KR960006069B1 - 수분으로부터의 저 직류 케이블의 와이어 보호용 조성물 - Google Patents

수분으로부터의 저 직류 케이블의 와이어 보호용 조성물 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
수분으로부터의 저 직류 케이블의 와이어 보호용 조성물
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경]
[발명의 분야]
본 발명은 화학적 겔 조성물에 관한 것이다. 본 겔 조성물은 습기에 의해 활성화되어 수분을 흡수하며, 따라서 수분에 의한 위해로부터 구성 부품들을 보호하는데 사용된다. 본 조성물은 겔이거나, 또는 겔이 표면에 코팅 및 접착되도록 점착성을 부여하는 증점제가 첨가된 겔이다.
본 겔 조성물은 오랜기간 동안 통신 케이블을 보호하도록, 케이블선과 스플라이스(splices)에 대한 하우징(housings)과 같은 제한된 부위에 주입될 수 있다. 겔은 스플라이스 제공전에 또는 그 동안에 하우징내에 주입될 수 있다. 점착성 겔은 케이블 제조시에 케이블내의 와이어를 피복하고, 케이블내의 틈새 공간을 충전시키는데 사용될 수 있다. 겔이 와이어를 보호하는 것에 부가하여, 상기 조성물은 또한 적은 직류가 흐르는 전화 스플라이스와 같은 선들에 있어서의 단락을 원상 회복시킨다.
[종래 기술에 관한 설명]
전화선과 같은 전기 통신 케이블은 플라스틱 외장, 포장지, 또는 그외의 재료들에 의해 절연되는 다수의 와이어, 통상적으로 구리 와이어로 제조된다. 다수의 와이어로 제조된 케이블은 가요성 케이블 커버로 둘러 쌓여 있다. 통상적으로, 와이어는 폴리에틸렌과 같은 열가소성 수지로 된 박층으로 피복되어 있다. 와이어는 가열된 열가소성 수지가 들어 있는 용기를 통해 인발되며, 와이어가 상기 가열된 수지를 통과해 감에 따라, 얇은 피복이 침착되고, 이는 냉각시키는 동안 와이어 상에 접착된다. 이러한 공정은 와이러를 랩핑(warapping)하기 전에 수행된다. 랩핑된 와이어를 함께 모아서 케이블을 형성시키는 경우에는, 석유 겔과 같은 충전제를 케이블 커버의 내부에 첨가하여 틈새 공간을 충전시킨다.
통신 케이블의 스플라이스된 접속체는 수천개의 독자적으로 스플라이스된 와이어를 수용할 수 있는 케이스 유형의 폐쇄체(closure)내에 하우징된다. 케이블 스플라이스는 와이어 스플라이스를 에워싸고 있는 하우징에 의해 보호된다. 하우징은 통상적으로 압력하에서 유지된다. 하우징은 지하 또는 지상에 설치된다.
상기 폐쇄체는 하우징의 누수를 초래할 수 있는 손상 환경에 노출되며, 이로써 물과 접하게 된다.
사용시, 케이블내의 와이어들은 하나 또는 그 이상의 작은 직류 전원과 접속되어 필요한 전송 전류를 공급하며, 궁극적으로는 전화 단말 설비, 즉 한쪽 단부 또는 위치에서 하나 이상의 전화 송화기에, 그리고 다른쪽 단부에서 하나 이상의 전화 수화기에 접속된다. 하우징은 가압형 폐쇄 시스템에서, 이것은 수분의 유입을 막고, 습기로부터 스플라이스를 보호하는데 있어서 대단히 중요하다. 폐쇄체로 둘러 싸여지지 않은 케이블 스플라이스 또는 케이블내로의 습기 유입은, 와이어의 절연 상태가 유지되지 않는 경우, 와이어로부터 상기 와이어로의 수분을 통한 도전성 통로를 형성시킨다. 이러한 상태가 발생될 경우, 와이어는 모두 단락되거나 혼선이 되어 전화 통화를 방해하게 된다.
하우징내의 스플라이스된 접속체에 대한 부가적인 보호 방법의 하나는 가용성 재료로 전선 다발을 랩핑하고, 하우징내에 액상 에폭시 또는 우레탄을 주입시켜 하우징내에서 고체화시키는 것이다. 상기 조성물은 상기 부위에서 혼합되어야만 하며, 통상적으로 이것은 중력에 의한 유동으로 하우징내에 주입된다. 이 재료는 통상적으로 케이스의 내부 전체를 충전시킬 수는 없으며, 공극이 남게 된다. 이들 공극 또는 통로는, 하우징내에 존재하며 케이블내의 와이어 다발을 형성하는 상기 다발의 특히 한쪽 단부에 물의 유입을 위한 통로를 생성시킬 수 있다. 또한, 하우징내에서와 같이 스플라이스 주위를 랩핑하는 것도 케이블 주위의 폐쇄체의 한쪽 단부의 틈새를 통해 다발 주위의 랩핑내로 물이 유입해 들어가는 깔대기 효과를 유발시킬 수도 있다.
