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La présente invention se rapporte aux câbles électriques isolés comportant un diélectrique constitué par une matière isolante en fibres im- prégnées, généralement du papier, et en particulier, la présente inventibn est relative aux câbles stabilisés entièrement imprégnés, de ce genre, ain- si qu'à des composés d'imprégnation pour ces câbles, ces composés compre- nant une paraffine de pétrole micro-cristalline qui constitue l'ingrédient principal ou l'un des constituants principaux du composé; on appellera ces composés, dans la description qui va suivre "composés d'imprégnation à base de paraffine de pétrole micro-cristalline".
Lorsque l'on précise que le câble est complètement imprégné, on entend par cette expression que le câble est aussi complètement impré- gné qu'il est possible, le papier ou autre matière en fibres étant impré- gnés et les intervalles entre les spires et leurs couches étant comblés avec du composé; cette disposition a pour but de réduire au minimum la pos- sibilité de la formation de vides dans la gaine entourant le diélectrique;
d'autre part, on entend par l'expression "câble stabilisé" un câble tel que, lorsqu'un tronçon vertical de 9 mètres de câble ou davantage (câble à extrémités ouvertes) est chauffé jusqu'à sa température maximum prévue régnant dans le conducteur pendant son utilisation, pendant 7 jours ou davantage, la quantité de composé d'imprégnation qui s'écoule du câble ne dépasse pas 0,1% en volume de la@ quantité d'isolant que peut contenir la gaine de câble.
Dans la description du brevet britannique antérieur n 581.830 du 18 janvier 1945, la demanderesse a décrit un câble stabilisé complètement imprégéé dans lequel le produit d'imprégnation du câble est un composé plastique normalement solide constitué par de la paraffine de pétrole microcristalline ayant un point de fusion non inférieur à 80 C et par une huile minérale pour l'imprégnation de câbles ou par l'un dés plastifiants d'un groupe consistant en polyisobutène (polytsobutylène) ayant un poids 'moléculaire moyen compris entre 20. 000 et 100. 000 et en une résine ou encore par un mélange de cette huile avec l'un de ces plastifiants ou les deux, la proportion de paraffine de pétrole micro-cristalline entrant dans le composé n'étant pas inférieure à 55% en poids.
Un câble perfectionné de ce genre est décrit dans le brevet belge n 509. 999 du dans lequel, au lieu d'utiliser un composé de paraffine de pétrole micro-cristalline de laqualité mentionnée dans le brevet britannique précité, on utilise une paraffine de pétrole micro-cristalline ayant un point de fusion d'environ 88 C et une valeur de pénétration à l'aiguille d'environ 5 mm à 25 C et d'environ 35 mm à 70 C ou encore un mélange d'une paraffine de ce genre avec des paraffines de pétrole micro-cristallines ayant des valeurs de pénétration plus élevées aux températures élevées, ayant un point de fusion compris entre 85 C et 90 C et des valeurs de pénétration à l'aiguille comprises entre environ 5 et 6 mm à 25 C et entre environ 35 et 50 mm à 70 C,
la proportion de paraffine micro-cristalline dans le composé n'étant pas inférieure à environ 48% en poids lorsqu'on utilise une paraffine ayant une valeur de pénétration à l'aiguille de 35 mm à 70 C et n'étant pas inférieure à environ 50% en poids lorsque l'on utilise le mélange précité de paraffines.
Par l'expression "paraffine de pétrole micro-cristalline", on entend une par.affine du type petrolatum, c'est-à-dire une cire de pétroletum et/ou une paraffine du pétrole du type cérésine (suivant la définition et la classification de la revue "Journal of the Institute of P&trolum, Vol. 29, n 240, 1943, pages 361-363), corps qui ont des cristaux de dimensions relativement faibles par rapport à celles des paraffines du type cire de paraffine. On connait couramment une paraffine de ce genre sous le nom de "paraffine micro-cristalline" ou de "paraffine amorphe" et son point de prise en masse n'est généralement pas situé en-dessous de 71 C.
