Патент на изобретение №2173900

(54) ГИДРОФОБНЫЙ ЗАПОЛНИТЕЛЬ ДЛЯ КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к инертным изоляционным гидрофобным заполнителям и может быть преимущественно использовано в высокочастотных кабелях связи с полиэтиленовой наружной изоляцией, а также в волоконно-оптических кабелях связи и для герметизации многожильных электрических силовых кабелей. Изобретение заключается в том, что в известный состав гидрофобного заполнителя, содержащий минеральное масло, полиизобутилен, церезин и антиокислитель, в качестве которого применяется 4-метил-2,6-дитретбутилфенол (ионол) дополнительно введены диэтаноламиды синтетических жирных кислот (СЖК) с числом атомов углеводорода С 10-13, в количестве 0,25-0,35 вес.% от весового состава предлагаемой композиции, а также изменен количественный состав компонентов, входящих в композицию, а именно, вес.%: церезин 16-21; полиизобутилен 25-31; 4-метил-2,6-дитретбутилфенол 0,15-0,25; минеральное масло остальное до 100. Соответственно внесены изменения в технологический процесс получения композиции, в части того, что предварительно смешивают 4-метил-2,6-дитретбутилфенол с диэтаноламидом СЖК, а затем смесь вводят в подогретое до температуры 80-90^oС минеральное масло, имеющее определенную кинематическую вязкость, и последующей загрузкой при перемешивании церезина и полиизобутилена, причем церезин загружают в реактор измельченным в кристаллическом состоянии. Композиция и способ получения заявляемого состава позволяет получать продукт хорошего качества независимо от времени, затраченного на его получение, если состав соответствует заданному. Композиция является универсальной, благодаря чему можно расширить область гидрофобного заполнителя. Кроме того, при равных обстоятельствах предлагаемый способ позволяет сократить время на получение композиции, расход энергоресурсов и т.д. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к инертным изоляционным гидрофобным заполнителям и может быть преимущественно использовано в высокочастотных кабелях связи с полиэтиленовой наружной изоляцией, а также в волоконно-оптических кабелей связи и для герметизации многожильных электрических силовых кабелей.

Одно- и двухчетверочные кабели с унифицированными характеристиками имеют следующую конструкцию. Сердечник этих кабелей содержит четыре медные жилы диаметром 0,9 мм, скрученные в звездную четверку с шагом не более 15 мм. Поверх скрученного сердечника накладывается последовательно поясная изоляция в виде трубки из полиэтилена и экран из алюминиевой отожженной ленты – продольно или с перекрытием не менее 10%. Под экран подложена продольно медная луженая проволока диаметром 0,3…0,4 мм. Свободный объем под поясной изоляцией заполнен гидрофобным заполнителем. Поверх экрана накладывается: в небронированных кабелях КСПЗП полиэтиленовая оболочка, в бронированных – броня из стальной ленты радиальной толщиной 0,1 мм с битумным покрытием и защитный полиэтиленовый шланг.

Конструкция ОКС, как правило, включает шесть элементов: оптическое волокно (ОВ) с защитным покрытиями и оптические модули, сердечники, силовые элементы, гидрофобные материалы, оболочки и броню. Отдельные элементы могут отсутствовать, в зависимости от назначения и условий применения.

Гидрофобный заполнитель предназначен блокировать проникновение и распространение воды вдоль кабеля, что позволяет предотвратить каталитическое воздействие ионов гидроксида на рост трещин в оптических волокнах, полиэтиленовых оболочках и тем самым обеспечить надежную сохранность физико-механических свойств кабеля при его эксплуатации и хранении.

Наибольшее число повреждений магистральных и соединительных линий городской телефонной сети (ГТС) из кабелей в полиэтиленовой оболочке происходит вследствие на рушения герметичности муфт, мест сварок и участков оболочек, прилегающим к сваркам (45%).

Источником повреждений или ухудшения качества связи могут быть самыми различными, т. к. кабель подвержен климатическим воздействиям, но наиболее распространенным является попадание внутрь него влаги. Увлажнение сердечника кабеля из-за диффузионной паропроницаемости полиэтиленовой оболочки и непосредственного попадания влаги в местах повреждения приводит к изменению электрических характеристик рабочих цепей линий связи.