물의 침입으로부터 보호하기 위한 몇가지 수단을 제공하기 위한 기타 다른 시도들이 다수의 특허에 개시되어 있다. 예컨대, 미합중국 특허 제3,347,974호에는 소수성 젤리와 팽윤성 매질로 구성되는 것으로 언급되어 있는, 케이블의 길이 방향을 따라 축 방향으로 위치되는 플러그 또는 장벽을 갖는 케이블이 개시되어 있다. 케이블내로 유입된 습기는 상기 매질을 팽윤시켜서 케이블의 단면적을 충전시킴으로써 습기의 통과를 막는다. 독일 연방 공화국 특허 제2,007,163호에는 물에 노출될 경우 팽창하는 물질로 코팅된 스트립 모양의 담체로 된 층을 케이블 심부와 자켓사이에 주입시키는 방법이 개시되어 있다. 적절한 팽창 물질로서 나열된 각종 물질들의 예로는 전분 유도체, 알기네이트, 셀룰로오스 유도체, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 및 폴리아크릴아미드를 들 수 있다. 프랑스 공화국 특허 제2,456,375호에는 "재충전" 물질을 내부에 갖는 케이블이 개시되어 있으며, 여기서, 상기 물질은 실리콘 그리이스, 플래스티졸 및 폴리에틸렌 왁스와 같은 고분자량 유기 화합물들의 혼합물, 또는 방향족 탄화수소를 갖는 폴리프로필렌으로 이루어지는 것으로 언급되어 있다.
영국 특허 제1,598,807호에는 도전체 다발 사이의 공간을 충전시키기 위한 두가지 물질이 개시되어 있으며, 그 첫번째 것은 폴리아크릴아미드와 탄산칼슘의 혼합물이고, 그 두번째 것은 두가지 물질의 혼합물로서, 그중 하나는 물과 접촉시 급속히 팽윤되어 점성 물질로 되며, 다른 하나는 물과 접촉시 보다 서서히 팽윤되어 더 높은 점도를 갖는 물질로 되고, 이 점성 물질내로 상기 첫번째 성분이 팽윤된다. 후자로서 사용하기에 적합한 것으로 언급되어 있는 물질의 예로는 벤토나이트, 벤톤, 전분, 가교된 덱스트린, 폴리비닐알코올, 메틸셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 및 기타 다른 셀룰로오스 유도체를 들 수 있다. 영국 특허 제2,080,998호에는 소수성 충전제로 피복된 절연된 도전체 다발, 슬리이브, 금속망, 및 외부 외장으로 구성된 통신 케이블이 개시되어 있는 것으로 알려져 있으며, 여기서, 폴리부텐, 글리세롤 또는 수용성 왁스와 같은 점성제중에 분산되어 있는 물중에서 팽윤되는 분말은 슬리이브와 금속망 사이에 개재되어 있다. 다양한 셀룰로오스 유도체가 바람직한 수(水) 팽윤성 분말로서 열거된다.
[발명의 요약]
본 발명은 일 양태에 따르면, 절연체의 결함(faults) 또는 갈라진 틈(breaks)에 대한 수분 접촉에 의해 야기되는 위해로부터 전기 통신 케이블, 및 낮은 직류가 흐르는 다른 종류의 케이블의 와이어를 보호하기 위한 조성물이 제공되며, 상기 조성물은 음이온기가 결합되어 있는 탄화수소 주쇄로 구성되는 중합체가 분산되어 있는 유전성 겔 매트릭스로 구성되고, 상기 음이온기를 갖는 중합체는 손상된 와이어로부터의 직류에 노출되는 경우, 와이어쪽으로 이끌려져 절연체를 발달시켜서 상기 와이어의 표면으로부터 물을 배제시키며, 상기 조성물은 작은 직류에 대하여 비교적 비도전성이다.
바람직하게는, 상기 중합체의 음이온기는 카르복실레이트, 설페이트, 포스페이트, 및 설포네이트 또는 이들의 염; 또는 카르복실레이트, 설페이트, 포스페이트 및 설포네이트기들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택된다.
편리하게는, 상기 중합체는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 디아크릴레이트, 폴리프로페노에이트의 중합체들; 및 폴리아크릴산과 폴리아크릴아미드의 전분 그라프트 공중합체들의 염으로 구성되는 군에서 선택된다.
편리하게는, 상기 겔 매트릭스는 실리콘, 올레핀, 고점도 에스테르, 플루오로카본, 석유 탄화수소, 글리콜 및 폴리글리콜로 구성되는 군에서 선택된다.
바람직하게는, 상기 조성물은 부가적으로 증점제를 포함한다.
유리하게는, 상기 조성물은 글리콜, 치환된 글리콜, 계면활성제, 지방산, 말단 히드록실기를 갖는 폴리프로필렌, 및 폴리에테르로 구성되는 군에서 선택될 수 있는 친수성 물질을 부가적으로 포함한다.
유리하게는, 상기 겔의 점도는 100℃에서 2센티스토크 내지 40℃에서 90,000 센티스토크 범위이다.
또한, 본 발명은 절연체의 결함 또는 갈라진 틈에 대한 수분 접촉에 의해 야기되는, 직류가 흐르는 케이블의 와이어에서의 누전의 방지 또는 원상 회복방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 케이블중의 와이어를 전술한 바와 같은 조성물로 도포하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 점착제를 갖거나 또는 갖지 않는 겔 조성물에 관한 것으로서, 이들은 와이어 또는 스플라이스를 둘러싸고 있는 폐쇄체 또는 하우징내로 주입되는 겔, 케이블 충전제, 또는 와이어 피복제일 수 있으며, 물의 침습으로부터의 보호 작용을 한다. 상기 겔은 제조 공정시 또는 하우징이 부설 재소에 위치된 후에, 하우징내에 주입될 수 있다.