Les valeurs de pénétration à l'aiguille mentionnées précédemment et celles que l'on va donner par la suite sont des valeurs de pénétration à l'aiguille déterminées
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conformément à la méthode I.P. 49/46 de l'Institut du Pétrole.
Les huiles minérales servant à l'imprégnation des câbles, que l'on mentionne dans les brevets précités et dans la suite de la description sont celles, qui étaient, à l'époque du brevet n 581.830 précité, généralement connues par les fabricants de câbles, comme appropriées à l'imprégnation des câbles électriques pourvus d'un isolement de papier. Ils sont mentionnés, par exemple, dans le recueil d'articles relatifs aux huiles isolantes paru dans la revue "Journal of the Institution of Electrical Engineers, chapitre II, pages 3 à 64, Vol. 90, 1943". La viscosité de ces huiles varie depuis 11.000 centistokes ou plus à 0 C jusqu'à une viscosité d'environ 140 centistokes à O C qui est la viscosité des huiles dites "huiles pour câbles à âme creuse;'.
@
La demanderesse a actuellement constaté que l'on peut obtenir des composés d'imprégnation à base de paraffine de pétrole micro-cristalline pour des câbles stabilisés en incorporant une paraffine d'hydrocarbures synthétique à faible perte diélectrique ayant un point de fusion compris entre 85 et 120 C pour remplacer en partie la paraffine de pétrole microcristalline. Par l'expression "paraffine à faible perte diélectrique", la demanderesse entend une paraffine dont le facteur de puissance ne dépasse pas 0,005 à 100 C, quand on le détermine à 50 cycles par seconde et avec une contrainte diélectrique de 8 kV/cm.
Comme exemple préféré d'une paraffine synthétique de ce genre, on cite celle qui est vendue sous¯ la dénomination commerciale de "Super Hard Wax N 105". Cette paraffine a un point de fusion de 108-110 C et est obtenue par le procédé de Fischer-Tropsch. Elle a un poids moléculaire moyen d'environ 600. Un second exemple d'une paraffine synthétique de ce genre est celle qui est vendue sous la marque de fabrique "Alcowax". C'est une paraffine du genre du polyéthylène ayant un poids moléculaire compris entre 2.000 et 6. 000 et un point de fusion d'environ 110 C. Elle est fabriquée par la Société dite "Allied Chemical and Dye Corporation" à Buffalo, N. Y. (U.S.A).
L'incorporation d'une telle paraffine synthétique donne un composé dont le point de fusion est surprenamment plus élevé que celui d'un composé ayant la même composition, à cette exception près que la totalité de la paraffine est de la paraffine micro-cristalline de la même qualité.
En conséquence, en incorporant délia paraffine synthétique la demanderesse peut obtenir des composés de paraffine micro-cristalline pouvant être utilisés de façon appropriée dans la fabrication de câbles pouvant être utilisés à des températures supérieures, en utilisant, si on le désire, une paraffine micro-cristalline, dont une proportion a un point de fusion inférieur à 80 C. Dans une variante, on peut utiliser la praffine synthétique pour obtenir des composés d'imprégnation à base de paraffine micro-cristalline obtenus à partir de paraffines micro-cristallines à bas pont de fusion et dont les points de fusion sont approximativement les mêmes que ceux des mélanges dans lesquels la paraffine est entièrement de la paraffine microcristalline ayant un point de fusion de 80 C ou plus.
La quantité de paraffine synthétique d'hydrocarbures qui peut, conformément à la présente invention, se trouver présente dans le composé perfectionné à base de paraffine de pétrole micro-cristalline, est comprise entre environ 1% et environ 40% en poids du composé total, la proportion dépendant de la proportion et du point de- fusion de la paraffine de pétrole micro-cristalline, de la nature da l'huile d'imprégnation du câble (s'il s'en trouve) et, évidemment, de la ferme du câble et des conditions de travail dans lesquelles il doit être utilisé. Généralement, plus la proportion de la paraffine synthétique est grandeplus le point de fusion de la paraf-
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fine micro-cristalline est faible.
