DE2626103B2 - Kabelmassen - Google Patents

Kabelmassen

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Description

Die Erfindung betrifft Kabelmassen zum Isolieren von Kabeln und Leitungen zur Energieübertragung und in der Fernmeldetechnik; die Kabelmassen eignen sich besonders gut für die Isolierung von Telephonkabeln. Allgemein bestehen solche Kabel aus einem Bündel von Leitern oder Einzeladern, die einzeln isoliert sind; die Isolierhülle besteht aus einem dielektrischen Material, beispielsweise Polyäthylen mit hohem Molekulargewicht. Das Bündel selbst wird von einem Mantel umgeben, der häufig aus Polyvinylchlorid besteht. Zwar sind die isolierten Einzeldrähte oder Einzelkabel eng zusammengefaßt; es gibt aber noch Hohlräume zwischen ihnen, in die Wasser eindringen, welches die Leiter oder Kabel nachteilig verändern kann, da die Isolierung dann örtlich unterbrochen ist. Häufig werden die Kabel in feuchten Böden verlegt und ein Defekt im Schutzmantel genügt zum Eindringen von Wasser, das dann mehr oder weniger weit wandert.
Um das Eindringen von Wasser in das Innere der Kabel zu verhindern, werden diese üblicherweise »längs«-isoliert. Diese Isolierung besteht darin, daß die Hohlräume zwischen den Einzcldrähten oder Adern mi! einem Kunststoff ausgefüllt werden. Der Kunststoff muß dielektrisch, mit Wasser nicht mischbar und mil den Bestandteilen der Kabel, insbesondere den Isoliermassen, verträglich sein. Die Kabelmassen > müssen leicht in die Kabel einzubringen sein, ihre Eigenschaften bei allen auftretenden Temperaturen beibehalten und dürfen weder in der Kälte noch durch mechanische Einwirkung verspröden und brechen.
Es wurden bereits für die Längsisolierung von Leitern
in Kabelmassen verwendet, die im wesentlichen aus einer Erdölfraktion oder gegebenenfalls einem Polybutenöl und zu einem beträchtlichen Teil, allgemein etwa 20Gew.-% oder mehr, aus einem mikrokristallinen Wachs bestehen (BG-PS 7 61 363). Es müssen jedoch
π größere Mengen Wachs eingesetzt werden, um beständige Massen zu erhalten, aus denen das Öl bzw. die Erdölfraktion nicht ausschwitzt. Zwar £:nd solche Massen dielektrisch, mit dem Isoliermaterial verträglich und mit Wasser nicht mischbar; sie besitzen
2i) aber doch einige Nachteile. Die fehlende Plastizität bei Raumtemperatur macht sie empfindlich gegenüber Versprödung infolge mechanischer Einwirkungen und erfordert die schmelzflüssigc Verarbeitung der Massen. Schließlich schrumpfen sie beträchtlich beim
2Ί Abkühlen, was zur Ausbildung von Hohlräumen oder Spalten bzw. Rissen führt. Diese Nachteile lassen sich zwar durch Verkleinern des Anteils an mikrokristallinem Wachs verringern, aber das Öl schwitzt dann ab etwa 50' C aus.
jo Aufgabe der Erfindung ist es, Kahclmassen für die Läpgsisolierung von elektrischen Leitern für Energieübertragung oder Fernmeldetechnik, bestehend im wesentlichen aus einem Kohlenwasserstofföl mit einer Viskosität von 5 bis 15 00OcSt bei 50'C und einem
η Wachs, anzugeben, bei denen kein Ausschwitzen des Ölanteils zu belürchten ist und die genügend plastisch sind, um beim Erstarren keine Hohlräume, Risse und Versprödungen ergeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kabelmassen I bis lOGew.-Teile Wachs, das ein Ester oder Estergemisch von aliphatischen Carbonsäuren und aliphatischen Alkoholen ist und einen Schmelzpunkt über 70' C, vorzugsweise von 80 bis 100' C hat, aufweisen.
