DE3150911C1

DE3150911C1 - Filling substance for longitudinal sealing of electrical and / or optical cables and wires

Info

Publication number: DE3150911C1
Application number: DE19813150911
Authority: DE
Inventors: Horst Dr.rer.nat 8600 Bamberg Obermeyer; Hubert Dr.rer.nat. 8630 Coburg Polle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-12-18
Filing date: 1981-12-18
Publication date: 1983-05-05

Abstract

Sealing filler for electric and/or optical cables and wires, consisting of hollow microspheres (under 100 microns) filled with viscous material, has walls of an elastic material and the fraction of hollow microspheres and air in this amounts to min. 60 vol.% of the filler, the microspheres having a large vol. fraction of total filler substance. Pref. the walls of the hollow microspheres comprise polar material, esp. of thermoplastic or elastomer, which can be formed or is viscoelastic at the processing and operating temps. Insertion of the filler into the cable is facilitated, without disnigicant destruction of the filler substance inside.

Description

Sorgt man ferner dafür, daß die Wandung der sich untereinander berührenden Hohlkörper aus einem elastischen Material besteht, wobei die Zwickel zwischen den Hohlkörpern weitgehend oder vollständig mit einem viskosen hydrophoben Stoff ausgefüllt sind, so wird die Ausdehnung der entspannten Füllsubstanz bei einer Temperaturerhöhung weitgehend durch die Materialeigenschaften des Wandmaterials der elastischen Hohlkörper bestimmt Die Ausdehnung ist daher deutlich geringer als die der reinen Petrolate. Petrolate dehnen sich zwischen 20 und 60"C um etwa 8% aus, während die neue Füllsubstanz im gleichen Temperaturbereich nur eine Ausdehnung von 2% aufweist. Bei reinen Petrolaten, die eine hohe Ausdehnung haben und praktisch inkompressibel sind, können die Drucke im Kabel daher bei Temperaturerhöhung sehr hoch werden. Das kann z. B. zum Platzen des Kabels und zur starken Beschleunigung der Füllung der Zellen im Falle von Zell-PE-Adern führen. Bei der neuen Füllsubstanz mit seiner geringen thermischen Ausdehnung und seiner hohen Kompresibilität bleibt der Druck dagegen gering. One also ensures that the walls of the Hollow body consists of an elastic material, the gusset between the Hollow bodies largely or completely filled with a viscous hydrophobic substance are, the expansion of the relaxed filling substance with an increase in temperature largely due to the material properties of the wall material of the elastic hollow body The expansion is therefore significantly less than that of the pure petrolatum. Petrolatum expand between 20 and 60 "C by about 8% while the new filler substance only has an expansion of 2% in the same temperature range. With pure petrolatum, which have a high expansion and are practically incompressible the pressures in the cable can therefore become very high when the temperature rises. This can e.g. B. to burst the cable and to accelerate the filling of cells in the case of cell PE veins. With the new filler substance with his low thermal expansion and its high compressibility remains the pressure on the other hand low.

Umgekehrt ist der Schrumpf gering, wenn die Füllsubstanz warm verarbeitet wird, so daß sich bei der Abkühlung auf Betriebstemperatur so gut wie keine Lunker bilden, was bei den üblichen Petrolaten zu Schwierigkeiten bei der Längswasserdichtigkeit führt.Conversely, the shrinkage is low if the filling substance is processed warm so that there are as good as no blowholes when it cools down to operating temperature form, which leads to difficulties in longitudinal water tightness with the usual petrolatum leads.