Comme on l'a déjà mentionné, la paraffi- ne synthétique préférée est celle qui est vendue sous la marque de fabrique "super Hard Wax N 105".La demanderesse préfère n'utiliser de l'"Alcowax qu'avec une plus grande proportion de la paraffine synthétique préférée que l'on a mentionnée, la quantité de paraffine "Alcowax" qui se trouve présen- te ne dépassant pas de préférence 15% en poids du composé.
Selon la nature, en particulier les caractéristiques viscosité- température de l'huile et des autres ingrédients (si on en utilise) du com- posé, la teneur totale en paraffine peut varier entre 20 et 100% en poids du composé total, pourvu que, lorsque la teneur totale en paraffine est si- tuée à la partie la plus basse de la gamme précitée, c'est-à-dire lorsqu'el- le est comprise entre 20% et 25%, l'huile utilisée ait une viscosité infé- rieure à 600 secondes Redwood, à 60 C.
Cependant, la teneur totale en paraf- fine est comprise de préférence entre 25% et 60%, les caractéristiques vis- cosité/température de l'huile utilisée étant telles que le composé ait une résistance au cisaillement suffisamment basse pour que le câble qui en est imprégné puisse être posé à des températures ambiantes faibles sans qu'il y ait un risque de rupture du diélectrique fibreux.
La demanderesse a constaté que l'augmentation des points de fusion des composés d'imprégnation à base de paraffine de pétrole micro-cristalline obtenus parl'incorporation d'une paraffine d'hydrocarbures synthétique à faibles pertes diélectriques ayant un point de fusion compris entre 85 et 120 C comme produit de remplacement partiel de la paraffine microcristalline est plus importante qu'on aurait pu le supposer en tenant compte de la quantité de matière de remplacement et du point de fusion plus élevé de cette matière de remplacement. L'augmentation par unité de produit de remplacement est plus prononcée à 1'extrémité inférieure de la gam- me et diminue lorsque la proportion de la paraffine synthétique augmente.
On le verra facilement en examinant le graphique du dessin annexé. La courbe A de ce graphique montre comment le point de fusion ordonnée d'un composé à base de paraffine micro-cristalline de pétrole, constitué par de la paraffine micro-cristalline de pétrole ayant un point de fusion de 80 C et une paraffine d'hydrocarbures synthétique à faible perte diélectrique d'un point de fusion de 108 C (Super Hard Wax n 105) varie en fonction de la proportion en abscisse de cette paraffine synthétique.
Dans un but de com- paraison, la courbe B montre comment le point de fusion en ordonnée d'un composé à base de paraffine micro-cristalline de pétrole, constitué par une paraffine micro-cristalline de pétrole ayant un point de fusion de 8000 et par une paraffine micro-cristalline de pétrole ayant un point de fusion de 90,5 C varie en fonction de la proportion(en abscisse) de cette dernière.
On peut voir d'après la courbe B qu'un composé contenant des quantités égales de paraffine micro-cristalline de pétrole d'un point de fusion (P.F.) de 80 C et de paraffine micro-cristalline de pétrole ayant un P.F. de 90,5 C a un point de fusion de 86,7 C qui est comparable au point de fusion moyen des composants qui est de 85 C. La courbe A permet de voir qu'un composé contenant des proportions égales de paraffine micro-cristalline de pétrole d'un point de fusion de 80 C et une paraffine d'hydrocarbures synthétique à faible perte diélectrique d'un point de fusion de 108 C a un point de fusion de 106 C qui se rapproche du point de fusion moyen des composants qui est de 94 C (soit une différence de 12 C).
