DE2259411B2

DE2259411B2 - Mittel und Verfahren zum Austreiben von Wasser oder einer anderen unerwünschten Flüssigkeit aus inneren Hohlräumen eines Telefonkabels

Info

Publication number: DE2259411B2
Application number: DE2259411A
Authority: DE
Inventors: Stanley Dunwoody Kaufman; Raffaele Antonio Atlanta Sabia
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1971-12-15
Filing date: 1972-12-05
Publication date: 1973-11-22
Also published as: CH575002A5; FR2163632A1; IT976046B; DE2259411A1; JPS5619161B2; BE792621A; US3733426A; NL7216794A; GB1406859A; NL159220B; DE2259411C3; ES409992A1; JPS4865481A; CA997133A; FR2163632B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Mittel zum Austreiben von Wasser oder einer anderen unerwünschten Flüssigkeit aus inneren Hohlräumen eines Telefonkabels sowie zum nachfolgenden Abdichten des Kabels gegen weiteren Eintritt von Wasser.

ίο Ein einen Luftkern aufweisendes, mit Plastikmaterial isoliertes Telefonkabel saugt sich gelegentlich beim Betrieb mit Wasser voll, welches Leckwege zu Drähten mit beschädigter Isolation erzeugt. Dadurch werden die Ü¹ ^rtragungseigenschaften der Aderpaare mit einem au; Jerartige Weise verringerten Isolationswiderstand und mit hoher relativer Dielektrizitätskonstante wesentlich verschlechtert. Die Wiederherstellung des Isolationswiderstandes auf die normalen Betriebswerte ist insbesondere bei mit Plastikmaterial isolierten Erdkabeln sowohl teuer als auch von zeitlich begrenzter Wirkung und oftmals überhaupt nicht möglich.

Ein allgemein bekanntes Verfahren zur Entfeuchtung von Plastikkabeln liegt in der Anwendung von Azeton.

Dieses Verfahren entfernt das Wasser, verhindert jedoch nicht dessen erneuten Eintritt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demgemäß die Entfernung von Wasser, das bereits in einem mit Plastikmaterial isolierten vielpaarigen Telefonkabel vorliegt, sowie die

Verhinderung von dessen erneutem Eintritt durch vorliegende Kabelabschirmungsfehler oder solche Fehler, die zukünftig durch Füllung der Kabelzwischenräume entstehen können.
Zur Schaffung einer wirksamen Kabelentwässerungs- und Füllverbindung müssen jedoch weitere Erfordernisse erfüllt werden. Beispielsweise muß die Verbindung mit der Drahtisolation, mit der Kabelummantelung, mit der typischerweise aus Aluminium bestehenden Abschirmung und mit anderen Stoffen verträglich sein, die in unterirdischen abgeschlossenen Ummantelungen vorliegen.

Die Verbindung muß auch die Trennung der Leitungen sowie die Unversehrtheit der Abschirmung, des Polyäthylenmantels und der Aluminiumabschirmung gewährleisten.

Die Verbindung darf nicht das Aluminium oder die Kupferleitungen korrodieren, wenn eine Berührung mit Jenseiben durch die kleinen Löcher erfolgt, die sich normalerweise in deren Plastikisolation finden.

Ferner muß die Verbindung eine hohe Isolation, einen hohen spezifischen Widerstand und eine hohe Volumenbeständigkeit bei niedriger Dielektrizitätskonstante aufweisen und darf nur zu geringen dielektrischen Verlusten führen, um den Isolations-Artwiderstand, die Kapazität und die Dielektrizitätsverluste des Kabels auf annehmbare Werte zu bringen.

