DE2726398C2 - Pulvermischung als Wassersperrfüllung oder Wassersperre für elektrische Kabel - Google Patents
Pulvermischung als Wassersperrfüllung oder Wassersperre für elektrische KabelInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Pulvermischung zur Verwendung als Wassersperrfüllung oder als Wassersperre
für elektrisc - ζ Kabel, insbesondere für elektrische Kabel nach Patent Nr. 26 05 395.
Bei der Hersteilung von Kabeln, die zum Verlegen in der Erde geeignet sind, werden zur Zeit die Zwischenräume
zwischen und kb ά<? Leite mit einem Gelee oder msi einem fetlartigen Materia! gefüüt, ütv. die mit
Polyolefin isolierten Leiter gege ι die Berührung mit dem in die Kabel eintretenden Wasser zu schützen, und um
zu verhüten, daß Wasser, das in ßeührung mit einem Leiter kommt übermäßig den Leiter entlang wandert Zur
wirksamen Absperrung gegen Wasser muß ein solches Kabel fast zu 100% befüllt werden, was große Mengen
an Füllmaterial erfordert Weiterhin ist das Gelee oder fettartige Material beim Verlängern oder Anschließen
des Kabels schwer von den Leitern zu entfernen. Es ist oft notwendig, die ais Füllung verwendete Verbindung
heiß aufzubringen, wodurch häufig die Isolierung der Leiter verschlechtert wird. Das gelee- oder fettartige
Materiaä verieiht dem Kabel auch manchmal eine Steifigkeit die den Einbau besonders bei niedrigen Temperaturen
erschwert Ein weiterer Nachteil besteht in der Entflammbarkeit solcher Materialien.
Es ist beispielsweise aus der US-PS 35 38 235 bekannt, das gelee- oder fettartige Material durch eine Pulverfüllung
zu ersetzen, die mit Wasser unter Bildung von als Wassersperre wirkenden Materialien reagiert Dieses
Pulvergemisch quillt bei Berührung mit Wasser auf und ändert die gegenseitige Kapazität des Kabels in
unannehmbarem Maße. Wenn eine geringere Konzentration des Pulvergemisches verwendet wird, reicht die
Aufquellung des Harzes nicht aus, um das Wasser ausreichend abzusperren.
Ein anderes Beispiel einer bei Berührung mit Wasser aufquellenden Pulverfüllung wird in der US-PS 38 03 339
beschrieben, wobei bei der Reaktion des Wassers mit dem Pulver ein Gas erzeugt wird, das das sich ausdehnende
polymere Material in die Leerräume innerhalb des Kabelmantels drückt. Auch hier werden die Zusammensetzung
und die gegenseitige Lage der einzelnen Kabelleger geändert, v/odurch die Kapazität der Kernleiter
schädlich beeinflußt wird. Besonders durch die Erzeugung eines Gases werden elektrolytisch wirksame Ionen
freigesetzt die die elektrischen Eigenschaften des Treniimediums ändern, während das Aufquellen und der
Gasdruck die geometrischen Eigenschaften des Kernes verändern. Die gasentwickelnden Materialien können
auch Allergien hervorrufende, giftige und gefährliche Bestandteile enthalten, oder sie können gefährliche und
schädliche Nebenprodukte erzeugen.
?n der DE-OS 20 07 563 wird die Verwendung von Polyvinylalkohol oder Polyacrylamid als Quellmittel
beschrieben, jedoch quellen bestimmte dieser synthetischen Harze nicht rasch genug im kalten Wasser, um eine
zufriedenstellende Verhinderung des weiteren Eindringens von Wasser zu erreichen, wenn der Kern nur teilweise
mit einem pulverisierten Wasserhemmittel gefüllt ist Da derartige synthetische Harze teuer sind, ist es
so ünjvirtschafiücb, den Kabelkern mit derartigen Materialien volJständig zu beiäJfe«.
In dem nicht vorveröffentlichten Hauptpaterit 26 05 395 wird ein gegen Wasser abgedichtetes Kabel mit einer
Seele aus einer Vielzahl von Leitern und einem Mantel beschrieben, wobei die Zwischenräume zwischen den
Leitern und innerhalb des Mantels wenigstens teilweise mit einem Gemisch gefüllt sind aus einem hydrophoben
Pulver und einem hydrophilen Pulver, das beim Kontakt mit Wasser ein viskoses, nichtquellendcs Material
bildet
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Pulvermischung der eingangs genannten Art,
die das Eindringen von Wasser auch bei niedrigen Temperaturen, wie sie in der Erde vorherrschen, verhindert
und keine gesundheitlichen Schädigungen hervorruft.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Mischung ein wasserabstoßend behandeltes Calciumcarbonai und
wenigstens ein zur Bildung einer viskosen Lösung rasch hydratisierbares Harz mit hohem Molekulargewicht
enthält.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt
Fig. I ein mehrsträngiges, bemänteltes elektrisches Kabel, das mit einer erfindungsgemäßen Pulvermischung
befüllt ist, und .
