DE69402765T2

DE69402765T2 - Hydrogen absorbierende Verbindung für optische Kabel und optische Kabel mit derartigen Verbindungen

Info

Publication number: DE69402765T2
Application number: DE69402765T
Authority: DE
Inventors: Claudio Bosisio; Antonio Campana
Original assignee: Pirelli Cavi SpA
Current assignee: Prysmian SpA
Priority date: 1993-06-29
Filing date: 1994-06-15
Publication date: 1997-11-13
Anticipated expiration: 2014-06-16
Also published as: EP0632301B1; JPH0727954A; EP0632301A1; MY112395A; PE20495A1; AU6591594A; JP3676830B2; CA2126426A1; DE69402765D1; CN1111358A; EP0632301B2; ITMI931398A1; ES2102729T3; AU671911B2; IL109954A; ITMI931398A0; ES2102729T5; CN1079540C; NZ260808A; CA2126426C

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein Lichtleitkabel, die eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung enthalten.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung, die bevorzugt, aber nicht ausschließlich in sogenannten wasserdichten Lichtleitkabeln, wie z.B. unterseeischen Kabeln, verwendet werden kann.
Es ist bekannt, daß ein besonderes Erfordernis für Lichtleitkabel darin besteht, daß die Lichtleitfasern auf die bestmögliche Art gegen eine Abschwächung des durch diese geleiteten Signals geschützt werden sollten.
Ein wohlbekannter Grund für die Abschwächung des mit Hilfe von Lichtleitfasern propagierten Signals ist die Wasserstoffdiffusion in die Fasern.
Gegen Wasserstoffdiffusion in Lichtleitfasern müssen insbesondere wasserdichte Kabel für unterseeische Anwendungen geschützt werden, bei denen Wasserstoff über die Jahre hinweg, aus den Metall- oder Kunststoffschichten, die zum Schutz der Lichtleitfasern vorgesehen sind, oder der Kabelmetallarmierung freigesetzt werden kann.
Es wird insbesondere angenommen, daß Wasserstoff aus Zersetzungsprozessen des Kunststoffmaterials, das für die Hüllen verwendet wird, und/oder bei der Korrosion der Metallteile, ausgelöst durch Kondensate, die sich bei den Betriebstemperaturen des Kabels bilden können, entsteht.
Um die durch Wasserstoffdiffusion ausgelöste Abschwächung des optischen Signals zu kontrollieren, sind im betreffenden Stand der Technik mehrere verschiedene Wege vorgeschlagen worden, die auf der Verwendung von Materialien beruhen, die Wasserstoff binden können, bevor er mit den Lichtleitfasern in Kontakt kommen kann.
Zu diesem Zweck sind Stoffe verwendet worden, die Wasserstoff physikalisch auf reversible Art adsorbieren oder chemisch auf irreversible Art absorbieren können.
Aus der als Beispiel angezogenen Patentanmeldung GB 2 144 559 ist bekannt, daß der Wasserstoff physikalisch adsorbiert wird bei Verwendung entweder eines Palladiumdrahts, mit dem das bzw. die die Lichtleitfaser aufnehmende Rohr bzw. aufnehmenden Rohre versehen ist bzw. sind, oder eines wasserundurchlässigen Schmierfetts, das in diese Rohre eingeführt und mit einer Verbindung, die physikalisch Wasserstoff adsorbieren kann, gemischt wird.
Als alternative adsorbierende Verbindungen sind Polybutene, Aktivkohle, Palladium, gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe, eingemischt in das Schmierfett, vorgeschlagen worden.
Physikalisch adsorbierende Systeme haben sich jedoch aufgrund der reversiblen Wasserstoff - Adsorbensbindung und der geringen Fähigkeit oder beträchtlichen Unfähigkeit des Adsorbens, den Wasserstoff unter den Druck- und Temperaturbedingungen der Kabel, insbesondere der unterseeischen Kabel, fest zu binden, als kaum wirksam erwiesen, um Wasserstoffdiffusion durch die Lichtleitfasern zu verhindern.
Hinsichtlich der durch chemische Reaktion absorbierenden Systeme ist es aus den US-Patenten 4 688 889 und 4 741 592 bekannt, als Verbindungen, die zur chemischen Reaktion mit Wasserstoff geeignet sind, Polysiloxane, die ungesättigte Gruppen enthalten, bzw. Polymere, die aus konjugierten Dienen erhalten werden, in Gegenwart eines geeigneten Katalysators zu verwenden.
Die chemischen wasserstoffabsorbierenden Systeme, die auf der Verwendung von Polysiloxanen basieren, weisen, während sie im wesentlichen ihr Ziel erreichen, dennoch einen Nachteil dadurch auf, daß diese Produkte im Handel schwer erhältlich und teuer sind, während die Systeme, die auf der Verwendung von aus konjugierten Dienen erhaltenen Polymeren basieren, Probleme aufgrund der Polymerreaktivität bereiten, wodurch diese Oxidationsphänomenen ausgesetzt sind, die unter besonderen Bedingungen dazu führen, daß die Polymere an der Luft überhärten.
Bei der Entwicklung dieser Erfindung ist gefunden worden, daß eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung für Lichtleitkabel, die besonders wirksam ist, um mit Wasserstoff unter den Kabelbetriebsbedingungen irreversibel zu reagieren, durch eine Kombination solcher Eigenschaften wie z.B. dem Ungesättigtheitsgrad, der Viskosität, der Oxidationsbeständigkeit und der im wesentlichen konstitutiven Homogenität erhalten werden kann.
Entsprechend wird durch diese Erfindung eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung und ein Telekommunikations- Lichtleitkabel, wie in den Ansprüchen definiert, bereitgestellt.
In dieser Beschreibung und den Ansprüchen bezeichnet der Ausdruck "im wesentlichen homogener Kohlenwasserstoff" eine siliziumfreie, ölige organische Verbindung, die eine Verteilung der relativen Molekülmassen um einen Durchschnittswert aufweist, der innerhalb eines begrenzten Bereichs variiert, so daß beim Dekantieren oder der chromatographie auf einem faserartigen Träger eine wesentliche Phasentrennung nicht auftritt.
Erfindungsgemäß kann der oben angegebene Wasserstoffabsortionswert erhalten werden, indem ein ungesättigter Kohlenwasserstoff mit Doppelbindungen verwendet wird, die mit Wasserstoff bei Raumtemperatur in Gegenwart eines geeigneten Katalysators reagieren können. In diesen Verbindungen ist die Fähigkeit, Wasserstoff zu absorbieren, geknüpft an die Anzahl der Doppelbindungen im Molekül.
Viele ungesättigte Kohlenwasserstoffe ändern jedoch ihre Konsistenz nach der Hydrierung von einem flüssigen Zustand niedriger Viskosität in einen im wesentlichen festen Zustand oder einen flüssigen Zustand sehr hoher Viskosität. Es wurde z.B. gefunden, daß aus konjugierten Dienen erhaltene Polymere, die von Natur aus eine hohe Reaktivität gegenüber Wasserstoff aufweisen, unter bestimmten Bedingungen eine unannehmbar hohe Viskosität aufweisen, bis zu dem Punkt, an dem sie tatsächlich an der Luft im wesentlichen fest werden.
Derartige Probleme werden hauptsächlich der hohen Reaktivität der fraglichen Polymere zugeschrieben, die die letztgenannten gegenüber Oxidations- und Polymerisationsphänomenen anfällig macht.
Dieser Nachteil ist vom Anmelder insbesondere bei Experimenten mit Polybutadien beobachtet worden. Auf eine ähnliche Situation ist man mit öligen Substanzen getroffen, die eine große Zahl von Doppelbindungen aufweisen, wie z.B. Octadec-9-ensäure oder Ölsäure.
Ölsäure weist auf der einen Seite ein hohes Wasserstoffabsorptionsvermögen - entspricht ungefähr 22 Nml/g - auf und wird auf der anderen Seite beim Hydrieren umgewandelt in Stearinsäure, einen Stoff, der bei Raumtemperatur fest und entsprechend ungeeignet ist, die erforderliche Dämpfungsfunktion zu liefern.
Es wird angenommen, dad derartige Veränderungen oder Härtungsphänomene zurückzuführen sind auf die große Zahl der hochreaktiven Doppelbindungen, die die Bildung zusätzlicher Bindungen oder in jedem Fall von hochviskosen festen Verbindungen mit sich bringen.
So hat man bei der Entwicklung dieser Erfindung erkannt, daß die Reaktivität der Kohlenwasserstoffverbindung, die den Wasserstoff chemisch absorbieren soll, genau kontrolliert werden muß und daß, während es auf der einen Seite wünschenswert ist, daß diese Reaktivität ausreichend hoch ist, um einen angemessenen Schutz für die Lichtleitfasern zu gewährleisten, diese auf der anderen Seite den oben angegebenen Höchstwert nicht überschreiten sollte, wenn die zuvor erwähnten Nebeneffekte verhindert werden sollen.
Ferner sollten die Reaktionseigenschaften der Kohlenwasserstoffverbindung mit ihren Viskositätseigenschaften im Hinblick auf die besonderen Bedingungen der Herstellung und Verwendung in einem Lichtleitkabel kombiniert werden.
Während der gewünschte Grad an Reaktivität und Viskosität eines Stoffs scheinbar ziemlich einfach erreicht werden konnte durch Verwendung eines Gemischs aus einer ersten hochreaktiven Verbindung und einer zweiten, nichtreaktiven verträglichen Verbindung, das bedeutet durch Mischen einer Verbindung mit niedriger Viskosität und einer mit hoher Viskosität, hat der Anmelder gefunden, daß die erhaltene Zusammensetzung dazu neigt, daß sich ihre Komponenten entmischen und trennen bis zu dem Punkt, an dem sie ihre hervorstechendsten Merkmale verliert.
Es ist ebenfalls gefunden worden, daß alle oben aufgeführten kritischen Bedingungen gleichzeitig erfüllt werden können, wenn im wesentlichen homogene Kohlenwasserstoffe verwendet werden, die eine Anzahl von reaktiven Doppelbindungen aufweisen, die abhängig ist von deren durchschnittlichen relativen Molekülmassen und einer Jodzahl im Bereich von 7 bis 100 g/100 g (70 bis 1.000 mg/g), und Viskositäten aufweisen, die innerhalb eines kritischen Bereichs vor und nach der Wasserstoffabsorption und nach einer möglichen Lufteinwirkung variieren.