Эквивалентная расчетная величина диэлектрической проницаемости в кабеле с полиэтиленовой изоляцией жил в зависимости от объема воды в его сердечнике, рабочая емкость и коэффициент затухания на частоте 1000 Гц приведены в табл. 1.

Таким образом даже в низкочастотном диапазоне частот попадание влаги в кабель ведет к значительному увеличению затухания и может привести к ухудшению качества телефонных сообщений. Использование линий из кабелей ТПП в высокочастотном диапазоне частот, может привести к еще более существенным изменениям параметров передачи. В этом случае начинает сказываться влияние изменения тангенса угла диэлектрических потерь.

В табл.2 приведены результаты экспериментальных исследований.

Расчет показал, что для экстремального случая полного заполнения сердечника одночетверочного кабеля КСПП 141,2 водой коэффициент затухания цепей на f= 550 кГц может увеличиться до 7,0 дБ/км. (Ю.А.Парфенов ” Отечественные кабели и линии связи на рубеже веков”, СПб., ЛОНИИС, 2000 г.).

В зависимости от конкретного применения гидрофобного заполнителя к нему могут предъявляться и дополнительные требования, например, для оптических кабелей – цвет, хорошие гидрофобные свойства по отношению к полимерной оболочке и т.д.

Кроме указанных выше требований обязательными являются и показатели, характеризующие вязкость, температуру каплепадения и диэлектрические свойства, а также эксплуатационные свойства – морозостойкость, механическая прочность, возможность длительного хранения.

Гидрофобный заполнитель, как правило, изготавливается на нефтеперерабатывающих заводах, а заполнение ими кабелей связи или иных кабелей осуществляется на кабельных заводах методом экструзии на специальном оборудовании. Отсюда возникает проблема сохранения гидрофобным заполнителем первоначальных показателей, которые были на момент его получения, т. к. в момент непосредственного заполнения его необходимо довести до вязкотекучего состояния. При нагреве гидрофобного заполнителя происходит дополнительное окисление и в результате этого происходит изменение цвета – он темнеет, а также происходит старение и могут появиться трещины, что является нежелательным, т.к. это способствует проникновению влаги внутрь кабеля.

При выборе гидрофобного материала исходят из того, что они должны обладать хорошей влагостойкостью, быть совместимыми с другими материалами (полиэтилен, волокно и т.д.), легко удаляться при монтаже, особенно при необходимости восстановления диэлектрических и волновых свойств высокочастотных кабелей связи, не быть токсичными и не поддерживать горение, что особенно важно для кабелей, эксплуатируемых внутри помещений.

В качестве гидрофобных материалов, особенно в оптических кабелях связи, получила широкое распространение гидрофобная лента, которая имеет свойства разбухать при попадании влаги. Таким же свойством обладают различные глины, входящие в состав некоторых гидрофобных наполнителей.

Известны различные гидрофобные компаунды и другие минерально-органические композиции, применяемые для непрерывного и дискретного заполнения свободного пространства в кабелях различного назначения (“Вестник связи”, N 1-99).

Так известна электроизоляционная композиция, содержащая касторовое масло, изоцианатсодержащее соединение, синтетический каучук, кроме того она содержит эпоксидиановую смолу и цинковую соль бензоксазолиновой кислоты, причем в качестве изоцианатсодержащего соединения – раствор диуретанов в толуиллендиизоцианате, а в качестве синтетического каучука содержит низкомолекулярный карбоксилатный полибутадиеновый каучук со средней молекулярной массой 5000 – 15000 при следующем содержании компонентов, мас.ч.: касторовое масло 100; раствор диуретанов 20-80; низкомолекулярный карбоксилатный полибутадиеновый каучук 10-30; эпоксидная смола 10-30; цинковая соль 0,01-0,1.

Недостаткам этой композиции является то, что она содержит эпоксидную смолу, которая токсична, кроме того она и каучук обладают большой вязкостью, в результате чего затрудняется процесс заполнения кабеля этой композицией. После полимеризации смолы получится очень твердый продукт, который невозможно удалить при необходимости демонтажа при ремонте кабеля. (Авт. свид. N 1246143, H 01 В 3/18, БИ N 27-86).

