DE3689563T2

DE3689563T2 - Dichtungsanordnung für kabel.

Info

Publication number: DE3689563T2
Application number: DE86903753T
Authority: DE
Inventors: Rong Chang; John Midgley; Lester Toy
Original assignee: Raychem Corp
Current assignee: Raychem Corp
Priority date: 1985-05-02
Filing date: 1986-05-02
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2006-05-03
Also published as: EP0229102A1; WO1986006561A1; EP0229102B1; EP0229102A4; AU5903486A; DE3689563D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kabelabdichtset, einen Gegenstand, der ein Kabel und das Set aufweist, und ein Verfahren zum Abdichten des Bereichs zwischen zwei oder mehr Kabelseelen unter Verwendung des Sets.
An verschiedenen Stellen in einem elektrischen Verteilungssystem ist ein elektrisches Kabel in zwei oder mehr Komponenten geteilt, beispielsweise wenn ein Abzweigkabel mit einem Hauptkabel verbunden ist oder wenn ein Kabel, das drei oder mehr Seelen enthält, in die einzelnen Seelen aufgetrennt ist. Wenn ein oder mehr Kabel oder Seelen von dem Hauptkabel abgezweigt sind, ist die Kabelisolierung im allgemeinen entfernt worden, um das Verbinden eines Abzweigkabels oder das Verzweigen der Kabelseelen zu gestatten. Der Bereich, wo die Isolierung entfernt worden ist, muß dann erneut isoliert werden. Bei geschirmten oder bewehrten Starkstromkabeln ist auch die Abschirmung und Bewehrung entfernt und muß wieder hergestellt werden. Dies wird im allgemeinen erreicht, indem eine Umhüllung um diesen Bereich der Kabel herum angebracht wird. In der vorliegenden Anmeldung bezieht sich der Begriff "Abzweig" entweder auf zwei oder mehr Kabel oder auf zwei oder mehr Seelen dort, wo sie sich von einem Hauptkabel oder -kabeln trennen.
Umhüllungen, die für diese Verwendung geeignet sind, können beispielsweise mit Harz gefüllte Verbindungsgehäuse, polymere Hülsen oder dergleichen sein.
Die Stelle, an der die einzelnen Kabel aus einer Umhüllung austreten, der Bereich zwischen den Kabeln sowie zwischen den Kabeln oder Seelen und der Umhüllung muß abgedichtet sein, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern. Eine Reihe von Verfahren wird mit unterschiedlichem Erfolg angewandt, um Abzweige abzudichten. Eine wärmeschrumpfbare polymere Muffe kann auf dem Abzweig positioniert werden, wobei Mastix oder Klebstoff verwendet wird, um die Muffe in ihrer Lage zu halten. Wärmeschrumpfbare Muffen sind jedoch aufgrund ihrer Gestalt teuer in der Herstellung und erfordern gewöhnlich Zugang zu den Kabelleiterenden, um die Muffe in die richtige Position über dem Abzweigbereich zu schieben. Klebstoffe und Mastix-Materialien werden in den Bereich zwischen der Abzweigkabelseele und dem Hauptkabel (Gabelungsbereich) eingebracht, um abzudichten; es ist jedoch schwierig, diese in den Gabelungsbereich zu packen, ohne Hohlräume zu hinterlassen, die in einer schlechten Abdichtung resultieren und Wärme erfordern können, um sie zum Fließen und Ausfüllen des Gabelungsbereichs zu veranlassen. Das Aufbringen von Wärme kann die Leiterabdeckung oder den Leiter beschädigen. Bänder von dimensionsmäßig stabilem polymerem Material mit einem Klebstoff oder Mastix werden verwendet, um den Kabelabzweigbereich zu umwickeln, neigen jedoch dazu, undicht zu sein, wenn sie nicht ordnungsgemäß überlappt sind.
Geformte Gegenstände werden als Abdichtelemente bei verschiedenen Verfahren verwendet. US 4 438 294 gibt ein Abdichtelement aus einem thermoplastischen oder plastischen Material für eine Kabeleinführungsbuchse an. Das Abdichtelement dichtet den Bereich zwischen den Mänteln der Kabel ab, wobei geradseitige oder konkave Gegenstände verwendet werden, die nur einen Bereich des Kabels und der Leiter in dem Gabelungsbereich umgeben. Es sind keine Gele angegeben, und die beschriebenen thermoplastischen oder plastischen Materialien sind im wesentlichen nicht klebrig und fest.
In GB-PS 2 057 202 ist ein polymerer Gegenstand beschrieben, der ein zylindrisches Element mit einer Vielzahl von Kanälen aufweist, um eine Vielzahl von Kabeln zu umschließen. Die Gegenstände können abdichten, indem sie wärmerückstellbar gemacht sind, oder können mit einem Klebstoff oder Mastix abgedichtet werden. Sie sind als nicht klebrig, nützlich zum Abdichten, Schützen und Isolieren von Kabeln beschrieben. In US-PS 4 298 415 ist eine Abzweigabdichtung angegeben, die eine wärmerückstellbare Hülse und ein oder mehr an der Hülse angebrachte Clips aufweist, die öffnen, um die Hülse zu einer gewünschten Anzahl von Kabelkanälen zu formen.
EP-A-0 108 518 gibt eine Vorrichtung und ein Verfahren an, um ein Substrat zu schützen, bei dem ein Verkapselungs-Gel, das in Abwesenheit des Substrats vorgeformt worden ist, an einem Tragelement haftend angebracht wird. Das Tragelement und das Substrat, die zu verkapseln sind, werden dann gegeneinander gedrückt und verformen dadurch das Verkapselungsmaterial in innigen und sich anpassenden Kontakt mit dem Substrat.
