DE10226520A1

DE10226520A1 - Kabelgele

Info

Publication number: DE10226520A1
Application number: DE10226520A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Nowak; Werner Dr. Michel; Pia Hofacker
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-01-08
Also published as: KR100690238B1; US7095929B2; JP4342438B2; JP2005530009A; WO2003106602A1; EP1511827A1; AU2003240648A1; TW200403021A; CN1281728C; CN1662635A; US20050232556A1; KR20050016550A; TWI242028B

Abstract

Kabelgele enthalten neben Polypropylenglykol und Polyol 1 bis 15 Gew.-% einer verdichteten, mit Silikonöl hydrophobierten, pyrogenen Kieselsäure.

Description

Die Erfindung betrifft Kabelgele.
Es ist bekannt, thixotrope Kabelgele als Füllmasse in Lichtwellenleiterkabeln einzusetzen.

In der DE 36 22 211 wird eine Füllmasse beschrieben, die zwischen 50 und 99 Gewichtsprozent Polypropylenglykol, insbesondere mit einer Molmasse zwischen 2000 und 3500, und als Thixotropiermittel zwischen 50 und 1 Gewichtsprozent hochdisperses Siliziumdioxid enthält.

In der US 4,701,016 wird eine Füllmasse beschrieben, die aus 77 bis 95 Gewichtsprozent eines Öls oder einer Mischung von Ölen und 2 bis 15 Gewichtsprozent kolloidal Teilchen enthält. Zusätzlich können Sie bis zu 15 Gewichtsprozent eines Elastomers enthalten. Als Öle werden Paraffinöl, naphtenisches Öl, Polybutenöl, pflanzliches Öl auf Triglyceridbasis, Polypropylenöl, chloriertes Paraffinöl und Polyester eingesetzt. Die kolloidalen Teilchen bestehen aus hydrophober pyrogener Kieselsäure, Fällungskieselsäure und Ton.

In der US 5,348,669 wird eine Füllmasse beschrieben, die 75 bis 95 Gewichtsprozente eines Polypropylenglykols mit einer Molmasse von mindestens 3000 und 2 bis 20 Gewichtsprozente einer pyrogenen, entweder hydrophilen oder hydrophoben Kieselsäure enthält. Zusätzlich kann die Füllmasse ein Antioxidants zur Verbesserung der Temperaturbeständigkeit und ein Elastomer zur Verringerung der Ölseparation enthalten.

In der US 5,433,872 wird eine Füllmasse beschrieben, die 75 bis 95 Teile eines flüssigen bis halbfesten Polyols mit einer Molmasse von mindestens 4000, geringe Mengen einer ungesättigten Verbindung, sowie 1 bis 15 Gewichtsprozent einer pyrogenen Kieselsäure als Verdickungsmittel enthält.

Zusätzlich kann die Füllmasse ein thermoplastisches Elastomer zur Verringerung der Ölseparation enthalten.

In der DE 38 39 596 wird ein thixotropes Gel sowie deren Herstellung auf Basis eines synthetischen Kohlenwasserstofföls und eines hydrophoben Thixotropiermittels beschrieben. Das Kabelgel eignet sich als Füllmasse bei der Herstellung von Lichtwellenleiterkabeln.

Es ist weiterhin aus der in Schriftenreihe Pigmente Nr. 63, Degussa AG, 1995, Seite 28 bis 30, bekannt, daß man mit der Verdichtung von hydrophiler pyrogener Kieselsäure die Kieselsäure schneller in das Bindemittel zum Beispiel mit einem Planetenmischer oder Planetendissolver einarbeiten kann. Unter Einarbeitung versteht man die Zeit, die benötigt wird, bis die feinteilige Kieselsäure völlig von der Oberfläche auf dem Bindemittel verschwunden und mit dem Bindemittel benetzt ist. Je nach Ansatzgröße, Dispergieraggregat und Rezeptur kann die Einarbeitungszeit bis zu mehreren Stunden dauern und ist damit in vielen Anwendungen der geschwindigkeitsbestimmende Schritt für die Herstellung des Produktes. Des weiteren erreicht man – bedingt durch die Dichteerhöhung der Kieselsäure – eine reduzierte Staubentwicklung der Kieselsäure. Das geringere Volumen der verdichteten Kieselsäure kann auch bei der Anlagenplanung der Dispergieraggregate von Vorteil sein.