4-) Für die Herstellung von Masse-Kabeln bei Temperaturen im Bereich von 25"C bevorzugt man ein Kohlenwasserstofföl mit einer Viskosität unter 30OcSt bei 50°C.
Das Kohlenwasserstofföl kann ein Polyolefin, beispielsweise Polybuten, sein. Im einzelnen seien genannt: flüssige Polybutene, erhalten durch Polymerisation von Butenen, insbesondere von Isobuten, mit sauren Katalysatoren, wie AlCI3, oder von Kohlenwasserstoffgemischen mit wesentlichem Gehalt an Iso-
-,-) buten; diese Öle eignen sich sehr gut zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kabelmassen.
Das Kohlenwasserstofföl kann auch eine Erdölfraktion sein, die durch Destillieren der freien Erdölkomponenten erhalten wurde und eine Viskosität von
ho vorzugsweise 5 bis 15OcSt bei 50"C besitzt, oder aber ein Gemisch von einer Erdölfraktion mit einem Polyolefin, beispielsweise einem der obengenannten Polybutene.
Das Wachs kann hydriertes Rhizinusöl sein, dessen
h-, Schmelztemperatur etwa 87 C beträgt und das zum überwiegenden Teil aus hydriertem Rhizinolsäure-Triglycerid (MG 938) besteht, oder aus Carnaubd-Wachs. dessen Schmelztemperatur bei etwa 85 C liegt
und dessen Hauptbestandteil Cerotinsäure-myricylester (MG 830) ist.
Die erfindungsgemäßen Kabelmassen können auf jeweils 100 Gew.-Teile Öl + Wachs bis zu 5 Gew.-Teile, vorzugsweise 1 bis 3 Gew.-Teile, eines mikrokristallinen Paraffinwachses enthalten, dessen Schmelztemperatur im Bereich von 80 bis 130X liegt und dessen Härte (bestimmt nach ASTM D 525) einer Penetration unter 3. vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 3, entspricht. Die mikrokristallinen Wachse sind beispielsweise Fischer-Tropsch-Paraffine, die ein mittleres Molekulargewicht (Zahlenmittel, Mn) von 400 bis 1000 besitzen; oder sie bestehen aus Polyäthylen-Wachsen mit einem mittleren Molekulargewicht (Zahlenmittel) von 3000 bis 15 000. Solche Polyäthylenwachse werden üblicherweise durch direkte Polymerisation von Äthylen oder durch Abbau von Polyäthylenen mit höherem Molekulargewicht erhalten.
Voneilhafterweise enthalten die Kabelmassen noch Antioxidantien, beispielsweise substituierte Phenole, in e.'ier Menge von 0,01 bis 1 Gew.-Teil Antioxidans aur 100 Gew.-Teile Öl und Wachs.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kabelmasser bietet keine besonderen Schwierigkeiten. Öl und Wachs werden bei ausreichend hoher Temperatur ger.lischt und die homogene Masse abgekühlt.
Die erfindungsgemäßen Kabelmassen besitzen Eigenschaften, die sie besonders interessant machen. Die Ölkomponente schwitzt nicht aus, selbst nicht bei Temperaturen im Bereich von 5OX; die Massen sind daher sehr gut lagerbeständig und brauchen vor dem unmittelbaren Einsatz nicht homogenisiert zu werden. Vor allem wenn zu ihrer Herstellung ein Kohlenwasserstofföl mit einer Viskosität unter 30OcSt bei 50"C verwendet wurde, ist die Plastizität bei 25"C ausreichend, um das Füllen der Kabel bei etwa dieser Temperatur vorzunehmen; dies bedeutet, daß die eigentlichen Isoliermaterialien geschont werden. Außerdem verspröden die Kabelmesser, nicht aufgrund der verbesserten Plastizität und brechen nicht unter mechanischen Einwirkungen. Sie können auch in geschmolzenem Zustand verarbeitet werden, beispielsweise bei etwa 85"C. Auch in diesem Falle bilden sich beim Abkühlen keine Hohlräume oder Risse, da sie beim Abkühlen nicht merklich schrumpfen. Schließlich liegt der Tropfpunkt der Kabelmassen allgemein über 80"C; dies bedeutet eine Garantie für die Dauer des Schutzes, selbst wenn sich die Kabel - vor allem durch Sonneneinwirkung - erwärmen.
