CS248459B1 - Zmesná izolačná hmota pre výplň medzižilových priestorov celoplastových oznamovacích káblov - Google Patents

Abstract

Zmesná výplňová izolačná hmota je určená pre vyplnenie medzižilových priestorov oznamovacích káblov s celoplastovým pláš- ťom. Výplňová hmota je zložená z inhibovanélio polypropylénového oleja a amorfného polypropylénu a podfa požiadaviek na speciálně vlastnosti kábla sa zmes ešte upravuje přidáním vysokotlakového polyetylénu alebo mikrokryštalického vosku. Výplňová hmota má dobré rheologické vlastnosti a výhodné sa využije ako zábrana proti vnikaniu vlhkosti vo výrobě plněných káblov.

Description

Predmetom vynálezu je zmesná izolačná hmota určená pre vyplnenie medzižilových priestorov ce'oplastových úložných oznamovacích káblov, ktorých vodiče sú izolované obvykle špeciálnymi typmi polyetylénu plného alebo pěnového. Účelom vynálezu je pomocou takejto hmoty zabezpečit ochranu před vniknutím a šířením sa vody v kábli pri súčasnom zlepšení spracovatelských a prevádzkových vlastností takéhoto typu výplňovej hmoty.

Pri havarijnom poškodení kábla v teréne, pri odstraňovaní porúch, alebo pri inej manipulaci! s káblami v teréne ako je spájenie a ukladanie káblov v teréne, resp. v dosledku netěsností káblových spojov a i móžs dojsť k vniknutiu vlhkosti a k jej pozdlžnemu šíreniu sa v kábli. Voda v kontake s izolovanými vodičmi spósobuje zhoršenie přenosových parametrov, sposobených zvýšením kapacity a tlmenia kábla, dochádza k presluchom a kabel sa znehodnocuje.

Aby sa vylúčila možnost vníkutia vody do káblovej duše, priestory medzi žilami sa vyplňajú režnými p’niacimi hmotami hydrofóbneho charakteru, pričom na ich přípravu sa používajú suroviny na báze prírodných aj syntetických materiálov. Vlastnosti plniacich hmůt, okrem hlavnej funkčnej vlastnosti, t. j. zabránenie vniknutia a šírenia sa vody v kábli, by mali ideálne spňať nasledové požiadavky, ktoré majú v podstatě charakter’íyzikálno chemický, elektroizolačný a ekonomický: hmoty nesmú nepriaznivo vplývať na fyzikálně alebo elektroizolačné vlastnosti polyetylénovej izolácie počas dlhodobej prevádzky kábla, ich relativná permitivita sa má čo najviac blížit k hodnotě 1, musia byť dostatočne mákké pri vetmi nízkých teplotách, aby nepriaznivo neovplyvňovali flexibilitu kábla, musia byt stabilně čo ťo oddetovania sa jednotlivých zložiek, musia sa dat íahko plnit a nesmú mať tendenci vytékat z kábla v prevádzkových podmienkach. Přítomnost plniacej hmoty nesmie nepriaznivo vplývať na normálny proces spájania káblov a na přenosové charakteristiky káblov. Hmota nesmie byť zdravotně závadná a konečne jej aplikácia nesmie podstatné ovplyvnif. ani technologický proces výroby káblov ani cenu káblov.

Známe riešenia splňujú horeuvedené požiadavky praxe iba v čiastočnej miere, nekomplexne, v obmedzenom rozsahu niektorej technickej, technologické] alebo ekonomickej výhody, charakteristickej pre jednotlivé typy hmot.

Nevýhody tohto stavu sa odstraňujú pódia předloženého vynálezu riešením, pódia ktorého zmesná izolačná hmota pre výplň metízižilových priestorov celoplastových oznamovacích káblov s polyolefínovou, například polyetylénovou izoláciou, ktorá slúži ako ochrana proti vzniknutiu a šíreniu sa vody v kábli, pozostáva z homogenizovanej zmesi: aj 39 až 98,9 hmotnostných percent polypropylénového oleja, ktorého hustota je v rozmedzí 815,0 až 940,0 kg/m³, viskozita pri 100 °C je 4 až 50 mm²/s, molekulová hmotnost 168 až 3 000 měrný vnútorný odpor pri 90 T je 1.10¹⁰ ohm;