Insbesondere ist gefunden worden, daß der ungesättigte Kohlenwasserstoff vorzugsweise eine Viskosität im Bereich von 1.000 bis 30.000 cSt bei der Mischtemperatur aufweisen sollte, um die Herstellung der wasserstoffabsorbierenden Zusammensetzung zu ermöglichen und deren Langzeitstabilität zu gewährleisten.
Die Viskosität bei Raumtemperatur eines derartigen ungesättigten Kohlenwassersloffs sollte außerdem dergestalt sein, daß die Zugabe einer ausreichenden Menge eines Verdickungsmittels möglich ist, um der Zusammensetzung thixotrope Eigenschaften zu verleihen, wodurch diese in das Kabel eingebracht und in der ausgewählten Position im endgültigen Kabel gehalten werden könnte.
Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Zusammensetzung thixotrop gemacht, indem darin ein geeignetes thixotropes Mittel, wie z.B. pyrogenes Siliciumdioxid, eingemischt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist gefunden worden, daß ein Kohlenwasserstoff, der eine übermäßig niedrige Viskosität aufweist, die Herstellung einer thixotropen Zusammensetzung, die bei der gewünschten Endviskosität stabil ist, nicht ermöglicht; in Wirklichkeit werden, wenn die thixotrope Zusammensetzung eine Flüssigkeit niedriger Viskosität enthält, an der Oberfläche Abscheidungen der flüssigen Komponente der Zusammensetzung, die die rheologischen und Wasserstoffabsorptionseigenschaften der letztgenannten ändern, innerhalb eines Zeitabschnitts, der zwischen einigen Tagen und einigen Wochen schwankt, beobachtet.
Auf der anderen Seite würde ein Kohlenwasserstoff mit einer zu hohen Viskosität aufgrund der hohen Scherkräfte, die notwendig sind, um die festen Teilchen im Kohlenwasserstoff zu dispergieren, die Durchführung des Einmischens des Sihciumdioxids und des Hydrierungskatalysators schwierig oder unmöglich machen.
Ferner würde eine übermäßige Anfangsviskosität des Basis- Kohlenwasserstoffs die Anwendung der Zusammensetzung im Kabel unpraktisch, wenn nicht gänzlich unmöglich machen.
Es ist gefunden worden, daß tatsächlich in einem derartigen Fall die Scherkräfte, denen die Zusammensetzung während ihrer Anwendung ausgesetzt ist, nicht ausreichen, um das gewünschte Fließvermögen der Zusammensetzung im Kabel zu gewährleisten (zusätzlich zur Gefährdung der dämpfenden Wirkung der Zusammensetzung auf die darin eingebetteten Lichtleitfasern).
Erfindungsgemäß schließen die Beispiele von im wesentlichen homogenen Kohlenwasserstoffen, die für die wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung brauchbar sind, ein: Polybuten; Propylen-Ethylen, Propylen-Buten und Propylen-Hexen-Copolymere; Propylen-Buten-Ethylen-Terpolymere; synthetisches oder in der Natur vorkommendes (Rizinusöl) Glycerylricinoleat; Harzöl (eine Kohlenwasserstoffverbindung, erhalten durch Decarboxylierung von Kolophonium), und ähnliches.
Unter den oben angeführten Kohlenwasserstoffen ist für den Zweck dieser Erfindung Polybuten bevorzugt.
In der Beschreibung und den Ansprüchen wird der Begriff ltpolybuten verwendet, um ein Polyolefin mit linearer oder verzweigter Kette zu bezeichnen, das erhalten wird durch Polymerisation von Olefinen mit 4 Kohlenstoffatomen, einschließlich Buten-1, Buten-2 und Isobuten.
Erfindungsgemäß wird die Verwendung von Polybutenen, die ein Zahlenmittel der relativen Molekülmasse im Bereich von 500 bis 1.100, eine kinematische Viskosität bei 25ºC im Bereich von 1.000 bis 50.000 cSt und einen Ungesättigtheitsgrad, ausgedrückt als Jodzahl, im Bereich von 30 bis 80 g/100 g (300 bis 800 mg/g) aufweisen, bevorzugt verwendet.
Insbesondere enthalten die erfindungsgemäßen Polybutene bevorzugt mindestens 2x10&supmin;&sup6; Mol/g ungesättigte Gruppen und bevorzugt eine Anzahl von ungesättigten Gruppen höher als 1,1x10&supmin;³ Mol/g.
Bevorzugt sollte die Anzahl der ungesättigten Polybutengruppen dergestalt sein, daß bei Raumtemperatur (25ºC) mindestens 1,15 Nml/g Wasserstoff in Gegenwart eines geeigneten Katalysators, wie nachfolgend erklärt, absorbiert werden.
Erfindungsgemäß werden insbesondere überdies Polybutene bevorzugt, die eine Verteilung der relativen Molekülmassen in dem Bereich von ± 20%, bezogen auf das Zahlenmittel der relativen Molekülmasse, aufweisen.
Eine Zusammensetzung, die derartige Polybutene enthält, hat tatsächlich für den erfindungsgemäßen Zweck keine wesentlichen Entmischungsphänomene gezeigt, im Gegensatz zu den Beobachtungen, die im Falle eines anteilsgleichen Gemisches von zwei handelsüblichen Polybutenfraktionen gemacht worden sind, die relative Molekülmassen von 450 bzw. 1.250 aufgewiesen haben, die sich auf einem faserartigen Träger mit einer Spaltbreite von ungefähr 20 µm deutlich entmischt hat.
Ferner weisen die Polybutene, die in dieser Erfindung verwendet werden, bevorzugt eine kinematische Viskosität bei Raumtemperatur (25ºC) auf, die nicht höher ist als 70.000 cSt nachdem sie bei 100ºC für 7 Tage in dünner Schicht (5 mm) der Luft ausgesetzt worden sind.
Unter den im wesentlichen homogenen Kohlenwasserstoffen können auch gemäß dieser Erfindung vorteilhafterweise Rizinusöl und Harzöl verwendet werden, die die in der folgenden Tabelle angeführten Eigenschaften aufweisen.
Erfindungsgemäß besteht eine andere Bedingung für die wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung darin, daß sie von im wesentlichen homogener Natur sein sollte.
Insbesondere bezeichnet der Ausdruck "im wesentlichen homogene Zusammensetzung" eine Zusammensetzung, die einen derartigen Affinitätsgrad ihrer Komponenten aufweist, daß Entmischungen oder Trennungen irgendeiner der Komponenten durch den chromatographischen Effekt auf einem faserartigen Träger nicht vorkommen.
Vorteilhafterweise und in Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt dieser Erfindung führen Mengen von bis zu 5 Gew.-% eines zweiten, im wesentlichen homogenen ungesättigten Kohlenwasserstoffs zu besonders wirksamen wasserstoffabsorbierenden Zusammensetzungen.
Für den Zweck dieser Erfindung wird dieser zweite ungesättigte Kohlenwasserstoff ausgewählt aus ungesättigten Polymeren, die durch Polymerisation von mindestens einem konjugierten Dien erhalten werden.
Insbesondere kann dieser zweite ungesättigte Kohlenwasserstoff für den Zweck dieser Erfindung ein Homopolymer, Copolymer oder Terpolymer, möglicherweise gebunden an Monomere, die mindestens eine ungesättigte Gruppe aufweisen, sein.
Bevorzugt sind solche, die durch Polymerisation von Butadien, Pentadien, Methyl-Butadien und 2-Chlorbutadien erhalten werden.
Polybutadien mit einem Zahlenmittel der relativen Molekülmasse im Bereich von 1.500 bis 2.000 ist besonders bevorzugt.
Andere ungesättigte Polymere, die durch Polymerisation von mindestens einem konjugierten Dien erhalten werden und für die Verwendung in dieser Erfindung geeignet sind, sind z.B. solche, die im US-Patent 4 741 592 beschrieben sind.
Es ist gefunden worden, daß die Menge dieses zweiten ungesättigten Kohlenwasserstoffs, der in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten ist, vorzugsweise geringer als 2 Gew.-% sein sollte und auf keinen Fall die oben angeführte Grenze von 5 Gew.-% überschreiten sollte, um auf Dauer und an der Luft optimale rheologische Stabilitätseigenschaften zu gewährleisten.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung reagiert mit Wasserstoff bei Raumtemperatur in Gegenwart von mindestens einem Katalysator, der ausgewählt ist aus einer Gruppe, die die Übergangsmetalle sowie deren Salze oder organische und anorganische Komplexe enthält.
Der obige Katalysator kann als solcher, gelagert auf einem geeigneten inerten Material, oder in einer anderen geeigneten Form verwendet werden.
Unter den erfindungsgemäßen Katalysatoren sind bevorzugt: pulverförmiges Platin, pulverförmiges Palladium, pulverförmiges Nickel, organische oder anorganische Salze oder Komplexe dieser Metalle, Eisenpentacarbonyl, wahlweise gelagert auf einem geeigneten inerten Material.
Unter den letztgenannten ist Palladium auf Kohle, bekannt als Palladiumkohle, besonders bevorzugt.
Andere geeignete Katalysatoren, die in dieser Erfindung verwendet werden können, sind z.B. im US-Patent 4 688 889 beschrieben.
Wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung in direktem Kontakt mit den Lichtleitfasern verwendet werden sollen, dann sind Palladiumkatalysatoren in Form von Salzen, löslichen Komplexen oder Teilchen, die eine Teilchengröße von kleiner als 5 µm aufweisen, besonders bevorzugt.
Jegliche Abschwächung des optischen Signals aufgrund des als Mikrokrümmung bekannten Phänomens kann dann im wesentlichen verhindert werden.
Die Menge an Katalysator in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung liegt typischerweise zwischen 0,005 und 1 Gew.-% an Palladium, bevorzugt sind 0,0125 Gew.-% an Palladium, was einer Menge zwischen 0,1 und 2 Gew.-%, bevorzugt 0,25 Gew.-% an palladierter Kohle mit 5 % Palladium entspricht.
Erfindungsgemäß können die rheologischen Eigenschaften der Zusammensetzung, die sich als kritisch erwiesen haben, insbesondere die gewünschten thixotropen Eigenschaften, erhalten werden durch Zugabe von 1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 4 bis 8 Gew.-%, eines geeigneten thixotropen Mittels.