Известен электрический кабель, состоящий из токопроводящей жилы с нанесенным на нее изоляционным слоем, междужильного заполнителя и наружной оболочки, причем междужильный заполнитель выполнен из материала, состоящего из мас. ч.: этиленпропиленовый каучук 100; парафин 90-120; диоктилфтолат 10-20; мел 700-1200; стеарат кальция 20-100; оксид цинка 10-50; сэвилен 10-50.

Недостатками этой композиции являются: гидрофобный заполнитель содержит минеральный и органические компоненты в кристаллическом виде, что, во-первых, затрудняет их перемешивание, а, во-вторых, из-за высокой вязкости потребует повышенного давления при заполнении ею кабеля.

Кроме того, из-за наличия соединений металлов (цинка, кальция) диэлектрические свойства изоляции являются относительно низкими (ПМ РФ N 13847 H 01 В 13/32, БИ N 15-2000).

Известна электроизоляционная композиция стойкая к воздействию температур, которая приготовлена из смеси, в которой на 100 мас. ч. сополимерного каучука А приходится 10-60 мас. ч. облагороженной мелкоизмельченной глины на основе силикона,0,5-7,0 мас. ч. антистарителя и 5-40 мас. ч. стабилизатора. Смесь подвергнута вулканизации органическим пероксидом. Каучук А получен путем сополимеризации этилена С4 – С10 – L – олефина и полиена. Мольное отношение этилена к L – олефину составляет 80:20-95:5. Иодное число полиеновых звеньев составляет – 4 – 300. (Пат. Японии N 62- 8885, H 01 В 3/44, Публ. 25.02.87 N 7- 223).

К недостаткам этой композиции относится высокая вязкость и трудности, связанные с проведением ремонтных работ. После вулканизации, методом шприцевания она превратится в твердую резину. Кроме того, применение облагороженной глины на основе силикона несколько снижает механическую прочность и срок службы изоляции.

Широкое применение в отечественной практике нашел гидрофобный заполнитель для кабелей с полиэтиленовой оболочкой, преимущественно для высокочастотных кабелей связи, содержащий минеральное масло, полиизобутилен с молекулярным весом 750-20000, в качестве наполнителя берут церезин и компоненты, взятые в следующем соотношении, вес.%: полиизобутилен 3-15; церезин 15-25; минеральное масло остальное. (Авт. свид. N 568084, H 01 В 3/20, БИ N 29-77).

В промышленности он известен под маркой ЛЗК-1 и выпускался в двух модификациях.

К недостаткам этого гидрофобного заполнителя можно отнести относительно большую усадку – 4,5%, цветность, которая меняется в широких пределах от светло-коричневого до почти черного, т.е. от 5,5 до 8 единиц ЦНТ по ГОСТ 20284 – 90 на нефтепродукты.

Кроме того, из-за отсутствия в его составе антиоксидантов при длительном хранении и/или из-за нарушений технологии получения гидрофобного заполнителя происходит изменение эксплуатационных характеристик.

Наиболее близкой по составу композицией к предлагаемому техническому решению является гидрофобный заполнитель, содержащий церезин, полиизобутилен с молярной массой 600-15000, фенольный антиоксидант и смесь индустриального и базовых масел.

Смеси минерального масла включают масла следующего фракционного состава, мас. %: нафтано-парафиновые углеводороды не менее 67%; ароматические углеводороды не менее 25%, смолистые не более 1%(1) и нафтано-парафиновые углеводороды не более 56%; ароматические углеводороды не более 45%; смолистые не более 2,5% (2), взятые в соотношении 1:1-36,5 соответственно, а также в качестве антиоксиданта 4-метил-2,6-дитретбутилфенол или 2,2-метилен-бис(4-метил-6-третбутил-фенол) при следующем соотношении компонентов в композиции, мас.%: церезин 10-13; полиизобутилен 1,5-12,0; 2,2-метилен-бис…или 4-метил-2,6 -дитретбутилфенол 0,05-0,15; смесь минеральных масел (1+2) в соотношении 1:1-36,5 остальное (авт. свид. N 1823012, H 01 В 3/20, БИ N 22-93).