US-A-4 504 699 gibt ein Isoliergel an, das in einem Behälter vorgesehen und angeordnet ist, um ein oder mehr elektrische Leiter aufzunehmen und davon durchdrungen zu werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kabelabdichtset zur Verwendung mit einem Kabel bereitgestellt, das zwei oder mehr Seelen hat, wobei das Kabelabdichtset aufweist:
(a) einen geformten Gegenstand aus einem polymeren Gel, der zwei oder mehr durchgehende Löcher aufweist, um entsprechende der Kabelseelen aufzunehmen,
wobei das polymere Gel
(i) einen Konuspenetrationswert von ca. 30 bis ca. 400(10&supmin;¹ mm) und
(ii) eine Bruchdehnung von ca. 25% bis ca. 850% hat;
und
(b) eine Umhüllung, um den geformten Gegenstand zu umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlitz durch den Gelgegenstand von dem Rand jedes Lochs zu dem Rand des Gelgegenstands in einer Richtung verläuft, die zu einem angrenzenden Loch geneigt ist, um dadurch die Kabelseele aufzunehmen, ohne Zugang zu einem freien Ende des Kabels zu erfordern.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gegenstand bereitgestellt, der ein Kabel, das zwei oder mehr Seelen hat, und ein Kabelabdichtset nach dem genannten einen Aspekt aufweist, wobei der geformte Gelgegenstand derart positioniert ist, daß er die Kabelseelen umschließt und den Bereich zwischen den Seelen sowie zwischen den Seelen und der Umhüllung abdichtet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Abdichten eines Bereichs um die Seelen eines Kabels herum bereitgestellt, das zwei oder mehr Seelen hat, wobei das Kabel innerhalb einer Umhüllung angeordnet ist, wobei ein Kabelabdichtset nach dem genannten einen Aspekt an dem Kabel derart angebracht wird, daß der geformte Gelgegenstand die Kabelseelen umschließt und daß die Umhüllung den Gelgegenstand umgibt.
Gele sind im Stand der Technik wohlbekannt, beispielsweise Gele auf Siliconbasis, Gele auf Polyurethanbasis oder Gele auf Polystyrol-Butadien-Styrol-, Polystyrol-Isopren-Styrol- und Polystyrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Blockcopolymerbasis. Bevorzugte Gele zur Verwendung bei der Erfindung sind gelartige Zusammensetzungen, die ein vernetztes Nicht-Silicon- Polymer aufweisen, das einen Olefinen ungesättigten Gehalt von weniger als 10 mol-% hat und in dem eine Flüssigkeit in einer Menge von ca. 20 Gew.-% bis ca. 95 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Flüssigkeit und des Polymers, und von 0 bis 0,3 Volumenanteilen eines Füllstoffs dispergiert sind, wobei das vernetzte Polymer,
a) wenn es von einem festen Polymer mit relativ hohem Molekulargewicht abgeleitet ist, einen Gelanteil von wenigstens ca. 50% hat oder,
b) wenn es von einem flüssigen Polymer mit relativ niedrigem Molekulargewicht abgeleitet ist, wenigstens ca. 0,1 (bevorzugt 0,1 bis ca. 3) Vernetzungsstellen pro Molekül von mittlerem Molekulargewicht hat, wobei das mittlere Molekulargewicht gewichtsmäßig berechnet ist;
wobei die Zusammensetzung folgendes hat: einen Speichermodul von (1+2,5v+14,1v²)x Dyn/cm², wobei x bei 30ºC kleiner als 5·10&sup5; und bei 90ºC größer als 5·10² ist und v der Volumenanteil des Füllstoffs ist, mit der Maßgabe, daß, wenn das vernetzte Polymer aus einem festen Polymer mit hohem Molekulargewicht hergestellt ist, der Speichermodul bei 140ºC wenigstens ca. 70% des Speichermoduls bei 70ºC ist, und eine dynamische Viskosität von (1+2,5v+14,1v²)y Poise, wobei y bei 30ºC kleiner als 1·10&sup5; und bei 90ºC größer als 5·10² ist und v der Volumenanteil des Füllstoffs ist, wobei die Zusammensetzung ein Blocken ersten Grades zeigt. Diese Zusammensetzungen sind ausführlicher in EP-A-0 174 165 beschrieben.
Wenn das Gel zu einem solchen geformten Gegenstand geformt wird, werden die Löcher bevorzugt geringfügig kleiner als der Durchmesser des Kabels gebildet, das in sie einzuführen ist. Die Gele, die bei der Erfindung verwendet werden, dehnen sich, um das Kabel mit größerem Durchmesser aufzunehmen, und die erzeugte Spannung schafft eine bessere Abdichtung. Die Anzahl von Löchern sollte der Anzahl von Kabeln entsprechen, die durch sie verlaufen sollen. Die Löcher können gedehnt werden, indem Rohre, Dorne oder andere Gegenstände in die Löcher eingebracht werden, um sie in einem aufgeweiteten Zustand zu halten, bevor der geformte Gegenstand um die Kabel herum angebracht wird. Die Rohre können dann entfernt werden, wenn der geformte Gegenstand sich in seiner Lage befindet. Bevorzugt ist ein Schlitz vorgesehen, der von dem Rand jedes Lochs zu dem Außenrand des Gegenstands verläuft, so daß der geformte Gegenstand um die Kabel herum ohne Zugang zu dem freien Ende des Kabels angebracht werden kann. Ein Loch kann auch größer als oder gleich groß wie das Kabel sein.
