(57)【要約】  向上した絶縁破壊強度の誘電材料は、反対向きの第１主表面及び第２主表面を有する、基底誘電体層を備える。第１のストレス緩和層が、基底誘電体層の第１主表面上に配設される。第２のストレス緩和層が、基底誘電体層の第２主表面上に配設される。第１のストレス緩和層及び第２のストレス緩和層の少なくとも一方の体積導電率は、基底誘電体層の体積導電率の少なくとも２倍である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
反対向きの第１主表面及び第２主表面を有する、基底誘電体層と、
前記基底誘電体層の前記第１主表面上に配設された、第１のストレス緩和層と、
前記基底誘電体層の前記第２主表面上に配設された、第２のストレス緩和層と、を備え、
前記基底誘電体層の体積導電率に対する、前記第１のストレス緩和層及び前記第２のストレス緩和層の少なくとも一方の体積導電率の比率が、２以上である、向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項２】
前記ストレス緩和層の少なくとも一方が、バインダー材料中に分散された充填材料を含む、請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項３】
前記第１のストレス緩和層及び前記第２のストレス緩和層の少なくとも一方が、半導体充填材料を含む、請求項２に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項４】
前記半導体充填材料が、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ヒ化ホウ素（ＢＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、ヒ化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）、硫化銀（Ａｇ２Ｏ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、二硫化タングステン（ＷＳ２）、リン化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＰ）、硫化スズ（ＩＩ）（ＳｎＳ）、硫化スズ（ＩＶ）（ＳｎＳ２）、硫化鉛（ＩＩ）（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）、酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）、酸化ニッケルＩＩ（ＮｉＯ）、二酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化スズ（ＩＩ）（ＳｎＯ）、二酸化モリブデン（ＭｏＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、銀ガリウムヒ素（ＡｇＧａＡｓ）、及びチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）からなる群から選択される材料を含む、請求項３に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項５】
前記半導体充填材料が、低バンドギャップ半導電材料を含む、請求項３に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項６】
前記充填材料が、ドープ半導体、並びに、合成中に形成された格子構造内の空孔及び格子間欠陥を有する半導体からなる群から選択される材料を含む、請求項２に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項７】
前記充填材料が、高バンドギャップ（絶縁）材料を含む、請求項２に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項８】
前記充填材料が、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、マイカ、及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる群から選択される材料を含む、請求項７に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項９】
前記充填材料が、金属、グラフェン、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、ドープ半導体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される導電材料を含む、請求項２に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項１０】
前記ストレス緩和層の少なくとも一方が、前記層の全体積に対して、約０．５体積％〜約１００ｖ％の充填材料を含む、請求項２に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項１１】
前記充填材料が、１種以上の微粒子を含み、それぞれが、球形、平板、小板、立方体、針状、偏球、回転楕円体、角錐、角柱、薄片、棒状、繊維状、小片、髭状、及びこれらの混合から選択される形状を有する、請求項２に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項１２】
各充填材料微粒子のサイズを、約１０ｎｍ〜約１００μｍとすることができる、請求項１１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項１３】
前記第１のストレス緩和層及び前記第２のストレス緩和層の少なくとも一方が、バインダー材料を含む、請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項１４】
前記バインダー材料が、ポリマーを含む、請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項１５】
前記バインダー材料が、シリコーン、ポリ（塩化ビニル）、ＥＰＤＭゴム、ＥＰＲ、ＥＶＡ、ポリイミド、フルオロポリマー、エポキシ、ポリスルフィド、ポリエチレン、及びポリエステルからなる群から選択されるポリマーを含む、請求項１４に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項１６】
各ストレス緩和層が、添加物を更に含む、請求項２に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項１７】
前記添加物が、溶媒、分散剤、消泡剤、及び界面活性剤のうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項１８】
前記第１のストレス緩和層及び前記第２のストレス緩和層が、異なる材料から形成される、請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項１９】
前記基底誘電体層が、ポリマー及び絶縁材料からなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項２０】
前記基底誘電体層が、シリコーン、ポリ（塩化ビニル）、ポリイミド、ポリエチレン、及びポリエステルのうちの１つを含む、請求項１８に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項２１】
各ストレス移行層が、約１×１０−１２Ｓ／ｍ〜約１×１０−８Ｓ／ｍの体積導電率を有する、請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項２２】
各ストレス移行層が、約１×１０−１１Ｓ／ｍ〜約１×１０−９Ｓ／ｍの体積導電率を有する、請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項２３】