상기 조성물은 펜던트 음이온기가 결합된 중합체 주쇄로서 탄화수소 쇄를 갖는 수-흡수성 중합체를 포함한다. 이러한 중합체는 유전성 겔 매트릭스와 혼합된다. 많은 경우에 있어서, 상기 유전성 겔 매트릭스는 소수성이며, 하기 기술된 바와 같이 친수성 물질의 첨가가 필요하다.
겔 조성물 자체는 물에 대한 초기 장벽을 제공한다. 물이 유입되는 경우에는, 수-흡수성 중합체가 활성화되어 물이 흡수된다. 시험에 있어서, 물은 상기 겔 조성물에 근접하여 위치시켰다. 이 미세 분말상 물질은 겔 매트릭스로부터 물로 멀리 이동해 가는 것으로 생각된다. 이 조성물은 초기의 겔 매트리스 경계로부터 6인치 이하의 이동 효과를 나타냈다. 이것은 상기 수-흡수성 중합체가 물을 찾아내는 것처럼 보인다. 일단 물이 상기 조성물과 접촉하면, 이것은 중합체와 물의 혼합물과 유사한 겔상의 물질을 형성한다. 소수성 물질로 구성된 겔 매트릭스내에 친수성 물질을 첨가하는 것은 물에 대한 이러한 이동 효과를 촉진시키는 것으로 생각된다.
본 발명자는 팬던트 음이온기를 갖는 수-흡수성 중합체가, 전화선에 존재하는 것과 같은 양의 dc 전류에 노출될 경우, 양극과 같은 작용을 하는 와이어에 끌리는 것처럼 보인다는 사실을 발견하였다. 노출된 와이어에 대한 이러한 중합체의 외관상의 끌림은, 중합체를 와이어와 전기 화학적으로 연관시키게 되어, 와이어의 표면으로부터 수분을 배척하는 절연체를 발달시키게 된다. 절연체가 만들어지게 되면, 단락이 원상 회복되어 와이어를 통한 전기적 통로가 확립된다. 상기 중합체는 통상적으로 과립 형태이다. 본 발명은 상기 중합체와 그외의 물질의 혼합물에 관한 것으로서, 상기 혼합물은 직류 전류에 대하여 비교적 비도전성이고, 전기 통신 케이블에 사용될 수 있는 겔을 형성한다. 상기 겔 매트릭스 혼합물은 와이어의 절연을 억제하거나 방해하지 않는다.
상기 겔 조성물은 수분 위해로부터 하우징내의 내용물 또는 구성 부품들을 보호하는데 여러가지 역할을 한다. 먼저, 수분 침습이 생기는 경우, 상기 겔 조성물은 수분을 배척한다. 수분 존재시, 겔중의 수-흡수성 성분은 활성화되며, 이로 인하여 겔 매트릭스로부터 이동하여 물을 흡수한다. 이것은 다수의 와이어가 매우 작은 내부 틈새 공간을 갖는 케이블의 경우에 특히 유용하게 사용된다. 상기 조성물은 수분이 존재할 경우, 작은 공간내로 이동한다. 이로써, 추가의 수분 침습에 대한 폐색(plug) 효과가 발생한다. 이러한 이점은 전류가 존재하던지 또는 안하던지간에 관계없이 유도된다.
예컨대, 낮은 수준의 dc 전류가 흐르는 손상된 통신 스플라이스의 경우, 상기 중합체는 또한 단락을 원상 회복시킨다. 이 겔 조성물은 물의 유입을 폐색시켜서 막고, 라인내의 단락을 원상 회복시켜서 전류를 회생시킨다. 하우징내로 물이 유입되고, 작은 dc 전류에 수-흡수성 중합체가 노출되는 경우, 매트릭스 중의 상기 절연체 형성 중합체는 활성화되어 노출된 와이어를 절연시킨다.
상기 겔 조성물은 원하는 점도, 및 환경 조건에 따른 내구성에 따라 다양하게 변화될 수 있으며, 또한 가압하에서 하우징내에 주입된다. 점착제가 없는 점도 범위는 100℃에서 2센티스토크 내지 40℃ 내지 90,000 센티스토크 범위이다. 점도는 원하는 시설에 대한 선택의 문제로서, 상기 범위로 제한하려고 의도한 것은 아니다. 얇거나 또는 두꺼운 겔이 사용될 수 있다. 점착제가 없는 겔에 대하여 펜토미터(pentometer)로 측정한 최적의 침투 측정치는 150 내지 425이다. 이 겔은 가설전 또는 가설 동안에 하우징 또는 폐쇄체내에 주입될 수 있다.
겔의 성분에 따라서, 와이어의 절연은 짧게는 몇분에서 2 내지 3시간 이하의 시간 동안 원상 회복되어 통화가 개재될 수 있다. 수분 흡수는 때때로 즉시 발생한다. 통상적으로는, 빠른 활성의 조성물이 바람직하다.