Основными недостатками прототипа являются:
– ограниченная область применения гидрофобного заполнителя из-за относительно малой кинематической вязкости его 17-21 сСт, т. к. этот фактор уменьшает давление при заполнении волоконно-оптических кабелей связи, но повышает вероятность его вытекания, поэтому применение гидрофобного заполнителя такого состава для высокочастотных кабелей связи с полиэтиленовой оболочкой сомнительна;
– относительно низкая температура каплепадения, в С-57-66, что ограничивает температурный диапазон применения указанного состава;
– указанное количество антиоксиданта мало влияет на улучшение цветности и старение, а также изменение других физико-химических и эксплуатационных характеристик;
– применение смеси минеральных масел, обладающих различной вязкостью, что усложняет технологию получения композиции.

Кроме того, к многожильным кабелям связи с полиэтиленовой оболочкой, включающим изолированные медные жилы, предъявляются более высокие требования к диэлектрическим свойствам – удельное объемное сопротивление должно быть не менее 110¹³ Омсм, а указанная композиция имеет 6-710¹² Омсм.

Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение эксплуатационных, физико-химических свойств гидрофобного заполнителя, в первую очередь цветности, температуры каплепадения, температурной усадки и антиокислительных свойств, позволяющих расширить область применения гидрофобного заполнителя, а также упрощение и стабилизация технологического процесса получения гидрофобного заполнителя заявляемого состава.

Технический результат достигается за счет того, что в известный состав гидрофобного заполнителя, содержащий минеральное масло, полиизобутилен, церезин и антиокислитель, в качестве которого применяется 4-метил-2,6-дитретбутилфенол (ионол) дополнительно введены диэтаноламиды синтетических жирных кислот (СЖК) с числом атомов углерода С 10-13 в количестве 0,25-0,35 вес. % от весового состава предлагаемой композиции, а также изменен количественный состав компонентов, входящих в композицию. Соответственно, внесены изменения в технологический процесс получения композиции.

Известно, что диэтаноламиды синтетических жирных кислот [N,N-бис(2-гидроксиэтил) амиды СЖК, имеющие общую формулу CnH_2n+1 CON(С₂H₄OH)2, обычно применяются в качестве эмульгатора, обезжиривателя шерсти и антисептика для пластмасс, а ионол (4-метил-2,6-дитретбутилфенол), в качестве антиокислителя масел и термостабилизатора полимеров.

Однако, как показали исследования авторов предлагаемого изобретения, в смеси с ионолом диэтаноламиды СЖК, в указанном количестве, усиливают антиокислительные свойства ионола. Преимущественное использование СЖК с числом атомов 10- 13 (n = 10-13) в вышеприведенной формуле объясняется тем, что при n < 8 резко возрастает растворимость диэтаноламидов в воде, а при n > 16 практически почти не растворяется в масле.

Испытание различных количественных смесей ионола и диэтаноламидов СЖК в пределах заданных соотношений других компонентов композиции на цветность и антиокислительные свойства проводили при 100^oC. Порядок проведения испытаний было следующим: 160 г гидрофобного заполнителя в стеклянном стакане выдерживались в термостате при 100^oC в течение 24 ч. В дальнейшем проводилась оценка цвета гидрофобного заполнителя по ГОСТ 20284 – 74 с изменениями от 12.06.90 N 1505 при разбавлении в соотношении 15:85.

В результате этих исследований были установлены диапазоны применения ионола и диэтаноламидов, а также выяснено, что при общем содержании этих компонентов в смеси более 0, 5 вес.% антиокислительные свойства композиции не изменяются.

Контроль по цветности выбран в качестве критерия антиокислительных свойств композиции.

На основании анализа способов получения гидрофобного заполнителя установлено, что основным способом их получения является последовательная загрузка компонентов композиции в минеральное масло, подогретое до определенной температуры и при перемешивании компонентов в реакторе, контроль качества полученного продукта и его корректировка. При достижении требуемых характеристик осуществляют слив готового продукта.

Известен способ получения заливочной массы для герметизации кабельных соединений (авт. свид. N 1374288, H 01 В 3/00, Публ. 15.02.88, БИ N 6) в соответствии с которым смешение компонентов композиции осуществляют следующим образом.