Wenn der geformte Gegenstand dazu verwendet werden soll, ein Kabelende abzudichten, sollte das Loch nicht vollständig durch den geformten Gegenstand verlaufen. Der geformte Gegenstand bildet die erforderliche Abdichtung gegenüber der Umgebung und wird von einer verwendeten Umhüllung in seiner Lage gehalten.
Das polymere Gel ist so ausgewählt, daß es einen Konuspenetrationswert, gemessen nach ASTM D-937-77, von ca. 30 bis ca. 400 (10&supmin;¹ mm) und bevorzugt von ca. 50 bis ca. 350 (10&supmin;¹ mm) hat. Ferner ist das Gel so ausgewählt, daß es eine Bruchdehnung, gemessen nach ASTM D-412, von ca. 25% bis ca. 850% und stärker bevorzugt von ca. 100% bis 750% hat. Die Gele können ferner nach ihren Isolier-, Beanspruchungsverteilungs- oder Leitfähigkeits- sowie Abdichteigenschaften ausgewählt werden. Im allgemeinen ist es bevorzugt, daß das Gel eine Dielektrizitätskonstante (Permittivität) von weniger als 6 bei 50 Hz für Isoliergele und von mehr als 6 für Beanspruchungsverteilungs-Gele (gemessen nach ASTM D-150) hat. Wenn das Gel sowohl als Isolierung als auch als Abdichtung verwendet wird, haben die Gele bevorzugt einen spezifischen Durchgangswiderstand von mindestens 10¹&sup0; Ω·cm (gemessen nach ASTM D-257). Bei Beanspruchungsverteilungsanwendungen haben die Gele bevorzugt eine spezifische Impedanz von 10&sup7;-10¹&sup0; Ω·cm bei 50 Hz (ASTM D-150), und bei Leitfähigkeitsanwendungen haben die Gele bevorzugt einen spezifischen Durchgangswiderstand von weniger als 10&sup7; Ω·cm. Die Gele besitzen ausreichend Klebrigkeit, um die Abzweigung oder das Kabelende abzudichten und daran zu haften. Außerdem gestatten die Eigenschaften des Gels eine Kabelbewegung, ohne die gebildete Abdichtung zu zerstören, und zwar aufgrund der Fähigkeit des Gels sich zu verformen und im wesentlichen zu seiner ursprünglichen Gestalt zurückzukehren und gleichzeitig die Klebrigkeit zu bewahren, die zum Abdichten erforderlich ist.
Wie oben erwähnt, sind die bevorzugten Gele zur Verwendung bei der Erfindung gelartige Zusammensetzungen, die ein vernetztes, Nicht-Silicon-Polymer aufweisen, in dem ca. 20 Gew.-% bis ca. 95 Gew.-% einer Flüssigkeit dispergiert sind und das bestimmte spezifische Eigenschaften hat.
Diese Zusammensetzungen werden bevorzugt hergestellt, indem ein flüssiges Nicht-Silicon-Polymer, das ca. 20 Gew.-% bis ca. 95 Gew.-% einer Flüssigkeit enthält, einem Vernetzungsmittel wie etwa einem chemischen Mittel oder Bestrahlungsmittel ausgesetzt wird. Das Polymer-Ausgangsmaterial ist ein vernetzbares flüssiges polymeres Material, bevorzugt ein flüssiger Nicht-Silicon-Kautschuk, mit geringer oder keiner Nichtsättigung vor dem Vernetzen. Das flüssige polymere Material hat bevorzugt ein Molekulargewicht von weniger als ca. 90.000, bevorzugt weniger als ca. 50.000, und eine Mooney-Viskosität ML 1+4 bei 100ºC von weniger als 10. Die Mooney-Viskosität wird nach ASTM D-1646 gemessen. Die genannten Polymere sind bei diesen Molekulargewichten und Viskositäten hauptsächlich Flüssigkeiten. Das flüssige Polymer hat bevorzugt ein Molekulargewicht von weniger als etwa dem 7,5fachen des kritischen Molekulargewicht des Polymers (vgl. beispielsweise Mechanical prop of Polymers, Nielsen 1962 hinsichtlich einer Erörterung des kritischen Molekulargewichts). Die Polymere können ein Kohlenwasserstoff-Hauptketten-Polymer oder ein Polymer sein, das Kohlenstoff sowie weitere Atome, beispielsweise Sauerstoff, Stickstoff usw., ausgenommen Silicon, in der Hauptkette enthält. Die Polymere sind auf diejenigen beschränkt, die geringe oder keine Nichtsättigung vor dem Vernetzen haben. Im allgemeinen ist der Grad der Nichtsättigung geringer als ca. 10 mol-%, bevorzugt geringer als ca. 7 mol-% und bevorzugt geringer als 4 mol-%. Wenn die Nichtsättigung zu hoch ist, neigt das resultierende Produkt dazu, wärmeinstabil zu sein.
Bevorzugte flüssige polymere Materialien umfassen flüssigen Butyl-Kautschuk, Epichlorhydrin-Kautschuk, Ethylen-Propylen- Dien-Monomer-Kautschuk (EPDM), hydriertes Polyisopren, hydriertes Polybutadien, hydrierten Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), hydriertes Polychloropren, funktionalisiertes Polyisobutylen (d. h. Polyisobutylen mit beigemischten reaktionsfähigen Gruppen, die zum Vernetzen fähig sind, wie etwa Hydroxy-, Amin- oder Carboxygruppen), chloriertes Polyethylen, flüssige fluorierte Polymere (beispielsweise Viton von DuPont), hydrierten Nitril-Kautschuk und weitere hydrierte flüssige Polymere. Ferner kann man die verschiedenen Polymere kombinieren, um Zusammensetzungen mit gewünschten Eigenschaften zu bilden.