종래의 기술에 따라 에폭시와 우레탄으로 충전된 스플라이스 하우징내로의 본 조성물의 재유입은 가능하기는 하지만 어렵다. 점착제가 없는 본 발명의 겔을 스플라이스로부터 수동적으로 세척 제거한 다음, 손상된 와이어를 수선할 수도 있다. 상기 겔은 종래 기술에 의한 에폭시 또는 우레탄 캡슐화제에서와 같이 필연적으로 페기되기 보다는 재사용된다.
점착제를 함유하는 겔은 점착성이며, 케이블 제조시에 사용되도록 고안된다. 본 발명의 케이블 충전 화합물은 겔에 대한 물리적 장벽을 제공할 뿐만 아니라, 가설중에 발생할 수도 있는 단락을 원상 회복시키는 중압체 등을 보호한다.
[바람직한 구체예들에 관한 설명]
수-흡수성 중합체는 탄화수소 쇄 주쇄와, 상기 탄화수소 쇄상의 펜던트 음이온기를 갖는다. 상기 음이온기는 카르복실레이트, 설페이트, 포스페이트, 설포네이트, 또는 물에 노출시 음전하를 형성하는 그 외의 다른 음이온기들일 수 있다. 중합체의 염 형태는, 비제한적으로 리튬, 나트륨, 칼륨과 같은 알칼리 금속 이온, 또는 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 아연 또는 알루미늄과 같은 알칼리 토금속을 포함하는 다양한 이온과의 염일 수 있다. 사용하고자 하는 염의 선택은 탄화수소 중합체에 결합된 음이온기의 원자가에 의해 좌우될 것이다. 바람직한 탄화수소 중합체는 아크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴레이트, 메타크릴아미드, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 트리- 및/또는 테트라에틸렌 그릴콜, 디아크릴레이트, 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체 및 폴리프로페노에이트의 초 수-흡수성 중합체이다.
통상적으로, 양극으로서 작용하는 와이어는 구리이다. 그러나, 알루미늄, 니켈, 코발트, 크롬 또는 철과 같은 그외의 양극성 물질로 제조된 와이어도 전화 송신에 필요한 작은 전압을 갖는 양극으로서 작용한다.
이러한 특성의 중합체는 통상적으로 고체이다. 상기 중합체는 건조 상태로 유지되어야 하는 스플라이스 또는 케이블상에 분사시켜 사용한다. 침습되는 물의 영향을 막기 위해서, 하우징내에는 보호용 절연제가 필요하다. 건조 입자는 상기 영향을 받은 스플라이스와 용이하게 접촉될 수 없다. 따라서, 겔 매트릭스는 스플라이스에 중합체가 접촉되도록 하기 위한 분산제로서 제공된다.
수-흡수성 중합체는 다수의 상이한 유형의 겔 매트릭스중에 분산될 수 있으며, 상기 탄화수소를 갖는 겔은 스플라이스를 둘러싸고 있는 하우징내에 주입된다. 이러한 분산된 중합체를 갖고 있는 겔은 겔과 와이어 또는 스플라이스를 접촉하게 만드는 한정된 구역내에서 사용될 수 있다.
겔, 또는 증점되어 겔 형으로 되는 다수의 조성물이 사용될 수 있다. 이 겔 매트릭스는 작은 dc 전류에 비교적 비전도성이어야 한다. 매트릭스는 음이온성 탄화수소 중합체를 겔내에 매우 균일하게 분산시켜야 한다. 겔의 점도는 조성물을 한정된 시스템내에 주입시키는 사용되는 방법, 온도, 및 조성물이 사용되는 기타의 조건에 따라 변화도리 수 있다.
소수성인 겔은 상기 중합체를 피복시키려는 경향이 있고, 본질적으로 보호할 필요가 있는 와이어로부터 상기 중합체를 차폐시킨다. 따라서, 소수성 겔에서 소량의 친수성 물질이 첨가될 수 있다. 겔은 중합체에 대한 담체이다. 친수성 물질은 중합체와 수분 사이에 도관 통로를 제공한다.
본 조성물에 사용되는 겔로는 실리콘, 석유 겔, 고점도 에스테르, 글리콜, 폴리글리콜, 올레핀 및 플루오로카본 등을 들 수 있다. 증점제는 원하는 점도를 얻도록, 특정한 화합물과 함께 사용될 수도 있다. 겔 및 그리이스에 대한 통상적인 증점제로는 발열성 실리카; 벤토나이트 및 헥토라이트와 같은 친유기성 점토; 금속 스테아레이트와 같은 비누; 및 우레아 등이 있다.
또한, 그리이스에 통상적으로 사용되는 부식 억제제는 상기 중합체 겔의 수-흡수성 또는 절연성에 영향을 미치지 않는 것으로 판명되었다. 녹 억제제는 조심스럽게 선택해야 하는데, 그 이유는, 산이 중합체의 효과를 중화시킬 수 있기 때문이다. 중성의 바륨 디노닐나트탈렌 설포네이트는 본 발명의 특성에 영향을 주지 않았다. 이것은 겔 조성물을 탈-겔화시키는 경향이 작기 때문이다. 액체 구리 트리아졸 유도체인 구리 표면 안정화제는 어떠한 역효과 없이 사용되었다.