Смешивают в смесителе при 130 – 140^oC в течение 2 ч продукт модификации алкилфеноламиновой смолы с цинковыми солями жирных кислот C7-C25 в количестве 20%, имеющий молекулярную массу 750 и температуру размягчения 80-100^oC, а в качестве наполнителя используют нефтяной церезин 10 г и минеральное масло – 39 г, затем вводят 1 г полиизобутилена и перемешивают 1 ч. Заливочная масса имеет адгезию к свинцу 2,2 мПа и усадку 7,4%.

Недостатком данного способа является смешение сухих довольно вязких компонентов, последующее добавление к нему расплавленного церезина и минерального масла, а затем добавляют полиизобутилен (каучук). При такой последовательности загрузки трудно обеспечить полное и достаточно равномерное смешение компонентов, а следовательно, состав композиции и ее свойства являются нестабильными.

Известен способ получения гидрофобного наполнителя путем последовательного смешения компонентов, входящих в состав композиции (авт. свид. N 1823012).

Гидрофобный наполнитель готовят следующим образом: в расчетное количество смеси минеральных масел необходимого состава, нагретую до 100-105^oC при перемешивании, последовательно вводят загуститель полиизобутилен с молярным весом 600-15000, затем предварительно расплавленный церезин. Перемешивание осуществляют 2-3 ч при температуре 80-90^oC. Затем в него добавляют ионол в заданном количестве или 2,2 -метилен – бисбутилфенол. После анализа готовый продукт сливают и после охлаждения направляют на склад или он непосредственно используется для заполнения кабелей связи.

Тогда изготовленный по вышеупомянутой технологии гидрофобный наполнитель, разогретый до температуры плавления, с помощью шестиренчатого насоса подается в экструдер, снабженный специальным инжекторным устройством для ввода наполнителя во внутреннюю полость полимерной оболочки.

Почти аналогично, с некоторым изменением температурного режима и порядка загрузки компонентов, происходит получение гидрофобного заполнителя (ЛКЗ-1), защищенного авт. свид. N 568084.

В соответствии с описанием в подогретое до температуры 90- 100^oC минеральное масло загружают расплавленный церезин, смесь перемешивают, а затем добавляют заданное количество полиизобутилена, подогревают композицию до 110^oC, перемешивают в течение определенного времени. Затем отбирают пробу и производят анализ полученного продукта, и если он соответствует требованиям ТУ, охлаждают до 80-90^oC и сливают в емкости. Далее, в зависимости от конкретных условий, отправляют потребителю или на склад.

Общим недостатком является то, что загрузка компонентов в минеральное масло осуществляется в расплавленном состоянии, т. е. расплавление церезина происходит при его поступлении на завод, потом при загрузке в реактор, далее в процессе корректировки состава для достижения заданных свойств гидрофобного заполнителя, который еще раз подвергается нагреванию до температуры плавления, подвергается при введении в полиэтиленовую оболочку кабеля связи. Все это увеличивает энергозатраты, ухудшает качество гидрофобного заполнителя и приводит к преждевременному старению вследствие окисления и к изменению цвета и других свойств гидрофобного заполнителя.

Дополнительным недостатком способа получения по авт. свид. N 1823012 является то, что в подогретую смесь минеральных масел, которую необходимо предварительно приготовить, загружают каучук, имеющий большую вязкость, что затрудняет перемешивание, а затем уже церезин.

Кроме того, при получении композиции ЛЗК-1, предъявляются жесткие требования к ведению технологического процесса, т.к. в случае корректировки технологического процесса увеличивается время получения готового продукта, что ведет к увеличению окисления, а антиоксидант в составе композиции отсутствует.

С учетом вышеуказанных недостатков, частично решаемых за счет введения дополнительных компонентов, в технологию введены некоторые изменения, а именно:
– в минеральное масло, имеющее кинематическую вязкость при 100^oC 16 сСт, вводят смесь ионола (4-метил-2,6- дитретбутилфенол) с диэтаноламидом СЖК,
– затем загружают в кристаллическом состоянии измельченный церезин при перемешивании;
– после определенного времени загружают наиболее вязкий компонент – полиизобутилен.

