchtränkt. Das zweite Materialstück wird über Spleißkupplungen oder Endver schlüsse (wie zutreffend) gewischt, um jegliches Öl auf der Oberfläche oder andere Verunreinigung zu entfernen. Nachdem dieses Wischen beendet ist, läßt man die Reinigungslösung auf den Kupplungen oder Endverschlüssen vollständig verdamp fen.

Dann werden die Spleißkupplungen oder Endverschlüsse installiert, um einen Spleiß oder Endverschluß/Endverschlüs se zu formen. Der Spleiß wird mit Butylmastix-Dichtband oder -ballen und/oder einem EPDM-Stretchgummiband isoliert. Schließlich wird eine wärmegeschrumpfte Schutzhülle oder mechanische Umschließung über dem Spleiß befestigt.

Die folgenden Beispiele stellen verschiedene Gesichts punkte der Erfindung weiter dar. Wenn nicht anders angegeben, werden die Zutaten unter Verwenden im Stand der Technik bekannter Verfahren oder wie oben beschrieben kombiniert.

Beispiel 1

Eine Charge Reinigungslösung wurde gemäß der bevorzug ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch Vermen gen von etwa 70 Volumenanteilen n-Propylbromid und etwa 30 Volumenanteilen Ethylazetat zubereitet. Die Reinigungslösung mit der vorangehenden Formulierung (im Folgenden als die "Erfindungslösung" bezeichnet) wurde in den Beispielen 1, 2 und 3 verwendet.

Eine Chargen-Propylbromid (NPB) wurde von Petroferm Inc., Fernandina Beach, Florida erworben und eine Charge 1,1,1-Trichlorethan (TCA) wurde vor dem Verbot von 1996 von Dow Chemical Co., Midland, Michigan erworben. Verschiedene Eigenschaften der Charge der Erfindungslösung (INV), der Charge NPB und der Charge TCA wurden getestet und verglichen und die Ergebnisse sind unten in tabellarischer Form zusam mengefaßt.

Die Reinigungs- oder Ablöseeigenschaften der Chargen wurden unter Verwenden von drei Stücken weißen Tuchs und drei Stücken von bis auf eine innere halbleitende Schicht bestehend aus Polyethylen mit der Farbe Schwarz abisolierten Hochspannungsstarkstromkabels getestet. Die Tuchstücke wur den mit den jeweiligen Chargen durchtränkt. Die Tuchstücke wurden dann unter Anwenden des im wesentlichen gleichen Drucks auf jedes Tuchstück während des Wischens dreimal über die jeweiligen Kabel gewischt. Die Tuchstücke wurden dann visuell auf die Dunkelheit des auf den Tuchstücken befindli chen Materials hin untersucht, wodurch die Menge an entfern ter halbleitender Schicht angegeben wird. Basierend auf dieser Beobachtung wurde jede Charge auf einer Skala aus "schlecht", "mittel", "gut" und "sehr gut" eingestuft.

Die Verdampfungsraten der Chargen wurden unter Verwen den von ASTM D 1901 gemessen. Die Flammpunkte der Chargen wurden unter Verwenden von ASTM D 93 gemessen. Die Durch schlagsfestigkeiten der Chargen wurden unter Verwenden von ASTM D 877 gemessen. Die nichtflüchtigen Rückstände wurden unter Verwenden von ASTM D 2369 gemessen.

Der Expositionswert ist das Verhältnis des zulässigen Expositionsgrenzwerts (PEL) zur Verdampfungsrate. Abgesehen von der Erfindungslösung wird der PEL durch die Occupational Safety & Health Administration (OSHA) bestimmt. Der PEL ist eine zeitlich gewichtete mittlere (TWA) Konzentration (in Teilen pro Million), die die Exposition eines Arbeiters in jeder 8-Stunden-Schicht einer 40-Stunden-Arbeitswoche nicht übersteigen sollte. Der PEL für die Erfindungslösung ist ein projizierter Wert basierend auf den PELs der sie aufbauenden Bestandteile.

Die Kauri-Butanol-Werte sind die Milliliter der jewei ligen Chargen, die nötig sind, um Trübung in einer Lösung aus Kaurigum in Butylalkohol zu verursachen.

Die Kostenwerte werden als das Verhältnis zwischen den Kosten der Bestandteile oder deren Blends zu den Kosten von Erdöldestillat bestimmt; Erdöldestillat ist dabei der in der Industrie erhältliche Reinigungslösemittelbestandteil mit den niedrigsten Kosten.

Wie die obigen Ergebnisse zeigen, zeigt die Erfindungs lösung die gleichen Abstreifeigenschaften wie TCA und besse re als NPB. Zusätzlich besitzt die Erfindungslösung eine Verdampfungsrate, die gleich groß wie die von TCA und nied riger als die von NPB ist, was wünschenswert ist, wenn die Erfindungslösung dazu verwendet wird, Hochspannungsstark stromkabel zu reinigen. Die Erfindungslösung besitzt außer dem einen größeren Expositionswert als NPB, wodurch angege ben wird, daß die Erfindungslösung eine längere Zeitspanne verwendet werden kann als NPB, ohne ihren PEL zu überschrei ten. Abgesehen von den Kosten sind die übrigen Eigenschaften der Erfindungslösung mit TCA und NPB vergleichbar. Die Er findungslösung ist wesentlich billiger als NPB und TCA (das nicht erhältlich ist).

