FI71034B - Foerfarande foer framstaellning av en i laengdriktning vattentaet kabel - Google Patents

Description

1 71034

Menetelmä pituussuunnassa vesitiiviin kaapelin valmistamiseksi

Keksintö kohdistuu menetelmään pituussuunnassa vesi-5 tiiviin kaapelin valmistamiseksi, joka muodostuu useista joh-timista vaipan sisällä, jolloin sijoitetaan nestemäistä tii-visteseosta, joka sisältää vulkanoituvaa silikonikumia, lai-menninta ja täyteainetta, johtimien välisiin tiloihin sekä niiden ja vaipan väliseen tilaan, joka seos muodostaa vesi-10 tiiviin täytteen kumin vulkanoinnin jälkeen.

Tällainen menetelmä on esitetty muun muassa hakijan alankomaalaisessa patenttihakemuksessa nro 7 705 840. Silikonikumia sisältävän tiivisteseoksen aineosien valinnalla on erittäin suuri merkitys hyvien tulosten saamisessa.

15 Erikoisesti täyteaineella ja täyteaineen yhteensopi vuudella muiden tiivisteseoksen aineosien kanssa on tärkeä vaikutus lopullisiin tuloksiin, so. pituussuuntaisen vesi-tiiviyden pitkäaikaiseen kestoon ja kaapelin taipuisuuteen.

Tähän mennessä silikonipitoisissa tiivisteseoksissa 20 käytetyillä täyteaineilla, esimerkiksi piihapolla, kalkilla, talkkiliuskeella ja savella on kaikilla epäkohtia, jotka liittyvät tiivisteseoksen käsittelyominaisuuksiin, tiiviste-seoksen kiinnittymisominaisuuksiin kumin vulkanoinnin jälkeen ja valmiin vesitiiviin täytteen sähköisiin ominaisuuk-25 siin.

Esiteltävä keksintö antaa menetelmän, jonka avulla voidaan valmistaa hyvät sähköiset ominaisuudet omaavia pituussuunnassa vesitiivitä kaapeleita optimaalisesti.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle pituussuunnassa ve-30 sitiiviin kaapelin valmistamiseksi on tunnusomaista, että käytetään tiivisteseosta, joka sisältää 15-25 painoprosenttia huoneen lämpötilassa vulkanoituvaa monikomponenttista silikonikumia, jossa vulkanoinnin aikana tapahtuu lisäreak-tio, jossa ei muodostu pienen molekyylipainon omaavia reak-35 tiotuotteita, 35-45 painoprosenttia silikoniöljyä ja 35-45 painoprosenttia kalsiumstearaattia.

2 71034 Täyteaineena käytetään suolaa, joka on johdettu lähinnä kaksiarvoisesta metallista ja korkeammasta rasvahaposta tai korkeampien rasvahappojen seoksesta tai tällaisten suolojen seosta.

5 Erikoisen sovelias täyteaine on korkeamman rasvahapon tai korkeampien rasvahappojen seoksen maa-alkalimetallisuo-la. Esimerkkinä näistä mainittakoon kalsiumstearaatti, jolla on saavutettu hyviä tuloksia. Tätä suolaa voidaan käyttää puhtaana. On kuitenkin suositeltavaa käyttää edullisten hin-10 tojen vuoksi korkeampien rasvahappojen kalsiumsuolojen kaupallisesti saatavaa teknillistä seosta, joka tunnetaan nimellä "kalsiumstearaatti" ja jonka koostumus likimain on seuraava: C12 “ 0,5 %; C13 - 0,5 %; C14 - 2,5 %; C15 - 1,0 %; 1 5 C16 - 47 %; C17 - 4,5 %; C1g - 38 %; C1g(öljyhappo) - 5,0 %; C19 - 1,0 % ja C2Q - 0,5 %.

20 Termillä "korkeampi rasvahappo", tarkoitetaan alifaat- tista tai olefiinista karboksyylihappoa, jossa on 12-24 hiiliatomia.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävässä tii-vistysseoksessa käytetään laimentimena edullisesti silikoni-25 öljyä, jolloin käytettävä tiivisteseos sisältää 15-25 painoprosenttia vulkanoituvaa monikomplementtista silikonikumia, 35-45 painoprosenttia silikoniöljyä ja 35-45 painoprosenttia kalsiumstearaattia.

