EP0155430A1 - Verfahren zum Herstellen einer Füllmasse für längswasserdichte elektrische und/oder optische Kabel - Google Patents
Verfahren zum Herstellen einer Füllmasse für längswasserdichte elektrische und/oder optische Kabel Download PDFInfo
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a filling compound for the longitudinal sealing of an electrical and / or optical cable, in particular a communication cable, the filling compound consisting of a mixture of a water-repellent, wax-like substance (e.g. petrolatum) with micro-small hollow bodies made of elastic plastic, and to a method for filling a cable with the aforementioned filler.
- a water-repellent, wax-like substance e.g. petrolatum
- the wall of the hollow body consists of an elastic material such that the hollow bodies can be compressed under the influence of greater forces to a volume that is less than half of the original volume and the if these forces are no longer present, assume their original volume and shape again (DE-PS 31 50 909).
- the spatial extent of individual undeformed hollow bodies is ⁇ 100 ⁇ m.
- Hollow bodies of this type are produced by means of special processes from plastics on the basis of polyvinylidene chloride copolymer, the process being carried out in such a way that isobutane as the propellant gas has entered the hollow bodies and the hollow bodies have an average spatial extent (diameter of ⁇ 10 pm).
- the foaming process in which the volume of the hollow bodies increases approximately 10 to 100 times, is then carried out with the supply of thermal energy.
- air is mixed into the mass during the mixing process. This air is very annoying because it separates in the cable and can lead to the formation of channels, which makes the cable permeable to water again in the longitudinal direction.
- the filling compound produced in this way must therefore be degassed before it is filled into a cable. It is also disadvantageous that the already foamed hollow bodies are subjected to considerable mechanical loads during the mixing process, so that part of the bodies are destroyed in the process, whereby the value of the dielectric constant increases in an undesirable manner.
- the invention is therefore based on the object of a method for mixing water-repellent, wax-like substances, such as. Petrolat, to indicate with hollow bodies, which is free from the aforementioned disadvantages.
- foamable hollow bodies are mixed before foaming with the water-repellent, wax-like substance at a temperature at which the viscosity of the substance is low (quasi-liquid), but the foaming of the hollow bodies does not yet occur and that the expansion takes place after the mixing process has ended by supplying heat.
- the water-repellent, wax-like substance will preferably be selected so that it releases propellant gas emerging from the hollow bodies during the expansion process. This prevents unwanted gas pockets in the filling compound.
- a device for carrying out the method according to the invention will preferably be designed so that the heat is supplied via continuous heat exchangers.
- the low dielectric constant can only be achieved if all the hollow bodies go through the same defined heat-time program in the heating process.
- the hollow plastic bodies are exposed to the expansion temperature for too long, there is a risk that they will collapse. It is therefore difficult to heat up the filling compound in significant layer thicknesses (approximately of the order of magnitude 1 cm) solely by heat conduction.
- the heat is supplied via a continuous heat exchanger, which is preferably designed so that the mixture to be heated can be contacted in thin layers with the heat source, there are no difficulties with the homogeneous heating of the filling compound.
- pure petroleum jelly as is usually used for the longitudinal sealing of cables or the like, with a dielectric constant of approximately 2.3 and of foamable plastic hollow bodies made of polyvinylidene chloride acrylonitrile copolymer with a dielectric constant of approximately 4 and a starting temperature of the hollow body expansion of about 90 ° C.
- the petroleum jelly has previously been heated to about 85 ° C, being careful not to exceed this value.
- the mixture obtained is passed through a heat exchanger in thin layers, the heating surface temperature of which is approximately 125 ° C.
- the mixture is guided in such a way that the residence time in the heat exchanger does not exceed 60 seconds. If you increase the heating surface temperature to 130 ° C, the dwell time must be limited to 30 seconds.
- the mass When leaving the heat exchanger, the mass has a temperature of approx. 115 ° C.
- the hollow bodies are foamed, the mass is cooled to 60 ° C in a further heat exchanger and can then be filled directly into a cable.
- the filling compound produced in this way has a specific density of 0.42, a dielectric constant of about 1.5 and has 56 percent by volume of hollow body.
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Abstract
Zum Herstellen einer Füllmasse für längswasserdichte Kabel, die auf Petrolatbasis fußt und mit mikrokleinen Hohlkörpern gemischt ist, erfolgt der Mischprozeß vor dem Aufschäumen der Hohlkörper.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Füllmasse zum Längsdichten eines elektrischen und/oder optischen Kabels, insbesondere eines Nachrichtenkabels, wobei die Füllmasse aus einer Mischung einer wasserabstoßenden wachsartiqen Substanz (z. B. Petrolat) mit mikrokleinen Hohlkörpern aus elastischem Kunststoff besteht und auf ein Verfahren zum Füllen eines Kabels mit der zuvor erwähnten Füllmasse.