Unter diesen geeigneten Mitteln ist ein suhmikroskopisches, kolloldales Siliciumdioxid, bekannt als "Flame"-Siliciumdioxid, bevorzugt, das durch Hydrolyse von Siliciumtetrachlorid bei 1.100ºC erhalten wird und eine Oberfläche im Bereich von 200 bis 400 m²/g (BET) und eine Teilchengröße im Bereich von 0,07 bis 0,012 mm aufweist.
Verständlicherweise kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung andere bekannte Zusatzstoffe enthalten, wie z.B. Antioxidantien, in Mengen, die vom Fachmann leicht bestimmt werden können.
Erfindungsgemäß werden besondere Vorteile dank der beträchtlichen Homogenität der oben angeführten wasserstoffabsorbierenden Zusammensetzung erreicht.
Demzufolge können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vorteilhafterweise als Imprägnierungsmittel für faserartige Hüllen verwendet werden, die den Kern des Lichtleitkabels umschließen, ohne Entmischungen oder Phasentrennungen irgendeiner ihrer Komponenten durch chromatographischen Effekt zu erfahren.
Weitere Merkinale und Vorteile sind aus der folgenden Beschreibung einiger Beispiele von erfindungsgemäßen wasserstoffabsorbierenden Zusammensetzungen und Lichtleitkabeln ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen zur Illustration und nicht zur Beschränkung angegeben sind.
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 perspektivisch ein Lichtleitkabel, in das die erfindungsgemäße wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung eingelagert ist;
Fig. 2 einen Querschnitt des Kabels von Fig. 1;
Fig. 3 perspektivisch eine andere Ausführungsform eines Lichtleitkabels, in das die erfindungsgemäße wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung eingelagert ist;
Fig. 4 einen Querschnitt des Kabels von Fig. 3;
Fig. 5 die Menge an absorbiertem Wasserstoff in Abhängigkeit von dem Ungesättigtheitsgrad einiger erfindungsgemäder Kohlenwasserstoffe und deren entsprechender Viskosität; und
Fig. 6 die Werte für die Signaldämpfung in Abhängigkeit von der Wellenlänge in einem Lichtleitkabel, in Gegenwart und in Abwesenheit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 weist ein erfindungsgemäßes optisches Kabel einen optischen Kern 1, ausgestattet mit Gehäusen 2, in denen eine oder mehrere Lichtleitfasern 3 bevorzugt in einer losen Weise gelagert sind, auf.
In der in den Figuren 1 und 2 dargestellten beispielhaften Ausführungsform weist der optische Kern 1 mehrere Röhren 4, bevorzugt gefertigt aus einem Kunststoffmaterial, die um einen zentralen Träger 5 verdrillt sind und entsprechende Gehäuse 2 für die Lichtleitfasern 3 darstellen, auf, die von einer Hülle 6 umhüllt werden.
In der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsform weist der optische Kern 1 einen mit Nuten versehenen Kern 7, der eine oder mehrere Schraubennuten 8 aufweist, die an der Außenseite durch eine oder mehrere Schichten von Bandhüllen 9 abgeschlossen sind, um mehrere Gehäuse 2 für die Lichtleitfasern 3 zu bilden, auf.
Kabelspannelemente, die entsprechend den Konstruktions- oder Benutzungsanforderungen des Kabels entweder axial oder peripher gelegt werden, werden dann mit dem optischen Kern 1 verbunden.
In dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Beispiel sind die Spannelemente von dielektrischer Art und umfassen eine doppelte Schicht von hochdehnbaren Fasern 10, wie z.B. Fasern eines aromatischen Polyamids oder Kevlar (eingetragene Marke).
Zwischen die Kevlarfasern 10 und die Hülle 6, die die Röhren 4 umhüllt, ist eine Polyurethanhülle 11 eingeschoben, während eine weitere Hülle 12 über die Kevlarfasern 10 gelegt ist.
In der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsform weisen die Spannelemente eine oder mehrere Schichten von Stahldrähten 13, die um die Hülle 9 des optischen Kerns 1 verdrillt sind, auf.
Sollte es sich in weiteren Ausführungsformen als zweckmäßig oder wünschenswert erweisen, daß die dielektrischen oder metallischen Spannelemente ganz oder zum Teil in axiale Lage gebracht werden, können diese innerhalb des Trägers 5 oder des Kerns 7 angebracht werden oder alternativ eine Einheit davon bilden.
Für den Zweck dieser Erfindung sollte angemerkt werden, daß, während in der in den Figuren 1 und 2 beispielhaft dargestellten Ausführungsform der "röhrenförmige" optische Kern mit nichtmetallischen Spannelementen verbunden ist und in der in den Figuren 3 und 4 beispielhaft dargestellten Ausführungsform der mit Nuten versehene optische Kern mit metallischen Spannelementen verbunden ist, der röhrenförmige optische Kern zusammen mit metallischen Spannelementen verwendet werden könnte und der mit Nuten versehene optische Kern mit dielektrischen Spannelementen verwendet werden könnte oder alternativ diese Kerne mit in Gestalt und Natur unterschiedlichen Spannelementen verbunden werden könnten, so wie es am besten zu den besonderen Bedingungen bei der Verwendung passen kann.
Das Lichtleitkabel weist ferner, sowohl in der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 als auch der Ausführungsform der Figuren 3 und 4, ein metallisches röhrenförmiges Element 14 zum Versehen des optischen Kerns mit den gewünschten feuchtigkeits- und gasdichten und ähnlichen Eigenschaften, und eine äußere Hülle 15, z.B. aus Polyethylen, auf.
Das röhrenförmige Metallelement 14 wird vorzugsweise aus einem zu einer Röhre gebogenen und längsseits durch eine Schweißnaht verbundenen Band geformt, wobei das Band aus Stahl, Kupfer o.ä. oder aus Aluminium mit überlappenden Rändern, die mit Hilfe eines Haftmittels abgedichtet werden, gefertigt werden kann.
Wenn eine verbesserte Flexibilität des Kabels erreicht werden soll, kann das Element 14, wie in Fig. 1 dargestellt, gerippt sein.
Ungeachtet der Konstruktion des optischen Kerns 1 ist es allgemeine Übung, für Anwendungen auf dem Festland Kabel zu verwenden, die dielektrische Spannelemente enthalten, wohingegen für unterseeische Anwendungen Kabel bevorzugt werden, die Spannelemente aus Metall, üblicherweise aus hochwertigem Stahl, enthalten.
Bei unterseeischen Anwendungen kann das oben beschriebene Kabel mit einer zusätzlichen äußeren Metallarmierung ergänzt werden, um für eine erforderliche Menge an Schutz für den optischen Kern unter dessen geplanten Bedingungen bei der Verwendung zu sorgen.
In den Gehäusen 2 sowie in den Zwischenräumen Z1 zwischen den Röhren 4 ist eine Dämpfungszusammensetzung vorgesehen, z.B. eine auf der Grundlage eines thixotropen Mineralöls oder Schmierfetts, um jegliches in das Kabel eingedrungene Wasser oder Feuchtigkeit daran zu hindern, sich im Kabel selbst auszubreiten und um für eine angemessene Dämpfung der Lichtleitfasern 3 in den Gehäusen 2 zu sorgen.
Zusätzlich weisen die Hüllen 6, 9 zweckdienlicherweise eine oder mehrere Schichten eines faserartigen Materials, das auch mit der Dämpfungszusammensetzung imprägniert ist, auf.
Im Falle von unterseeischen Kabeln sind die Zwischenräume Z2 zwischen den Stahldrähten 13 im Inneren des röhrenförmigen Metallelements 14 auch mit der Dämpfungszusammensetzung gefüllt.
Erfindungsgemäß wird Wasserstoff, der in das Kabel eintreten konnte oder im Kabel durch Zersetzungsprodukte seiner Komponenten freigesetzt worden ist, chemisch in irreversibler Art absorbiert unter Verwendung einer der zuvor beschriebenen wasserstoffabsorbierenden Zusammensetzungen als Dämpfungszusammensetzung, die in dem Kabel an einer oder mehreren der zuvor genannten Stellen eingebaut ist.
Da die Menge der wasserstoffabsorbierenden Zusammensetzung, die in das Kabel eingelagert werden kann, notwendigerweise durch den verfügbaren Raum innerhalb der Kabelstruktur begrenzt wird, sollte ihre einheitliche Absorptionskapazität die Absorption der gesamten Menge an Wasserstoff, die vom Kabel während seiner Betriebslebensdauer freigesetzt werden kann, gewährleisten.
Beispielsweise, wenn diese Menge (z.B. für eine Betriebslebensdauer des Kabels von 30 Jahren) auf 5x10&supmin;&sup5; Mol/m geschätzt wird und die Menge an wasserstoffabsorbierender Zusammensetzung, die verwendet werden kann, 1,4 g/m ist, dann ist es erforderlich, daß die Hüllen 9 des Kabels, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, mit einer wasserstoffabsorbierenden Zusammensetzung imprägniert oder beschichtet werden, die imstande ist, nicht weniger als 0,8 Nml/g Wasserstoff zu absorbieren.
In den Fällen, in denen die wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung in größeren Mengen von bis zu 10 bis 12 g/m verwendet wird, z.B. als Füllstoff in den Räumen zwischen den Röhren 4 oder den Armierungsdrähten 13 oder innerhalb der Röhren 4 oder den Nuten 8, kann auch ein Absorptionsvermögen von 0,2 Nml/g angemessen sein, wenn sie in Kontakt mit den Lichtleitfasern verwendet werden kann.
Für den Zweck dieser Erfindung wird angenommen, daß Zusammensetzungen, die ein Wasserstoffabsorptionsvermögen von weniger als 0,2 Nml/g aufweisen, nicht von praktischem Interesse für die in Betracht gezogenen Kabelanwendungen sein kann.
Einige Beispiele von erfindungsgemäßen wasserstoffabsorbierenden Zusammensetzungen werden nun im Zusammenhang mit der vorhergehenden Beschreibung ausschließlich zu Zwecken der Veranschaulichung angegeben.