Beispiel 1
In einem 2-1-Becherglas mit mechanischem Rührwerk und Heizvorrichtung wurden 920 g flüssiges Polyisobuten (Viskosität 71 cSt/50°C) sowie 80 g hydriertes Rhizinusöl (OH-Zahl ^ 156, Schmelztemperatur 86 bis 88"C, Säurezahl ^2 und Spuren Wasser) gemischt, das Gemisch auf 1100C bis zu einer klaren Flüssigkeit erwärmt und auf 200C gekühlt und 12 h bei 2OX stehengelassen. Man erhielt eine homogene Masse mit glatter Oberfläche. Der Tropfpunkt wurde entsprechend der französischen Norm NFT 60 102 und die Penetration gemäß ASTM D937-IP 179 bestimmt.
Weiterhin wurde die Beständigkeit der Masse bei 50X bestimmt, indem man 100 g Masse in einem Becherglas (Φ 7 cm) 5 Tage bei 50 C hielt. Gemessen wurde das Volumen der Flüssigkeit, die ausgeschwitzt war und sich auf der Oberfläche angesammelt hatte.
Die Kabelmasse wurde dann zehnmal in jeder Richtung gemäß ASTM D 217-60 T verrieben. Durch diese Behandlung wurde die Konsistenz der Masse mit dem Aussehen eines Gels, das keine Fließneigung zeigte, nicht wesentlich verändert. Der Tropfpunkt dieses Gels wurde nach der Norm NFT 60 102 bestimmt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt.
Beispiel 2 (Vergleich)
Zum Vergleich wurde Beispiel 1 wiederholt mit 80 g
mikrokristallinem Wachs aus der Fischer-Tropsch-Synthese mit einem mittleren Molekulargewicht (Mn) von 600 anstelle des hydrierten Rhizinusöls. Nach 12 h
ι, stehenlassen bei Raumtemperatur war die Masse stark geschrumpft und hatte sich verfestigt; die Oberfläche war unregelmäßig geworden und wies eine Vertiefung in der Mitte auf. Nach dem Verreiben erhielt man ein fließfähiges Gel mit der Konsistenz einer leicht
_><) fließenden Vaseline.
Das Ergebnis der wie in Beispiel 1 durchgeführten Messungen zeigt, daß zum Unterschied von Beispiel 1 die Eigenschaften dieser Masse durch das Verreiben erheblich verändert worden sind. Außerdem zeigte sich diese Kabelmasse wenig lagerbeständig, wiederum im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Kabelmasse des Beispiels 1.
Beispiel 3
so Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet ausgehend von 93,5 g Polyisobuten und 50 g hydrierten Rhizinusöl und noch 15 g mikrokristallines Polyäthylen mit Molekulargewicht (Mn) etwa 9000 zugesetzt.
Es wurden die gleichen Messungen und Bcslim-
j5 mungen wie in Beispiel 1 durchgeführt; die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt. Es wurde auch der dielektrische Verlustfaktor (tg δ) mit 15 · 10"'rd und der spezifische Widerstand mit 12 · 1012U · cm"1 bestimmt.
Beispiel 4 (Vergleich)
Es wurde wie in Beispiel 3 gearbeitet mit 50 g mikrokristallinem Wachs aus der pischer-Tropsch-Synthese (mittleres Molekulargewicht (Mn) etwa 600) ansteile des hydrierten Rhizinusöls.
Die Ergebnisse der Messungen und Bestimmungen
sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt. Der Vergleich zeigt wiederum die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Kabelmasse gemäß Beispiel 3 gegenüber der Masse nach Beispiel 4.
Beispiel 5
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet ausgehend von 935 g Erdölfraktion (Viskosität 21 cSt/50 C) und 50 g hydriertes Rhizinusöl gemäß Beispiel I und noch 15 g mikrokristallines Polyi'thylenwachs (mittleres Molekulargewicht (Mn) etwa 9000) zugesetzt.