Die Flüssigkeit, die gemäß der Erfindung in dem vernetzten Polymer dispergiert ist, kann jede Flüssigkeit sein, die fähig ist, in dem Polymer in einer Menge von ca. 20% bis ca. 95% dispergiert zu werden, und die während des Vernetzens des Polymers nicht reagiert. Die Flüssigkeit kann ein Weichmacher, Verträglichmacher, Klebrigmacher oder dergleichen sein. Geeignete Flüssigkeiten umfassen beispielsweise Paraffinöle, Naphthenatöle, aromatische Öle, flüssige Polybutene, Alkyl- (oder Aryl-)Phthalate, pflanzliche Öle, Mineralöle, Trimellitate, Ester von Polyethylenglykolen, Alkyl- (oder Aryl-)Phosphate, Methylester von hydriertem Colophonium, flüssige Harzöle, Kienteer, Polyterpene, nichtreagierende flüssige Kautschuke, das flüssige Ausgangspolymer, das unvernetzt bleibt oder mindestens an weniger als 0,1 Vernetzungsstellen pro Molekül von mittlerem Molekulargewicht vernetzt wird, wobei das mittlere Molekulargewicht gewichtsmäßig berechnet ist, und dergleichen.
Das Vernetzen kann durch jedes konventionelle Vernetzungsmittel, bevorzugt UV-Mittel, Bestrahlungsmittel oder durch chemische Mittel erfolgen. Strahlungsvernetzung kann durch Elektronenstrahl oder ähnliche Behandlung erfolgen. Geeignete Vernetzungsbeschleuniger können eingebaut werden, um Strahlungsvernetzung zu fördern, wie etwa Triallylcyanurat und Triallylisocyanurat. Geeignete chemische Vernetzer können in Abhängigkeit von dem einzelnen Polymer oder den einzelnen Polymeren, die verwendet werden, gewählt werden. Beispielsweise kann ein Phenolharz oder p-Chinondioxim verwendet werden, um Butyl-Kautschuk zu härten, Peroxid kann verwendet werden, um EPDM zu härten, oder Diisocyanatdimersäure kann verwendet werden, um Epichlorhydrin-Kautschuk zu härten.
Fakultativ können Weichmacher beigemischt werden, um dabei zu helfen, eine gelartige Substanz mit den gewünschten Konuspenetrationswerten zu erhalten. Solche Weichmacher würden bevorzugt alle Flüssigkeiten umfassen, die fähig sind, die Viskosität des Basiskautschuks zu verringern, geringe oder keine Nichtsättigung haben, wie oben beschrieben wurde, und mit dem Basiskautschuk kompatibel sind.
Ein Füllstoff kann der Zusammensetzung beigemischt werden, falls erwünscht. Im allgemeinen beträgt die Menge von beigemischtem Füllstoff 0 bis 0,3 Volumenanteile. Bevorzugt ist der Füllstoff in einer Menge von 0,1 bis 0,2 Volumenanteilen vorhanden. Der hier verwendete Begriff "Füllstoff" soll alle festen Zusatzstoffe, einschließlich teilchenförmiger Stoffe oder faserförmiger Stoffe, die in der Zusammensetzung vorhanden sind, umfassen. Diese Füllstoffe umfassen Pigmente, Füllstoffe, die für Leitfähigkeits-, (elektrische sowie thermische) Beanspruchungsverteilungs- und Isolierzwecke bekannt sind, beispielsweise Ruß, Bariumtitanat, Zinkoxid, Eisenoxid, Siliconcarbid, Metalle und dergleichen, Verstärkungsmittel, Wärmestabilisatoren, Fungizide, Biozide, Flammschutzmittel, beispielsweise Aliminiumtrihydrat, und die halogenierten Flammschutzmittel, Leckanzeigemittel (d. h. Chemikalien, die reagieren, wenn sie bestimmten Chemikalien ausgesetzt sind), Korrosionshemmer, UV-Lichtstabilisatoren, Verarbeitungshilfsmittel, schlagzähmachende Hilfsstoffe und dergleichen.
Die Zusammensetzungen werden bevorzugt gebildet, indem ein flüssiges Nicht-Silicon-Polymer mit irgendwelchen gewünschten Füllstoffen in einer Menge von 0 bis 0,3 Volumenanteilen, irgendwelchen Vernetzern oder dergleichen und der Flüssigkeit gemischt und das Gemisch einem Vernetzungsmittel ausgesetzt wird. Die Zusammensetzung nimmt während des Vernetzens im allgemeinen die Gestalt des Behälters an, kann jedoch je nach Wunsch umgeformt werden, beispielsweise durch Schneiden.
Der in der Anmeldung verwendete Begriff "Kabel" bezieht sich auf ein oder mehr elektrische Leiter, die von einer elektrischen Isolierung umgeben sind. Im Fall einer Verzweigung sind zwei oder mehr Seelen, d. h. Leiter und Isolierung, von einem Hauptkabel abgezweigt, das diese Seelen, umgeben von einer gemeinsamen Isolierschicht, fakultativ mit Abschirmung und/oder Bewehrung, enthält. Das Abdichtverfahren der Erfindung wird angewandt, um zwischen den einzelnen Seelen sowie den einzelnen Seelen und der Umhüllung abzudichten. Der Begriff "Kabel" in der allgemeinen Beschreibung und den Ansprüchen soll die einzelnen Seelen einer Verzweigung oder des Hauptkabels oder dergleichen umfassen. Im Fall einer Abzweigung sind ein oder mehr Kabel mit einem Hauptkabel verbunden. Das Abdichtverfahren der Erfindung wird angewandt, um zwischen den zwei oder mehr Abzweigkabeln und dem oben genannten Hauptkabel abzudichten. Der hier verwendete Begriff "Abzweig" soll sich auf solche Abzweigungen sowie Verzweigungen beziehen.
