DE2806510A1 - Fuell- und traenkmasse fuer kabel - Google Patents

Fuell- und traenkmasse fuer kabel

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Description

28Q6510
WITCO CHEMICAL CORPORATION, NEW YORK, N.Y., V.St.A.
Füll- und Tränkmasse für Kabel
W-311(S-146) Dr.Be/fe
809847/0627
Die Erfindung betrifft Massen auf der Basis von Petrolatum, einem Polyolefin und einem Kautschuk, die als Füllstoffe und Tränkmassen für Kabel, insbesondere Fernmeldekabel, brauchbar sind.
Unterirdisch verlegte Kabel, insbesondere Fernmeldekabel werden gewöhnlich mit Massen auf der Basis von Petrolatum gefüllt und getränkt, um die umhüllten Drähte in der Kabelseele vor Beschädigung zu schützen, insbesondere solchen, die durch Berührung mit Wasser hervorgerufen werden. Um diesen Schutz zu erreichen ist es wesentlich, daß die Füllmassen bestimmte Eigenschaften aufweisen, wie eine Festigkeit gegen Fließen bei überwiegend herrschenden Umgebungstemperaturen, eine Widerstandsfähigkeit gegen das Austrocknen, Quellen und Reißen nach dem Füllen des Kabels und die Massen müssen eine Konsistenz aufweisen, daß sie leicht bei Temperaturen unterhalb derjenigen, bei denen die Umhüllungen der Drähte in der Kabelseele abgebaut werden würden, eingefüllt werden können. Füllmassen werden verwendet, um die Kabelseele zu füllen. Tränkmassen werden zwischen der Hülle der Kabelseele und der äußeren Ummantelung angewendet, wie dies an sich bekannt ist. Die erfindungsgemäßen Massen sind entweder als Füllnassen oder als Tränkmassen oder als beides brauchbar.
Ein typisches Füllstoffgemisch nach dem Stand der Technik besteht aus einem Gemisch aus 85-9596 Naturvaseline und 5- Λ5% Polyäthylen. Derartige Gemische sind zwar gegen ein Fließen bei höheren Temperaturen bis zu 710C (1600F) widerstandsfähig, neigen aber zum Austrocknen und Reißen und Quellen häufig bei der Verwendung im Kabel.
809847/0627
2B06510
Ein derartiges Gemisch, bestehend aus 80 Gew.-% Naturvaseline, 10 Gew.-96 Polyäthylen und/oder Polybuten-1 und 10 Gew. % Polyisobutylen ist aus der US-PS 3 775 548 bekannt. Dort ist beschrieben, daß bei der Verminderung des Polyäthylengehalts auf 2 Gew.-96 die Schmelztemperatur des Gemisches nicht ausreichend hoch ist, um einen Füllstoffverlust aus dem Kabelende bei Temperaturen, die in Installationen in warmen Erdteilen auftreten können, von z.B. 710C verhüten zu können. Außerdem wird in der US-PS gefordert, daß der gesamte Polymergehalt etwa 20 Gew.-96 der Füllmasse beträgt.
Aus der US-PS 3 856 980 sind weiterhin Gemische von einem oder mehreren Polymeren aus der Gruppe Polyäthylen, Polybuten, Polyisobutylen oder amorphes Polypropylen im Gemisch mit Naturvaseline als Kabelfüllmasse bekannt. Diese Massen enthalten hohe Prozentsätze aufwendiger Polymerisate, z.B. etwa 17 Gew.-96 Polyäthylen, in einem anderen Fall 74,8 Gew.- % Polybuten.