Die Ergebnisse der Messungen und Bestimmungen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
b(> Beispiel 6 (Vergleich)
Es wurde wie in Beispiel 5 gearbeitet, jedoch 50 g mikrokristallines Wachs aus der Fischer-Tropseh-Synthese (mittleres Molekulargewicht (Mn) etwa 600) anh5 stelle des hydrierten Rhizinusöls angewandt.
Es wurden die üblichen Messungen durchgeführt und die Ergebnisse in der folgenden Tabelle zusammengefaßt. Der Vergleich zeigt die Überlegenheit der
eriindungsgemäßen Kabelmasse aus Beispiel 5 gegenüber der Masse aus Beispiel 6.
Beispiel 7
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet, ausgehend von 935 g Polyisobuten und 50 g im Vakuum enl-
Tabclle
wässertes Camauba-Wachs (Schmelztemperatur 83 (.', Säurezahl 8, Jodzahl 11), und 15 g mikrokristallines Wachs aus der Fischer-Tropsch-Synthese (mittleres Molekulargewicht (Mn) etwa 600) zugesetzt.
Die Ergebnisse der Messungen und Beobachtungen sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.
Beispiel Aussehen nach dem Tropfpunkt 1C Pene Lagcr-
Verreiben tration bcsländig-
vor dem viskoses, homogenes vor dem nach dem keil
Verreiben Gel Verreiben Verreiben 1/10 mm (ml/100 g)
1 homogen, glatte fließfähiges Gel 84 83 135 0,2
Oberfläche
2 unregelmäßige Oberfläche, viskoses, homogenes 87 68 75 5
Vertiefung Gel
3 homogen, glatte fließfähiges Gel 82 82 120 0
Oberfläche
4 unregelmäßige Oberfläche, viskoses, homogenes 78 66 95 7
gerissen Gel
5 homogen, glatte fließfähiges Gel 80 81 170 3
Oberfläche viskoses, homogenes
6 unregelmäßige Oberfläche Gel 72 59 180 11
7 homogen, glatte 75 68 100 1
Oberfläche

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Kabelmassen für die Lüngsisolierung von elektrischen Leitern für En( igieübertragung oder Fernmeldetechnik, bestehend im wesentlichen aus einem Kohlenwasserstofföl mit einer Viskosität von 5 bis 15 00OcSt bei 50 C und einem Wachs, gekennzeichnet durch 10 bis i Gew.-Teile Wachs, das ein Ester oder Estergemisch von aliphatischen Carbonsäuren und aliphatischen Alkoholen ist und einen Schmelzpunkt über 70 C, vorzugsweise von 80 bis lOO'C, hat.
2. Kabelmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenwasserstofföl eine Viskosität von 5 bis 300 cSt bei 50' C besitzt.
3. Kabelmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenwasserstofföl durch Polymerisieren von Olefinen, insbesondere Butep.en, in Gegenwart eines sauren Katalysators erhalten worden ist.
4. Kabelmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenwasserstofföl ein Erdölraffinat oder ein Gemisch des Erdölraffinals mit einem Polyolefin ist.
5. Kabelmasse nach einem der Ansprüche 1 bis
4, enthaltend 3 bis 7Gew.-Teile Wachs.
6. Kabelmasse nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wachs hydriertes Rhizinusöl oder Carnauba-Wachs ist.
7. Kabelmasse nach einem der Ansprüche 1 bis
6, enthaltend zusätzlich auf 100 Gew.-Teile Kohlenwasserstofföl und Wachs bis 5 Gew.-Teilen eines mikrokristallinen Paraffinwachses mit einer Schmelztemperatur von 80 bis UOX und einer Penetration <3, vorzugsweise von 0,5 bis 3.
8. Kabelmasse nach einem der Ansprüche 1 bis
7, enthaltend zusätzlich 0,01 bis 1 Gew.-Teile Antioxidationsmittel auf 100Gew.-Teile Erdölfraktion und Wachs.
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