Tämän tiivisteseoksen viskositeettiä voidaan vaihdel-30 la edellämainittujen rajojen puitteissa muuttamalla eri aineosien prosentuaalisia osuuksia. Keskimäärin tiivisteseok-sella on edullinen verrattain alhainen viskositetti, jonka minimiarvo on noin 1500 m Pa.s. yhdistyneenä verrattain suureen vetorajajännitykseen, joka voi jopa saada suurempia 2 35 arvoja kuin 200 N/m . Vetorajajännitys (T &) on suurin leikkausjännitys nestekerroksessa, jonka paksuus on x, jolloin nopeusmuutoksen dv/dx arvona on nolla.

3 71034

Yllättävästi viskositeettiin ja vetorajajännitykseen voidaan vaikuttaa edullisesti aineosien sekoitusmenettelyn valinnan avulla. Kokeet ovat osoittaneet esimerkiksi, että homogeenisen seoksen, joka sisältää 20 painoprosenttia sili-5 konikumia, 40 painoprosenttia silikoniöljyä ja 40 painoprosenttia kalsiumstearaattia ja joka on saatu yksinkertaisella sekoituksella, viskositeetti on 3000 m Pa.s ja vetorajajän-2 nitys 80 N/m . Tehokkaan sekoituskäsittelyn jälkeen viskositeetin on todettu alentuneen arvoon noin 1500 m Pa.s ja veto- . . 2 10 rajajannityksen kasvaneen arvoon 230 N/m .

Verrattain alhaisen viskositeetin ja suuren vetoraja-jännityksen edullinen yhdistäminen mahdollistaa tiivisteseok-sen syöttämisen lohkomaisesti ruiskuttamalla valmiiseen kaa-pelisydämeen, so. kierrettyjen eristettyjen johtimien muodos-15 tamaan kokonaisuuteen. Tiivistelohkojen pituus voi olla esimerkiksi 20 cm ja ne on sijoitettu säännöllisin välein, esimerkiksi 1 tai 2 metrin välein kaapelin pituudelle. Tiivis-teseosta syötetään kaapelisydämen kehältä kaapelisydämen sisälle ruiskutusmenetelmällä niin, että tiivisteseos ei vir-20 taa kaapelisydämen pituussuunnassa (aksiaalisesta) liian kauas ruiskutuskohdasta eikä valu pois kaapelisydämestä. On huomattava, että kaapelisydämen virtausvastus aksiaalisessa suunnassa on huomattavasti pienempi kuin säteen suunnassa.

Edellämainitun tiivisteseoksen toinen yllättävä omi-25 naisuus on, että silikonikumin vulkanoinnin jälkeen saadaan riittävän hyvä kiinnitarttuminen vaipan materiaaliin. Tuloksena on muodonmuutoksia vastustava mutta silti taipuisa tiiviste, joka juuri riittävän kiinnittymisen perusteella antaa kaapelille pysyvän pituussuuntaisen vesitiiviyden säilyttäen 30 samalla sen riittävän taipuisuuden.

Tiivisteaineessa käytettävä täyteaine on riittävän pehmeää niin, että ruiskutuslaitteessa ei esiinny epäedullista kulumista. Lisäksi tiiivisteaineeseen lisätystä suuresta täyteainemäärästä huolimatta saadaan vulkanoinnin jäl-35 keen taipuisa, pehmeä kumitiiviste, joka ei sisällä aineita, jotka tihkuisivat häiritsevissä määrin. Täyteaine ei 4 71034 vaikuta haitallisesti seokseen lisätyn silikonikumin vulka-noitumisaikaan, joka riippuu katalysaattorin ja verkkoutta-misaineen prosentuaalisista määristä. Useimmista tunnetuista täyteaineista poiketen keksinnön mukaisesti käytetty täyte-5 aine vaikuttaa lisäksi vain vähän käytetyn kumin dielektri-siin ominaisuuksiin.