Beispiel 1 (Stand der Technik)

Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung gemäß US 4 688 889, die ein Gemisch im Verhältnis 1:1 von zwei ungesättigten Silikonölen enthält, die Viskositäten von 200 cSt bzw. 10.000 cSt bei 25ºC aufweisen, wurde auf einem Band aus Polyesterfasern mit maximalen Gewebeöffnungen von ungefähr 20 µm verteilt.
Das Wasserstoffabsorptionsvermögen der Zusammensetzung wurde unter Verwendung des Verfahrens des unten angeführten Beispiels 2 entweder sofort nach der Herstellung oder nach 7 Tagen bei 65ºC gemessen.
Bei der Prüfung wurde eine Verminderung im Wasserstoffabsorptionsvermögen auf ungefähr gleich 50% des Anfangswertes gefunden.
Auf demselben Band zeigte eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung, die eine einzige Fraktion eines Silikonöls mit einer Viskosität von 5.000 cSt enthielt, eine Verminderung im Wasserstoffabsorptionsvermögen von nicht höher als 10% unter denselben Bedingungen.
Unter denselben Bedingungen zeigte eine Zusammensetzung, die gleiche Anteile von Polybuten mit einer Viskosität von 300 cSt bei 25ºC und Mineralöl (gesättigter Kohlenwasserstoff) mit einer Viskosität von 10.000 cSt bei 25ºC sowie 0,25 Gew.-% eines Katalysators (palladierte Kohle) und 5% Siliciumdioxid enthielt, eine Verminderung im Wasserstoffabsorptionsvermögen von ungefähr 50%.
Es wird angenommen, daß die beobachteten Effekte zurückzuführen sind auf kapillare (chromatographische) Entmischungs-Phänomene auf dem faserartigen Träger mit einer anschließenden Bildung von Bereichen mit unterschiedlichen Viskositäten in der Zusammensetzung, die die Dämpfungsleistung der letztgenannten im Kabel verändern, und die Trennung des Katalysators vom Kohlenwasserstoff bewirken, wobei all dies das Wasserstoffabsorptionsvermögen der Zusammensetzung nachteilig beeinflußt.
Es sollte ferner angemerkt werden, daß Entmischungseffekte, z.B. beim Dekantieren, auch während der Lagerung der für die Verwendung in einem Kabel fertigen Zusammensetzung auftreten können.
Da faserartige Träger üblicherweise in einem Kabel vorhanden sind, insbesondere in dessen Hüllen 6 oder 9, und eine Lagerungszeit der Zusammensetzung üblicherweise vorgesehen ist, ist aufgrund der beobachteten Entmischungseffekte die Verwendung von nichthomogenen Zusammensetzungen ungeeignet, in denen Gemische von unterschiedlichen Stoffen in beträchtlichen Mengen vorhanden sind.
Während angenommen werden konnte, daß die Endviskositätseigenschaften unter Verwendung eines geeigneten Gemischs von Kohlenwasserstoff mit unterschiedlichen Eigenschaften erhalten werden könnten, können alle erforderlichen Eigenschaften für die Verwendung in einem Lichtleitkabel nur mit einer homogenen wasserstoffabsorbierenden Zusammensetzung erhalten werden, wie Beispiel 1 zeigt.