겔 매트릭스는 또한 필요에 따라 염료에 의하여 착색될 수도 있다. 염료의 양은 원하는 색 농도에 따라 달라진다. 소량의 오토메이트(Automate) 그린 염료가 겔 매트릭스를 만족스럽게 착색시켰다.
다음의 실시예들은 음이온기를 갖는 수-흡수성 중합체와 함께 사용될 수 있는 겔을 제조하기 위하여 증점시킨 조성물과 겔의 상이한 조합에 관한 것이다. 사용되는 중합체는 특히 나트륨 2-프로페노에이트, 및 폴리아크릴산과 폴리아크릴아미드의 전분-그라프트 공중합체의 염을 비롯한, 전술한 중합체중의 어느 하나일 수 있다. 다음의 실시예들은 본 특허 출원서의 영역을 제한하려는 것이 아니며, 본 발명을 실시하는데 사용될 수 있는 다수의 상이한 화합물들을 예시하기 위한 것이다.
[실시예 1]
폴리이소부틸렌 20중량부, 폴리알과 올레핀 41/2중량부 폴리알킬렌글리콜 1중량부를 사용하여 유동성 혼합물을 제조하였다. 폴리알킬렌 글리콜은 에틸렌 산화물 치환체 75%와 프로필렌 산화물 치환체 25%의 랜덤 공중합체로서, 평균 분자량은 12,000 내지 15,000이고, 히드록실 수는 KOH 내지 10m/g이다. 폴리이소부틸렌은 ASTM D-445에 의한 점도가 38℃에서 210 내지 227이고, ASTM D-567에 의한 점도 지수가 95이며, 분자량은 750 내지 약 1200이다. 사용된 폴리알과 올레핀은 모빌에서 제조한 장쇄 폴리알과 올레핀 SHF-61로서, ASTM D-445에 의한 점도가 38℃에서 30.5이고, ASTM D-2270에 의한 점도 지수가 132이다. SHF-61모빌 제품과 같은 사용될 수 있는 폴리알과 올레핀은 통상적으로 분자량이 200 내지 800인 탄화수소이다. SHF-61 모빌 제품은 1-데켄의 소중합체이다. 폴리알과 올레핀의 만족할만한 점도는 100℃에서 2센티스토크 내지 100℃에서 100센티스토크 범위이다.
상기 유동성 혼합물 12중량부를 발열성 실리카 1중량부와 혼합하여 겔 매트릭스를 제조하였다. 겔 매트릭스의 유전 상수는 3이하이다. 상기 생성된 겔 매트릭스를 겔 2중량부, 및 수-흡수성 탄화수소 중합체 1중량부와 혼합하였다.
12v 전지를 한쌍의 스플라이스된 와이어에 접속시키고, 스플라이스된 구역에 물을 유입시켜 단락을 초래하였다. 이어서 스플라이스된 스플라이스된 구역에 물을 유입시켜 단락을 초래하였다. 이어서, 스플라이스된 구역을 실시예 1의 조성물로 충전시키고, 물을 15초간 흡수시켰다. 단락이 회복되고, 케이블쌍은 다시 도전성으로 되었다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일하되, 폴리알킬렌 글리콜의 중량%를 1%에서 10% 범위로 증가시킨 조성물을 사용하였다. 폴리알킬렌 그릴콜 4중량%를 갖는 겔 매트릭스 조성물을 제조하기 위해서, 실시예 1을 반복하였다. 폴리알킬렌 그릴콜 4%를 갖는 조성물을 상기 실시예 1에 기술한 바와 거의 유사한 방법으로 시험하였다.
[실시예 3]
실시예 1에서 겔 매트릭스 성분들을 같은 비율로 혼합하였다. 수-흡수성 중합체인 나트륨 2-폴리프로페노에이트를 최종 혼합물의 10중량% 비율이 되도록 겔 매트릭스와 혼합하였다. 본 실시예를 상기 실시예 1에 기술한 바와 거의 동일한 방법으로 시험하고 실시하였다.
[실시예 4]
실시예 1의 겔 매트릭스 성분들을 같은 비율로 혼합하였다. 특히, 상기 나트륨 2-폴리프로페노에이트 중합체를 최종 혼합물의 20중량% 비율이 되도록 겔 매트릭스와 혼합하였다.
나트륨 2-폴리프로페노에이트는 겔 매트릭스의 10% 이상 내지 33% 이하의 범위로 사용될 수 있으며, 만족스럽게 실시되는 것으로 판명되었다.
[실시예 5]
폴리알킬렌 글리콜 대신 이소프로필 알코올을 사용하여 실시예 1의 겔매트릭스를 제조하였다. 상기 대체물은 폴리알킬렌 글리콜과 마찬가지로 또 다른 친수성 물질이었다.
이소프로필 알코올은 겔 매트릭스의 5중량%로 하였다. 겔 매트릭스를 상기 2-폴리프로페노에이트 중합체와 2:1의 비율로 혼합하였다. 물 흡수에 대한 반응은, 물의 흡수가 10초 내에 일어날 정도로 매우 신속하였다.