Die neue Füllsubstanz hat ferner den Vorteil, daß beim Aufbringen des Mantels auf die Kabelseele diese etwas komprimiert wird und daher später einen leichten Innendruck auf den Mantel ausübt, so daß das schwierige Problem der Ringspaltabdichtung sich von selbst löst Das ist auch von besonderem Vorteil, wenn es sich nur um die Ringspaltdichtung symmetrischer oder auch Koaxialkabel handelt Durch die elastische Deformierbarkeit der zu verwendenden Hohlkörper (kein Glas, keine Duroplaste) können sie auch in ziemlich viskose Stoffe eingemischt werden, ohne durch die hohe Scherbeanspruchung zerstört zu werden, wie es z. B. bei Glaskugeln geschieht Die elastische Deformierbarkeit ist besonders für den Füllvorgang wichtig, z. B. bei Fülldrücken von 10 bar und mehr wird die Füllsubstanz bei etwa 65 Volumenprozent elastischer Hohlkörper um mindestens 40% zusammengedrückt, d. h. die Hohlkörper haben dann nur noch das 0,4fache (oder kleinere) ihres ursprünglichen Volumens. Unter Druck nimmt der Anteil der viskosen Stoffe, da dieser Teil inkompressibel ist an der Gesamtfüllsubstanz erheblich zu. Die Füllsubstanz wird dadurch leichter förderbar, auch bei ursprünglich ziemlich geringen Anteilen gleitfähiger wasserabweisender Stoffe Dadurch daß sich unter Druck die elastischen Hohlkörper erheblich verkleinern oder verformen, gelangen sie auch in sehr enge Spalte zwischen den Adern. Dadurch wird die sogenannte Spaltenfiltration vermieden. Bei der Spaltenfiltration gelangen nur die viskosen Anteile der Füllsubstanz in die kleineren Zwickel, während die größeren Hohlkörper durch die geringen Spalte zurückgehalten werden. Nach der Druckentlastung nehmen die elastischen Hohlkörper weitgehend ihre ursprüngliche Form wieder an. Auf diese Weise ist es möglich, auch in engste Zwickel zwischen die Adern eine nicht entmischte Füllsubstanz einzubringen. Wenn der Anteil der elastischen Hohlkörper an der Füllsubstanz sehr hoch ist, kann dabei sogar der Umstand auftreten, daß die Zwickel zwischen den elastischen Hohlkörpern nicht vollständig ausgefüllt sind. Hierdurch können selbst bei dielektrisch nicht so guten Basismaterialien eine sehr niedrige Dielektrizitätszahl und niedrige dielektrische Verluste erreicht werden. Bei Versuchen dieser Art wurden schon Werte von £ = 1,4 erzielt. The new filling substance also has the advantage that when applied of the sheath on the cable core this is somewhat compressed and therefore later a exerts slight internal pressure on the jacket, so that the difficult problem of the annular gap sealing dissolves by itself This is also of particular advantage if it is only about the Annular gap seal of symmetrical or coaxial cables acts through the elastic Deformability of the hollow bodies to be used (no glass, no thermosets) they can also be mixed into fairly viscous substances without being subjected to high shear stress to be destroyed as it is z. B. with glass balls happens the elastic deformability is particularly important for the filling process, e.g. B. at filling pressures of 10 bar and the filler substance becomes more elastic at around 65 percent by volume at least 40% compressed, d. H. the hollow bodies then only have 0.4 times (or smaller) of their original volume. The proportion of viscous substances, since this part is incompressible in the total filling substance to. The filling substance is thereby easier to convey, even with originally quite small proportions of slippery water-repellent substances. This means that they are under pressure If the elastic hollow bodies are considerably reduced in size or deformed, they also get there in very narrow gaps between the veins. This creates the so-called column filtration avoided. In the case of column filtration, only the viscous parts of the filler substance get through in the smaller gusset, while the larger hollow body through the small gap be held back. After the pressure has been relieved, the elastic hollow bodies take off largely returned to its original shape. That way it is possible, too to insert a non-segregated filler substance into the tightest gusset between the veins. If the proportion of elastic hollow bodies in the filling substance is very high, it can it even occurs that the gusset between the elastic hollow bodies are not completely filled out. This means that even with dielectric not such good base materials have a very low dielectric constant and low dielectric Losses can be achieved. In tests of this type, values of £ = 1.4 were found achieved.