On notera que, lorsque la proportion de paraffine synthétique atteint environ 20%, les courbes A et B sont parallèles.-La courbe C, obtenue en portant le rapport entre l'accroissement des points de fusion portée sur les courbes A et B en fonction du pourcentage de paraffine synthétique ou de paraffine de pétrole micro-cristalline à point de fusion élevé, permet de voir que l'efficacité inattendue de la paraffine synthétique comme produit élevant le point de fusion des composés à base de paraffine micro-cristalline est plus marquée lorsque la proportion est de quelques pour cent et que l'effet d'une proportion (en unités) de paraffine synthétique ajoutée diminue rapidement jusqu'à ce
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que la proportion de paraffine synthétique atteigne environ 20% en poids, point auquel la courbe s'aplatit.
A cet égard, lorsque l'obtention d'une augmentation du point de fusion pour un prix faible constitue un facteur principal à prendre en considération, la quantité de paraffine d'hydrocarbures synthétique à faible perte diélectrique qui est présente ne doit pas, de préférence dépasser 20% en poids du composé d'imprégnation.
En plus de ses composants essentiels, la paraffine de pétrole micro-cristalline et la paraffine synthétique précitées, et de l'huile minérale d'imprégnation des câbles, le composé d'imprégnation perfectionné conforme à l'invention doit contenir une faible proportion d'un ou plusieurs plastifiants tels que, par exemple, le polyisobutylène, la colophane, le polyéthylène et le caoutchouc butyl. La quantité de plastifiant qui peut être utilisée dépend de la caractéristique demandée au composé d'imprégnation ainsi que du ou des plastifiants utilisés et elle est déterminée par l'expérience selon les nécessités.
A titre d'exemple, on mentionne que la demanderesse a constaté qu'elle peut utiliser jusqu'à environ 1% en poids, par rapport au poids du composé, de polyisobutylène d'un poids moléculaire d'environ 80.000 pour augmenter la viscosité en phase liquide du composé, mais la demanderesse peut utiliser jusqu'à 5% en poids de polyé- thylene d'un poids moléculaire d'environ 3.000 ou@jusqu'à 5% en poids de caoutchouc butyl. Lorsque la colophane, constitue le plastifiant, la demanderesse peut en utiliser jusqu'à 30% en poids par rapport âu poids du composé.
Lorsqu'on utilise deux de ces plastifiants (ou davantage) ensemble, la quantité de l'un d'eux dépend de la quantité de l'autre, par exem- ple si, au lieu d'utiliser 5% de polyéthylène d'un poids moléculaire de 3.000, on en utilise 4%, on peut utiliser 1% de polyéthylène (poids moléculaire 3. 000) au lieu de 5% que l'on pourrait utiliser s'il n'y avait pas d'autre plastifiant.
On peut ajouter, si cela est nécessaire, de petites proportions, à savoir de 0.01 à 1% d'autres ingrédients tels que des anti-oxydants et des produits séquestrant les métaux (désactivateurs). Gomme exemple des anti-oxydants on cite le phényl-bêta-naphtylamine, que.l'on peut-incorporer en des proportions allant jusqu'à 0,2% en poids du composé et comme exemple des produits mentionnés en dernier, on cite la NN'-disalicylidène éthylène diamine que l'on peut incorporer en des proportions allant jusqu'à 0,02% en poids du composé.
On peut préparer les composés perfectionnés simplement en chauffant ensemble les quantités nécessaires de paraffine de pétrole microcristalline et de paraffine d'hydrocarbures synthétique à faible perte diélectrique et, lorsque, comme cela est généralement le cas, le composé doit en contenir, l'huile d'imprégnation pour câble, à une température del2U à 130 C pendant environ deux à quatre heures, tout -en remuant. On peut ef- fectuer le mélange dans une atmosphère inerte, par exemple dans une atmosphère d'azote, mais ce n'est pas essentiel car les ingrédients résistent à l'oxydation.
On peut ajouter sans difficultés le polyéthylène et/ou la colophane quand cela est nécessaire mais, lorsque l'on désire ajouter du polyisobutylène de poids moléculaire élevé et/ou du butyl caoutchouc, on doit les ajouter sous forme d'une charge principale constituée par 1¯'un. d'entre eux ou par les deux, dans la paraffine de pétrole micro-cristalline ou dans une autre paraffine appropriée. La paraffine micro-cristalline dans laquelle est incorporée du polyisobutylène est vendue sous la marque de commerce "Mycroply 30".