b) 0,1 až 1,0 hmotnostných percent antioxidantu, na. báze tieneného fenolu, výhodné 2,6 di-terc.-butyl-p-krezolu;

cj 1 až 39 hmotnostných percent amorfného polypropylénu, ktorého bod tuhnutia stanovený metodou krúžok-guhčka, pódia ČSN 65 7 060 je minimálně 100 ^CC a ktorý má maximálně 20 hmotnostných percent steroblokového a izotaktického polypropylénu, stanovené ako nerozpustný podiel v n-heptáne podlá Natta; a/alebo

d) maximálně 15 hmotnostných percent polyolefínu, výhodné vysokotlakového polyetylénu s indexom toku taveniny 50 až 500 a hustotou maximálně 920 kg/m³, a/alebo v případe zvýšených nárokov na Teologické vlastnosti výplňovej hmoty sa přidává:

e) maximálně 15 hmotnostných percent mikrokryštalického vosku, výhodné cerezínu pre elektrotechnické účely, s bodom skvapnutia pódia Ubbelohdeho minimálně 50 °C.

Zmesná izolačná hmota podlá vynálezu sa připraví běžným výrobným postupom tak, že podiely specifikovaných zložiek v udanom poradí sa postupné pridávajú po homogenizovaní a rozpuštění predcházajúcej zložky pri normálnom tlaku a teplote 150 až 170 °C, pričom na rozpustenie mikrokryštalického vosku, sa využije tepelná energia predzmesi, čím sa zabráni tepelnej degradácii vosku.

Amorfný polypropylén vzniká ako vediajší produkt pri výrobě izotaktického polypropylénu. Pre túto aplikáciu vyžaduje tepelnú úpravu, pri ktorej sa z matečného lúhu odstraní rozpúš<adlo a voda. Získá sa tým tavenina. s výbornými elektrickými vlastnosťami, ktorá obsahuje zmes ataktického, steroblokového a izotaktického polypropylénu, pričom každá z týchto zložiek ako súčasf zmesnej izolačnej hmoty pSsohí specificky odlišné a přitom priaznivo na výsledné funkčně vlastnosti hmoty. Přítomný ataktický polymer, ktorého molekulová hmotnost sa pohybuje okolo 10 000 zabezpečuje dobru rozpustnost v polypropylénovom oleji, steroblokové štruktúry so širokým spektrom molekulových hmotností až do 300 003 spolu s izotaktíckým polymérom sú pri prevádzkovej teplote káblov obmedzeno rozustné, v zmesi sú rozptýlené a vytvárajú preto priestorové zábrany proti migrácii impregnantu čím působila ako účinný zvyšovač bodu skvapnutia a bodu maknutia. V případe amorfných polypropylénov, ktoré obsahujú menej vysokomolekulárnych štruktúr zlepšeme uvedených parametrov sa dosiahnu prídavkom ďalšieho polyméru, výhodné po6 lyetylénu do zmesného izolantu. Prídavok mikrokryštalického vosku umožňuje plynule měnit Teologické vlastnosti hmoty — viskozitu a konzistencím V důsledku toho plniaca hmota má výborné spracovateíské vlastnosti, možnos plynulej změny viskozity a konzistencie umožňujú plnenie káblov ako pri teplotě okolia tak aj pri zvýšených teplotách.

Vhodnou kombináciou zložiek sa dosiahne optimálna znášanlivosť různých systémov izolácia — plniaca hmota, získajú sa dostatečné hydrofóbne a stabilně gély roznej konzistencie, pričom nedochádza k odlučovaniu jednotlivých zložiek plniacej hmoty ani v procese technologie výroby plněných káblov ani počas ich dlhodobej prevádzky. Potřebné zložky zmesi sú dostupné a ich cena je relativné nízká, výhodná a riešenie přitom umožňuje buď čiastočne nahradit, alebo celkom vylúčiť použitie mikrokryštalického vosku využitím amorfného polypropylénu ako zmesnej zložky hmoty.