Andererseits bleibt die Füllsubstanz im entspannten Zustand auch bei höheren Temperaturen in den Zwickeln, so daß kein Auslaufen von gefüllten Kabeln zu befürchten ist, auch nicht in tropischen Ländern. On the other hand, the filling substance also remains in the relaxed state at higher temperatures in the interstices, so that no leakage of filled cables is to be feared, not even in tropical countries.

Dabei ist die Füllsubstanz auch bei niedrigen Temperaturen, wie sie bei der Kabelverlegung in unteren Breiten vorkommt, noch ziemlich plastisch und führt zu keinen Schwierigkeiten bei einer Kabelbiegung.The filling substance is like it even at low temperatures when laying cables in lower widths occurs, still quite plastic and leads no trouble bending a cable.

Das Abtropfen der Füllsubstanz ändert sich mit der Temperatur deutlich weniger als z. B. bei reinen Petrolaten. Die neue Füllsubstanz ist auch leichter zu entfernen. Dadurch daß man geringe Anteile an Petrolaten oder Ölen in der Masse hat und diese durch Kapillareffekte in der Masse gehalten werden, ist auch die Wechselwirkung der Füllmasse mit den Aderisolierungen deutlich geringer als bei vollständiger Ausfüllung der Hohlräume in den Kabeln und reinen Petrolaten. The dripping of the filling substance changes significantly with the temperature less than z. B. with pure petrolatum. The new filler substance is also lighter to remove. By having a small amount of petrolatum or oils in the mass and these are kept in the mass by capillary effects, is also the interaction the filling compound with the core insulation is significantly lower than when it is completely filled the cavities in the cables and pure petrolatum.

Hohlkörper mit sehr guten elastischen Eigenschaften erhält man, wenn die Wandung der Hohlkörper aus bei Verarbeitungs- und -Betriebstemperaturen verformungsfähigen oder zähelastischen Thermoplasten, Thermoelasten oder Elastomeren besteht Dabei werden unter verformungsfähigen oder zähelastischen Stoffen solche verstanden, die bei der Biegeprüfung nach DIN 53452 nicht brechen. Als ein solcher Wandungsstoff eignet sich hervorragend ein Polyvinylidenchlorid-Copolymer. Hollow bodies with very good elastic properties are obtained when the wall of the hollow body made of deformable at processing and operating temperatures or tough elastic thermoplastics, thermal elastomers or elastomers Deformable or viscoplastic substances are understood to mean those that Do not break during the bending test according to DIN 53452. As such a wall material a polyvinylidene chloride copolymer is ideal.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgend beschriebenen Beispiele im einzelnen erläutert. The invention is illustrated by the examples described below explained in detail.

Zur Verhinderung der Wasserlängsausbreitung in einem Kabel mit kunststoffisolierten Adern wird in die Zwickel zwischen den Adern und in den Ringspalt zwischen der Kabelseele und dem Kabelmantel eine Füllsubstanz eingebracht piese Substanz besteht aus einer Mischung von kleinen Hohlkörpern, beschichtet mit wasserabweisenden viskosen Stoffen, wie z.B. To prevent the longitudinal propagation of water in a cable with plastic-insulated The wires are placed in the gusset between the wires and in the annular gap between the cable core and the cable sheath a filling substance introduced piese substance consists of a Mixture of small hollow bodies, coated with water-repellent viscous substances, such as.

Paraffinöl oder Petrolat Es wurden Hohlkörperchen aus einem Polyvinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymer verwendet, das bei der Firma Kema Nord, Schweden unter der Bezeichnung Expancel-DE im Handel ist Mit dem Hinweis DE werden berelts vorgeschäumte und getrocknete Hohlkörper bezeichnet Die Hohlkörper weisen im Mittel einen Durchmesser von 22 llm und eine Wanddicke von 0,6 SLm auf.Paraffin oil or petrolatum Hollow bodies made of a polyvinylidene chloride-acrylonitrile copolymer were produced used, which at the company Kema Nord, Sweden under the name Expancel-DE is on the market With the reference DE, pre-expanded and dried hollow bodies are berelts The hollow bodies have an average diameter of 22 .mu.m and one Wall thickness of 0.6 SLm.