Далее при перемешивании нагревают массу до температуры 100-110^oC, проводят анализ полученного продукта на соответствие требованиям, предъявляемым ТУ.

Для лучшего понимания сущности предлагаемого изобретения приведем пример его осуществления (пример соответствует примеру 5 табл. 3, смотри ниже).

Технологический процесс состоит из трех стадий:
– подготовки сырья;
– получение гидрофобного заполнителя на установке эмульсолов;
– слив готовой продукции в тару.

Для получения гидрофобного заполнителя применяется минеральное базовое масло селективной очистки М-16, имеющее кинематическую вязкость 16(0,5) сСт.

Предварительно в емкости смешивают по 0,2 вес.% от массы композиции ионола и диэтаноламида СЖК. Суммарно это составит – 0,40 вес.%.

Осуществляют размельчение церезина любым из известных способов, желательно для ускорения процесса растворения в минеральном масле иметь возможно меньшие фракции.

Подогревают загущающую присадку – полиизобутилен с молекулярным весом 750 -15000 до 65-75^oC.

Гидрофобный заполнитель готовят в реакторах емкостью 5 м³ поз. P 1,2,3 и 7 м³ поз. Р-4,5, снабженных механическим перемешивающим устройством и паровым обогревом.

Допустимое давление пара в рубашках реакторов не более 6 кг/см², температура измеряется, в технологических точках, самопищущимися приборами.

Минеральное масло, имеющее заданную кинематическую вязкость и плотность 0,895 г/см³, при температуре хранения из емкости поз. Е-5 насосом закачивается в один из реакторов, где оно подогревается при перемешивании до температуры, равной 80-90^oC.

Количество загруженного в реактор масла составляет 1770 дм³. Затем, примерно через 1 ч, в этот же реактор вводится смесь ионола и диэтаноламидов СЖК в количестве 15 (1)дм³.

После чего при перемешивании загружается измельченный церезин в количестве 700 (20) кг и осуществляют перемешивание в течение 1 ч, поддерживая заданную температуру, туда же из емкостей поз. Е-1,2 одним из насосов подают присадку КП – 10 (полиизобутилен) при температуре 80-90^oC, в количестве 1100 (10) дм³.

Замер количества загружаемых компонентов осуществляется с помощью реечных уровнемеров (жидких) и весов (твердых) компонентов. Полученную смесь нагревают в реакторе при постоянном перемешивании до температуры 105-115^oC для кампаундирования и выпарки воды. Для предотвращения сильного вспенивания нагрев ведут со скоростью (105^oC)/ч. Конденсирующиеся пары воды собирают в конденсаторе-холодильнике.

Перемешивание компонентов продолжают в течение 2-3 ч, затем после остановки перемешивающего устройства отбирают пробу для определения содержания воды, температуры каплевыделения и кинематической вязкости и т.д.

Для анализа отбирается проба в количестве 1 кг. Методы испытаний соответствуют ТУ 101646-76 с изменениями NN 1-5.

При наполнении пикнометра отобранным продуктом последний предварительно нагревают до 80-100^oC. Диаметр капилляра должен быть таким, чтобы время истечения составляло не менее 120 с. Фильтрование пробы может осуществляться в термостате при температуре 85-95^oC. Время выдержки 70 мин.

Склонность к сползанию определяется на полиэтиленовой пластине толщиной 3 мм и имеющей размеры 100х60 мм. Морозостойкость определялась при -50^oC на предмет отсутствия характерного звука растрескивания.

Усадка определялась после определения плотности композиции и температуры каплепадения по формуле: Y = К (Т-20) 100/p, где К – коэффициент на изменение плотности на 1^oC, равный) 0,000647 г/см³град; p – плотность композиции при 20^oC, г/см³; Т=t_кп-5 – минимальная температура заполнения пикнометра.

Цветность определялась по ГОСТ 20284-74 с изменениями, как было описано выше. Время проведения анализов суммарно ~ 2 ч.

При соответствии величин указанных показателей предусмотренным нормам, продукт охлаждают до температуры 80-90^oC путем подачи воды в рубашку реактора и при перемешивании. Затем продукт сливают.