On donne ci-après des exemples des composés d'imprégnation contenant de la paraffine de pétrole micro-cristalline conformesà la présente invention qui sont appropriés à l'utilisation dans la fabrication des câbles stabilisés isolés par du papier imprégné.
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EXEMPLE 1.
EMI5.1
<tb>
<tb>
Paraffine <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> micro-cristalline
<tb> (Point <SEP> de <SEP> fusion <SEP> 1 <SEP> 80 C, <SEP> valeurs <SEP> de <SEP> pénétration <SEP> par <SEP> l'aiguille <SEP> de <SEP> 17 <SEP> à <SEP> 25 C
<tb> et <SEP> supérieure <SEP> à <SEP> 200 <SEP> à <SEP> 60 C).............. <SEP> 99 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> "Super <SEP> Hard <SEP> Wax" <SEP> n <SEP> 105 <SEP> ................. <SEP> 1 <SEP> partie <SEP> en <SEP> poids
<tb>
Ce composé a un point de fusion de 85 C et convient pour des câbles soumis à des températures de conducteur atteignant 70 C, pourvu que le câble soit chauffé avant d'être soumis à une courbure importante. On notera que l'augmentation du point de fusion résultant de la présente de 1% de paraffine synthétique est d'environ 6,25%.
EXEMPLE 2.
EMI5.2
<tb>
<tb>
Paraffine <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> micro-cristalline
<tb> (Point <SEP> de <SEP> fusion <SEP> de <SEP> 88 c <SEP> et <SEP> valeurs <SEP> de
<tb> pénétration <SEP> à <SEP> l'aiguille <SEP> de <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 25 C <SEP> et
<tb> de <SEP> 35 <SEP> à <SEP> 70 c <SEP> ........................... <SEP> 45 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> "Super <SEP> Hard <SEP> Wax <SEP> n <SEP> 105" <SEP> ................. <SEP> 5 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> Huile <SEP> pour <SEP> câble <SEP> à <SEP> bain <SEP> d'huile
<tb> (Viscosité <SEP> 140 <SEP> centistokes <SEP> à <SEP> 0 C
<tb> et <SEP> 7,3 <SEP> centistokes <SEP> à <SEP> 60 C)............. <SEP> 50 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb>
Ce composé a un point de fusion de 89 c et est approprié pour des câbles utilisés à des températures dans le conducteur atteignant 70 C.
Dans ce cas, l'augmentation du point de fusion, obtenue en remplaçant une partie de la paraffine de pétrole micro-cristalline par 3a paraffine synthétique dans la mesure indiquée, est de 9 C (un composé contenant 50 parties en poids de la paraffine de pétrole mentionnée et 50 parties en poids de l'huile spécifiée ayant un point de fusion de 80 C). Ceci revient à dire que l'incorporation de 5% de la paraffine synthétique augmente le point de fusion de 11%.
EXEMPLE 3.
EMI5.3
<tb>
<tb>
Paraffine <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> micro-cristalline
<tb> telle <SEP> que <SEP> décrite <SEP> dans <SEP> l'exemple <SEP> 2 <SEP> ...... <SEP> 40 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> "Super <SEP> Hard <SEP> Wax <SEP> n <SEP> 105" <SEP> ................. <SEP> 15 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> Huile <SEP> pour <SEP> câble <SEP> à <SEP> bain <SEP> d'huile <SEP> telle
<tb> que <SEP> spécifiée <SEP> dans <SEP> l'exemple <SEP> 2.......... <SEP> 45 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb>
Ce composé a un point de fusion de 96 C et est approprié pour des câbles utilisés à des températures dans le conducteur atteignant 85 C.