Um einen erneuten Eintritt von Wasser in das Kabel zu vermeiden, muß die Verbindung hydrophob und beständigbleibend sein/

Wichtig ist, daffⁿdie^fVerbindung eine anfänglich geringe Viskosität aufweist; um ein Einpumpen über wesentlicbe^Mhgeiieinheiten des Kabels zu ermöglichen, vorzugsweise während eines normalen Werktages. "·; ^; -ν' ,,·. ._■■■-: .:>·■,- ■ ■■■
\yeitere wichtige Eigenschaften sind ejuie lange

⁶S Lagerzeit, ein geringer;·-Pieis un<j-|iandtiabungssicherheit. ' '·■

Die Erfindung schafft die Möglichkeit, Telefonkabel

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dauernd von Wasser frei zu machen, das eingedrungen war, und die dielektrischen Eigenschaften wiederum auf annehmbare Werte zu bringen. In gleicher Weise wird durch die Erfindung der evneute Eintritt von Wasser in ein PIC-Telefonkabel verhindert. Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Verbindung annehmbar niedrige Anfangsviskositäten auf, bildet sich jedoch zu einer weichen klebrigen Verbindung um, welche die Drahtisolation benetzt.

Die Erfindung strebt die Anwendung eines hydrophoben Isoliermaterials an, welches das Wasser in einem mit Wasser voligesaugten Kabel verdrängt, wenn das Material eingepumpt wird, wobei sich das Material, wenn es sich einmal in seiner Lage befindet, auf hohe Viskosität umwandelt, welche dessen Austritt durch Lunkerlöcher oder ähnliche Abschirmdefekte verhindert, während gleichzeitig der erneute Eintritt von Wasser ausgeschlossen wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Lösungsmittel vorgesehen ist, das durch ein querverbundenes Urethan-Netzwerk gelierbar ist, welches durch Reagierenlassen eines eine Hydroxyl-Funktionalität aufweisenden ersten Materials mit einem eine Isozyanat-Funktionalität aufweisenden zweiten Material gebildet ist.

Das Material wird in das Kabel bei sehr niedriger Viskosität eingepumpt und treibt das Wasser aus. Nach einer Periode, die von der Menge an verwendetem Katalysator al hängt, erfolgt danach in dem Urethan die Herstellung von Querverbindungen, wobei sich ein dreidimensionales Netzwerk ergibt, welches eine Gelierung des Öls bewirkt. Da^c Ergebnis ist ein gefülltes Kabel, aus dem das Wasser ausgetrieben ist und das hinfort gegenüber Wasser abgedichtet ist.

Gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiei nach der Erfindung wurde ein günstiges Verfahren entwickelt, um ein reagierendes Material von ausreichend geringer Viskosität zu erhalten, welches alle erfindungsgemäß zu stellenden Forderungen erfüllt, einschließlich der Einpumpbarkeit der Verbindung und deren späterer Umsetzung in weiches klebriges Material. Ein besonderes Ausführungsbeispiel hierfür stellt eine Lösung aus einem mit Hydroxylgruppen abgeschlossenen Polybutadien und einem Rizinusöl auf der Grundlage eines Isozyanat-Präpolymers in einem aromatischen Öl von geringer Viskosität dar.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ergab sich, daß ein »Vorentwässerungsmittel«, das in hohem Anteil sowohl mit Wasser als auch mit dem Hauptentwässerungsmittel mischbar ist, zur Entfernung eines ebenso großen Prozentteils des Wassers dient, wie dies durch die Anwendung des gelierenden Hauptentwässerungsmittels allein geschieht. Beispielsweise entfernt eine Vorentwässerung mit flüssigem Polypropylenglykol, das vollständig in Wasser mischbar ist und Polyäthylen benetzt, da^c· Wasser. Das Austreiben des Polypropylenglykol mit der letztgenannten Lösung stellt wiederum einen hohen prozentualen Anteil von schlechten Kabelpaaren auf annehmbare Werte des Isolationswiderstandes ein. Die Anfangsviskosität der in das Kabel einzupumpenden Lösung zur Entwässerung und nachfolgenden Füllung großer Kabellängen ist kritisch.