Die Ergebnisse dieses Beispiels 1 zeigen, daß die Rei nigungslösung der vorliegenden Erfindung in den Anwendungen, in denen früher TCA verwendet wurde, mit im wesentlichen ähnlichen Ergebnissen anstelle von TCA verwendet werden kann. Dies ist überraschend und unerwartet.

Beispiel 2

Es wurden Chargen von Produkten A, B und C gebildet, die ähnlich den gegenwärtig als Ersatz für TCA verwendeten Kaltreinigungslösungen sind. Produkt A ist eine Blend von etwa 93 Volumenprozent Kohlenwasserstoffdestillat und etwa 7 Volumenprozent D-Limonen (Terpen). Produkt B ist etwa 100 Volumenprozent Freon-113 Trichlortrifluorethan. Produkt C ist eine Blend aus etwa 50 Volumenprozent Kohlenwasserstoff destillat und etwa 50 Volumenprozent Methyl-n-Amyl-Keton. Verschiedene Eigenschaften der Charge INV, der Charge des Produkts A, der Charge des Produkts B und der Charge des Produkts C wurden unter Verwenden derselben Verfahren wie in Beispiel 1 getestet und verglichen. Die Ergebnisse dieser Tests sind unten in tabellarischer Form zusammengefaßt.

Wie die obigen Ergebnisse zeigen, zeigt die Erfindungs lösung bessere Abstreifeigenschaften als die Produkte A, B und C. Zusätzlich haben die Produkte A und C Flammpunkte, was angibt, daß sie entflammbar sind, während die Erfin dungslösung nichtentflammbar ist. Das Produkt B hat eine viel höhere Verdampfungsrate als die Erfindungslösung und ist sehr viel teurer als die Erfindungslösung.

Die Ergebnisse dieses Beispiels 2 zeigen, daß die Rei nigungslösung der vorliegenden Erfindung insgesamt deutlich bessere Reinigungseigenschaften als die Produkte A, B und C aufweist, die ähnlich denen von gegenwärtig als Ersatz für TCA verwendeten Kaltreinigungslösungen sind. Dies ist über raschend und unerwartet.

Beispiel 3

Chargen von Reinigungslösungen, einschließlich der Erfindungslösung (INV), TCA, NPB und der Produkte A und D wurden auf ihre Wirkung auf den spezifischen Durchgangswi derstand von auf eine aus Polyethylen bestehende innere halbleitende Schicht abisolierten Stücken von Hochspannungs starkstromkabel hin getestet. Produkt D ist eine Blend von etwa 70 Volumenprozent n-Propylbromid und etwa 30 Volumen prozent Hexan.

Die Tests wurden unter Verwenden einer modifizierten Version von Insulated Cable Engineers Association (ICEA) T-25-425 durchgeführt. Die Tests sind unten bezüglich nur einer Charge und eines Stücks Kabel beschrieben, wobei sich versteht, daß für jede Charge und jedes Stück Kabel dersel ben Prozedur dafür gefolgt wurde.

Eine äußere Ummantelung eines 9,5" bzw. 24 cm langen Stücks Kabel wurde zusammen mit konzentrischen Neutrallei tern entfernt, um eine äußere halbleitende Schicht freizule gen. Vier Silberelektroden wurden an das Kabel angelegt: zwei Potentialelektroden getrennt durch 4" bzw. 10 cm um die Mitte und zwei Stromelektroden getrennt durch etwa 6" bzw. 15 cm um die Mitte. Die Stromelektroden wurden an eine Schaltung mit einem 10,2 kΩ Widerstand und einer 100 V Wechselspannungsquelle angeschlossen. Die Spannung über das Kabel und über den Widerstand wurden mit Voltmetern gemes sen. Der Strom wurde über den Widerstand berechnet. Unter Verwenden des berechneten Stroms wurde der Widerstand zwi schen den Potentialelektroden berechnet. Der Widerstand wurde mit dem Volumen der äußeren halbleitenden Schicht multipliziert, um den spezifischen Durchgangswiderstand zu erhalten.

Es wurde eine Anfangsmessung T₀ vorgenommen. Dann wurde ein Streifen von in der Charge getränktem Tuch zwischen den Elektroden um das Kabel gewickelt und für etwa 10 Minuten sich setzen gelassen. Nach etwa zehn Minuten wurde der Tuch streifen abgewickelt und entfernt und eine Messung (T₁₀) vorgenommen. Man ließ das Kabel sich setzen und nachfolgende Messungen wurden nach 35 Minuten (T₄₅), 50 Minuten (T₆₀), 110 Minuten (T₁₂₀) und 24 Stunden (T_F) vorgenommen. Die prozentuale Änderung gegenüber T₀ wurde für jede Messung berechnet und ist unten in tabellarischer Form zusammenge faßt.

