DE594005C

DE594005C - Elektrischer Isolierstoff fuer Fernmeldeseekabel und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE594005C
Application number: DE1930594005D
Authority: DE
Original assignee: Electrical Research Products Inc
Current assignee: Electrical Research Products Inc
Priority date: 1930-02-03
Filing date: 1930-03-07
Publication date: 1934-03-09

Description

Elektrischer Isolierstoff für Fernmeldeseekabel und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Isolierstoff für Fernmeldeseekabel, der aus entharzter Guttapercha oder Balata besteht. Nachstehend sollen diese beiden Stoffe kurz unter dem Begriff Guttapercha zusammengefaßt werden.
Guttapercha ist als elektrischer Isolierstoff für Seekabel u. dgl. seit langem bekannt. Man weiß auch, daß gewöhnliche Guttapercha außer dem reinen Guttaperchakohlenwasserstoff Harze enthält, die im wesentlichen von Fluavil und Alban gebildet werden. Diese Harze pflegte man bisher der Guttapercha zur Verbesserung ihrer elektrischen Isoliereigenschaften und auch für andere Zwecke dadurch zu entziehen, daß man den Harzanteil durch verschiedene bekannte Lösungsmittel bei verschiedenen Temperaturen extrahierte. Man war der Ansicht, daß der Guttapercha vorteilhafterweise der gesamte Harzgehalt, also sowohl das Fluavil als auch das Alban, im wesentlichen entzogen werden müßte.
Der für Fernmeldeseekabel bestimmte elektrische Isolierstoff nach der Erfindung besteht aus entharzter Guttapercha, die nur von ihrem natürlichen Fluavilgehalt befreit ist und einen der natürlichen Zusammensetzung der Guttapercha entsprechenden oder sogar einen erhöhten Albangehalt aufweist. Durch die Befreiung der Guttapercha von ihrem natürlichen Fluavilgehalt werden lediglich in elektrischer Hinsicht erzielt dieselben Vorzöge, wie sie an sich durch vollständige Entharzung erreicht werden könnten. Die vollständige Entharzung, also die Entfernung sowohl des Fluavils als auch des Alban, beeinträchtigt aber die mechanischen Eigenschaften der Guttapercha. Diese wird hierdurch beispielsweise für viele Zwecke zu hart und unzureichend bildsam. Wird aber der Albangehalt beibehalten, wie es erfindungsgemäß geschieht, so ergeben sich hierdurch bessere mechanische Eigenschaften, ohne daß die elektrischen Eigenschaften irgendwie beeinträchtigt würden. Im Gegenteil ergibt sich in gewissen Fällen sogar eine Verbesserung der elektrischen Eigenschaften durch Beibehaltung des Albangehalts.
Es ist bekannt, daß die beiden Harze Fluavil und Alban in gewissen Lösungsmitteln, wie Alkohol oder Benzin von vergleichsweise niedrigem Siedepunkt oder einer Mischung von Lösungsmitteln, verschieden stark löslich sind. Ferner weiß man, daß die Guttaperchakohlenwasserstoffe in verschiedenen Lösungsmitteln löslich sind.
Für die Ausscheidung des Fluavils aus dem Guttapercha gemäß der Erfindung gibt es verschiedene Wege. Bei einem Verfahren wird der gesamte Harzgehalt praktisch ohne Rückstand durch Extraktion von den Guttakohlenwasserstoffen geschieden, worauf das Fluavil vom Harz abgetrennt und der Albanrückstand dem Guttakohlenwasserstoff wieder zugeführt wird. Nach einem anderen Verfahren wird erfindungsgemäß nur das Fluavil durch Extraktion ausgezogen, so daß das Alban im Guttapercha verbleibt. Beide Verfahren lassen sich kombinieren. Die bei der Extraktion anzuwendende Temperatur darf 55° C nicht überschreiten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine bestimmte Menge von kohguttapercha in heißem Benzin von vergleichsweise niedrigem Siedepunkt vollständig gelöst und die Lösung in heißem Zustande filtriert, um Verunreinigungen auszuscheiden. Der heißen oder kalten Lösung wird dann ein Lösungsmittel, beispielsweise Methanol oder Äthanol, zugesetzt, in dein bei Zimmertemperatur Fluavil löslich, Alban aber unlöslich ist und das sich bei Zimmertemperatur finit dem Naphtha mischen läßt. Nach der Abkühlung fallen der Guttakohlen-Wasserstoff und das Alban aus. Das das Fluavil enthaltende Lösungsmittel wird dann vor dem Niederschlag abfiltriert, worauf der Niederschlag vom Lösungsmittel durch Waschen und Trocknen befreit wird.
Nach einem weiteren Verfahren nach der Erfindung können die Albanstoffe aus einer anderen Guttapercha gewonnen lind zum Ersatz des gesamten Harzgehaltes der zu behandelnden Guttaperchamenge verwendet werden. Auch können mehr oder weniger der Anteile des Harzgehaltes ersetzt werden, der aus der Guttapercha bereits ausgeschieden ist oder noch auszuscheiden ist: Fremde, von anderen harzartigen Stoffen, wie Chicle (der zur Herstellung von Kaugummi benutzte getrocknete Saft des Sapodillabatimes), gewonnene Albane können der Guttaperclia für den vorliegenden Zweck zugesetzt werden. Beispiele P r o b e A. Eine bestimmte Menge von Balata durchschnittlicher" Güte wurde in warmem Wasser zur Entfernung von Schmutz gründlich gewaschen, dann trocken geknetet und bis auf 1/2 mm Stärke ausgewalzt. Das sich ergebende Erzeugnis hatte einen Feuchtigkeitsgehalt von o,92 Gewichtsprozent und einen Harzgehalt von 545 Gewichtsprozent. Die bei o° C ausgeführten elektrischen Prüfungen lieferten folgendes Ergebnis:

Strom- Ahleitungs. Dielelztrizitiits-

freduenz fahtor konstante

f G/C .£

loooHertz 107 3,13

2000 - 241 3,11

3000 - 398 3;09

loooo - 1815 3,03

P r o b e B. 40o g der Probe A wurden 24 Stunden lang bei 24° C in 21/21 Methanol extrahiert, dann zur Befreiung vom Lösungsmittel gewaschen und trocken geknetet. Die Prüfung ergab einen Feuchtigkeitsgehalt von o,i4Gewichtsprozent und einen Harzgehalt von 37,9 Gewichtsprozent. Die bei o° C durchgeführten elektrischen Prüfungen ergaben:

f Ger 1i

iooo cis 7,5 2,71

2000 - 30 2,71

3000 - 63 2,70

loooo - 445 2,70

P r o b e C. Weitere 40o g der Probe A wurden 24 Stunden lang bei z4° C in 41 Methanol extrahiert, dann zur Befreiung vom Lösungsmittel gewaschen und trocken geknetet. Der Feuchtigkeitsgehalt ergab sich zu 0,75°% und der Harzgehalt zu 36,7010 des Gewichtes. Die elektrischen Prüfungen hei o° C ergaben:

P r o b e D. Weitere 300 g der Probe A wurden einmalig 24 Stunden lang bei 24° C in i,8 1 Äthanol extrahiert, dann zur Entfernung des Lösungsmittels gewaschen und trocken geknetet. Es ergab sich dann ein Feuchtigkeitsgehalt von 0,95 und ein Harzgehalt von 35,1 Gewichtsprozent. Das Ergebnis der bei o° C durchgeführten elektrischen Prüfung war:

f (t (: 1s

1000 c;'5 7,8 2,63

2000 - 23,5 2,63

3000 - 4f3 2,63

loooo - 430 2,63

P r o b e E. 300 g der Probe A wurden einmalig 24 Stunden lang bei 24° C in 3 1 Äthanol extrahiert, dann zur Entfernung des Lösungsmittels gewaschen und trocken geknetet. Es ergab sich ein Feuchtigkeitsgehalt von i,030% und ein Harzgehalt von 30,5010 des Gewichtes. Die bei o° C durchgeführten elektrischen Prüfungen ergaben:

Die Proben B bis E stellen Beispiele von teilweisen Extraktionen der Harze bei niedriger Temperatur dar, wodurch hauptsächlich das Fluavil ausgeschieden wird. Die elektrischen Angaben zeigen, daß sowohl der Ableitungsfaktor GIC und die Dielektrizitätskonstante K durch die verhältnismäßig beschränkte Extraktion eine erhebliche Verbesserung erfahren haben. So zeigte sich, daß die verschiedenen Erzeugnisse die für die Isolierung von Fernmeldeseekabeln, und zwar für Herstellung, Verlegung und Betrieb der Kabel erforderlichen Eigenschaften aufweisen. Die mechanischen Eigenschaften der Proben waren sogar noch erheblich besser als die der Ausgangsprobe A der Balata.
P r o b e F. Ein Teil der Probe A wurde zweimal nacheinander j e 24 Stunden lang in Petroleum Naphtha bei ro °C extrahiert. Das Petroleum Naphtha wurde dann sorgfältig entfernt und das Erzeugnis in heißem Wasser ausgewaschen und trocken geknetet. Es zeigte sich dann, daß der Feuchtigkeitsgehalt 1,34 und der Harzgehalt 4,1 Gewichtsprozent betrugen. Das Ergebnis der bei o° C durchgeführten elektrischen Prüfungen war:

f G/C 1s

looo c/s 39 2,75

3000 - 112 2,74

loooo - 36o 2,72

P r o b e G.: Das gesamte der Balata entzogene Harz wurde bei o° C elektrisch geprüft, und es ergaben sich die folgenden Ziffern

f _ G/C 1i

looo C/s 53,9 3,26

2000 - 180,5 3'25

3000 - 367 3.24

loooo - 2540 3,17

P r o b e H. 75 g des gesamten Harzgehaltes der Balata wurden 6 Stunden lang bei Zimmertemperatur .in o,9 1 Äthanol extrahiert und dann filtriert. Der - Rückstand wurde in Äthanol gewaschen und dann sorgfältig vom Äthanol befreit. Die bei o° C durchgeführten" elektrischen Prüfungen ergaben:

f G/C h

IOOO C/s 11,6 2,2

2000 - 21,3 2,2

3000 - 50 2,2

loooo - 69,3 2,2

Die Probe H, nämlich der ungelöste Rückstand der ohne Erwärmung ausgeführten Alkoholextraktion der Balataharze, stellt eine weiße kristallinische Masse mit den Kennzeichen des Albans und einem Schmelzpunkt von 165 bis z95° C dar. . Durch Zusatz der Albanprobe H zu dem im wesentlichen harzfreien Guttakohlenwasserstoff T in einem sich nach denErfordernissen richtenden Mischungsverhältnis läßt sich ein Isolierstoff erzielen, der für Tiefseekabel günstige mechanische Eigenschäften . mit - besseren elektrischen Eigenschaften vereinigt, als sie der Ausgangsstoff der Probe A und sogar die harzfreie Balata der Probe F aufwiesen.
Obgleich die beschriebenen Proben alle von Balata entnommen wurden, lassen sich alle anderen Arten von Guttapercha mit einem entsprechenden Ergebnis in ähnlicher Weise behandeln. Ferner kann man die Albane aus einer oder mehreren verschiedenen Guttaperchaarten ausziehen und isolieren und sie in den gewünschten Mischungsverhältnissen als Zusatz zur Steigerung der Bildsamkeit für irgendeine andere Guttaperchaart oder für Mischungen verschiedener Guttaperchaarten verwenden. Auch können natürliche Albane oder stark albanhaltige Stoffe in bekannten Mischverfahren zur Steigerung der Bildsamkeit zugesetzt werden. Z. B. kommt hier der Zusatz von Chicle oder den Albanen von Chicle in Frage.
Offensichtlich können die Temperaturen, bei denen das Fluavil vom Guttapercha ausgezogen wird, von der Zimmertemperatur abweichen, und zwar in Abhängigkeit von der Art des Lösungsmittels, der Extraktionszeit und dem zu erzielenden Grade der Extraktion. So läßt sich eine sehr schnelle Extraktion mit Methanol bei Temperaturen von etwa 55° C erhalten. Außer den in erster Linie in Frage kommenden Lösungsmitteln. Methanol und Äthanol können auch eine Reihe anderer Lösungsmittel verwendet werden, wie Propanol, Aceton, Methyläthylketoiz, sowie Mischungen dieser. Durch geeignete Auswahl der erwähnten drei Faktoren kann man einen größeren oder kleineren Teil des F'luavils sowie gewisse Albane des Albananteils des Guttaperchas ausziehen.
Es ist darauf hingewiesen, da.ß die mechanischen Eigenschaften irgendeiner Guttapercha, die an sich zur Herstellung eines Kabelsolierstoffes geeignet ist, nicht notwendigerweise mit den vom fertigen Isolierstoff geforderten Eigenschaften identisch sein müssen. Durch die Verfahren nach der Erfindung kann man alle Eigenschaften der Guttapercha, die beim heutigen Stande der Technik als wünschenswert für die Mischung mit anderen Guttaperchasorten oder mit anderen Stoffen angesehen werden, in elektrischer Hinsicht verbessern und gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften beibehalten oder diese sogar noch etwas verbessern.
In den Bereich der Erfindung gehört es auch, wenn man mit der oben beschriebenen Mischung von Guttakohlenwasserstoff und Alban solche Stoffe wie Naturkautschuk aller Art mischt, der behandelt sein kann, um unerwünschte Beimengungen, wie lösliche Salze und Protein, auszuscheiden. An Stelle des Naturkautschuks können synthetischer Kautschuk, hergestellt durch Polymerisation von bekannten konjugierten Di-Olefinen, synthetische oder natürliche Wachse, Schutzmittel vor Oxydierung, wie Phenyl-v.-n:aphthylamin oder Phenyl-(3-naphthylamin oder jedes andere Erzeugnis treten, das die Eigenschaften des Guttakohlenwasserstoffs und des Albans in erwünschter Weise abändert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Elektrischer Isolierstoff für Fei-nmeldeseekabel; bestehend aus entharzter Guttapercha, die von ihrem natürlichen Fluavilgehalt befreit ist und einen der natürlichen Zusammensetzung der Guttapercha entsprechenden oder einen erhöhten Albangehalt äufweist. 2; Verfahren zur Herstellung des Isolierstoffes nach Anspruch r mittels Extraktion, z. B. durch Alkohol, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur bei der Extraktion die Grenze von 55° C nicht überschreitet. 3. erfahren zur Herstellung des Isolierstoffes nach Anspruch r durch Extraktion, dadurch gekennzeichnet, daß die Guttapercha zunächst in einen Lösungsmittel, z. B. heißem Benzin von vergleichsweise niedrigem Siedepunkt, gelöst und erforderlichenfalls zwecks Reinigung filtriert wird, und daß ein mit diesem Lösungsmittel mischbares zweites Lösungsmittel zur Ausfällung des Guttakohlenwasserstoffes und des Albangehalts zugesetzt wird, während der Fluavilgehält ganz oder im wesentlichen in der Lösung verbleibt. q.. Verfahren zur Herstellung des Isolierstoffes nach Anspruch z durch Extraktion, dadurch gekennzeichnet, daß vollständig entharzter Guttapercha Mbane zugesetzt werden, die vorzugsweise durch Extraktion der Guttaperchaharze gewonnen werden. 5. Verfahren nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die Albane in Form eines stark albanhaltigen Stoffes zugesetzt werden, z. B. Chicle.