DE2726398C2

DE2726398C2 - Pulvermischung als Wassersperrfüllung oder Wassersperre für elektrische Kabel

Info

Publication number: DE2726398C2
Application number: DE2726398A
Authority: DE
Inventors: Leo Victor Pointe-Claire Quebec Woytiuk
Original assignee: Northern Telecom Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1976-06-14
Filing date: 1977-06-10
Publication date: 1985-02-07
Also published as: FR2355361B1; SE7902152L; JPS538786A; SE7706838L; FR2355361A1; NL7706518A; ES459758A1; IT1077242B; CA1011836A; DE2726398A1; GB1577531A; US4002819A

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,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

27 26 3SJ Patentansprüche:

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