Zmesná izolačná hmota má výborné elektrické vlastnosti v celej oblasti teplot, ktoré prichádzajú do úvahy pri prevádzkovaní plněných káblov a v celej vysokofrekvenčnej oblasti využívanej pre siete s digitálnym prenosom, například pre systémy PCM I. a II. rádu s kmitočtovým pásmom do asi 8 MHz. Hmota, je přitom zdravotně nezávadná a nemá nepriaznivé zdravotně účinky na pracovníkov ani v procese jej výroby ani v procese technologie výroby plněných káblov a ani pri montáži a opravách káblov. Zmesná izolačná hmota nedegraduje, nemení vlastnosti pri procesoch ked’ dochádza k zahriatiu na vyššie teploty v priebehu jej výroby a pri plnění káblov, ani v prcvádzkových podmínkách, takže trvale zabezpečuje dobié přenosové charakteristiky káblov.

Riešenie podlá vynálezu splňuje teda potřeby praxe komplexně a maximálně sa přibližuje k stavu, ked vlastnosti plniacej hmoty súčasne splňajú požiadavky ako fyzikálnochemíckého, tak elektroizolačného ako aj ekonomického charakteru.

Příklad 1

K 100 hmotnostným dielom polypropylénového oleja typu Propyloil Z-800, ktorý mal priemernú molekulová hmotnost 800, viskozitu pri 100 °C 22,55 mm²s^_1. hustotu pri 20 °C 850,3 kg/m³ a měrný vnútorný odpor pri 90 °C 1,8.10¹¹ ohm.m sa přidalo 0,125 hmotnostných dielov 2,6 di-terc.-butyl-p-krezolu za miešania pri teplote asi 80 °C. Takto aditivovaný polypropylénový olej sa za miešania pri atmosférickom tlaku zahrial na teplotu 160 až 170 °C a do zohrlateho oleja sa postupné za miešania přidal v množstve 12,51 hmotnostných dielov amorfný polypropylén s bodom maknutia krúžok gulička 147 °C, ktorý obsahoval 8,7 hmotnostných percent nerozpustných podielov v n-heptane pri laboratórnej teplote a 12,51 hmotnostných dielov polyetylénu s hustotou 916 kg/m³ a indexom toku taveniny 208,3. Zmesné zložky sa miešali až do zhomogenizovania, ku kterému došlo v priebehu 60 minút pri přípravě celkového množstva asi 3 kg izolačnej hmoty. Výsledná izolačná plniaca hmota mala zloženie 79,9 hmotnostných percent polypropylénového oleja, 10 hmotnostných percent amorfného polypropylénu, 0,1 hmotnostných percent 2,6-di-terc.-butyl-p-krezolu ako antioxidantu a 10 hmotnostných percent polyetylénu a vykazovala následovně vlastnosti: kinematická viskozita pri 100 °C 640mm²s^_1, bod skvapnutia pódia Ubbelohdeho 96 °C, bod maknutia krúžok gulička 87 °C, penetrácia kužeiom pri 23 °C 295X0,1 mm, bod lámavosti pódia Fraasa pod —50 °C, měrný vnútorný odpor pri 80 °C 8,9.10¹¹ ohm.m,, hodnota stratového činiteia a relatívnej permítivity pri 80 °C a 50 Hz 0,00021, resp. 1,82, pri 23 °C — pri 100 kHz 0,00073, resp. 2,31, pri 2 MHz 0,00299, resp. 2,21 a pri 10 MHz 0,01426, resp. 2,38.

Příklad 2

K 100 hmotnostným dielom polypropylénového oleja (ako v príkl. 1] sa přidalo 0,13 hmotnostných dielov 2,6 di-terc.butyl-p-krezolu za miešania při teplote asi 80 °C. Inhibovaný polypropylénový olej sa za miešania pri atmosférickom tlaku zahrial na teplotu 163 až 170 °C a do zahriateho oleja sa postupné za miešania přidal v množstve 13 hmotnostných dielov amorfný polypropylén (ako v príkl. 1], 3,9 hmotnostných dielov polyetylénu s hustotou 916 kg/m³ a indexom toku taveniny 208,3 a 13 hmotnostných dielov mikrokryštalického ropného vosku, který mal bod skvapnutia pódia Ubbelohdeho 82 °C a viskozitu pri 100 °C 14,3 mm²s*¹. Zmesné podiely sa miešali až do zhomogenizovania, ku ktorému došlo v priebehu 70 minút pri přípravě celkového množstva asi 3 kg izolačnej hmoty. Výsledná izolačná plniaca hmota mala zloženie 76,9 hmotnostných percent polypropylénového oleja, 10 hmotnostných percent amorfného polypropylénu, 10 hmotnostných percent mikrokryštalického ropného vosku — ceresínu, 3 hmotnostných percent polyetylénu a 0,1 hmotnostných percent 2,6 di-terc.-butyl-p-krezolu ako antioxidantu a vykazovala následovně vlastnosti: kinematická viskozita pri 100 °C 235 mm²s^_1, bod skvapnutia pódia Ubbelohdeho 88 °C, bod maknutia krúžok gulička 60 °C, penetrácia kužeiom pri 23 °C 177X0,1 mm, bod lámavosti pódia Fraasa pod —50 °C, měrný vnútorný odpor pri 80 °C 2),1.10¹¹ ohm.m, hodnotu stratového činiteia a relatívnej permitivity pri 80 °C a 50 Hz 0,00422, resp. 2,14, pri 23 °C — pri 100 kHz 0,00086, resp. 2,30, pri 2 MHz 0,00244, resp. 2,30 a pri 10 MHz 0,01092, resp. 2,30.