Die Umhüllung kann aus jedem Material bestehen, das geeignet ist, einen Kabelabzweig oder ein Kabelende zu umhüllen. Der Fachmann ist in der Lage, eine geeignete Umhüllung zu wählen. Beispielsweise können dimensionsmäßig stabile, bevorzugt polymere Bänder, Hüllen und dergleichen verwendet werden. Polymere Materialien umfassen Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenfluorid, Polyamide, Polyester, fluorierte Polymere, Ethylen-Propylen-Kautschuke, EPDM und Polystyrol-Butadien-Styrol (SBS), Polystyrol- Isopren-Styrol (SIS) und Polystyrol-Ethylenbutylen-Styrol (SEBS)-Blockcopolymere. Dimensionsmäßig rückstellbare polymere Gegenstände werden für Umhüllungen besonders bevorzugt.
Der dimensionsmäßig rückstellbare polymere Gegenstand ist bevorzugt vom wärmerückstellbaren Typ, bevorzugt ein Polyolefin wie etwa Polyethylen. Andere Polymere wie etwa Polyvinylchlorid und polymere Mischungen können ebenfalls verwendet werden. Besonders bevorzugt wird vernetztes Polyethylen.
Der hier verwendete Begriff "rückstellbarer Gegenstand" bezieht sich auf einen Gegenstand, dessen dimensionsmäßige Konfiguration veranlaßt werden kann, sich wesentlich zu ändern, wenn er irgendeiner Behandlung unterzogen wird. Wärmerückstellbare Gegenstände, die sich rückstellen, wenn sie erwärmt werden, werden bei der praktischen Ausführung der Erfindung besonders bevorzugt. Gewöhnlich stellen sich diese Gegenstände in Richtung einer ursprünglichen Gestalt zurück, aus der heraus sie vorher verformt worden sind, der hier verwendete Begriff "rückstellbar" umfaßt jedoch auch einen Gegenstand, der eine neue Konfiguration annimmt, selbst wenn er vorher nicht verformt worden ist.
In ihrer üblichsten Form weisen solche Gegenstände eine wärmeschrumpfbare Hülse auf, die aus einem polymeren Material besteht, das die Eigenschaft eines elastischen oder plastischen Formgedächtnisses hat, wie beispielsweise in den US-PS'en 2 027 962, 3 086 242 und 3 597 372 beschrieben ist. Wie beispielsweise aus US-PS 2 027 962 deutlich wird, kann die ursprüngliche dimensionsmäßig wärmestabile Form eine Übergangsform in einem kontinuierlichen Verfahren sein, bei dem beispielsweise ein extrudiertes Rohr, während es heiß ist, zu einer dimensionsmäßig wärmeinstabilen Form aufgeweitet wird; bei anderen Anwendungen wird jedoch ein vorgeformter dimensionsmäßig wärmestabiler Gegenstand in einer getrennten Stufe zu einer dimensionsmäßig wärmeinstabilen Form verformt.
Bei der Herstellung von wärmerückstellbaren Gegenständen kann das polymere Material in jeder Stufe bei der Herstellung des Gegenstands vernetzt werden, die die gewünschte dimensionsmäßige Rückstellbarkeit verbessert. Eine Art und Weise, einen wärmerückstellbaren Gegenstand herzustellen, weist folgende Schritte auf: Formen des polymeren Materials zu der gewünschten wärmestabilen Form, anschließendes Vernetzen des polymeren Materials, Erwärmen des Gegenstands auf eine Temperatur über dem kristallinen Schmelzpunkt bzw. bei amorphen Materialien den Erweichungspunkt des Polymers, Verformen des Gegenstands und Kühlen des Gegenstands, während er sich in dem verformten Zustand befindet, so daß der verformte Zustand des Gegenstands beibehalten wird. Im Gebrauch bewirkt das Aufbringen von Wärme, da der verformte Zustand des Gegenstands wärmeinstabil ist, daß der Gegenstand seine ursprüngliche wärmestabile Gestalt annimmt.
Bei anderen Gegenständen, wie sie beispielsweise in GB-PS 1 440 524 beschrieben sind, wird ein elastomeres Element wie etwa ein inneres rohrförmiges Element von einem zweiten Element wie etwa einem äußeren rohrförmigen Element in einem gedehnten Zustand gehalten, wobei das äußere rohrförmige Element bei Erwärmen schwach wird und somit zuläßt, daß sich das elastomere Element rückstellt.
Gegenstände, die ohne das Aufbringen von Wärme dimensionsmäßig rückstellbar sind, sind in den US-PS'en 4 070 746, 4 179 320 und 4 338 970 beschrieben. Solche Gegenstände weisen ein elastomeres Element auf, das von einem Festhalteelement in einem gedehnten Zustand gehalten wird. Das elastomere Element wird in dem gedehnten Zustand festgehalten, bis es von dem Festhalteelement durch Aufbringen von Lösungsmittel oder durch mechanisches Brechen oder Entfernen des Festhalteelements freigegeben wird. Typischerweise weisen solche Gegenstände ein elastomeres Rohr auf, das von einem äußeren rohrförmigen Element, an dem es haftet, in einem gedehnten Zustand gehalten wird. Polymere Hülsen, die sich ohne Aufbringen von Wärme rückstellen, können bei der praktischen Ausführung der Erfindung verwendet werden.
Fakultativ kann die Umhüllung eine innere Schicht von Klebstoff haben, um das Verbinden der Umhüllung mit dem geformten Gegenstand sowie einer Überlappung der Umhüllung mit dem Kabel oder der Kabelisolierung zu unterstützen. Die innere Klebstoffschicht kann jedes Dichtmaterial sein, das typischerweise verwendet wird, um eine Umhüllung mit einem Kabel zu verbinden. Solche Dichtmaterialien weisen typischerweise Mastix-Materialien oder Schmelzklebstoffe auf.