- Bei Kabeln besteht die Gefahr, daß sich die bei einer Beschädiqung des Kabelmantels eindringende Feuchtigkeit längs des Kabels ausbcreiten kann und so die elektrischen Eigenschaften des Kabels nachhaltig verschlechtert werden. Dieses Problem ist seit längerer Zeit bekannt. Es gibt daher zahlreiche Vorschläge, wie man dem Vordringen des Wassers in der Kabelseele Einhalt gebieten kann. Aus diesen Vorschlägen hat sich in letzter Zeit mit recht gutem Erfolg das Füllen von Kabeln mit kunststoffisolierten Adern, insbesondere von Nachrichtenkabeln, mit einer als Petrolat bezeichneten wachsartigen Masse durchgesetzt (GB-PS 987 508).
- Die als Petrolat bezeichnete Füllmasse, die eine Dielektrizitätszahl von etwa 2,3 hat, setzt aber die.Betriebskapazität von damit gefüllten Kabeln um ungefähr 20 % herauf. Aus diesem Grunde ist bereits vor einiger Zeit vorqeschlagen worden, dieser Füllmasse mikrokleine Hohlkörper beizumischen, um so gasgefüllte, abgekapselte Bereiche im Kabel zu schaffen und damit die Dielektrizitätszahl zu verbessern (DE-PS 19 36 872). Besonders gute Erfolge
- werden rit einer Füllmasse aus Petrolat und mikrokleinen Hohlkörpern erzielt, bei der die Wandung der Hohlkörper aus einem elastischen Stoff solcher Art besteht, daß sich die Hohlkörper unter dem Einfluß größerer Kräfte auf ein Volumen zusammendrücken lassen, das geringer als die Hälfte des Ursprungsvolumens ist und die bei nicht mehr Vorhandensein dieser Kräfte ihr ursprüngliches Volumen und ihre Gestalt wieder annehmen (DE-PS 31 50 909). Dabei ist die räumliche Ausdehnung einzelner nicht verformter Hohlkörper < 100 µm.
- Derartige Hohlkörper werden nach speziellen Verfahren aus Kunststoffen auf der Basis von PolyvinylidenchloridCopolymer hergestellt, wobei das Verfahren so geführt wird, daß in die Hohlkörper Isobutan als Treibgas gelangt ist und die Hohlkörper eine durchschnittliche räumliche Ausdehnung (Durchmesser von < 10 pm) aufweisen. Unter Zufuhr von Wärmeenergie wird dann der Aufschäumprozeß durchgeführt, bei dem sich das Volumen der Hohlkörper etwa auf das 10 - 100fache vergrößert.
- Eine Füllmasse mit den oben erwähnten Eigenschaften, die eine Dielektrizitätszahl von etwa 1,6 bis 1,3 aufweist, hat man bisher in der Weise hergestellt, daß Hohlkörper auf Kunststoffbasis zunächst'aufqeschäumt und dann mit einer wasserabweisenden, wachsartigen Substanz gemischt werden. Dabei ist jedoch nicht zu vermeiden, daß beim Mischvorgang Luft in die Masse untergerührt wird. Diese Luft ist sehr störend, weil sie im Kabel separiert und zur Ausbildung von Kanälen führen kann, wodurch das Kabel in Längsrichtung wieder wasserdurchlässig wird. Die so erzeugte Füllmasse muß daher vor dem Einfüllen in ein Kabel entgast werden. Außerdem ist nachteilig, daß die bereits aufgeschäumten Hohlkörper bei dem Mischvorgang erheblich mechanisch belastet werden, so daß ein Teil der Körper dabei zerstört wird, wodurch der Wert der Dielektrizitätszahl sich in unerwünschter Weise erhöht.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Mischen von wasserabstoßenden, wachsartigen Substanzen, wie z. Petrolat, mit Hohlkörpern anzugeben, das frei von den zuvor erwähnten Nachteilen ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß aufschäumbare Hohlkörper vor dem Verschäumen mit der wasserabstoßenden, wachsartigen Substanz bei einer Temperatur gemischt werden, bei der die Viskosität der Substanz gering (quasiflüssig) ist, aber die Verschäumung der Hohlkörper noch nicht einsetzt und daß das Expandieren nach beendetem Mischvorqang durch Wärmezufuhr erfolgt.
- Auf diese Weise bereitet das Mischen von einer wasserabweisenden, wachsartigen Substanz mit den noch nicht expandierten Hohlkörpern, die ein wesentlich kleineres Volumen als bereits aufgeschäumte aufweisen, nahezu keine Probleme. Wegen der geringen Viskosität der wasserabweisenden Substanz beim Mischvorgang muß die Füllmasse auch nicht mehr vor dem Einfüllen in ein Kabel o. dgl. entgast werden. Bei einem geringfügigen Anteil von etwa 2 bis 5 Volumenprozent bleiben die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Mischung dem der reinen wasseerabstoßenden Substanz nahezu gleich, so daß die Viskosität der Mischung durch Temperaturerhöhung auf einen quasiflüssigen Zustand herabgesetzt werden kann, ohne daß die Verschäumungstemperatur erreicht wird. Bei diesem Mischen kann die gewünschte Dielektrizitätszahl auf nahezu zwei Stellen. hinter dem Komma exakt eingestellt werden.