Im allgemeinen isx bei den Füllmassen des Standes der Technik erforderlich gewesen, hohe Prozentsätze polymerer Stoffe zu verwenden und häufig waren weder die Erfordernisse bezüglich der Fließeigenschaften ständig erfüllt oder diese Massen waren aus anderen Gründen nicht ausreichend, z.B. bezüglich einer Neigung zum Quellen oder Reißen im Kabel. Die Rural Electrification Administration (R.E.A.) des U.S. Department of Agriculture hat funktioneile Arbeitsspezifikationen für Füllmassen aufgestellt, die einen Nullwert bezüglich des Fließens bei 65,60C unter genormten Bedingungen erfordern. Die erfindungsgemäßen Massen übersteigen diese R.E.A.-Normen, wie im folgenden näher erläutert wird.
-5-809847/002?
(ο
Es ist in erster Linie Gegenstand der Erfindung, eine Kabelfüll- oder -tränkmasse bereit, zu stellen, die bessere Eigenschaften bezüglich der Widerstandsfähigkeit gegen ein Fliessen bei Temperaturen von wenigstens 710C (16O0F) und darüber aufweisen.
Weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Masse wie erwähnt, in welcher nur relativ beschränkte Mengen von Polymerisaten verwendet werden müssen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung von Kabelfüll- und/oder -tränkmassen, die relativ preiswert sind und doch leicht hergestellt und in ein Kabel eingebracht werden können und bei der Verwendung sicher und praktisch sind.
Erfindungsgemäß wird eine Füll- oder Tränkmasse auf der Basis von Petrolatum verfügbar gemacht, die die R.E.A.-Normen erfüllt und doch weniger als 10 % Jv-Olefinpolymerisate erfordert.
Die erfindungsgemäßen Füll- und/oder -tränkmassen sind allgemein brauchbar sowohl als Füllmassen wie als Tränkmassen, wobei sie alle vorgenannten Eigenschaften besitzen und eine Viskosität bei 1300C zwischen 550 und 675 SUS aufweisen. Solche mit höheren Viskositäten von bis zu 2000 SUS sind z. B. nur als Tränkmassen brauchbar. Natürlich müssen die Füllmassen notwendigerweise flüssiger als die Tränkmassen sein, weil die Füllmassen in die Kabelseele zwischen die Drähte einfließen müssen bei einer Temperatur, die weder physikalisch noch chemisch z.B. die Polyäthylenisolierung der Drähte beeinträchtigen darf, während die Tränkmassen, die nicht die innere Seäe des Kabels berühren, bei höheren Temperaturen angewendet werden können und daher viskoser sein können.
-6-809047/0827
Allgemein gesprochen, bestehen die Kabelfüllmassen gemäß der Erfindung aus wenigstens etwa 90 Gew.-% Petrolatum, wobei der Rest sich aus Polybuten-1/Polyäthylen und einem amorphen gesättigten Kautschuk, wie Äthylen-Propylen-Kautschuk (EPR) zusammensetzt.
Eine bevorzugte Kabelfüllmasse gemäß der Erfindung wird in der folgenden Tabelle I wiedergegeben:
TABELLE I Mengenbereich,Gew.-%
ca. durchschnitt (90-94)
Masse liche Menge, Gew.-96
Petrolatum 92,0 (0,5-2,0)
Äthylen-Propylen- (5,0-7,0)
Kautschuk 1,0 (0,5-2,0)
Polybuten-12 6,0 —
Polyäthylen3 1,0 (0,15-0,25)
BHT4 -
Antioxidans^ 0,2
Vistalon 404, Exxon Chemical Corporation Witron 0400, Witco Chemical Corporation AC-9, Allied Chemicä. Corporation DBPC, Koppers, Inc.
■^Mark 2047, Witco Chemical Corporation
Im allgemeinen ergeben 7-9 Gew.-96 einer Kombination aus Polybuten-1 und Polyäthylen und etwa 1 Gew.-96 eines amorphen gesättigten Kautschuks, wie Äthylen-Propylen-Kautschuk (EPR) eine Füll- oder Tränkmasse, die ständig die erforderlichen Eigenschaften bezüglich der Fließfestigkeit nach der R.E.A.-Norm übersteigen, während andere gewünschte Eigenschaften beibehalten werden. Weder das Polyäthylen noch der
8098 4 7/0827 -7-
Kautschuk sind in Konzentrationen vorhanden, die größer als 0,2 Gew.-?6 sind und vorzugsweise sind sie in nicht mehr als 1,5 Gew.-96 Menge zur Erzielung bester Resultate vorhanden.