Lisäksi käytetyn täyteaineen etuna on edullinen tiheys, joka poikkeaa vain vähän edellämainitun tiivisteseok-sen muiden aineosien tiheyksistä niin, että tiivisteseoksen 10 varastoinnin ja käytön aikana ei esiinny aineosien erottumista eikä varsinkaan täyteaineen valumista. Tiivisteseos ei myöskään sisällä aineita, jotka ovat terveydelle haitallisia eikä se vaikuta johtimien eikä vaipan materiaalien synteettisiä hartseja oleviin eristemateriaaleihin.

15 Keksinnön mukaisesti käytettävää tiivisteseosta voi daan käyttää kaikkien johtimien eristykseen nykyisin käytettyjen materiaalien yhteydessä, muun muassa polyteenin ja PVC-materiaalin yhteydessä. Seosta voidaan käyttää symmetrisissä kaapeleissa, joissa on pari- ja tähtikierteiset johtimet ker-20 roksittain ja kimppurakenteena sekä koaksiaaliputkien välitilojen täyttöön. Johtimet voivat olla eristettyjä sähköjohtimia, esimerkiksi kuparilankaa, mutta myös optisia valokappaleita. Kaapeliytimen vaippa voidaan valmistaa useilla tavanomaisilla tavoilla. Tavallisesti vaippa muodostuu synteettisestä 25 kalvosta käärittynä limitettynä kaapelisydämen ympärille ja erikoisesti polyesterikalvosta, joka vuorostaan on päällystetty yhdellä tai useammalla synteettisellä, esimerkiksi polyteenistä valmistetulla vaipalla. Kaapelin säteensuuntai-sen vesitiiviyden ja/tai parantuneen vetolujuuden saamisek-30 si voidaan käyttää metallivaippaa, esimerkiksi lyijy- tai alumiinivaippaa synteettisten hartsivaippojen välissä, haluttaessa muiden kerrosten kanssa, esimerkiksi käämityn kal-vokerroksen kanssa. Tiivisteseosta voidaan sijoittaa vaipan kerrosten väliin.

35 Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävän tiivis teseoksen sisältämä monikomponenttinen silikonikumi, joka 5 71034 vulkanoituu huoneen lämpötilassa ja jossa vulkanoinnin aikana tapahtuu lisäreaktio, jossa ei muodostu pienen molekyyli-painon omaavia reaktiotuotteita, on esimerkiksi kauppanimellä Siloprene tunnettu kumi. Kumi sisältää erikoisesti kumi-5 komponentin, joka perustuu polydimetyylisiloksaaniin, jonka pääteasemassa on vinyyliryhmiä (Siloprene U), verkkouttamis-aineen, joka perustuu polysiloksaaniin, jossa on reaktiivisia vetyatomeja (Siloprene SIH), jota on korkeintaan 1 painoprosentti, ja platinakatalysaattorin (Siloprene Pt), jonka 1C määrä on korkeintaan 0,02 painoprosenttia. Kumi voi lisäksi sisältää väriainetta. Tätä tunnettua kumia suositellaan valu-kumiksi .

Olisi houkuteltavaa käyttää tätä kumia sellaisenaan vedenestomateriaalina kaapeleissa, koska siitä ei vapaudu 15 mitään pienimolekyylisiä tuotteita, jotka voisivat vaikuttaa haitallisesti johtimien eristemateriaaleihin tai vaippaan. Kuitenkaan kumi sellaisenaan tai yhdessä tavanomaisten täyteaineiden kanssa ei kiinnity mainittuihin materiaaleihin niin, että saavutettaisiin pituussuuntaista vesitiiviyttä.

20 Tyydyttävä kiinnittyminen saavutetaan kuitenkin, jos kumia käytetään keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetyssä tiivisteaineessa, joka kumin lisäksi sisältää 35-45 painoprosenttia kalsiumstearaattia ja 35-45 painoprosenttia si-likoniöljyä.

25 Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetty tiiviste- aine jaetaan varastoitaessa kahdeksi itsenäiseksi komponentiksi, joista molemmat sisältävät osan kumikomponentista, laimenninta ja täyteainetta ja toinen komponentti sisältää verkkouttamisaineen ja toinen komponentti katalysaattorin.

30 Molemmilla komponenteilla erikseen on pitkä käyttöaika. Sekoittamisen jälkeen saatu tiivisteseos vulkanoituu huoneen lämpötilassa ja sitä voidaan käsitellä yhden päivän aikana.