- Die wasserabweisende, wachsartige Substanz wird man vorzugsweise so auswählen, daß sie aus den Hohlkörpern beim Expansionsprozeß austretendes Treibgas löst. Dadurch weerden unerwünschte Gasnester in der Füllmasse verhindert. Außerdem kann man problemlos brennbares Treibgas verwenden, weil wegen der Sorption des Gases von der wasserabweisenden Substanz kein zündbares Gasgemisch entstehen kann.
- Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird man vorzugsweise so ausbilden, daß die Wärmezufuhr über Durchlaufwärmeaustauscher erfolgt. Bei der Füllmasse kann nämlich die niedrige Dielektrizitätszahl nur dann erreicht werden, wenn alle Hohlkörper das gleiche definierte Wärme-Zeit-Programm bei dem Erwärmungsprozeß durchlaufen. Werden aber die Kunststoffhohlkörper zu lange der Expansionstemperatur ausgesetzt, besteht Gefahr, daß sie kollabieren. Es ist daher schwierig, die Füllmasse in nennenswerten Schichtdicken (etwa von der Größenordnung 1 cm) allein durch Wärmeleitung aufzuwärmen. Erfolgt die Wärmezufuhr jedoch über einen Durchlauf Wärmeaustauscher, der vorzugsweise so ausgebildet ist, daß die zu erwärmende Mischung in dünnen Schichten mit der Wärmequelle kontaktierbar ist, so entstehen bei der homogenen Erwärmung der Füllmasse keine Schwierigkeiten.
- Die Erfindung wird anhand eines Beispieles im einzelnen erläutert.
- Es wird ausgegangen von reinem Petrolat, wie es üblicherweise zum Längsdichten von Kabeln o. dgl. Verwendung findet, mit einer Dielektrizitätszahl von etwa 2,3 und von verschäumbaren Kunststoffhohlkörpern aus Polyvinylidenchlorid Acrylnitril-Copolymer mit einer Dielektrizitätszahl von ca. 4 und einer Starttemperatur der Hohlkörperexpansion von etwa 90 °C.
- Es werden etwa 97 Volumenprozent Petrolat mit 3 Volumenprozent der Hohlkörper gemischt. Zuvor ist das Petrolat auf etwa 85 °C erwärmt worden, wobei genau darauf geachtet wird, daß dieser Wert nicht überschritten wird. Nach sorgfältigem Mischen wird die erhaltene Mischung durch einen Wärmetauscher in dünnen Schichten geführt, dessen Heizflächentemperatur etwa 125 °C beträgt. Die Führung der Mischung erfolgt so, daß die Verweilzeit im Wärmetauscher 60 Sekunden nicht überschreitet. Erhöht man die Heizflächentemperatur auf 130 °C, muß die Verweilzeit auf 30 Sekunden begrenzt werden. Beim Austritt aus dem Wärmetauscher hat die Masse eine Temperatur von ca. 115 °C. Die Hohlkörper sind aufgeschäumt, die Masse wird in einem weiteren Wärmetauscher auf 60 °C abgekühlt und kann dann unmittelbar in ein Kabel einqefüllt werden. Die so hergestellte Füllmasse hat eine spezifische Dichte von 0,42, eine Dielektrizitätszahl von etwa 1,5 und weist 56 Volumenprozent Hohlkörperanteil auf.
Claims (4)
1. Verfahren zum Herstellen einer Füllmasse zum Längsdichten eines elektrischen und/oder optischen Kabels, insbesondere eines Nachrichtenkabels, wobei die Füllmasse aus einer Mischung einer wasserabstoßenden wachsartigen Substanz (z. B. Petrolat) mit mikrokleinen Hohlkörpern aus elastischem Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß aufschäumbare Hohlkörper vor dem Verschäumen mit der wasserabstoßenden, wachsartigen Substanz bei einer Temperatur gemischt werden, bei der die Viskosität des Petrolats gering (quasiflüssig) ist, aber die Verschäumung der.Hohlkörper noch nicht einsetzt und daß das Expandieren nach beendetem Mischvorgang durch Wärmezufuhr erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserabweisende, wachsartiqe Substanz so gewählt ist, daß sie aus den Hohlkörpern beim Expansionsprozeß austretendes Treibgas löst.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Wärmezufuhr über Durchlaufwärmetauscher erfolgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher so ausgebildet sind, daß die zu erwärmende Mischung in dünnen Schichten mit der Wärmequelle kontaktierbar ist.
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