[실시예 6]
폴리알킬렌 글리콜 성분 대신 2-에틸 헥산올을 사용하여, 실시예 1의 겔 매트릭스 제조 방법을 반복하였다. 2-에틸 헥산올은 겔 매트릭스의 5중량%로 하였다. 겔 매트릭스를 중합체와 2:1의 비율로 혼합하였다. 물의 흡수는 보다 느렸으나, 단락은 20초 후에 원상 회복되었다.
[실시예 7]
폴리알킬렌 글리콜 대신 에틸렌 글리콜을 사용하여, 유사한 방법으로 실시예 1에 기재된 겔 매트릭스를 제조하였다. 에틸렌 글리콜은 겔 매트릭스의 5중량%로 하였다. 겔을 상기 중합체 33중량%와 혼합하였다. 1분 후에 물의 흡수가 시작되므로, 반응 시간은 느렸다.
[실시예 8]
폴리알킬렌 글리콜 대신 헥실렌 글리콜 5중량%를 사용하여, 유사한 방법으로 실시예 1에 개시된 바와같이 겔 매트릭스를 제조하였다. 겔을 상기 중합체 33중량%와 혼합하였다. 물에 대한 흡수 반응은 즉각적이었으며, 도전성의 회복에는 약 20분이 소요되었다.
[실시예 9]
분자량이 약 900인 말단 히드록실기를 갖는 폴리프로필렌 5중량%를 대신 사용하여, 실시예 1에 개시된 바와 같이 겔 매트릭스를 제조하였다. 겔을 상기 중합체 33중량%와 혼합하였다. 물의 흡수에 대한 반응은 즉각적이었다.
[실시예 10]
폴리알킬렌 글리콜 대신, 겔 매트릭스의 5중량%의 에틸렌 옥사이드 치환된 폴리글리콜의 50:50 혼합물로 구성된 폴리글리콜을 사용하여, 실시예 1의 겔 매트릭스 제조방법을 반복하였다. 겔 매트릭스를 상기 수-흡수성 중합체 33중량%와 혼합했을 때, 본 실시예의 조성물은 즉각적인 물 흡수 반응을 나타냈다.
[실시예 11]
본 실시예에서는, 폴리알킬렌 글리콜 대신 올레산을 사용하여, 실시예 1과 같이 겔의 제조 방법을 반복하였다. 올레산은 겔 조성물중에 5중량%로 존재하였다. 이어서, 겔을 전술한 수-흡수성 33중량%와 혼합하였다. 올레산 조성물의 물 흡수 개시 시간은 더 오래 걸렸다. 실시예 1에서 기술한 바와 같은 시험에서, 전류는 40분 뒤에 회복되었다.
[실시예 12]
본 실시예에서는, 폴리알킬렌 글리콜 대신 톨유(tall oil) 지방산을 사용하여, 실시예 1의 겔 제조 방법을 반복하였다. 톨유 지방산은 겔 조성물중에 5중량%로 존재하였다. 이어서, 겔을 전술한 수-흡수성 중합체 33중량%와 혼합하였다.
올레산 및 톨유 지방산의 효과를 겔중에 친수성 성분이 없는 조성물과 비교하였다. 실시예 1의 겔 매트릭스를 폴리알킬렌 성분없이 올레산 및 톨유 지방산은 약 1/2정도로 흡수 반응 시간이 약간 빨라졌다. 친수성 첨가제 없이는, 화합물의 물 흡수 개시에 2분 이상이 걸렸다.
[실시예 13]
폴리알킬렌 글리콜 대신 계면활성제를 사용하여 겔 매트릭스를 제조하였다. 사용된 계면활성제는 SPANR80과 TWEENR80으로서, 이들은 소르비탄 모노-9-옥타데케노에이트 폴리옥시-1,2-에탄디일 유도체이다. 계면활성제는 겔 매트릭스의 5중량%의 양으로 사용하였다. 계면활성제는 겔의 경점성(consistency)을 약간 변화시켰다. SPANR80은 초기에 물 흡수를 억제하였다. TWEENR80은 그렇지 않았으며, 이러한 중합체가 첨가된 겔 매트릭스는 즉시 물 흡수를 나타냈다.
[실시예 14]
실시예 1의 폴리알킬렌 글리콜 대신 또 다른 계면활성제를 사용하였다. 본 계면활성제는 2,4,7,9-테트라메틸-5-데킨-4-디올이었다. 상기 계면활성제는 겔 매트릭스의 5중량%였다. 이어서, 탄화수소 중합체 3중량%와 혼합하여 최종 조성물을 제조하였다. 최종 혼합물은 양호한 수-흡수성을 나타냈다. 겔 매트릭스의 폴리알킬렌 글리콜 4중량% 대신 계면활성제를 동량으로 사용하였다. 계면활성제의 양이 감소됨에 따라, 즉시로부터 10 내지 20초로 물흡수 반응 시간이 느려졌다.
[실시예 15]
실시예 1의 겔 매트릭스내의 폴리알킬렌 글리콜 성분 대신, 이와 상이한 분자량을 갖는 2-폴리프로필렌 옥사이드 폴리에테르를 사용하였다. 사용된 두 종류의 폴리에테르의 평균 분자량은 각각 1,000과 2,000이었다. 이들은 겔 매트릭스에 대해 5중량%의 양으로 폴리알킬렌 글리콜 대신 사용되었다. 저분자량 화합물의 물 흡수는 거의 즉각적이었으며, 고분자량 화합물의 물 흡수는 약간 느렸다.