Beispiel 2

Eine Zusammensetzung, enthaltend, ausgedrückt in Gewichtsprozenten des Gesamtgewichts:
Polybuten 94,35
Katalysator 0,25
Pyrogenes Siliciumdioxid (2-300 Angström) 5,00
Antioxidans (Irganox 1076) 0,4
wurde hergestellt unter Verwendung eines Polybutens mit folgenden Eigenschaften:
Zahlenmittel der relativen Molekülmasse 800
Kinematische Viskosität bei 25ºC (cSt) 10.000
Jodzahl (g/100 g) 53,7 (537 mg/g)
Die erhaltene Zusammensetzung zeigte folgende physikalische Eigenschaften:
Viskosität (bei einer Schergeschwin digkeit von 1,56 s&supmin;¹) (Pa x s) 380
Dichte bei 20º (g/cm³) 0,92
Tropfpunkt oberhalb 200ºC.
Der Katalysator bestand aus Palladium auf einem Kohleträger mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von ungefähr 30 µm und einem Palladiumgehalt von 125 ppm, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Der Katalysator wurde in das Polybuten bei Raumtemperatur durch Dispersion unter Verwendung eines Schaufelrührers eingemischt; das so erhaltene Produkt wurde unter nach wie vor starkem und andauerndem Rühren durch die Zugabe von kolbidalem Siliciumdioxidpulver sofort eingedickt.
Abschließend wurde das Gemisch in einem Dreizylinderrefiner homogenisiert.
Die Herstellung der Zusammensetzung warf keine Probleme auf; nach einer Lagerungszeit von 7 Tagen wurden Phasentrennungsoder Entmischungsphänomene auf ihrer Oberfläche nicht beobachtet.

Beispiel 3

Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung, wie nach obigem Beispiel 2, wurde hergestellt unter Verwendung eines Polybutens mit den folgenden Eigenschaften:
Zahlenmittel der relativen Molekülmasse 950
Kinematische Viskosität bei 25ºC (cSt) 28,000
Jodzahl (g/100 g) 34,9 (349 mg/g)

Beispiel 4 (vergleichendes Gegenbeispiel)

Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung nach obigem Beispiel 2 wurde hergestellt unter Verwendung eines Polybutens mit den folgenden Eigenschaften:
Zahlenmittel der relativen Molekülmasse 450
Kinematische Viskosität bei 25ºC (cSt) 300
Jodzahl (g/100 g) 91,6 (916 mg/g)
Der Siliciumdioxidgehalt der Zusammensetzung wurde auf einen Wert von ungefähr 7% erhöht, um eine Endviskosität von ungefähr 400 Pa x s bei einer Schergeschwindigkeit von 1,56 s&supmin;¹ zu erhalten.
Nach einer Lagerungsdauer von 7 Tagen wurde auf der Oberfläche der Zusammensetzung eine entmischte Fraktion sichtbar.

Beispiel 5

Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung nach obigem Beispiel 2 wurde hergestellt unter Verwendung eines Polybutens mit den folgenden Eigenschaften:
Zahlenmittel der relativen Molekülmasse 1.250
Kinematische Viskosität bei 25ºC (cSt) 90.000
Jodzahl (g/100 g) 30 (300 mg/g)
Der Siliciumdioxidgehalt der Zusammensetzung wurde um 2% vermindert, um eine Endviskosität von ungefähr 400 Pa x s bei einer Schergeschwindigkeit von 1,56 s&supmin;¹ zu erhalten.
Die Herstellung der Zusammensetzung, durchgeführt bei Raumtemperatur, erwies sich als durchführbar, obwohl eine Zeit erforderlich war, die 50% länger war als in den Beispielen 2 bis 4.