Nachteiligerweise nimmt die Viskosität des kieselsäurehaltigen Bindemittels bei den meisten Anwendungen mit zunehmender Stampfdichte ab. Ebenso verschlechtert sich die Dispergierbarkeit der Kieselsäure. Eine Erscheinung, die sich in Form von Stippenbildung zum Beispiel bei einer Silikondichtungsmasse und einer höheren Oberflächenrauhigkeit zeigt. Beide Effekte sind signifikante Nachteile. Aus diesem Grund kann verdichtete hydrophile pyrogene Kieselsäure nur in relativ begrenzten Anwendungsgebieten eingesetzt werden.

Es besteht somit die Aufgabe Kabelgele herzustellen, bei denen diese Nachteile nicht auftreten.

Gegenstand der Erfindung sind Kabelgele, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß sie neben Polypropylenglykol und Polyol 1 bis 15 Gew.-% einer verdichteten, mit Silikonöl hydrophobierten, pyrogenen Kieselsäure enthalten.

Die eingesetzte Kieselsäure kann eine Stampfdichte von 60 bis 150 g/l aufweisen.

Pyrogene Kieselsäuren sind bekannt aus Ullmann's Enzyklopädie der technischen Chemie 4. Auflage, Band 21, Seite 464 (1982).

Die Hydrophobierung der pyrogen hergestellten Kieselsäure mittels Silikonöl kann auf bekanntem Wege erfolgen. Beispielsweise können als pyrogen hergestellte, mit Silikonöl hydrophobierte Kieselsäuren die Kieselsäuren

AEROSIL^® R 202 VV 60
AEROSIL^® R 202 VV 90

eingesetzt werden.

Die physikalisch-chemischen Kenndaten dieser Kieselsäuren sind in der Tabelle 1 aufgeführt: Tabelle 1

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann eine Kieselsäure eingesetzt werden, die aus dem Dokument DE 199 61 933 A1 bekannt ist.

Mit dieser Kieselsäure ist es erfindungsgemäß möglich, den zeitlichen Aufwand für die Herstellung des Kabelgels im Vergleich zu einer unverdichteten mit einem Silikonöl hydrophobierten pyrogenen Kieselsäure deutlich bei gleich gut bleibenden rheologischen und anwendungstechnischen Eigenschaften des thixotropen Kabelgels zu verkürzen. Durch diese Zeitersparnis bei der Herstellung des Kabelgels können die Kosten reduziert werden. Einen weiteren Vorteil, den man mit dieser höher verdichteten pyrogenen Kieselsäure erreicht, ist eine verringerte Staubentwicklung bei der Einarbeitung in das Bindemittel.

Erfindungsgemäß ist es überraschend, daß die mit einem Silikonöl hydrophobierte und verdichtete pyrogene Kieselsäure sich von der verdichteten hydrophilen pyrogenen Kieselsäure hinsichtlich rheologischen und anwendungstechnischen Parametern deutlich unterscheidet. So nimmt die Viskosität eines Kabelgels mit zunehmender Verdichtung der hydrophoben Kieselsäure nicht nennenswert ab. Auch weitere anwendungstechnische Parameter des Kabelgels, wie zum Beispiel die Ölseparation, verschlechtern sich nicht. Die Einarbeitung der verdichteten hydrophoben Kieselsäure in das Polypropylenglykol des Kabelgels ist deutlich kürzer als die einer nicht verdichteten hydrophoben Kieselsäure. Damit kann das Kabelgel in kürzerer Zeit hergestellt werden. Dies bedeutet eine Verbesserung der bisherigen Technik. Weitere Vorteile, die man bei der Verwendung einer verdichteten hydrophoben Kieselsäure erhält, sind wie bei den verdichteten hydrophilen Kieselsäuren eine verringerte Staubentwicklung bei der Einarbeitung in das Bindemittel.

Die erfindungsgemäßen Kabelgele können zur Herstellung von Glasfaserkabel eingesetzt werden.

Als Antioxidantien werden Irganox L 57 und Irganox L 135 eingesetzt.
Irganox L 57 ist:
Irganox L 135 ist ein flüssiges hochmolekulares Antioxidans der Formel
Beispiel 1:
Herstellung von Kabelgelen mit einem Dissolver und AEROSIL^® R 202 und AEROSIL^® R 202 VV 90

Rezeptur:

89,3 Gew.-%	Polypropylenglykol mit einer Molmasse von 3850 g/mol
1,4 Gew.-%	Irganox L57 (2Tle.) und Irganox L135 (1Tl.) als Mischung
9,3 Gew.-%	AEROSIL^® R 202 beziehungsweise AEROSIL^® R 202 VV 90