Besonders bevorzugt für eine innere Klebstoffschicht sind Schmelzklebstoffe, die Ethylencopolymere enthalten, beispielsweise Copolymere von Ethylen mit Vinylacetat, wasserfreie Maleinacrylsäure, Methacrylsäure oder ein Alkylacrylat wie etwa Ethylacrylat. Mastix-Materialien können ebenfalls verwendet werden, beispielsweise Mastix-Zusammensetzungen mit niedrigem Molekulargewicht auf Polyisobutylenbasis.
Die Umhüllung, der geformte Gegenstand und/oder die innere Klebstoffschicht können je nach Wunsch verschiedene Zusatzstoffe enthalten. Zusatzstoffe umfassen je nach Zweckmäßigkeit beispielsweise Stabilisatoren, verstärkende oder nichtverstärkende Füllstoffe, Pigmente, Ruß, Weichmacher, grenzflächenaktive Mittel, Verarbeitungshilfsmittel, Korrosionshemmer, leitfähige Füllstoffe, Fungizide, Biozide, Leckanzeigemittel und dergleichen.
Eine Abdichtung für einen Kabelabzweigbereich oder eine andere Gruppe von zwei oder mehr Kabeln wird gebildet, indem der geformte Gegenstand aus dem polymeren Gel um die Kabel herum positioniert wird. Dies kann erfolgen, indem die freien Enden der Kabel durch die Löcher in dem geformten Gegenstand positioniert werden. Ein weiteres Verfahren beinhaltet das Vorsehen eines Schlitzes in dem geformten Gegenstand zwischen dem Loch und einem Rand des geformten Gegenstands derart, daß der Gegenstand geöffnet werden kann, um die Kabel in den Löchern zu positionieren, und dann wieder verschlossen werden kann. Die Klebrigkeit des Materials ist derart, daß bei erneutem Schließen eine Abdichtung gebildet wird. Der geformte Gegenstand kann fakultativ geformt werden, indem zwei oder mehr Teile miteinander verbunden werden, um die gewünschte Gestalt zu bilden. Ein Klebstoff kann verwendet werden, um die Teile zu verbinden; die Klebrigkeit des Materials und die Druckkraft der Umhüllung können jedoch ausreichend sein, um eine angemessene Abdichtung zu bilden. Wenn ein oder mehr Kabelenden abzudichten sind, wird ein geformter Gegenstand auf dem Kabelende derart angebracht, daß der geformte Gegenstand auf der Oberfläche des Kabelendes positioniert ist oder jedes Kabelende in einem Loch in dem geformten Gegenstand positioniert ist, wobei das Loch nur einen Teil der Strecke durch den geformten Gegenstand bildet. Eine Umhüllung wird dann derart angebracht, daß sie den geformten Gegenstand umgibt und einen Bereich des Kabels überlappt. Das Gel wird so positioniert, daß es, wenn es von der Umhüllung umgeben ist, eine Abdichtung bildet, die das Eindringen von Wasser und dergleichen verhindert. Ähnlich wird das Gel derart gewählt, daß das Gel selbst eine Barriere gegen Wasser und dergleichen bildet. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, umgibt die Umhüllung nur einen Bereich des geformten Gegenstands, wobei der geformte Gegenstand gegenüber der Umgebung offen ist. Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine Abdeckung, beispielsweise ein polymerer oder metallischer Gegenstand, über dem freiliegenden Bereich des geformten Gegenstands angebracht, um als eine Abdeckung zu wirken, um den geformten Gegenstand vor Schmutz oder dergleichen zu schützen. Bei einem beträchtlichen Druck von innerhalb des Kabels kann die Abdeckung verwendet werden, um zu verhindern, daß der geformte Gegenstand aus der Öffnung in der Umhüllung herausgedrückt wird. Es ist daran gedacht, daß die Umhüllung den geformten Gegenstand vollständig abdecken kann und daß die Abdeckung daher ein integraler Teil der Umhüllung ist.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 ein Kabel 1 mit drei Seelen 2, 3 und 4, die durch Entfernen des Schutzmantels von dem Kabel vereinzelt worden sind. Fig. 2 zeigt das gleiche Kabel 1 mit einem geformten Gegenstand 11 aus einem polymeren Gel, wobei Kabel 2, 3 und 4 durch die jeweiligen Löcher 6 positioniert worden sind. Der Gelgegenstand 11 ist in Fig. 5 ausführlicher gezeigt. Fig. 3 zeigt das Kabel von Fig. 2, wobei eine Umhüllung 7 den geformten Gegenstand aus polymerem Gel 11 und einen Bereich des Kabels 1 umgibt. Ein Bereich des polymeren Gels ist der Umgebung ausgesetzt. Fig. 4 und 5 zeigen geformte Gegenstände 8 und 11 aus einem polymeren Gel. Die Gegenstände haben jeweils Löcher 9, um Kabel durch sie hindurch zu positionieren, sowie Schlitze 10, um den geformten Gegenstand um Kabel herum ohne Zugang zu ihren freien Enden zu positionieren.
Die nachstehenden Beispiele dienen nur der Erläuterung und sollen nicht als Beschränkung der Erfindung ausgelegt werden. Der Fachmann ist ohne weiteres in der Lage, ohne unangemessenes Experimentieren geeignete Vernetzer, Vernetzungsbeschleuniger, Gele, Strahlendosen, Kabelabzweige, Kabelsätze, Kabelenden, Umhüllungen, Klebstoffe, Mastix- Materialien usw. für eine bestimmte Anwendung zu wählen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Beispiel 1