Beispiel 1 Es wurden 89 Volumenteile (Schüttdichte) Expancel-DE mit 11 Volumenteilen Paraffinöl von niedriger Zähigkeit sehr intensiv vermischt, so daß man eine gut förderbar pastöse Masse erhält, die aus etwa 70 Volumenteilen Kügelchen und nicht in den Hohlkörpern eingeschlossener Luft und aus 30 Volumenteilen leicht flüssigem Paraffinöl (mit der Bezeichnung WM 6 der Firma BP) besteht Diese Substanz hat folgende Eigenschaften: Dichte r = 0,35 g/cm3 Dielektrizitätszahl 6 = 1,4 Spezifischer Widerstand 8 = 5 1015 Ohm cm Bei 5 bar Überdruck ließ sich die Substanz um mehr als 25 Volumen-% komprimieren. Example 1 89 parts by volume (bulk density) of Expancel-DE were included 11 parts by volume of paraffin oil of low viscosity mixed very intensively, like this that one obtains an easily pumpable pasty mass, which consists of about 70 parts by volume of spheres and air not trapped in the hollow bodies and from 30 parts by volume easily Liquid paraffin oil (with the designation WM 6 from BP) consists of this substance has the following properties: Density r = 0.35 g / cm3 dielectric constant 6 = 1.4 more specific Resistance 8 = 5 1015 ohm cm At 5 bar excess pressure, the substance could be increased by more compress than 25% by volume.

Beispiel 2 23,5 g Expancel, 445 g Petrolat (die Substanz P 3497 B der Firma Aral) ergeben etwa 1 Liter Füllsubstanz, die aus etwa 60 Volumenteilen Hohlkörpern und nicht in den Hohlkörpern eingeschlossener Luft und aus 40 Volumenteilen Petrolat besteht Diese Substanz war gut förderbar und hatte folgende Eigenschaften: Dichte = 0,45 g/cm3 Dielektrizitätszahl 6 = 1,51 Spezifischer Widerstand Q = 6 10t4 Ohm cm Bei einem Überdruck von 5 bar konnte die Substanz um etwa 25 Volumen-% komprimiert werden. Example 2 23.5 g Expancel, 445 g petrolatum (the substance P 3497 B from the company Aral) result in about 1 liter of filling substance, which consists of about 60 parts by volume Hollow bodies and air not trapped in the hollow bodies and made up of 40 parts by volume Petrolat consists of This substance was easily recoverable and had the following properties: Density = 0.45 g / cm3 dielectric constant 6 = 1.51 specific resistance Q = 6 10t4 Ohm cm At an overpressure of 5 bar, the substance could increase by about 25% by volume can be compressed.

In Kabeln, die mit diesen Füllsubstanzen gefüllt wurden, konnte Wasser bei einer Mantelbeschädigung praktisch nicht eindringen. Dabei wurde die Kapazitätserhöhung der Kabel durch die Füllung wesentlich geringer beeinflußt als bei der Füllung mit reinem Petrolat. Die Betriebskapazität der mit der Füllsubstanz nach dem Beispiel 2 gefüllten Kabel ergab eine um 8% geringere Kapazitätserhöhung im Vergleich zu Kabeln mit normaler Petrolatfüllung. Cables filled with these fillers could contain water practically not penetrate if the jacket is damaged. Thereby the capacity increase the cable through the filling is essential less affected than when filling with pure petrolatum. The operating capacity of the one with the filler substance according to the example 2 filled cables resulted in an 8% lower capacity increase compared to Cables with normal petrolatum filling.

Claims

Claims: 1. Filling substance for longitudinal sealing electrical and / or Optical cables and lines, which consist of a hollow body with a small volume (spatial Expansion below 100 llm) containing viscous substance, characterized in that that the wall of the hollow body used consists of an elastic material, and that the proportion of the hollow bodies and that located between the hollow bodies Air on the filling compound is at least 60% by volume, the hollow bodies having a have a large volume proportion of the total filler substance.