Eine empirische Gleichung für die Viskosität einer Lösung zweier Flüssigkeiten, beispielsweise eines Öls; und eines flüssigen Polymers, ergibt sich durch die folgende Gleichung:

logj?c = (1—Λ?) log>y₀ + A_v\ogy_p. (1)

Hierbei bedeuten ?/_c die Viskosität der zusammengesetzten Lösung, >/„ und η_ρ die Viskosität des Öls bzw. des flüssigen Polymers: A_v bedeutet den prozentualen Gehalt des Polymers in der Lösung.
Aus der obigen Gleichung ergibt sich, daß die Viskosität des Lösungsmittels des Polymers vermindert werden muß. Ferner muß auch der prozentuale Gehalt des Polymers in der Zusammensetzung vermindert werden.

ίο Zusätzlich muß das Polymer im Hinblick auf seine hydrophoben und niedrigviskosen Eigenschaften sowie hinsichtlich seiner Fähigkeit zum Reagieren innerhalb Temperaturbereichen gewählt werden, wie sie in der Praxis auftreten.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Beispielen näher erläutert.

Eine bevorzugte Klasse von zu verwendenden Stoffen umfaßt ein Lösungsmittelöl, das durch ein querverbundenes Urethannetzwerk geliert wird, wel-

ao ches durch Reagierenlassen eines Materials, im wesentlichen auf der Grundlage 1:1, gebildet wird, wobei das Material eine nicht blockierte (d. h. verfügbare) Hydroxyl-Funktionalität mit einem Material aufweist, das eine nicht blockierte Isozyanat-Funktionalität aufweist. Die Erfindung strebt insbesondere Systeme innerhalb dieser bevorzugten Klasse an, die eine anfängliche Viskosität von weniger als 100 cP (Centipoise) bei allen Temperaturen zwischen 1,5 und 32° C aufweisen. Systeme gemäß der obigen Erwähnung sind demgemäß vorzuziehen, welche beim völligen Gelieren eine Dielektrizitätskonstante von nicht mehr als 3,0 und vorzugsweise nicht mehr als 2,5 aufweisen.

Ein besonderes Anwendungsfeld der vorliegenden Erfindung ist ein mit einer Abschirmung versehenes und mit Plastikmaterial isoliertes Vielpaar-Leiter-Telefonkabel, das mit einem Lösungsmittel gefüllt ist, welches durch eine querverbunüene Urethan-Polymer-Zusammensetzung, enthaltend 5 bis 20 Gewichtsprozent Polymer, geliert ist. Das querverbundene Methan-Polymer wird aus einem Polyol und einem Isozyanat-Präpolymer gebildet, wobei das Polyol in der Art dem Polyäther, Polyester, Rizinusöl oder Polybutadien entspricht.

Beispiel 1

Das Kabelentwässerungsmittel nach diesem Beispiel besteht aus einem Teil I und einem Teil IT. da die Bestandteile bevorzugt in zwei solchen Teilen gelagert werden, und zwar bis unmittelbar vor der Einführung in das Kabel, wo sie vorzugsweise in gleichen Anteilen des Teils I und II gemischt werden. Alle Zusätze können zu diesem Zeitpunkt jedoch auch miteinander vereinigt sein.

Der Teil I besteht aus einem Rizinusöl auf der Grundlage von Isozyanat-Präpolymer in einem aromatischen Lösungsmittelöl, und zwar in Mengen von 50 g Isozyanat-Präpolymer pro Liter Lösung. Das Präpolymer wird aus Toluen-Diisozyanat und Rizinusöl gebildet und weist eine Hydroxyl-Funktionalität

von 2,8 und ein Äquivalentgewicht von etwa 288 auf. Das Rizinusöl für die vorliegenden Zwecke ist als Gemisch von etwa 70% reinem Glyzeryl-Tririzinoleat und 30 % Glyzeryl-Dirizinoleat-Monooleat oder Monolinoleat definiert. Vom Standpunkt der Anwendung von Isozyanat ist das Rizinusöl angenähert zu 70% tri- und zu 30% difunktionell. Die Triolenstruktur des Rizinusöl erzeugt eine Querverbindung. Das aromatische Lösungsmittelöl ist also öl mit einem größeren