Chemisch vernetzter Butyl-Kautschuk (dielektrisches Gel)

Die nachstehende Formulierung wurde gemischt, dann für 30 min bei 100ºC gehärtet, um ein Gel zu bilden:
flüssiger Butyl-Kautschuk 100 g
Zinkstearat - Füllstoff 5g
Zirex (Zinkresinat) - chemischer Vernetzungsaktivator und Füllstoff 10 g
Paraffinöl - Weichmacher 90 g
p-Chinondioxim (62,5% in Öl) - Vernetzer 3,2 g
Bleidioxid (50% in Dibutylphthalat) - Härtungsauslöser 15 g
Ruß - Farbstoff & UV-Lichtstabilisator 2 g
Das resultierende Gel hatte einen spezifischen Durchgangswiderstand von 1014 Ω·cm (ASTM D-150), eine Permittivität 50 Hz von 3,0 (ASTM 5-257), eine Konuspenetration von 112 und eine Bruchdehnung von 350%.

Beispiel 2

Chemisch vernetztes Epichlorhydrin (Beanspruchungsverteilungs-Gel - ölbeständig)

Die nachstehende Formulierung wurde gemischt und dann für 60 min bei 100ºC gehärtet, um ein Gel zu bilden:
Hydrin 10Xl (flüssiger Epichlorhydrin- Kautschuk) 100 g
Dimersäure-Diisocyanat - Vernetzer 46 g
Dioctylphthalat - Weichermacher 100 g
T-12 - Zinnkatalysator 10 g
Dabco 33 LV (tertiäre Amine - Ko-Katalysator) 2 g
Antioxidans 2246 - substituierter Phenoltyp von Antioxidans 0,8 g
Das resultierende Gel hatte eine spezifische Impedanz bei 50 Hz von 1,8 · 10&sup9;, eine Permittivität 50 Hz von 7,4, einen Konuspenetrationswert von 51.

Beispiel 3

Beanspruchungsverteilungs-Butylgel

Kalene 200 (flüssiger Butyl-Kautschuk) 100 g
Kaydol-Öl (Mineralöl) 95 g
p-Chinondioxim-Vordispersion (62,5%) 4,8 g
Bleidioxid-Vordispersion (50%) 18 g
N990 Ruß (Thermax MT) 69,4 g
S37 Ruß (Vulcan P) 14,7 g
Vernetzen bei 100ºC für 30 min resultierte in einem Gel mit einem Konuspenetrationswert von 81, einer spezifischen Impedanz von 9,5 · 10&sup8;, einer Permittivität von 32,6.

Beispiel 4

Leitfähiges Butylgel

Kalene 200 (flüssiger Butyl-Kautschuk) 100 g
Kaydol-Öl (Mineralöl) Weichmacher 95 g
p-Chinondioxim-Vordispersion (62, 5%) Vernetzer 4,8 g
Bleidioxid-Vordispersion (50%) Härtungsaktivator 18 g
Ketjen-Ruß (leitfähiger Ruß) 20 g
Die vorstehende Formulierung wurde bei 100ºC für 30 min vernetzt und resultierte in einem Gel mit einem Konuspenetrationswert von 42, einem spezifischen Durchgangswiderstand von 2,4 · 10&sup5; Ω·cm.

Beispiel 5

Gelband-Formulierung

Kalene 800 (flüssiger Butyl-Kautschuk) 100
Sunpar 2280 (Weichmacher) (Paraffinöl) 130
Zinkoxid-Dispersion (80%) 6,25
Statex N660 (Ruß) 2
Irgonox 1076 (Antioxidans) 2
SAG47 (Silicon-Schaumverhütungsmittel) 1
HRJ2564 (Phenolharz) 12
253,25
Gehärtet 50 min 150ºC
Gelgehalt (bezogen auf flüssigen Butyl-Kautschuk) = 78%.
Speichermodul bei 30ºC = 1,7·10&sup4; Dyn/cm²
Speichermodul bei 90ºC = 7,3·10³ Dyn/cm²
dynamische Viskosität bei 30ºC = 4,2·10&sup4; Poise
dynamische Viskosität bei 90ºC = 2,0·10&sup4; Poise zeigt Blocken ersten Grades.

Beispiel 6

Die polymeren Gele von Beispiel 1 bis 5 werden zu einem geformten Gegenstand von Kreisgestalt mit drei Löchern geformt (vgl. Fig. 5), indem der flüssige Kautschuk und die übrigen Bestandteile in eine Form gegossen und in der Form vernetzt werden, und zwar mit Schlitzen zur Verwendung mit und ohne Zugang zu den Kabelenden.
Von einem dreiadrigen Leiterkabel, wobei jeder Leiter einen 4/0-Durchmesser hat, wird dessen Schutzmantel über eine Strecke von ca. 17,78 cm (7 inches) entfernt, wobei jede der drei Kabelseelen freigelegt wird. Der geformte Gegenstand aus polymerem Gel wird derart angebracht, daß die Kabel durch die Löcher und in möglichst großer Nähe der Gabelung verlaufen, danach wird ein polymeres Rohr von wärmerückstellbarem vernetztem Polyethylen auf den geformten Gegenstand aufgeschrumpft, wobei der Bereich, an dem die Kabel aus dem Gel austreten, freiliegt (vgl. Fig. 3). Das abgedichtete Kabel wird dann auf Leckstellen getestet durch Eintauchen in Wasser und anschließendes Messen einer eventuellen Änderung des Widerstands. Nach 200stündigem Eintauchen in Wasser werden keine Leckstellen beobachtet.