Beispiel 6 (vergleichendes Gegenbeispiel)

Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung wurde hergestellt unter Verwendung von Polybuten mit den folgenden Eigenschaften:
Zahlenmittel der relativen Molekülmasse 11.000
Kinematische Viskosität bei 50ºC (cSt) 24.000
Jodzahl (g/100 g) 8 (80 mg/g)
und unter Zugabe des Katalysators nach dem Verfahren und in der Menge, die in Beispiel 2 beschrieben sind.
Die Herstellung wurde bei einer Temperatur von 50ºC durchgeführt, um die Anfangsviskosität des verwendeten Polybutens zu vermindern und die Dispersion des Katalysators zu ermöglichen.
Die Zusammensetzung war bei Raumtemperatur im wesentlichen fest und Silicium wurde darin nicht eingemischt.
Die Zusammensetzung konnte nicht in ein Kabel eingebracht werden.

Beispiel 7 (vergleichendes Gegenbeispiel)

Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung wie in obigem Beispiel 2 beschrieben, wurde hergestellt unter Verwendung von Polybutadien mit den folgenden Eigenschaften:
Zahlenmittel der relativen Molekülmasse 1.800
Kinematische Viskosität bei 50ºC (cSt) 10.000
Jodzahl (g/100 g) 310 (3.100 mg/g)
Ein Siliciumgehalt von 1,5% wurde in der Zusammensetzung verwendet, um eine Endviskosität von ungefähr 400 Pa x s zu erreichen.
Die Herstellung wurde bei einer Temperatur von 50ºC durchgeführt, um die Viskosität des verwendeten Polybutadiens herabzusetzen.

Beispiel 8

Eine Zusammensetzung enthaltend, ausgedrückt in Gewichtsprozenten von deren Gesamtgewicht:
Polybuten 93,35
Polybutadien 1,0
Katalysator (palladierte Kohle) 0,25
Pyrogenes Siliciumdioxid (2-300 Angström) 5,00
Antioxidans (Irganox 1076) 0,4
wurde erhalten unter Verwendung von Polybuten mit den folgenden Eigenschaften:
Zahlenmittel der relativen Molekülmasse 800
Kinematische Viskosität bei 25ºC (cSt) 10.000
Jodzahl (g/100 g) 53,7 (537 mg/g)
und Polybutadien mit den folgenden Eigenschaften:
Zahlenmittel der relativen Molekülmasse 800
Kinematische Viskosität bei 50ºC (cSt) 10.000
Jodzahl (g/100 g) 310 (3.100 mg/g)
Die Zusammensetzung zeigte die folgenden physikalischen Eigenschaften:
Viskosität (bei einer Schergeschwindigkeit von 1,56 s&supmin;¹) (Pa x s) 380
Dichte bei 200 (g/cm³) 0,92
Tropfpunkt oberhalb von 200ºC.

Beispiel 9

Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung wie in obigem Beispiel 2 wurde hergestellt unter Verwendung eines Octadec- 9-ensäure (Ölsäure) enthaltenden Öls mit den folgenden Eigenschaften:
Relative Molekülmasse 268
Kinematische Viskosität bei 25ºC (cSt) 30
Jodzahl (g/100 g) 8-9 (80-90 mg/g).
Der in der Zusammensetzung verwendete Siliciumdioxidgehalt betrug ungefähr 15%, um eine Endviskosität von ungefähr 400 Pa x s zu erhalten.
Es sollte angemerkt werden, daß sich die Mengen an Silicium, in den obigen Beispielen angeführt, um die Gemische thixotrop zu machen, auf ein Material ohne Oberflächenbehandlung beziehen. Wenn das Siliciumdioxid Oberflächenbehandlungen unterworfen wird, die dazu führen, daß seine Oberflächeneigenschaften verändert werden, dann sollten die Mengen entsprechend geändert werden, wie von einem Fachmann einfach ermittelt werden kann.

Beispiel 10 (Bestimmung des Wasserstoffabsorptionsvermögens)

Das Wasserstoffabsorptionsvermögen der obigen Zusammensetzung wurde mit Hilfe eines Verfahrens gemessen, das auf der Messung der Druckininderung basiert, die in einem luftdicht verschlossenen Gefäß, in dem das zu prüfende Material in einer Wasserstoffatmosphäre eingeschlossen ist, festgestellt wird.
Eine automatische Vorrichtung wurde verwendet, um den Druck innerhalb des Bereichs von 1.000 bis 1 mbar zu messen.
Die Vorrichtung weist eine fest eingebaute Raumkammer, die mit zwei Ventilen ausgestattet ist (von denen das eine ein Nadelventil, das den Zufluß von Wasserstoff steuert, und das andere von herkömmlicher Art für den Anschluß an eine Vakuumpumpe ist), und einen darauf angebrachten Druckumwandler, der an eine digitale Anzeige angeschlossen ist, auf.
Es wurden Druckumwandler und digitale Anzeige vom Typ E8510 bzw. vom Typ EMV251 verwendet, die beide bei Edwards Alto Vuoto S.p.A. erhältlich sind.
Ein Glasbehälter ist innerhalb der Vorrichtung eingebaut.
Die Druckkontrolleinheit mit digitaler Anzeige hat eine Auflösung von 1 mbar, und die Druckanzeige ist ohne Bezug auf die Gaszusammensetzung und den Atmosphärendruck.
Die Prüfversuche wurden bei einer konstanten Temperatur von 23ºC durchgeführt.
Nach dem Wiegen des Glasbehälters mit einer Genauigkeit von 0,01 g (Gewicht A) wurden der Boden und die Wände des Behälters gleichmäßig mit ungefähr 10 g des zu prüfenden Stoffes beschichtet.
Nach der Zugabe des Stoffes wurde der Glasbehälter noch einmal mit einer Genauigkeit von 0,01 g gewogen (Gewicht B).
Der den zu prüfenden Stoff enthaltende Glasbehälter wurde in die Vorrichtung eingeführt und ein Vakuum für ungefähr 1 bis 2 Stunden angelegt.
Nachdem das System für mindestens 12 Stunden unter stationärem Vakuum belassen wurde, wurde der Behälter an eine Wasserstoffflasche angeschlossen, bis der digitale Druckanzeiger den gewünschten Druck (im allgemeinen ungefähr 500 oder 1.000 mbar) anzeigte.
Das Ventil der Wasserstoffflasche wurde verschlossen und die Zeit und der Druck des Wasserstoffs wurden aufgezeichnet.
Nach 24 Stunden wurde der verbliebene Wasserstoffdruck abgelesen.
Das Wasserstoffabsortionsvermögen, ausgedrückt in Standardkubikzentimeter pro Gramm, wurde unter Verwendung der folgenden Formel berechnet:
worin:
P = anfänglicher Wasserstoffdruck,
Pr = verbliebener Wasserstoffdruck nach 24 Stunden- Prüfversuch,
C = Temperatur (ºC) während des Prüfversuchs,
V = freies Volumen der Vorrichtung, nachdem ungefähr 10 g des Materials beschichtet worden sind,
B Gewicht des Glasbehälters mit dem Material,
A = Gewicht des leeren Glasbehälters.
Der obige Prüfversuch wurde zweimal für jede Probe der wasserstoffabsorbierenden Zusammensetzung durchgeführt und das Mittel der beiden erhaltenen Werte wurde genommen.
Die Ergebnisse, die mit den in den vorherigen Beispielen beschriebenen Substanzen erhalten worden sind, sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt. Tabelle 1
* : Mittlere relative Molekülmasse
** : Viskosität bei 50ºC
*** : ohne Palladiumkatalysator
Die geprüften Polybutene werden von BP Chemicals snc, Tour Neptune Cedex, Paris, FR, unter der Marke Napvis (Beispiele 2 bis 5) und von ESSO Chemicals Co. Inc., New York, USA, unter der Marke Vistanex LMMH (Beispiel 6) verkauft.
Das geprüfte Polybutadien wird unter der Marke Lithene AH von Revertex Ltd., Temple Fields, Harlow, Essex, GB, verkauft.