F i g 2 ein mehrsträngiges, ebge:chirmtes und bemänteltes elektrisches Kabel, das mit einer erfindungsgemäßen
Pulvermischung befülit ist
Das Kabel 10 nach F i g. 1 umfaßt eine Vielzahl isolierter Leiter 12, die zur Formung eines in einem Mantel 14
aus Polyethylen oder anderem Material eingeschlossenen Kernes miteinander verseilt sind. Die Zwischenräume
zwischen den Leitern 12 und dem Mantel 14 und zwischen den Leitern selbst enthalten eine Füllung 16, die ein
Gemisch aus einem wasserabstoßend behandelten Calciumcarbonat und mindestens einem zur Bildung einer
viskosen Lösung rasch hydratisierbar^n Harz von hohem Molekulargewicht ist. Vorzugsweise ist das wasserabstoßend
behandelte Calciumcarborat ein «. ''--mcarbonat, ds mit einer langkettigen Fettsäure beschichtet ist.
Derartige Calciumcarbonate sind .=n Ϊ Sand : rrhältlich. Die Hersteller dieser hydrophoben Pulver empfehlen ein
Kompakteren, um eine Wassersperre zu ^.Teichen; es ist jedoch verständlich, daß ein Stopfen der Kernfüllung
bei der Herstellung eines fortlauf^den Kabels sehr schwierig zu erreichen wäre. Als rasch hydratisierbares
Harz werden vorzugsweise Po, acrylamide mit hohem Molekulargewicht verwendet, wie sie ebenfalls im
Handel erhältlich sind.
Die Zusammensetzung dei c jllung 16 sollte zwischen 95 Gew.-% und 70 Gew.-% wasserabstoßend behandeltes
Calciumcarbonat und zwischen 5 Gew.-°/o und 30 Gew.-% hydratisierbares Harz betragen, je nach den für
das Kabel 10 geforderten elektrischen Eigenschaften. Je kritischer die elektrischen Übertragungsa..forderungen
sind, um so niedriger soll der Gewichtsprozer .anteil des hydratisierbaren Harzes sein. Beispielsweise ist für ein
Telefonkabel die geringstmögliche Menge von hydratisierbarem Harz, d. h. 5 Gew.-%, vorteilhaft
Bei der Benutzung der erfindungsgemäßen Füllung 16 ist es nicht notwendig, die Leerstellen im Kabel 10 im
wesentlichen zu befüllen. Es hat sich gezeigt, daß in manchen Fällen das Kabel 10 wegen der Art der Reaktion
des Füllstoffes 16 auf das Eindringen von Wasser in den Kabelkern gegen dieses Eindringen geschützt ist wenn
die Füllung nur 33 Vol.-% erreicht Wenn Wasser in genügender Menge eindringt, um die Oberflächenspannung
des beschichteten Calciumcarbonats herabzusetzen, iöst sich das Polyacrylamid schnell in dem Wasser und
erhöht dessen Viskosität Die Lösung wandert nur ein kurzes Stück in Längsrichtung des Kabelkerns, je nach
dem Volumenanteil des Füllstoffes in dem Kern und dem Druck des Wassers selbst.