Beispiel 7

Die Gele von Beispiel 1 bis 5 werden durch Gießen in eine Form und Vernetzen darin zu einem geformten Gegenstand geformt. Ein einziges Leiterkabelende wird in dem Loch in dem geformten Gegenstand angebracht, oder gegebenenfalls wird der geformte Gegenstand an dem Ende des Kabels angebracht. Ein Rohr von wärmerückstellbarem vernetztem Polyethylen wird auf den geformten Gegenstand aufgeschrumpft, wobei das Ende des geformten Gegenstands freiliegt (vgl. Fig. 7). Die Kabelendabdichtung wird durch Eintauchen in Wasser und anschließendes Messen einer eventuellen Änderung des Widerstands zwischen einem in das Wasser eingetauchten Draht und dem abgedichteten Kabel getestet. Nach 200stündigem Eintauchen in Wasser werden keine Leckstellen beobachtet.

Claims

1. Kabelabdichtset zur Verwendung mit einem Kabel (1), das zwei oder mehr Seelen (2, 3, 4) hat, wobei das Kabelabdichtset aufweist:

(a) einen geformten Gegenstand (8, 11) aus einem polymeren Gel, der zwei oder mehr durchgehende Löcher (9) aufweist, um entsprechende der Kabelseelen aufzunehmen,

wobei das polymere Gel

(i) einen Konuspenetrationswert von ca. 30 bis ca. 400 (10&supmin;¹ mm) und

(ii) eine Bruchdehnung von ca. 25% bis ca. 850% hat;

und

(b) eine Umhüllung (7), um den geformten Gegenstand (8, 11) zu umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlitz (10) durch den Gelgegenstand (8, 11) von dem Rand jedes Lochs (9) zu dem Rand des Gelgegenstands (8, 11) in einer Richtung verläuft, die zu einem angrenzenden Loch (9) geneigt ist, um dadurch die Kabelseele (2, 3, 4) aufzunehmen, ohne Zugang zu einem freien Ende des Kabels (1) zu erfordern.

2. Set nach Anspruch 1, wobei das Gel ein vernetztes nicht-Silicon-Polymer aufweist, das einen Olefinen ungesättigten Gehalt von weniger als 10 mol-% hat und in dem eine Flüssigkeit in einer Menge von ca. 20 Gew.-% bis ca. 95 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Flüssigkeit und des Polymers, und von 0 bis 0,3 Volumenanteilen eines Füllstoffs dispergiert sind, wobei das vernetzte Polymer,

wenn es von einem festen Polymer mit relativ hohem Molekulargewicht abgeleitet ist, einen Gelanteil von wenigstens ca. 50% hat oder,

(b) wenn es von einem flüssigen Polymer mit relativ niedrigem Molekulargewicht abgeleitet ist, wenigstens ca. 0,1 Vernetzungsstellen pro Molekül von mittlerem Molekulargewicht hat, wobei das mittlere Molekulargewicht gewichtsmäßig berechnet ist;

wobei die Zusammensetzung folgendes hat: einen Speichermodul von (1+2,5v+14,1v²)x Dyn/cm², wobei x bei 30ºC kleiner als 5·10&sup5; und bei 90ºC größer als 5·10² ist und v der Volumenanteil des Füllstoffs ist, mit der Maßgabe, daß, wenn das vernetzte Polymer aus einem festen Polymer mit hohem Molekulargewicht hergestellt ist, der Speichermodul bei 140ºC wenigstens ca. 70% des Speichermoduls bei 70ºC ist, und eine dynamische Viskosität von (1+2,5v+14,1v²)y Poise, wobei y bei 30ºC kleiner als 1·10&sup5; und bei 90ºC größer als 5·10² ist und v der Volumenanteil des Füllstoffs ist, wobei die Zusammensetzung ein Blocken ersten Grades zeigt.

3. Set nach Anspruch 2, wobei das Gel von einem Butyl- Flüssigkautschuk abgeleitet ist.

4. Gegenstand, der ein Kabel (1), das zwei oder mehr Seelen (2, 3, 4) hat, und ein Kabelabdichtset nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei der geformte Gelgegenstand (8, 11) derart positioniert ist, daß er die Kabelseelen (2, 3, 4) umschließt und den Bereich zwischen den Seelen (2, 3, 4) sowie zwischen den Seelen (2, 3, 4) und der Umhüllung (7) abdichtet.

5. Verfahren zum Abdichten eines Bereichs um die Seelen (2, 3, 4) eines Kabels (1) herum, das zwei oder mehr Seelen (2, 3, 4) hat, wobei das Kabel innerhalb einer Umhüllung (7) angeordnet ist, wobei ein Kabelabdichtset (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 an dem Kabel (1) derart angebracht wird, daß der geformte Gelgegenstand (8, 11) die Kabelseelen (2, 3, 4) umschließt und daß die Umhüllung (7) den Gelgegenstand (8, 11) umgibt.