Petrolatum, welches zur Verwendung zur Herstellung der fließfesten Massen geeignet ist, hat bei Raumtemperatur eine Konsistenz zwischen einer Flüssigkeit mit einer Viskosität von etwa 100 SUS und einer halbfesten gelatinösen Masse mit einem Schmelzpunkt von etwa 600C. Das bevorzugte Petrolatum ist allgemein als enge Fraktion mit einem minimalen Ölgehalt gekennzeichnet, d.h. unter 15 % gemäß der Norm ASTM D-721 und besitzt gute elektrische Eigenschäften, wie eine Dielektrizitätskonstante bei 10 und 10 Hz von 2,25 maximal und einen dielektrischen Verlustfaktor bei 105 Hz von maximal 0,0004 und bei 10 Hz von maximal 0,0008 sowie einen spezifischen Durchgangswiderstand bei
destwert.
14 stand bei Gleichstrom in 0hm χ cm von 1 χ 10 als Min-
Ein typisches bevorzugtes Petrolatum ist Petrolatum HM der Firma Witco Chemical Corporation, New York, V.St.A.
Ein für die Erfindung geeignetes Polybuten-1 ist vorzugsweise ein Homopolymerisat, dessen Molekulargewicht relativ niedrig ist, wie sich durch einen Schmelzindex von etwa 10 bis 25, vorzugsweise etwa 20 ausdrückt. Ein bevorzugtes Polybuten-1-homopolymerisat ist Witron 0400 der Firma Witco Chemical Corporation, New York, V.St.A. ("Witron ist eingetragenes Warenzeichen der Firma Witco).
Erfindungsgemäß geeignetes Polyäthylen ist vorzugsweise ein Homopolymerisat, das zu etwa wenigstens 90 % kristallin
809847/0827
-8-
ist und ©ine Dichte über 0,9 und einen Molekulargewichtsbereich von 3500 bis 4500 aufweist» Ein bevorzugtes Polyäthylen ist AC-9 der Firma Allied Chemical Corporation,, Morristowns W0 J., Y0St0A0 mit ©inem Molekulargeiiicht von etwa 4000»
Die erfindungsgemäß bevorzugt verwendete Kautschukkomponente ist eine solche, die di© typischen Kautschukeig©n=> schäften aufweist und mit d©m Petrolatum und mit Polybuten-1/ Polyäthylen verträglich ist» Ein solcher bevorzugter Kaut-= schuk ist ein Äthylen-Propylen-Gopolymerisat, icle Vistalon 404 der Firma Exxon Chemical Corporations N©w Yorks, V«St«Ao ( "Vistalonts ist eingetragenes Warenzeichen der Firma Exxon) „
Antioxidationsmittels di© gewöhnlich zusammen mit Kabelfüllmassen auf Polyolefinbasis verwendet werden» sind auch ®r~ findungsgemäß brauchbar» Solch© Antioxidationsmittel umfassen E.Bβ di© organischen Phosphit®, wi© Trisaony!phenyl= phosphit üind ander© 9 die in der US=PS 3 255 136 genannt sind sowie. 296=DIt@rtiär=butyl=4=>methylph©nol9 2 92'-Methy= lenbis- (6°-a~®©thyleyel©h©3syl=-4=m©thy!phenol) g 4,4' =Thiobis=· (S^turtiar^butyl-S-methylpheaol) 0 Tris·= (2-=m©thyl-4~ 5=t©rt±är-butylph®nol)=butan 9 Dilauryl=BB'=thio=
butyli©rt©s Hydrosytoluol (BHT)5 butyliertes Hydrosyanisol (BHA) und OgI05 souie deren Gemische9 wie si© an sich bekamst sind. Das bevorzugte Antioxidationsmittel ist Mark 2047 dar Firma Uite© Chemical Corporations, W©w York« ("Markra ist eingetragenes Warenzeichen d@r Firma Wit= co Chemical Corporation)„ welches aus ©in®© Gemisch aus einem Thiodiproprioaatestsrs, @in©M organischsa mahrwefcig©n Phenol und einesa orgaaischea Phosphit gemäß d©r US=PS 3 255 136 besteht.