Keksintöä esitellään seuraavassa yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla.

6 71034

Esimerkki 4C kg silikoniöljyä, joka kaupallisesti tunnetaan nimellä "Baysilon M 25" ja 45 kg teknillistä kalsiumstearaat-tia lisätään 20 kg:aan polydimetyylisiloksaaniin perustuvaa 5 silikonikumia, jota myy Bayer kauppanimellä "Siloprene U". Seosta sekoitetaan yksi tunti ja saadaan ensimmäinen 100 kg:n osa seoksesta. Vastaavalla tavalla valmistetaan toinen 100 kg:n osa. Ensimmäiseen osaan lisätään 2 kg verkkoutta-misainetta (kaupalliselta nimeltään "siloprene SIH" olevaa 10 polysiloksaania) ja 400 g sinistä ftalosyaniini-väriainetta. Noin 1 tunnin sekoittamisen jälkeen saadaan niin sanottu V-komponentti (verkkouttamisainekomponentti). Toiseen 100 kg:n osuuteen lisätään 30 g platina-katalysaattoria (kaupalliselta nimeltään "Siloprene Pt"). Sekoittamisen jälkeen 15 saadaan niin sanottu K-komponentti (katalysaattorikomponent-ti) .

V- ja K-komponentit sekoitetaan sitten keskenään esimerkiksi kuulamyllyssä. Saadun tiivisteseoksen, joka on täysin vulkanoitunut noin viikon kuluttua, viskositeetti on 2 20 noin 3000 m Pa.s ja vetorajajännitys noin 80 N/m .

Tiivisteseosta syötetään lohkomaisesti puhelinkaapeliin seuraavasti:

Puhelinkaapelin kaapelisydän muodostuu 50 tähtiryhmäs-tä johtimia, jotka ovat kuparilankaa, jonka läpimitta on 25 0,5 mm ja joissa on 0,32 mm:n paksuinen polyteenieriste ku parilangan ympärillä ja sydän on valmistettu muodostamalla ydin, joka käsittää 4 tähtiryhmää, ja sen ympärille on kierretty vuorotellen oikea- ja vasenkätisestä peräkkäiset 10, 15 ja 21 tähtiryhmän kerrokset.

30 Edellämainittua tiivisteseosta sijoitetaan 20 cm:n pituudelta kaapelin sydämeen 2 metrin tasavälein ruiskuttamalla seosta ulkopinnalta kaapeliytimen sisään. Johtimien välitilat täytetään täysin. Kaapelisydämen ympärille on käämitty polyesterikalvo limitettynä ja sen ulkopinta on varus-35 tettu liima-aineella, joka kiinnittyy polyteeniä olevaan sisävaippaan muodostettuna seuraavan suulakepuristuksen 7 71034 avulla. Sisävaipalle sijoitetaan sitten tiivisteseosta ja sen ulkopinnalle muodostetaan alumiinivaippa kierrettynä limitettynä ja tämän ulkopinnalle on pantu liima-ainetta, joka kiinnittyy polyteeniä olevaan välivaippaan. Lopuksi lujitta-5 via rautalankoja oleva kerros on kierretty välikerroksen ympärille ja suojaa se kaapelia vahingoittumiselta.

Claims (1)

1. 71034 Patenttivaatimus Menetelmä pituussuunnassa vesitiiviin kaapelin valmistamiseksi, joka muodostuu useista johtimista vaipan sisällä, 5 johon sijoitetaan nestemäistä tiivisteseosta, joka sisältää vulkanoituvaa silikonikumia, laimenninta ja täyteainetta, johtimien välisiin tiloihin sekä niiden ja vaipan väliseen tilaan, joka seos muodostaa vesitiiviin täytteen kumin vul-kanoinnin jälkeen, tunnettu siitä, että käytetään 10 tiivisteseosta, joka sisältää 15-25 painoprosenttia huoneen lämpötilassa vulkanoituvaa monikomponenttista silikonikumia, jossa vulkanoinnin aikana tapahtuu lisäreaktio, jossa ei muodostu pienen molekyylipainon omaavia reaktiotuotteita, 35-45 painoprosenttia silikoniöljyä ja 35-45 painoprosenttia 15 kalsiumstearaattia.