5 6

Anteil von aromatischen Molekülen definiert, d. h. Dichte 1,02

Molekülen mit zumindest einem aromatischen Ring. Viskosität bei 25°C 11 cP

Der Teil II besteht aus 100 g/l der Lösung (in aroma- Fließpunkt bei —40⁰C

tischem Lösungsmittelöl) des durch Hydroxylgruppen Gemischanalinpunkt bei 15,5° C

abgeschlossenen Polybutadien mit einer Hydroxyl- 5 Flammpunkt bei 143⁰C

funktionalität zwischen 2,2 und 2,4 sowie einem Hy- Kohlenwasserstoffanalyse (Clay-Gel-Anaiyse)

droxylgehalt zwischen 0,75 und 0,9 Äquivalenten pro in Gewichtsprozent:

kg und 4 g/l Dibutyl-Zinn-Dilaurat als Katalysator. Polarisierte Harze 4

Aromate 95

B e i s ρ i e 1 2 i° Gesättigter Anteil 1

Das Entwässerungsmittel des vorliegenden Beispiels Das verwendete Polyol ist ein durch Hydroxyl-

ist gleich wie beim Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß gruppen abgeschlossenes flüssiges Polybutadien, das

das auf Rizinusöl basieren je Isozyanat-Präpoiymer bekannt ist. Dessen Eigenschaften sind wie folgt:

vom Typ Diphenylmethan-Diisozyanat ist. 15

Polybutadien-Isomer-Gehalt:

Beispiel 3 Trans 1, 4 60%

Das Entwässerungsmittel nach diesem Beispiel ent- ^!^s . *' ⁴ Ζλό"

spricht demjenigen des Beispiels 1, mit der Ausnahme, Vinyl 1,2 · · ·_ο· · Ζητ! ■

daß das Isozyanat-Präpoiymer auf einem durch Hy- ao Viskosität bei 24 C SU Foise

droxylgruppen abgeschlossenen Polybutadien und Fepehtigkeitsgenalt in /_o ü,U5

Toluen-Diisozyanat beruht. ' Jodzahl ^j™ . .

Hydroxyl gehalt 0,85 Aqui-

Beispiel 4 valente/kg

Das Entwässerungsmittel nach diesem Beispiel ent- 25 Das verwendete Isozyanat ist ebenfalls bekannt. Es spricht demjenigen des Beispiels 1, mit der Ausnahme, handelt sich hier um ein auf Präpolymer basierendes daß das Isozyanat-Präpoiymer auf durch Hydroxyl- Rizinusöl. Dieses wurde weg<;n seines geringen Dampfgruppen abgeschlossenem Polybutadien und Diphenyl- druckes (und damit der geringen Giftigkeit beim Einmethan-Diisozyanat basiert. atmen) und wegen seiner Lösbarkeit in aromatischem

Gemäß dem Beispiel 1 kann der Gewichtsanieil pro 30 Öl gewählt. Einige von dessen Eigenschaften sind Liter des auf Rizinusöl basierenden Isozyanat-Präpoly- nachfolgend zusammengestellt:
mers innerhalb eines Bereiches von 25 bis 150 verändert werden. Aromatisches Lösungsmittelöl wird Funktionalität 2,8

gewählt, um das Polybutadien und das Rizinusöl- Gewichtsäquivalent 388

Präpolymer aufzulösen. Das aromatische Öl besteht 35 Dichte 1,007

vorzugsweise aus mehr als 90 Gewichtsprozent aroma- Erstarrungspunkt 1,5° C

tischer Molekülen, wie dies vorangehend festgelegt Viskosität bei 25° C 215 Poise