809847/0827
Das Mengenverhältnis des Antioxidationsmittels, das in den Füllmassen enthalten ist, wird manchmal von der Art des Kabels, der verwendeten Isolierung der Leiter und dem bzw. den Antioxidationsmitteln, die verwendet werden, abhängen. Allgemein wird die Menge des Antioxidationsmittels oder des Gemisches «on Antioxidationsmitteln 0,5 Gew.-96 nicht übersteigen und vorzugsweise im Bereich von 0,15 bis 0,25 Gew.-96 liegen.
Die erfindungsgemäßen Massen werden hergestellt durch Erhitzen des Petrolatums auf etwa 1380C (280°F) und Zugeben des Antioxidationsmittels und nachher der Polyolefine und des Kautschuks unter Rühren, wie dies an sich bekannt ist.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, wobei auch Vergleiche mit nicht im Erfindungsbereich eingeschlossenen Massen wiedergegeben sind.
BEISPIELE=A=BIS=G
Wie oben erwähnt, wurden von der R.E.A. in P.E. Nr. 39 funktioneile Eigenschaftsspezifikationen für Füllmassen aufgestellt, die einen Fluß von 0 bei 65,6°C (1500F) unter bestimmten Bedingungen erfordern.
Der Test auf Fließfestigkeit gemäß R.E.A. wird nach seiner Auslegung mit Abschnitten von fertigem Kabel durchgeführt, das sind Kabelstücke, die gefüllt, umhüllt, abgeschirmt und ummantelt sind. Im Laborversuch auf der Werkbank werden die Versuchsbedingungen gemäß R.E.A. unter Verwendung eines Luftkabels mit 25 Paar Drähten, das abgeschirmt und ummantelt
809847/0S27
ist, simuliert, wobei die Kabelseele nicht mit einer Füll« masse als Dielektrikum sondern mit Luft gefüllt ist. Vorläufige Versuchsergebnisse mit Polyäthylen (nicht mit PoIybuten-1) und Naturvaseline wurden mit den Versuchsergebnissen gemäß R.E.A. verglichen, wobei sich eine gute Korrelation der Versuchsergebnisse zeigte«
Es wurden verschiedene Füllmassens die mit A bis 6 bezeichnet sind, in üblicher Weise zusammengestellt und wie oben geprüft. Weiterhin wurden andere für Kabelfüllmassen wesentliche Eigenschaften gemessen 9 nämlich Schmelzpunkt, Viskosität und Eindringung in die Kabelseele, wobei die Meßwerte in der folgenden Tabelle II wiedergegeben sind«
809847/0627
TABELLE II
ο
co
to
Beispiele
Zusammensetzung der Masse« Gew.-Petrolatum I
Äthylen-Propylen-Kautschuk 2 Polybuten-1 3
Polyäthylen 4
Antioxidans 5
Schmelzpunkt 0C (0F
Erstarrung, ASTM D-938
Tropfen, ASTM D-127
Viskosität/kinematiach, ASTM D-445 SUS bei 1300C (2660P)
Eindringungstiefe in Seele, ASTM D-217
unbearbeitet, dmm 25°C(77°F) bearbeitet, dmm 250C(77 F)
R.E.A. Füllmassen-Fließtest. PE-39 kumulierende Tropfen aus 3 Probj
nach 24 Stunden bei 71,1
767
7,
76,70C
82,2°C
87.8°C
16O°F 17O0F 180°F 1900F
94 1 5 0
53,3
(128)
90,6
503
94 257
20 44
58
(204,8)
91
1
6
2
81
(178)
97
(206,8)
722
93
1
6
0
57,8
(136)
93,3
608
92,5
1
6
0,5
69
(156)
94,4
(2m)
91
2
6
1
75
(167)
95/7
«^4,3)
642 1567
70 57 89 78 61
230 225 242 240 200
1 0 5 0 0
2 1 12 2 0
5 3 20 5 3
7 4 31 12 7
Fußnoten; 1 Witco Chemical Corporation
2 Yistalon 404, Exxon Chemical Corporation
3 Witron 0400, Witco Chemical Corporation