Die vorangehenden Ergebnisse zeigen, daß die Erfin dungslösung ein niedrigeres T_F als alle anderen Chargen, einschließlich NPB und Produkt D, aufweist. Die Erfindungs lösung erhöht somit den spezifischen Durchgangswiderstand der Halbleiterschicht weniger als alle anderen Chargen. Mit einem T_F von nur 3,6 erhöht die Erfindungslösung den spezi fischen Durchgangswiderstand des Kabels nur geringfügig. Dies ist wünschenswert, weil ein wesentlicher Anstieg des spezifischen Durchgangswiderstands am Spleiß die Bildung eines heißen Flecks am Spleiß verursacht, wenn Strom durch das Kabel fließt, und dadurch zu einer Verschlechterung der primären Isolationsschicht und zum schließlichen Ausfall des Kabels am Spleiß führt.

Die Ergebnisse in diesem Beispiel 3 zeigen, daß ein Spleiß in einem Hochspannungsstarkstromkabel weniger wahr scheinlich ausfällt, wenn das Kabel mit der Reinigungslösung der vorliegenden Erfindung gereinigt wird, als wenn das Kabel allein mit TCA, NPB oder einem der anderen getesteten Lösungsmittel gereinigt wird. Dies ist überraschend und unerwartet.

Claims

1. Reinigungslösung, bestehend aus 50-95 Volumenprozent eines bromierten Kohlenwasserstoffs und 5-50 Volumenprozent eines Esters.

2. Reinigungslösung nach Anspruch 1, worin der bromierte Kohlenwasserstoff die Formel C_nH_2n+1Br hat, wobei n eine Zahl von 3 bis 8 ist.

3. Reinigungslösung nach Anspruch 2, worin der bromierte Kohlenwasserstoff n-Propylbromid ist.

4. Reinigungslösung nach Anspruch 2, worin der bromierte Kohlenwasserstoff Isopropylbromid ist.

5. Reinigungslösung nach Anspruch 3 oder 4, worin der Ester die Formel C_nH_2nO₂ hat, wobei n eine Zahl von 2 bis 8 ist.

6. Reinigungslösung nach Anspruch 5, worin der Ester Ethylazetat ist.

7. Reinigungslösung nach Anspruch 6, wobei der bromierte Kohlenwasserstoff n-Propylbromid ist, und worin das n- Propylbromid etwa 55-85 Volumenprozent der Reinigungslösung ausmacht und das Ethylazetat etwa 15-45 Volumenprozent der Reinigungslösung ausmacht.

8. Reinigungslösung nach Anspruch 7, worin das n-Propylbromid etwa 70 Volumenprozent der Reinigungslösung ausmacht und das Ethylazetat etwa 30 Volumenprozent der Reinigungslösung aus macht.

9. Reinigungslösung nach Anspruch 5, worin der Ester tert- Butylazetat ist.

10. Verfahren zum Vorbereiten eines Hochspannungsstarkstromka bels zum Spleißen, wobei das Kabel (10) einen von einer halb leitenden Schicht (14), einer Isolierschicht (16) und einer äußeren Ummantelung (22) umgebenen Leiter (12) umfaßt, mit den Schritten:
Auswählen einer Reinigungslösung, bestehend aus 50-95 Volumenprozent eines bromierten Kohlenwasserstoffs und 5-50 Volumenprozent eines Esters;
Auswählen eines Stücks (24) Material, das in der Lage ist, die Reinigungslösung zu absorbieren;
Entfernen eines Teils der Isolierschicht und der äußeren Ummantelung, um einen Teil der halbleitenden Schicht freizule gen;
Durchtränken des Materialstücks mit der Reinigungslösung; und
Wischen der halbleitenden Schicht mit dem mit der Reini gungslösung durchtränkten Materialstück, um so wenigstens einen Teil der halbleitenden Schicht zu entfernen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, worin der bromierte Kohlenwas serstoff in der Reinigungslösung n-Propylbromid ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10, worin der bromierte Kohlenwas serstoff in der Reinigungslösung Isopropylbromid ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-12, worin die Reini gungslösung ferner einen Ester mit der Formel C_nH_2nO₂ umfaßt, wobei n eine Zahl von 2 bis 8 ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, worin der Ester Ethylazetat ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13, worin der Ester tert-Butyl azetat ist.

16. Verfahren nach Anspruch 14, worin der bromierte Kohlenwas serstoff etwa 55-85 Volumenprozent der Reinigungslösung ausmacht und das Ethylazetat etwa 15-45 Volumenprozent der Reini gungslösung ausmacht.

17. Verfahren nach Anspruch 10, das ferner den Schritt Entfer nen eines Großteils der halbleitenden Schicht unter Verwenden eines Abisolierwerkzeugs vor dem Wischen der halbleitenden Schicht mit dem mit der Reinigungslösung durchtränkten Materi alstück umfaßt.