Beispiel 11 (Bestimmung von Alterungseffekten)

Die Eigenschaften der wasserstoffabsorbierenden Zusammensetzung der obigen Beispiele 2 und 7 wurden gemessen, vor und nachdem sie bei 100ºC für 7 Tage in dünner (5 mm) Schicht der Luft ausgesetzt wurden, um die Widerstandsfähigkeit gegen Alterung (Oxidation an Luft) zu überprüfen und zu vergleichen. Die Meßwerte von kinematischer Viskosität und O.I.T. (Sauerstoffinduktionszeit), die als Kennzahl der Oxidationsbeständigkeit genommen wurden, wurden entsprechend den ASTM-Normen D445 und D4565 gemessen und sind in der folgenden Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
* : Die Bildung einer gummiartigen Oberflächenschicht wurde beobachtet.
Aus den gerade angegebenen Meßwerten wird gefolgert, daß, während mit Polybuten eine Erhöhung der Viskosität durch Oxidation um ungefähr 34 % erhalten wurde, die hohe Reaktivität der Polybutadiendoppelbindungen gegenüber Sauerstoff zu einer Erhöhung der Viskosität um 138 % führte, was ausreicht, um die Eigenschaften der Zusammensetzung beträchtlich zu ändern. Die Bildung von festen Klumpen, deren Gegenwart in der Umgebung der Fasern geeignet ist, um die Signalabschwächung durch Mikrokrümmung beträchtlich zu erhöhen, wurde auch beobachtet.
Es wurde auch gefunden, daß geringe Mengen (unter 5 %) von in der Polybutenmasse dispergiertem Polybutadien beträchtliche Alterung zeigten.
Alterungsphänomene durch Oxidation der wasserstoffabsorbierenden Zusammensetzung müssen sowohl im fertigen Kabel - das erwartungsgemäß für eine lange Zeitspanne (30 bis 40 Jahre) im Betriebszustand verbleiben soll - als auch in der Zusammensetzung vor deren Einbau in das Kabel befürchtet werden.
Tatsächlich muß die wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung eventuell für eine ausreichend lange Zeit gelagert werden, um das Einsetzen derartiger Alterungsphänomene auszulösen.
Die Gegenwart von geeigneten Mengen an verträglichen Antioxidantien in der Zusammensetzung erwies sich in den Prüfversuchen des Anmelders nicht als angemessen, um den Beginn derartiger Phänomene zu verhindern, wenn Polybutadien verwendet wird.
Weitere Prüfversuche haben gezeigt, daß, während das Vorhandensein von Doppelbindungen in der Kette oder in einer terminalen Position des Kohlenwasserstoffmoleküls eine gewünschte Wasserstoffabsorption fördert, aromatische Verbindungen unwirksam sind. Prüfversuche, die mit einem aromatischen Öl, das üblicherweise als Weichmacher verwendet wird und eine kinematische Viskosität von ungefähr 6.000 cSt bei 25ºC und einen Gesamtgehalt von aromatischen Verbindungen von 84,4 % aufweist, durchgeführt worden sind, lieferten eine Wasserstoffabsorption von ungefähr 0,05 Nml/g, was eine Größenordnung niedriger ist als die bevorzugten Absorptionswerteund deutlich unterhalb der vorher angegebenen annehmbaren Minimalwerte.
Die Ergebnisse der Prüfversuche, die mit den Zusammensetzungen der Beispiele 2 bis 6 durchgeführt worden sind, sind in Fig. 5 graphisch dargestellt, worin die gemessenen Werte für den absorbierten Wasserstoff und die Viskositäten der Polybutene gegen die Anzahl der Doppelbindungen (ausgedrückt als Jodzahl) und folglich gegen die mittlere relative Molekülmasse der geprüften Polybutene aufgetragen sind.
Figur 5 zeigt, daß, um eine geeignete Zusammensetzung für die Verwendung als wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung in Kabeln zu erhalten, die zu berücksichtigenden kritischen Parameter nicht nur das Wasserstoffabsorptionsvermögen des ausgewählten Kohlenwasserstoffs einschließt, sondern auch und in erster Linie die Viskosität des Kohlenwasserstoffs, die einen Wert innerhalb des Bereichs von ungefähr 500 bis ungefähr 10.000 cSt, bevorzugt von ungefähr 1.000 bis ungefähr 10.000 cSt, bei 50ºC erreichen muß.
Ferner ist gefunden worden, dad unter den erfindungsgemäßen Kohlenwasserstoffen Polybuten vorteilhafterweise eine Fraktion in diesem Viskositätsbereich mit angemessenem wasserstoffabsorbierenden Vermögen aufweist, um die Anwendungsbedingungen zu erfüllen, wodurch eine für die Verwendung in einem Lichtleitkabel angepaßte wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung hergestellt werden kann.
Gemäß dem Vorhergehenden sollte das Polybuten in Mengen von mindestens 90 Gew.-% des Gesamtgewichts der Zusammensetzung vorgesehen werden und sollte im wesentlichen homogen sein.
Die Ergebnisse der oben angegebenen Prüfversuche zeigen auch, daß, während Stoffe, die eine große Anzahl von Doppelbindungen aufweisen, als wünschenswert erscheinen können, um ein hohes Wasserstoffabsorptionsvermögen zu gewähren, dieses Merkmal für sich nicht ausreichend ist, damit einer von ihnen sich als geeignet für die Verwendung in Kabeln erweist, infolge der anderen physiko-chemischen Eigenschaften derartiger Stoffe, z.B. Viskosität vor und nach der Oxidation, die sie unbrauchbar für Lichleitkabel machen könnte.
Während der Stand der Technik auf die relative Unwirksamkeit von Kohlenwasserstoffen, die eine einzige Doppelbindung in der Kette aufweisen, bei der Verwendung in einem Lichtleitkabel hinwies, und höchstens vorschlug, Kohlenwasserstoffe mit niedriger relativer Molekülmasse (und relativ geringer Viskosität) auszuwählen, um die Zahl der Doppelbindungen pro Gewichtseinheit zu erhöhen, ist tatsächlich erfindungsgemäß unerwarteterweise gefunden worden, daß ein homogener Kohlenwasserstoff, der eine begrenzte Zahl von Doppelbindungen in der Kette und eine Viskosität innerhalb eines kritischen Wertbereichs aufweist, wirksam in wasserstoffabsorbierenden Zusammensetzungen für Lichtleitkabel verwendet werden kann.
Insbesondere ist experimentell gefunden worden, daß ein Polybuten, das die gewünschten Viskositätswerte aufweist und das die vorhin beschriebenen Nebenwirkungen in Bezug auf die Stabilität der Zusammensetzung und ihre Herstellungsbedingungen vermeidet, eine vorteilhafte Aktivität gegenüber Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators zeigt.
Die durchgeführten Alterungsversuche haben auch gezeigt, daß die Gegenwart einer zu großen Anzahl von Doppelbindungen und/oder von übermäßig reaktiven Doppelbindungen mit der Zeit zu einem unannehmbaren Viskositätsanstieg führt.
Anders ausgedrückt, es ist gefunden worden, daß, um eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die einen Kohlenwasserstoff enthält, der fähig ist, in Gegenwart eines geeigneten Katalysators Wasserstoff zu absorbieren, nicht nur ihr Wasserstoffabsorptionsvermögen kritisch ist, sondern auch ihre rheologischen und chemischen Stabilitätseigenschaften über die Zeit in Gegenwart von Kohlenwasserstoffe oxidierenden Mitteln.
Diese kritischen Eigenschaften beeinträchtigen tatsächlich sowohl deren Anwendungsmöglichkeit in einem Kabel als auch deren Leistung während der Standzeit des Kabels.
Figur 5 zeigt auch, daß das Polybuten tatsächlich ungeeignet ist, um mit Wasserstoff unter den Temperatur- und Druckbedingungen, die für das Kabel erwartet werden, in Abwesenheit eines Katalysators zu reagieren.
Wenn die erfindungsgemäße wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung in den Zwischenräumen Z1 oder Z2, oder zum Imprägnieren der Hüllen 6 oder 9 verwendet wird, dann kann sie einen Katalysator der in den vorherigen Beispielen beschriebenen Art oder einen Katalysator auf einem festen (pulverförmigen) Träger einschließen; wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung stattdessen in direktem Kontakt mit den Fasern angeordnet ist, dann ist ein homogener Katalysator bevorzugt, z.B. wie in US 5 140 664 beschrieben, oder auf jeden Fall - sofern in Teilchenform - einer, der eine mittlere Korngröße von kleiner als 5 µm aufweist, um die Verursachung von Abschwächungsphänomenen in den optischen Fasern durch Mikrokrümmung zu vermeiden.
Wenn die Zusammensetzung in Kontakt mit den optischen Fasern verwendet wird, dann werden die oben angeführten Begrenzungen sogar kritischer, sowohl bezüglich der Viskosität bei Raumtemperatur als auch bezüglich der Oxidationsbeständigkeit über die Zeit.
Aus der vorhergehenden Beschreibung und Veranschaulichung können die zahlreichen, durch diese Erfindung gewährten Vorteile sofort erkannt werden.
Tatsächlich kann die Erfindung einen wirksamen Schutz für die optischen Fasern 3 gegen die Diffusion von Wasserstoff durch diese durch irreversible chemische Absorption des Wasserstoffs liefern.
Diese irreversible chemische Absorption kann vorteilhafterweise bei der Betriebstemperatur des Kabels mit Hilfe eines geeigneten Katalysators, der homogen in der Zusammensetzung dispergiert ist, stattfinden.
Ferner bestätigen die durchgeführten Prüfversuche, daß die erfindungsgemäße Zusammensetzung wirksam ist, um Wasserstoff zu absorbieren, sowie von einem physiko-chemischen Standpunkt aus gesehen sowohl während der Anwendung als auch während der Herstellung von Lichtleitkabeln besonders stabil ist.
Am Ende sollte angemerkt werden, daß durch die Erfindung besonders vorteilhafte Merkmale gewährleistet werden können, wenn der homogene Kohlenwasserstoff Polybuten ist, ein Rohmaterial, das wenig kostet und auf dem Markt leicht erhältlich ist.