[실시예 16]
실시예 1에 서술된 겔 매트릭스의 겔 성분이외에, 또한 기타 다른 겔 유형의 성분을 사용하였다. 분자량이 2,000 내지 10,000이며 실리콘기를 갖는 폴리디메틸 실록산을 탄화수소 중합체 33중량%와 혼합하였다. 이 실리콘은 수-흡수성과 절연 효과를 저하시켰다. 상기 중합체와 혼합된 실리콘을 시험했을 때, 단락된 와이어쌍의 원상 회복은 수분이 아닌 수시간이 걸렸다. 이 실리콘은 즉각적인 원상 회복이 필요하지 않는 경우에 사용될 수 있을 것이다.
[실시예 17]
수-흡수성 탄화수소 중합체를 발열성 실리카와 같은 증점제 및 폴리알킬렌 글리콜과 혼합하였다. 분자량은 다양한 알킬 치환체에 따라 100 내지 90,000 범위이었다. 탄화수소 중합체는 10 내지 33% 이상의 비율로 첨가된다. 증점시킨 후의 바람직한 점도는 40℃에서 100센티스토크 내지 40℃에서 90,000 센티스토크이어야 한다.
[실시예 18]
파라핀계-지방족, 나프텐성, 또는 염기의 경우와 같은 석유 탄화수소로부터의 겔과 탄화수소 중합체를 혼합하였다. 평균 분자량은 200 내지 1,000범위이고, 점도는 40℃에서 5 내지 500센티스토크이다. 석유 탄화수소는 스플라이스의 와이어를 부식시킬 수 있는 불순물이 전혀 없어야 한다.
[실시예 19]
플루오로카본 겔도 또한 중합체와 혼합되는 겔 매트릭스로서 사용될 수 있다. 완전히 불소화된 그리이스인 NYE 플루오로에테르 그리이스 3834를 겔 매트릭스로서 사용하였다. 상기 플루오로에테를 그리이스는 점도가 210℉(98.9℃)에서 26센티스토크이고, 100℉(37.8℃)에서는 270센티스토크였다. 상기 NYE 플루오로에테르 7g을 나트륨 2-폴리프로페노에이트 3g, 및 발열성 실리카 증점제 0.5g과 혼합하였다. 물의 흡수와 단락의 원상 회복은 느렸지만 효과적이었다.
[실시예 20]
실시예 19의 플루오로카본 매트릭스 9.65g과 중합체를 실시예 1의 폴리알킬렌 글리콜 0.5g과 혼합하였다. 플루오로카본 겔 매트릭스에 폴리알킬렌 글리콜을 첨가함으로써, 물의 흡수가 즉각적으로 일어났으며, 이에 따라 단락의 원상 회복도 빨라졌다.
[실시예 21]
겔 매트릭스로서 폴리에스테르를 사용하였다. 폴리에스테르의 분자량은 300 내지 800범위이고, 점도는 40℃에서 2 내지 100센티스토크였다. 이 폴리에스테르를 상기 중합체 10 내지 30%와 혼합하였다. 사용된 폴리에스테르는 트리메틸을 프로판 에스테르, 펜타에리트리톨 및 트리알릴 메릴테이트였다.
물의 흡수는 1분 이전에 일어났으며, 도전성은 20분 뒤에 원상 회복되었다.
[실시예 22]
폴리이소부틸렌 20중량부, 폴리알파 올레핀 41/2중량부, 및 폴리알킬렌 글리콜 1중량부를 사용하여 유동성 혼합물을 제조하였다. 폴리알킬렌 글리콜은 에틸렌 산화물 치환체 75%와 프로필렌 산화물 치환체 25%의 랜덤 공중합체로서, 평균 분자량은 12,000 내지 15,000이고, 히드록실수는 KOH 5 내지 10mg/g이다. 폴리이소부틸렌은 ASTM D-445에 의한 점도가 38℃에서 210 내지 227이고, ASTM D-567에 의한 점도 지수가 95이며, 분자량은 750 내지 약 1200이다. 사용된 폴리알파 올레핀은 모빌에서 제조한 장쇄 폴리알파 올레핀 SHF-61로서, ASTM D-445에 의한 점도가 38℃에서 30.5이고, ASTM D-227-에 의한 점도지수가 132이다. SHF-61 모빌 제품과 같은 사용될 수 있는 폴리알파 올레핀은 통상적으로 분자량이 200 내지 800인 탄화수소이다. SHF-61 제품은 1-데켄의 소중합체이다. 폴리알파 올레핀의 만족할만한 점도는 100℃에서 2센티스토크 내지 100℃에서 100센티스토크 범위이다.
상기 유동성 혼합물 12중량부를 발열성 실리카 중점제 1중량부와 혼합하여 겔 매트릭스를 제조하였다. 겔 매트릭스의 유전 상수는 3이하이다. 상기 생성된 겔 매트릭스를 겔 2중량부, 및 수-흡수성 탄화수소 중합체 1중량부와 혼합하였다. 상기 혼합물에 고점도 폴리이소부틸렌을 겔 매트릭스의 약 0.125 내지 약 1중량%의 양으로 첨가하였다. 상기 고점도 폴리이소부틸렌의 분자량은 약 1200 내지 2300이고, ASTM D-445에 의한 점도는 97.8℃에서 3,000 내지 5,000 센티스토크 범위였다.