В случае отклонения одного из показателей предусмотренным нормам производят корректировку качества продукта следующим образом:
– при содержании воды выше нормы поднимают температуру в реакторе при перемешивании до 120^oC и ведут выпарку воды в течение 0,5 ч, в зависимости от содержании влаги в продукте. По окончании выпарки смесь охлаждают до 80-90^oC.

– при отклонении величины вязкости от установленной нормы корректировку осуществляют добавлением в пределах рецептуры присадки КП – 10 с последующим перемешиванием смеси при температуре 110^oC в течение 0, 5-1 ч.

– при температуре каплепадения ниже 70^oC добавляют церезин в пределах рецептуры с последующим перемешиванием смеси при 110^oC в течение 0,5-1 ч.

– при температуре каплепадения ниже 55^oC добавляют церезин в пределах рецептуры, а при температуре каплепадения более 62^oC – минеральное масло, затем те же действия.

Корректировку качества осуществляют до получения положительных результатов анализа по всем показателям ТУ. При соответствии показателей установленным нормам осуществляют слив продукта в 200-литровые бочки.

В нашем примере корректировки качества полученной композиции не потребовалось, но на практике время процесса получения составляет 15-22 ч.

Примеры варьирования количественного состава по предлагаемому изобретению приведены в табл. 3, причем пример 1 относится к составу, соответствующему ЛЗК-1, а пример 2 – к прототипу.

В табл. 4 приведены некоторые из технических характеристик заявляемого состава, ЛЗК – 1 и прототипа.

Следует отметить, что в табл. 4 не внесен показатель старения или возможности длительного хранения гидрофобного заполнителя, т.к. этот показатель требует длительного времени, но о процессе окисления можно косвенно судить по изменению цвета готового продукта.

Анализ данных, приведенных в табл.3 и 4, показывает, что при использовании составов гидрофобного заполнителя диэтаноламидов СЖК, даже при отклонении от заявляемых диапазонов компонентов, в основном, по всем показателям лучше, чем у промышленно выпускаемого ЛЗК-1.

Если сравнивать показатели составов, приведенных в примерах 3-15, то и они по температуре каплепадения, удельному объемному сопротивлению и цветности выше, чем в композиции прототипа. Это объясняется тем, что антиокислительные свойства его значительно ниже, чем у заявляемого состава. Резкое отличие по кинематической вязкости вызвано тем, что в годы создания композиции-прототипа, заполнение волоконно-оптических кабелей можно было производить при относительно низком давлении из-за качества оптических модулей, поэтому вынуждены были применять, для таких кабелей гидрофобные заполнители с кинематической вязкостью не более 25 сСт, что требовало жесткого контроля за вытеканием массы.

В настоящее время к гидрофобным заполнителям предъявляются следующие требования, а именно: температура каплепадения не менее 70^oC (желательно 72 + 2^oC), кинематическая вязкость при 100^oC не менее 42 сСт, усадка не более 4%, удельное объемное сопротивление не менее 1 10¹³, плотность гидрофобного заполнителя должна быть не менее 0,89 г/см³.

Кроме того, гидрофобный заполнитель должен быть морозоустойчивым, т.е. выдерживать без растрескивания температуру не менее – 50^oC, а также обладать способностью к длительному хранению.

Гидрофобные заполнители, соответствующие этим требованиям, являются универсальными и могут найти применение в различных областях техники, в том числе для заливки кабельных муфт и других деталей приборов, где требуются высокие диэлектрические свойства, влагонепроницаемость и работа в экстремальных температурных условиях.

Из данных табл.4 можно сделать вывод, что этим требованиям соответствуют примеры 4,5,8,11,13 табл.3.

При анализе этих примеров видно, что составы композиций соответствуют количественному диапазону каждого компонента в отдельности, заявленному в формуле изобретения.

Композиция по примеру 3 имеет два параметра – температуру каплепадения и вязкость меньше допустимых требований. Это объясняется тем, что количество церезина меньше, а минерального масла много.

В примере 6, из-за неоптимального количества церезина больше оптимального, возросла усадка гидрофобного заполнителя. Из анализа примера 7 видно, что из-за неоптимального содержания полиизобутилена композиция не соответствует по двум параметрам – кинематической вязкости и температуре каплепадения, а в примере 9, где количество полиизобутилена больше заявляемого, кинематическая вязкость несколько больше оптимальной, вследствие чего при заполнении кабелей связи методом экструзии необходимо повысить давление, что нежелательно.