248439

Příklad 3

Skúšobné telieska z dvoch typov izolačného rýchlostriekatelného polyetylénu A,B sa ponořili do komerčenej hmoty typu Petroleum Jelly a do zmesnej izolačnej hmoty podl'a vynálezu a udržiavali sa počas 10 dní pri teplote 70 °C. Sledoval se nárast hmotnosti polyetylénových teliesok spůsobený absorpciou hmot ako aj pokles pevnosti v tahu a tažnosti charakterizujúci změnu mechanických vlastností polyetylénov. Z vlastností polyetylénov zahrnutých v nasledujúcej tabutke je zřejmé, že jednak absorpcia hmoty podlá vynálezu v polyetylénoch různého původu je nižšia, a jednak degradácia mechanických vlastností polyetylénov po kontakte s hmotou podlá vynálezu je menšia ako v případe komerčnej hmoty Petroleum Jelly, čo dává dobré předpoklady dlhodobej životnosti káblov plněných hmotou podl'a vynálezu.

V nasledujúcej tabulke sú uvedené vlastnosti PE po stárnutí v styku s hmotami pri 7 0°C 10 dní.

Druh PE dostičky

Druh hmoty Mechanické vlastnosti PE podlá CSN 64 30 10 _ Medza pevnosti Ťažnosť v tahu pri přetrhnutí pri přetrhnutí (MPa) (%)

Prírastok hmotnosti PE (hm %)

původně hodnoty PE	14,95	526	0
Podlá příkladu 1	10,43	338	5,18
A Podfa příkladu 2	10,50	383	5,48
Petroleum Jelly	10,12	320	7,25
původně hodnoty PE	17,41	572	0
Podfa příkladu 1	11,40	392	5,29
B Podfa příkladu 2	11,74	351	5,39
Petroleum Jelly	10,92	325	7,55

Riešenie podlá vynálezu možno využit vkábelovniach pri výrobě plněných celoplas-

Claims (1)

1. Zmesná izolačná hmota pre výplň medzižilových priestorov celoplastových oznamovacích káblov, vhodná ako ochrana proti vnikaniu a šíreniu sa vody v kábli, vyznačujúci sa tým, že hmota je homogenizovaná zmesou

   39 až 98,9 hmotnostných percent polypropylénového oleja o molekulovej hmotnosti 168 až 3 000, hustotě 815 až 940 kg/m³, viskozite pri 100 °C 4 až 50 mm²/s a s měrným vnútorným odporom pri 90 °C minimálně 1.10¹⁰ ohm.m,

   0,1 až 1,0 hmotnostných percent antioxidantu na báze tieneného fenolu, výhodné 2,6 di-terc.-butyl-p-krezolu,

   VYNALEZU

   1 až 30 hmotnostných percent amorfného polypropylénu s bodom máknutia minimálně 100 °C s obsahom maximálně 20 hmotnostných percent steroblokových a izotaktických štruktúr rozptýlených v ataktickom polyméri, a/alebo dalšou zložkou zmesi je maximálně 15 hmotnostných percent polyolefínu, výhodné vysokotlakého polyetylénu s indexom toku taveniny 50 až 500 a hustotou maximálně 920 kg/m³, a/alebo maximálně 15 hmotnostných percent mikrokryštalického vosku, výhodné cerezínu pre elektrotechnické účely, s bodom skvapnutia minimálně 50 °C.