Claims

1. Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung für Lichtleitkabel, enthaltend:

- eine Kohlenwasserstoffverbindung, die mindestens 90 Gew.-% eines siliciumfreien, nichtaromatischen ungesättigten Kohlenwasserstoffs enthält;

- einen Katalysator, der ausgewählt ist aus einer Gruppe, die die Übergangsmetalle, Salze und organische und anorganische Komplexe der Übergangsmetalle enthält;

dadurch gekennzeichnet, daß die siliciumfreie, nichtaromatische Kohlenwasserstoffverbindung einen ungesättigten Kohlenwasserstoff umfaßt, der nicht durch Polymerisation von Monomeren, die konjugierte Diene einschließen, erhalten wird, und dieser ungesättigte Kohlenwasserstoff:

i) eine Verteilung der relativen Molekülmassen um einen Durchschnittswert, der innerhalb eines begrenzten Bereichs in der Weise variiert, daß beim Dekantieren oder bei der Chromatographie auf einem faserartigen Träger keine wesentliche Phasentrennungsphänomene auftreten;

ii) eine Viskosität bei Raumtemperatur im Bereich von 500 bis 70.000 cSt,

iii) eine Viskosität bei Raumtemperatur unterhalb von 70,000 cSt, nach der Alterung an der Luft in dünner Schicht für mindestens 7 Tage bei 100ºC

aufweist;

die Kohlenwasserstoffverbindung gegenüber Wasserstoff bei Raumtemperatur reaktive Doppelbindungen in einer einer Jodzahl im Bereich von 7 bis 100 g/100 g entsprechenden Menge aufweist.

2. Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffverbindung eine Viskosität bei Raumtemperatur von größer als 1.000 cSt aufweist.

3. Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffverbindung mindestens 0,8 Nml/g Wasserstoff bei Raumtemperatur chemisch absorbieren kann.

4. eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ungesättigte Kohlenwasserstoff ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend Polybuten; Propylen-Ethylen, Propylen-Buten und Propylen-Hexen-Copolymere; Propylen-Buten-Ethylen-Terpolymere; synthetische oder in der Natur vorkommende (Rizinusöl) Glycerylrizinoleate; und Harzöl.

5. Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ungesättigte Kohlenwasserstoff ein Polybuten ist.

6. Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polybuten ein Zahlenmittel der relativen Molekülmasse von 500 bis 1.300 aufweist.

7. Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polybuten eine Verteilung der relativen Molekülmassen innerhalb eines Bereichs von ± 20 %, bezogen auf das Zahlenmittel der relativen Molekülmasse, aufweist.

8. Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Menge, die 5 Gew.-% nicht überschreitet, eines zweiten ungesättigten Kohlenwasserstoffs enthält, der ausgewählt ist aus einer Gruppe, die ungesättigte Polymere einschließt, die durch Polymerisation von mindestens einem konjugierten Dien erhalten werden.

9. Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite ungesättigte Kohlenwasserstoff ausgewählt ist aus der Gruppe, die Polymere einschließt die durch Polymerisation von Butadien, Pentadien, Methylbutadien und 2-Chlorbutadien erhalten werden.

10. Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite ungesättigte Kohlenwasserstoff ein Polybutadien ist, das ein Zahlenmittel der relativen Molekülmasse von 1.500 bis 2.000 aufweist.

11. Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung thixotrop ist.

12. Eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung von 1 bis 20 Gew.-% Siliciumdioxid enthält.

13. Ein Telekommunikations-Lichtleitkabel, das einen Kern (1) aufweist, der mit mindestens einer in einem entsprechenden Gehäuse (2) des Kerns (1) aufgenommenen Lichtleitfaser (3) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel in mindestens einem Bereich (Z1, Z2) seines inneren Volumens eine wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.

14. Ein Lichtleitkabel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) für die Lichtleitfaser (3) von einer Hülle (6, 9) umgeben ist, die einen faserartigen Träger aufweist.

15. Ein Lichtleitkabel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) für die Lichtleitfaser (3) ein röhrenförmiges Element (4) aufweist, das die Lichtleitfaser enthält.

16. Ein Lichtleitkabel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) für die Lichtleitfaser (3) in einem zylindrischen Kern (7) angeordnet ist, der mit mindenstens einer Nut (8) und mindestens einer Deckschicht (9) ausgestattet ist.

17. Ein Lichtleitkabel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des inneren Volumens, der die wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung enthält, den faserartigen Träger aufweist.

18. Ein Lichtleitkabel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (Zl) des inneren Volumens, der die wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung enthält, sich zwischen dem röhrenförmigen Element (4) und der Hülle (6) erstreckt.

19. Ein Lichtleitkabel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es Spannelemente (10, 13) und mindestens einen Bereich (Z2) des inneren Volumens, der die wasserstoffabsorbierende Zusammensetzung enthält und zwischen den Spannelementen (10, 13) angeordnet ist, aufweist.