Из анализа примера 10 можно сделать вывод, что из недостатка ионала в смеси его с диэтаноламидом СЖК снизились антиокислительные свойства, о чем свидетельствует величина цветности, а это, как следствие, свидетельствует о возможном старении и образовании трещин по поверхности гидрофобного заполнителя.

Из анализа примеров 12 и 14 можно сделать вывод, что некоторое превышение содержания ионола или диэтаноламида СЖК, а также увеличение их суммарного содержания больше заявляемых величин, практически не влияет на технические параметры композиции, а только ведет к перерасходу компонентов и удорожанию себестоимости гидрофобного заполнителя. Наоборот, как показывает пример 15, при суммарном содержании указанных компонентов меньше допустимого и недостатке одного из них снижаются антиокислительные свойства композиции.

Как уже отмечалось, способ получения заявляемого состава позволяет получать продукт хорошего качества независимо от времени, затраченного на его получение, если состав соответствует заданному. Во многом это объясняется введением новых компонентов, что позволяет уменьшить количество корректировок состава, т.к. композиция по составу в заявляемых количествах позволяет стабильно получать универсальный продукт, благодаря чему можно расширить область его применения.

Кроме того, при равных обстоятельствах предлагаемый способ позволяет сократить время на получение композиции, расход энергоресурсов и т.д.

В настоящее время наработана опытная партия гидрофобного заполнителя, которая проходит опытно-промышленные испытания.

Фрагмент (модуль) приготовленного оптического кабеля связи подвергают испытанию на изменение коэффициента затухания электромагнитного сигнала, на наличие возможного обрыва или трещин в оптическом волокне, на продольную герметичность, на вытекание гидрофоба.

Коэффициент затухания (L) вычисляется по формуле
L – 1000/L lg V1/V2, где L – длина испытуемого модуля ОКС, м;
V1, V2 – уровни сигналов на входе и выходе из ОВ соответственно, дБ.

Испытания на герметичность и невытекаемость гидрофобного заполнителя осуществляются в соответствии с ГОСТ 22498-88.

Эти испытания подтверждают преимущество нового гидрофобного заполнителя по сравнению с ранее применяемыми (ЛЗК-1 и ЛЗК-2У).

После их завершения намечается выпуск заявленных составов, тем более, что это не требует значительного изменения технологического оборудования.

Формула изобретения

1. Гидрофобный заполнитель для кабелей связи, содержащий минеральное масло, полиизобутилен, церезин и 4-метил-2,6-дитретбутилфенол, отличающийся тем, что в него дополнительно введены диэтаноламиды синтетических жирных кислот (СЖК) с количеством атомов углерода 10-13, при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Церезин – 16 – 21
Полиизобутилен – 25 – 31
4-Метил-2,6-дитретбутилфенол – 0,15 – 0,25
Диэтаноламиды СЖК с количеством атомов углерода 10 – 13 – 0,25 – 0,35
Минеральное масло – Остальное до 100
2. Гидрофобный заполнитель по п.1, отличающийся тем, что используют минеральное масло с кинематической вязкостью при 100°С 16 – 0,5 сСт.

3. Гидрофобный заполнитель по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что суммарное содержание диэтаноламида СЖК и 4-метил-2,6-дитретбутилфенола в композиции не превышает 0,5 вес.%.

4. Способ получения гидрофобного заполнителя по любому из пп.1 – 3, включающий загрузку минерального масла в реактор, нагрев его до температуры 80 – 90°С, затем последующую загрузку церезина, полиизобутилена при перемешивании и нагреве смеси до 100 – 110°С, контроль качества готового продукта, охлаждение до 80 – 90°С и слив, отличающийся тем, что перед загрузкой церезина, в разогретое минеральное масло, загружают предварительно подготовленную смесь диэтаноламида СЖК и 4-метил-2,6-дитретбутилфенола.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в реактор с подогретым минеральным маслом загружают измельченный церезин в твердом виде.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 06.10.2002

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2004

Извещение опубликовано: 10.04.2004