Un composé contenant 55 parties en poids de la paraffine de pétrole men- tionnée et 45 parties en poids de l'huile spécifiée a un point de fusion de 81 C, ce qui fait que l'augmentation du point de fusion obtenue par l'introduction de 15% en poids de la paraffine synthétique est de 15 C ou 18,5% EXEMPLE 4..
EMI5.4
<tb>
<tb>
Paraffine <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> micro-cristalline
<tb> spécifiée <SEP> dans <SEP> l'exemple <SEP> 1............... <SEP> 30 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> "Super <SEP> Hard <SEP> Wax <SEP> n <SEP> 105.................. <SEP> 30 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids.
<tb>
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Huile pour câble à bain d'huile telle que .spécifiée dans l'exemple 2....... 40 parties en poids.
Ce composé a un point de fusion de 98 C et est approprié pour des câbles soumis à des températures dans le conducteur atteignant 87 C.Un composé consistant en 60 parties en poids de la paraffine de pétrole spécifiée et 40 parties en poids de l'huile pour câble à bain d'huile spécifiée a un point de fusion de 75 C, ce qui fait que l'augmentation du point de fusion résultant du remplacement de la moitié de la paraffine de pétrole par de la paraffine synthétique est de 23 C ou 31 pour cent.
EXEMPLE.5.
EMI6.1
<tb>
<tb>
Paraffine <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> micro-cristalline
<tb> telle <SEP> que <SEP> spécifiée <SEP> dans <SEP> l'exemple <SEP> 1........ <SEP> 25 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> "Super <SEP> Hard <SEP> Wax <SEP> n <SEP> 105" <SEP> .................... <SEP> 23 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> Alcowax <SEP> (poids <SEP> moléculaire <SEP> 2.000) <SEP> .......... <SEP> 14 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> Huile <SEP> pour <SEP> câble <SEP> à <SEP> bain <SEP> d'huile <SEP> telle
<tb> que <SEP> spécifiée <SEP> dans <SEP> l'exemple <SEP> 2..............
<SEP> 40 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb>
Ce composé a un point de fusion de 98 C et est approprié pour des câbles soumis à des températures dans le conducteur atteignant environ 87 C Il soutient très bien la comparaison avec un composé contenant 60 parties en poids de la paraffine de pétrole spécifiée dans l'exemple 1 et 40 parties en poids de l'huile pour câble spécifiée, qui a un point de fusion de 73 C.
EXEMPLE 6.
EMI6.2
<tb>
<tb>
Paraffine <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> micro-cristalline
<tb> Point <SEP> de <SEP> fusion <SEP> 75 C <SEP> .................... <SEP> 80 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> "Super <SEP> Hard <SEP> Wax <SEP> n <SEP> 105 <SEP> n <SEP> ................ <SEP> 20 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb>
Ce composé a un point de fusion de 93 G, bien que le point de fusion de la paraffine de pétrole micro-ctistalline soit seulement de 75 C.
Il est approprié pour des câbles soumis à des températures dans le conducteur atteignant environ 80 C.
EXEMPLE 7.
EMI6.3
<tb>
<tb>
Paraffine <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> micro-cristalline
<tb> ayant <SEP> un <SEP> point <SEP> de <SEP> fusion <SEP> de <SEP> 75 C <SEP> ......... <SEP> 65 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> "Super <SEP> Hard <SEP> Wax <SEP> n <SEP> 105" <SEP> .................. <SEP> 5 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> Huile <SEP> pour <SEP> câble <SEP> à <SEP> bain <SEP> d'huile <SEP> telle
<tb> que <SEP> spécifiée <SEP> dans <SEP> l'exemple <SEP> 2 <SEP> ...........
<SEP> 30 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb>
Ce composé a un point de fusion de 76 C et est approprié pour des câbles soumis à des températures dans le conducteur atteignant environ 65 C et il est l'équivalent d'un composé constitué par 30 parties en poids d'une huile de ce genre et 70 parties en poids de la paraffine de pétrole micro-cristalline spécifiée dans l'exemple 1, c'est-à-dire une paraffine ayant un point de fusion de 80 C.