Es ist bei der Herstellung des befüllten Kabelkerns vorteilhaft und verhindert, daß die Pulverbestandteile der
Füllung 16 herausfallen, wenn das Kabel 10 geschnitten wird, wenn die Oberflächen der Isolierungen der Leiter
12 mit"einer hydrophoben Flüssigkeit benetzt werden, die keine schädlichen Wirkungen auf das Kabel ausübt,
wie es beispielweise Spannungsrisse in dem Polyethylenmantel sein können. Ein Paraffinöl von niederer Viskosität,
vorzugsweise mit einem hohen Anilinpunkt, erweist sich für diese Zwecke geeignet
Jn dem abgeschirmten Kabel 20 in F i g. 2 sind ein Kerneinschlag 22 und darauffolgend eine Metallschirinung
24 zwischen den Leitern 12 und dem Mantel 14 ausgebildet. Vor dem Aufbringen des Kerneinschlags 22 wird die
Füllung 16 eingebracht die, wie im vorigen Beispiel, die Leerstellen zwischen den Leitern 12 einnimmt Nai Jem
der Kerneinschlag 22 aufgebracht wurde, wird eine zusätzliche Menge des gleichen Gemisches aus wasseraostoßend
behandeltem Calciumcarbonat und hydratisierbarem Harz aufgebracht die zwischen dem Kerneinschlag
und der Metaliabschirmung24 eine Schicht 26 bildet
Bei ausgiebigen Erprobungen wurden drei verschiedene Nachrichtenkabel, die aus 25 Paaren von isolierten
Leitern mit einem Durchmesser von 0,91 mm bestanden, in den Zwischenräumen mit verschiedenen Pulvjrmengcn
befüllt, die 80 Gew. u/o wasserabstoßend behandeltes Caiciumcarbonai und 20 Gew.-% Po'iyäCTyianiidhärz
von hohem Molekulargewicht enthielten. Die entstandenen Kabel weisen folgende Eigenschaften auf:
Erwünsch'er Nennwert | Testergebnis | (2) | (3) | |
(D | 57 | 67 | ||
Fülldichte | 60% | 55 | b6,0 | 43,2 cm |
Durchschnittlicher | max. 88,9 cm | 35.6 | ||
Wasserwanderweg im Kern | ||||
nach 22 Tagen mit 0,91 m WS | υ,υ/ν | Ö.Ö75 | ||
Durchschnittliche | O.OB J ± 0,005 | O.OÖO | ||
gegenseitige Kapazität | ||||
Als weiteres Beispiel wurde ein Kabel hergestellt, bei dem als Füllstoff ein Gemisch aus Calciumcarbonat mit
ewer avrchxhmttUcissn Teilchengröße von 2 bis 3 μπ) verwendet wurde, das mit einer Oberflächenbeschichtung
von 2 Gew.-% Stearinsäure und aus einem Polyacrylamid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 25 μηι
und einem Molekulargewicht von 4xfO6 bestand, bei dem zwischen 20% und 25% der Acrylämidgrüppen
chemisch in Acrylsäuregruppen umgewandelt wurden.
Das Calciumcarbonat kann mit einer wasserabstoßenden langkettigen Fettsäure oder modifizierten Fettsäure
oberflächenbeschlchtet werden, die aus der Gruppe ausgewählt werden, welche aus Laurinsäure, Myristinsäure.
Palmitinsäure,Stearinsäure und Arachinsäure besteht.
Vorzugsweise ist das bei ocm Füllstoff benutzte Harz ein anionisches Polyacryfamidhar/. mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht zwischen 2j5x 10* und 7 χ Wund mit zwischen 12 und28% Acrylamidgruppen.
die chemisch in Acrylsäuregruppen umgewandelt wurden. Andere Beispiele von Harzen, die benutzt werden
können, sind ein Polyacrylamidharz, das durch Bestrahlung vernetzt wurde, ein durch Bestrahlung verletztes
Polycthylenoxid und ein hydrolisiertes Stärke-Pfropf-Polymerisat von Polyacrylnitril,
Claims (9)
1. Pulvermischung zur Verwendung als Wassersperrfüllung oder als Wassersperre für elektrische Kabel,
insbesondere für elektrische Kabel nach Patent Nr. 2605395, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mischung ein wasserabstoßend behandeltes Calciumcarbonat und wenigstens ein zur Bildung einer viskosen
Lösung rasch hydratisierbares Harz mit hohem Molekulargewicht enthält.
2. Pulvermischung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Calchi-ncarbonat mit einer wasserabstoßenden.
Iangkettigen Fettsäure oder einer modifizierten Fettsäure aus der Gruppe Laurin-, Myristin-,
Palmitin-, Stearin- und Arachinsäure überzogen ist
ίο
3. Pulvermischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein anionisches
Polyacrylamidharz mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2^j χ 106 bis 7 χ 106 und mit einem
Anteil von 12% bis 28% chemisch in Acrylsäuregruppen umgewandelten Acrylamidgruppen ist
4. Pulvermischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein durch Bestrahlung
vernetztes Polyacrylamid ist.
5. Pulvermischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß das Harz ein durch Bestrahlung
vernetztes Polyethyienoxid ist
6. Pulvermischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Harz ein hydrolisiertes
Stärke-Pfropf-Polymerisat von Polyacrylnitril ist
7. Pulvermischung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumcsrbonat mit Steann-ZO
säure oberfiächenbeschichtet ist, und daß das Harz Polyacrylamid mit einem Molekulargewicht von 4XiO6
und mit 20% bis 25% chemisch κι Acrylsäureg pen umgewandelten Acrylamidgruppen ist
8. Pulvermischung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Mischung 70 bis 95
Gewichtsprozent Calciumcarbonat und 5 bis 30 Gewichtsprozent Harz enthält
9. Pulvermischung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Mischung etwa 80 Gewichtsprozent
Calciumcarbonat und etwa 20 Gewichtsprozent Polyacrylamidharz enthält
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