Durchführung:
Das Polypropylenglykol wird in den Dissolverbehälter vorgelegt. Das Antioxidants Irganox wird unter leichtem Rühren zugegeben. Die Kieselsäure wird unter leichtem Rühren portionsweise zugegeben und die Einarbeitungszeit gemessen, bis sie vollständig von der Oberfläche des Polypropylenglykols verschwunden und vollständig mit dem Polypropylenglykol benetzt ist. Anschließend wird unter Vakuum 10 min. bei 3000 UpM lang dispergiert.
Nach 1 Tag Lagerung bei Raumtemperatur wird die Viskosität des Kabelgels mit einem Kegel-Platte Rheometer bei 23 °C und 20/s gemessen.
Ebenfalls nach 1 Tag Lagerung des Kabelgels wird die Ölseparation des Kabelgels nach folgender Drahtkegelmethode gemessen: Das Kabelgel wird möglichst blasenfrei mit einem Spatel in einen Nickeldrahtkegel (60 mesh Sieb) gefüllt und mit einem Draht über ein Becherglas gehängt. Das Becherglas wird 24 h in einen Ofen mit 80°C gestellt. Die Ölseparation des Kabelgels, d.h. das reine Öl, das während der Temperaturlagerung auf den Boden des Becherglases getropft ist, wird gravimetrisch durch Rückwägung ermittelt und in Prozent angegeben. Ergebnisse:
Auswertung:
Die Einarbeitungszeit bei Verwendung von AEROSIL^® R 202 VV 90 ist deutlich niedriger als bei Verwendung von AEROSIL^® R 202 bei nahezu gleichen Viskositäten und gleichen Ölseparationen. Damit kann die Herstellung des Kabelgels bei Verwendung von AEROSIL^® R 202 VV 90 verkürzt werden.
Beispiel 2:

Herstellung von Kabelgelen mit einer 3-Walze unter Verwendung von AEROSIL^® R 202, AEROSIL^® R 202 VV 90 und AEROSIL^® 200 Rezeptur:

89,1 Gew.-%	Polypropylenglykol mit einer Molmasse von 2700 g/mol
1,4 Gew.-%	Irganox L57 (2Tle.) und Irganox L135 (1Tl.) als Mischung
9,5 Gew.-%	AEROSIL^® R 202 bzw. AEROSIL^® R 202 VV 90 bzw. AEROSIL^® 200

Durchführung:
Das Polypropylenglykol wird in den Dissolverbehälter vorgelegt. Das Antioxidants Irganox wir unter leichtem Rühren zugegeben. Die Kieselsäure wird unter leichtem Rühren portionsweise zugegeben und die Einarbeitungszeit gemessen, bis sie vollständig von der Oberfläche des Polypropylenglykols verschwunden und vollständig mit dem Polypropylenglykol benetzt ist. Anschließend wird das Kabelgel mit einem 3-Walzenstuhl je 2-mal abgerieben.
Nach 1 Tag Lagerung bei Raumtemperatur wird die Viskosität und die Fließgrenze mit einem Kegel-Platte Rheometer bei 23°C und 20/s gemessen. Ebenfalls nach 1 Tag Lagerung des Kabelgels wird die Ölseparation des Kabelgels nach folgender Drahtkegelmethode gemessen: Das Kabelgel wird möglichst blasenfrei mit einem Spatel in einen Nickeldrahtkegel (60 mesh Sieb) gefüllt und mit einem Draht über ein Becherglas gehängt. Das Becherglas wird 24 h in einen Ofen mit 80°C gestellt. Die Ölseparation des Kabelgels, d.h. das reine Öl, das während der Temperaturlagerung auf den Boden des Becherglases getropft ist, wird gravimetrisch durch Rückwägung ermittelt und in Prozent angegeben. Ergebnisse:
Auswertung:
AEROSIL^® R 202 VV 90 kann deutlich schneller in das Polypropylenglykol als AEROSIL^® R 202 bei in etwa vergleichbaren rheologischen Eigenschaften und Ölseparationen eingearbeitet werden.
Die hydrophile pyrogene Kieselsäure AEROSIL^® 200 ist nicht zur Herstellung eines Kabelgels auf Basis Polypopylenglykol geeignet, weil die Ölseparation hier mit 97 % viel zu hoch ist.

Claims

Kabelgele, dadurch gekennzeichnet, daß sie neben Polypropylenglykol und Polyol 2 bis 15 Gew.-% einer verdichteten, mit Silikonöl hydrophobierten, pyrogenen Kieselsäure enthalten.
Verwendung der Kabelgele gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Glasfaserkabel.