12v 전지를 한쌍의 스플라이스된 와이어에 접속시키고, 스플라이스된 구역에 물을 유입시켜 단락을 초래하였다. 이어서, 스플라이스된 구역을 실시예 1의 조성물로 충전시키고, 물을 60초간 흡수시켰다. 단락이 회복되고, 케이블쌍은 다시 도전성으로 되었다.
[실시예 23]
고점도 폴리이소부틸렌 대신에 증점제인 폴리메틸 메타크릴레이트(PMM]를 사용하여 실시예 22와 동일한 조성물을 제조하였다. 폴리메틸 메타크릴레이트 수-흡수성 중합체의 하나로서 사용될 수 있다. 그러나, 석유 오일과 같은 희석제와 혼합되었을 때, PMM은 증정제로서 작용한다. 통상적인 제제는 1-데켄의 폴리알파 올레핀 소중합체(예:롬 앤드 하스의 Acriloid) 6% 용액중에 혼합된 2000 내지 5000의 분자량을 갖는 PMM이다. 이 용액을 0.125 내지 1중량%의 범위로 실시예 22의 겔 매트릭스와 중합체의 혼합물에 첨가하여 점착성 조성물을 제조하였다.

Claims (17)

  1. 절연체의 결함(faults) 또는 갈라진 틈(breaks)에 대한 수분 접촉에 의해 야기되는 위해로부터 전기통신 케이블, 및 낮은 직류가 흐르는 기타 다른 케이블의 와이어를 보호하기 위한 조성물에 있어서, 상기 조성물은 음이온기가 결합되어 있는 탄화수소 주쇄로 구성되는 중합체가 분산되어 있는 유전성 겔 매트릭스를 포함하고, 상기 음이온기를 갖는 중합체는 손상된 와이어로부터의 직류에 노출되는 경우, 와이어쪽으로 이끌려져 절연체를 발달시킴으로써 상기 와이어의 표면으로부터 물을 배제시키며, 상기 조성물은 작은 직류에 대하여 비교적 비도전성인 것을 특징으로 하는 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중합체의 음이온기가 카르복실레이트, 설페이트, 포스페이트, 설포네이트 또는 이들의 염; 또는 카르복실레이트, 설페이트, 포스페이트, 및 설포네이트기들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 중합체가 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 디아크릴레이트, 폴리프로페노에이트의 중합체들; 및 폴리아크릴산과 폴리아크릴아미드의 전분 그라프트(graft) 공중합체들로 구성되는 군에서 선택되는 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 겔 매트릭스가 점착제를 추가로 포함하는 조성물.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 겔 매트릭스가 실리콘, 올레핀, 고점도 에스테르, 플루오로카본, 석유 탄화수소, 글리콜 및 폴리글리콜로 구성되는 군에서 선택되는 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 중점제를 추가로 포함하는 조성물.
  7. 제5항에 있어서, 친수성 물질을 추가로 포함하는 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 친구성 물질이 글리콜, 치환된 글리콜, 계면활성제, 지방산, 말단 히드록실기를 갖는 폴리프로필렌, 및 폴리에테르로 구성되는 군에서 선택되는 조성물.
  9. 제5항에 있어서, 상기 겔의 점도가 100℃에서 2센티스토크 내지 40℃에서 90,000 센티스토크인 조성물.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 부식 또는 녹 억제제를 포함하는 조성물.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 통신 케이블 또는 낮은 직류 케이블의 와이어를 에워싸는 하우징 또는 폐쇄체(closure)내에 사용되는 조성물.
  12. 절연체의 결함 또는 갈라진 틈에 대한 수분 접촉에 의해 야기되는, 전기 통신 케이블, 또는 낮은 직류가 흐르는 케이블의 와이어에서의 누진을 방지 또는 회복시키는 방법에 있어서, 상기 방법은 제1항에 의한 조성물을 케이블의 와이어에 도포하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제1항에 의한 조성물로 둘러싸여 있는 와이어를 포함하는 전기 통신 케이블 또는 낮은 직류 케이블.
  14. 절연체의 결함 또는 갈라진 틈에 대한 수분 접촉에 의해 야기되는, 전기 통신 케이블, 또는 낮은 직류가 흐르는 케이블의 와이어에서의 누진을 방지 또는 원상 회복시키는 방법에 있어서, 상기 방법은 제2항에 의한 조성물을 케이블의 와이어에 도포하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 절연체의 결함 또는 갈라진 틈에 대한 수분 접촉에 의해 야기되는, 전기 통신 케이블, 또는 낮은 직류가 흐르는 케이블의 와이어에서의 누전을 방지 또는 원상 회복시키는 방법에 있어서, 상기 방법은 제3항에 의한 조성물을 케이블의 와이어에 도포하는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제2항에 의한 조성물로 둘러싸여 있는 와이어를 포함하는 전기 통신 케이블 또는 낮은 직류 케이블.
  17. 제3항에 의한 조성물로 둘러싸여 있는 와이어를 포함하는 전기 통신 케이블 또는 낮은 직류 케이블.
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