4 AC-9» Allied Chemical Corporation
5 In allen Gemischen 0,2 Gew.-% Mark 2047, Witco Chemical Corporation
CO O
cn cn
Aus den Versuehsergebnissen zeigt sich, daß die Massen Bs C, I9 F und G, die Polybuten= 1 „ Polyäthylen nand Kautschuk enthalten., Fließfestigkeitswerte von 0 bis 1 b©i 710C be» sitzen und daher bei 710C einen Viert ständig nahe 0 auf·= weisea*. B®i 760C (17O°F) hatten alle Massen, ausgenommen Masse 6 ¥©rt® zwischen 0 und 2.
Demgegenüber zeigten die Massen A und D9 die den Kautschuk und lediglich aas Polybuten-I-homopolymerisat enthielten, nicht annehmbare Eigenschaften der Fließfestigkeit„
Kabels,die die erfindungsgemäßen fließfesttn Füll- und Tränk= massen enthalten 9 können durch an sich bekannte geeignete Techniken hergestellt werden.
Obwohl die Erfindung ausführlich beschrieben wurde9 dient die Beschreibung lediglich zum Zweck der Erläuterung bestimmter Ausführungsformen., Es zeigt sieh ^ daß viele Ab= weichungen und Modifikationen vorgenommen werden
ohne vom Erfindungsgedanlcen abzuweichen.
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Claims (10)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    .j Füll- und Tränkmasse für Kabel, dadurch g e k e η nzeicnnet, daß si· aus wenigstens 90 Gew.-% Petrolatum, etwa 5-7 Gew.-% Polybuten-1, etwa 0,5-2,0 Gew.-96 Polyäthylen und etwa 0,5-2,0 Gew.-% eines gesättigten amorphen Kautschuks zusammengesetzt ist.
  2. 2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschuk ein Äthylen-Propylen-Kautschuk ist.
  3. 3. Masse nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß ififvFließwert (Rural Electrification Administration - Norm des U.S. Department of Agriculture) bei 710C . annähernd Ö beträgt..
  4. 4. Masse nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch g ekennzeichnet, daß sie zusätzlich 0,15 bis etwa 0,25 Gew.-96 eines Antioxidationsmittels enthält.
  5. 5. Masse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gemisch von Antioxidationsmitteln enthält.
  6. 6. Masse nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch g ekennzeichnet, daß das Polyäthylen zu wenigstens etwa 9056 kristallines Polyäthylen ist.
  7. 7. Masse nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch g ekennzeichnet, daß das Polybuten-1 einen Schmelzindex von 10 bis 25 aufweist.
    -2-809847/0627
    ORIGINAL INSPECTED
    _2_ 28U6510
  8. 8. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t,daß sie etwa 92 Gew.-% Petrolatum, 6 Gew.-% Polybuten- 1 , 1 Gew.-96 Polyäthylen, 1 Gew.-96 eines Äthlyen-Propylen-Kautschuks und Antioxidationsmittel enthält.
  9. 9« Masse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einefrFiroBwert (Rural Electrification Administration - Norm des U.S. Department of Agriculture) bei 710C von annähernd 1 aufweist.
  10. 10. Verwendung einer Masse nach den Ansprüchen 1 bis 9 zur Füllung und Tränkung eines Fernmeldekabels.
    809847/0627 -3-
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