wurde, wobei eine Messung gemäß den Normen der % NCO 10,8

American Society of Testing Material Standard

Nr. D-2007 erfolgte. 40 Weitere Beispiele von Stoffen, welche die erforder-

Das Gemisch, bestehend aus den Teilen I und II, liehe Hydroxyl-Funktionalität aufweisen, umfassen

wie es in den drei vorangehenden Beispielen festgelegt folgende Stoffe: Naturgumrr.;, in welchen Hydroxyl-

wurde, muß eine Anfangsviskosität unter 100cP bei Funktionalitäten eingeführt wurden; Äthylen-Propy-

allen Temperaturen zwischen 1,5 und 32° C aufweisen. len-Gummi-Kopolymere oder -Terpolymere, in welche

Insbesondere können die obenerwähnten Konzentra- 45 Hydroxyl-Funktionalitäten eingeführt wurden; und

tionen verändert werden, jedoch nicht über diejenige, Styren-Butadien-Gummi (SBR), welcher im Sinne

weiche die Anfargsviskosität von 100 cP übersteigt. eines Gehaltes von Hydroxyl-Funktionalitäten abge-

Die Konzentrationen der erwähnten Zusätze des wandelt wurde.

Teils II können um etwa 20% reduziert werden, wobei Bei den vorgenannten Beispielen war es über-

das aromatische Lösungsmittelöl noch geliert wird. <o raschend, daß die Gelierungskomponente eine Gelie-

Ein Vorentwässerungsmittel gemäß einer Weiter- rung sogar bei eingemischtem Wasser zeigte, trotz des

bildung der Erfindung erwies sich als sehr vorteilhaft. sehr geringen Anteils an UrethdPgliedern. Die Wich-

Allgemein muß das Vorentwässerungsmittel mit tigkeit dieser Beobachtung ist nachfolgend näher dar-

Wasser und mit der Besserungsverbindung mischbar gelegt.

sein. Auch muß Polyäthylen benetzt werden. Bei dem 55 Bei der Herstellung der erfindungsgemäSen Mittel

obigen Beispiel 1 ist die Besserungsverbindung aroma- ist die Verträglichmachung verschiedener einander

tisches Lösungsmittelöl; als Vorentwässerungsmittel entgegenstehender Erfordernisse notwendig:

hierfür wird erfindungsgemäß beispielsweise Polypro- (1) Das Material muß in das Kabel einpumpbar

pylenglycol mit einem Molekulargewicht im Bereich sein; (2) wenn sich das Material einmal in dem Kabel

von 425 bis 150 verwendet. 60 an der richtigen Stelle befindet, muß es in einer Rea!o

Flüssiges Polyäthylenglycol kann auch als Vor- tion gelierrn, welche sogar beim Vorliegen von Restentwässerungsmittel verwendet werden. Ketone, bei- wasser stattfindet; (3) das Gel muß physikalisch und spielsweise Metbyläthylketon, kann mit den notwen- chemisch stabil sein, wobei sich demgemäß Lösungsdigen Sicherheitsvorkehrungen angewendet werden. mittel nicht abspalten oder auslaufen darf und wobei

Das bei den vorangehenden Beispielen verwendete 65 die Gelstruktur gegenüber Hydrolyse stabil sein muß.

aromatische Öl isi. bekannt. Das Erfordernis zu (1) kann erfüllt werden, indem

Die Haupteigenschaften dieser Substanz sind fol- ein Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel von nied-

gende: riger Viskosität verwendet wird, wobei der Anteil

des Gelierungszusatzes in der Lösung vermindert wird und wobei ferner die Viskosität des Gelierungsmittels erniedrigt wird.