2. Filling compound according to claim 1, characterized in that the wall the hollow body used consists of a material with a polar character.

3. Filling compound according to claim 1 or 2, characterized in that the wall of the hollow body is deformable at processing and operating temperatures or tough elastic thermoplastics, thermal elastomers or elastomers.

The invention relates to a filling substance for longitudinal sealing electrical and / or optical cables and lines made of a small hollow body Volume (spatial extent below 100 .mu.m) containing viscous substance consists.

In the case of communication cables, in particular, there is damage of the jacket there is a risk that the penetrating moisture will spread axially can, so that a larger section of the cable will fill up. This danger of longitudinal spread moisture that penetrates when damaged is particularly great for cables with plastic-insulated cores, because these cores are almost impossible to axially penetrate Oppose resistance.

This problem has been known for a long time.

Accordingly, there are numerous proposals for advancing this to contain the water in a cable. In addition to moisture barriers in Filling is the form of discontinuous stopping plugs made of suitable materials of swellable and foamable substances have been applied. In recent years The filling of cables with plastic-insulated cores has proven to be quite successful enforced with a mass called petrolatum (British patent specification 9 87 508).

When in the specified manner to achieve a longitudinal tightness trained communication cables are guaranteed by the longitudinal tightness Substance adversely affects the operating capacities of the cable. The petrolatum, which have a dielectric constant of E = 2.3, set the operating capacity of with it filled cables up by about 20%. For a long time, people have been trying to find the Significantly lower the dielectric constant of the filling compounds in order to increase the capacitance to be reduced or

in order to increase the dimensions of the cables for a given operating capacity to decrease. It has been known for a long time to insert hollow bodies into the filling compound to mix in (DE-PS 1936871).

Previous attempts have been with the interference of Hollow bodies do not very successful. Apparently the correct hollow bodies were not chosen. For example If hollow polystyrene bodies are used, they will easily float in the mixture on. It is therefore difficult to introduce such a mixture into the cable core.

Attempts have recently become known as hollow glass spheres to be used with an average diameter of about 50 μm. These rigid hollow bodies also create difficulties. Their rigidity makes them light Will be destroyed during processing and a kind of emery will appear in the mixture forms, which damage the processing device and the stranding elements themselves can.

In addition, the rigidity of the hollow body means that they are not at all can get into any small cavity. Also the friction is between the Glass bodies too large, especially with a high proportion of hollow bodies. Finally must you mix the glass-shaped hollow body into the warm mass, otherwise it will be fine too much hollow body is destroyed when mixed in.

The invention is based on the task of introducing a To facilitate hollow bodies and filler existing filler substance into the interior of the cable, So the filling substance in sufficient measure also in the fine gussets between to bring in the individual stranding elements of the cable without the filling substance destroy existing hollow body to a noticeable extent.

This object is achieved according to the invention in that the wall the hollow body used consists of an elastic material, and that the proportion the hollow body and the air located between the hollow bodies on the filling compound is at least 60 volume 0 / o, with the hollow body having a large volume fraction on the entire filler substance.

Due to the large volume proportion of the hollow bodies in the total filler substance a very high proportion of gas is achieved in the total substance. This allows Use of base materials with a polar character, i.e. with a high dielectric constant and higher dielectric losses, still very good dielectric properties of the mixture can be achieved (lower dielectric constant, lower dielectric Losses and low specific conductivity).

Well wettable elastic hollow bodies have the advantage that they with relatively little viscous water-repellent materials can be coated and a Form a capillary system, even if the gusset is not completely filled the elastic hollow body prevents penetration of water by capillary depression In addition, with good wettability, fairly liquid oils can also be caused by capillary effects (Blotting paper effects) can be kept in the mixture without excretion of the Oil takes place.

In this way the cable drip test can be carried out without any difficulty to be met.