Das Erfordernis (2) muß in zwei Teilen betrachtet werden. Der minimale Anteil von erforderlichem Gelierungsmittel zum Gelieren des Öls muß, was von vornherein nicht bekannt war, gering genug sein, um zusammen hiermit das Erfordernis (1) zu erfüllen. Es besteht die zusätzliche Bedingung, daß das Verbindungsgel bei Gegenwart von Wasser (welches die Urethanreaktion stört) die Anwendung zusätzlichen Gelierungsmittels oberhalb des minimalen Anteils

erfordert, welcher ein trockenes (wasserfreies) öl gelieren würde. Die Verbindung geliert sogar mit darin eingemischtem Wasser und kapselt das Wasser ein. Das Erfordernis (3) steht auch in einem Gegensatz zu dem Erfordernis (1). Da das Material infolge Verflüchtigung des Lösungsmittels nicht schrumpfen darf, kann ein Lösungsmittel, beispielsweise Toluen, von sehr niedriger Viskosität nicht verwendet werden. Sicherheitsbetrachtungen erfordern auch ein Material ίο mit einem geringen Dampfdruck. Ein gemäß der Erfindung verwendetes öl erzielte sowohl die notwendige Flüssigkeits- als auch Viskositäts-Kennwerte.

Claims

2 259 π I Patentanspiüche:

1. Mittel zum Austreiben von Wasser oder einer anderen unerwünschten Flüssigkeit aus inneren Hohlräumen eines Telefonkabels sowie zum nachfolgenden Abdichten des Kabels gegen weiteren Eintritt von Wasser, gekennzeichnet durch ein Lösungsmittelöl, das durch ein querverbundenes Urethan-Netzwerk gelierbar ist, weiches durch Reagierenlassen eines eine Hydroxyi-Funktionalität aufweisenden ersten Materials mit einem eine Isozyanat-Funktionalität aufweisenden zweiten Material gebildet ist.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Material in Gewichtsanteilen von 1:1 vorliegen.

3. Mittel nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das System, welches das Lösungsmittelöl sowie das erste und zweite Material enthält, eine Anfangsviskosität von weniger als 100 cP bei allen Temperaturen zwischen 1,5 und 32° C und beim vollen Gelieren eine Dielektrizitätskonstante von nicht mehr als 3,0 aufweist.

4. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gelierbare Lösung<;-nittelöl mehr als 90 Gewichtsprozent aromatische Moleküle und gleiche Gewichtsmengen eines ersten und zweiten Materials enthält, wobei das erste Ma-.erial aus 25 bis 150 g Isozyanat-Präpolymer pro Liter Lösung und das zweite Material aus 80 bis 120 g eines durch Hydroxylgruppen abgeschlossenen Polybutadiens pro Liter Lösung und im wesentlichen 4 g pro Liter Lösung von Dibutyl-Zinn-Dilaurat besteht.

5. Mittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Isozyanat-Präpolymer aus Toluen-Diisozyanat und Rizinusöl gebildet ist und eine Hydroxyl-Funktionalität von im wesentlichen 2,8 und ein Äquivalentgewicht von angenähert 28S aufweist und daß das durch Hydroxylgruppen abgeschlossene Polybutadien eine Hydroxyl-Funktionalität zwischen 2,2 und 2,4 sowie einen Hydroxylgehalt zwischen 0,75 und 0,90 Äquivalent pro kg aufweist.

6. Verfahren zum Austreiben von Wasser oder einer anderen unerwünschten Flüssigkeit aus den Zwischenräumen eines vielpaarigen Telefonkabels nebst Abdichtung desselben gegen weiteren Eintritt von Wasser unter Anwendung eines Mittels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Einpumpen des Zusatzes mit einer Anfangsviskosität von unter 100 cP und einer Gelierungsfähigkeit in einem bestimmten Zeitraum in der Größenordnung von 24 Stunden nach dem Eintritt in das Kabel.

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Einpumpen eines nichtgelierenden Entwässerungsmittels mit vollständiger Mischbarkeit in Wasser vor dem Einpumpen des gelierenden Mittels in das Kabel.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gelierende Mittel mit dem nichtgelierenden Zusatz voll mischbar ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtgelierende Mittel aus Polypropylen-Glycol mit einem Molekulargewicht in dem Bereich von 425 bis 150 besteht.