前記基底誘電体層が、約１×１０−１２Ｓ／ｍ〜約１×１０−１０Ｓ／ｍの体積導電率を有する、請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項２４】
各ストレス移行層が、前記ストレス移行層の全体積に対して約０．８体積％〜約１２体積％の濃度を有する、ＭｏＳ２充填材料を含む、請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項２５】
各ストレス移行層が、前記ストレス移行層の全体積に対して約０．５体積％〜約１６体積％の濃度を有する、ＷＳ２充填材料を含む、請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項２６】
各ストレス移行層が、前記ストレス移行層の全体積に対して約２体積％〜約１５体積％の濃度を有する、ケイ素充填材料を含む、請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料。
【請求項２７】
導体と、
前記導体を囲む第１の遮蔽層と、
請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料を含む、絶縁層と、
前記絶縁層を囲む第２の遮蔽層と、
前記第２の遮蔽層を囲む保護ジャケットと、を備える、電力ケーブル。
【請求項２８】
請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料を含む絶縁層を含む、成形体を備える、誘電ストレス制御デバイス。
【請求項２９】
請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料を備える、ケーブルアクセサリ。
【請求項３０】
請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料を備える、マスチック。
【請求項３１】
請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料を備える、テープ。
【請求項３２】
請求項１に記載の向上した絶縁破壊強度の誘電材料を備える、成形物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、向上した絶縁破壊強度、及び電気的用途に有用な他の特性を有する、誘電材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体の誘電体絶縁材料が、主にシステム電圧を維持するために、ケーブル、アクセサリ、変圧器、発電機、電力コンデンサなどを含めた電力用途において、絶縁材として一般的に使用される。典型的な誘電体絶縁材料としては、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）、及びシリコーンが挙げられる。中電圧及び高電圧の電力ケーブルは、典型的には、半導電層によって囲まれた導体を備え、更に、その導体の周囲の電界を制御するために、誘電体絶縁層を備える。絶縁材料はまた、ケーブルアクセサリ内での電気的ストレス制御にも、重要な役割を果たす。特に、地中のアクセサリは、誘電体層の絶縁破壊レベルを下回る電気的ストレスを維持して制御するために、ストレス制御を提供する必要がある。誘電材料の絶縁破壊強度が向上するにつれて、ケーブル又はアクセサリが、同じ電圧レベルで機能するために必要とされる絶縁層は、より薄いものとなる。向上した絶縁破壊強度を有する誘電材料を組み込んだ、ケーブル及びアクセサリは、それゆえ、同等の電圧性能を有する、従来の絶縁材料で作製されたケーブル及びアクセサリと比較して、より小さく、より軽く、かつ低コストで作製することができる。このことは、送電電圧で特に重要であるが、中電圧級のケーブル及びアクセサリに関しても重要である。
【０００３】
地球全体の電力需要が増加し続けているため、改善された中電圧及び高電圧の電力構成要素が、依然として必要とされている。したがって、向上した絶縁破壊強度を有する絶縁材料が、必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第１の態様によれば、向上した絶縁破壊強度の誘電材料は、反対向きの第１主表面及び第２主表面を有する、基底誘電体層を備える。第１のストレス緩和層が、基底誘電体層の第１主表面上に配設される。第２のストレス緩和層が、基底誘電体層の第２主表面上に配設される。第１のストレス緩和層及び第２のストレス緩和層の少なくとも一方の体積（バルク）導電率は、基底誘電体層の体積導電率の少なくとも２倍である。
【０００５】
別の態様では、ストレス緩和層の少なくとも一方は、バインダー材料中に分散された、充填材料を含む。
【０００６】
別の態様では、第１のストレス緩和層及び第２のストレス緩和層の少なくとも一方は、半導体充填材料を含む。
【０００７】
別の態様では、この半導体充填材料は、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ヒ化ホウ素（ＢＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、ヒ化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）、硫化銀（Ａｇ２Ｏ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、二硫化タングステン（ＷＳ２）、リン化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＰ）、硫化スズ（ＩＩ）（ＳｎＳ）、硫化スズ（ＩＶ）（ＳｎＳ２）、硫化鉛（ＩＩ）（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）、酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）、酸化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＯ）、二酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化スズ（ＩＩ）（ＳｎＯ）、二酸化モリブデン（ＭｏＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、銀ガリウムヒ素（ＡｇＧａＡｓ）、及びチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）からなる群から選択される材料を含む。
【０００８】
別の態様では、半導体充填材料は、低バンドギャップ半導電材料を含む。
【０００９】
別の態様では、充填材料は、ドープ半導体、並びに、合成中に形成された格子構造内の空孔及び格子間欠陥を有する半導体からなる群から選択される材料を含む。
【００１０】
別の態様では、充填材料は、高バンドギャップ（絶縁）材料を含む。
【００１１】
別の態様では、充填材料は、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、マイカ、及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる群から選択される材料を含む。
【００１２】
別の態様では、充填材料は、金属、グラフェン、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、ドープ半導体、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される導電材料を含む。
【００１３】
別の態様では、ストレス緩和層の少なくとも一方は、その層の全体積に対して、約０．５体積％〜約１００体積％の充填材料を含む。
【００１４】
別の態様では、充填材料は、１種以上の微粒子を含み、それぞれが、球形、平板、小板、立方体、針状、偏球、回転楕円体、角錐、角柱、薄片、棒状、繊維状、小片、髭状、及びこれらの混合から選択される形状を有する。
【００１５】
別の態様では、各充填材料微粒子のサイズは、約１０ｎｍ〜約１００μｍとすることができる。
【００１６】
別の態様では、第１のストレス緩和層及び第２のストレス緩和層の少なくとも一方は、バインダー材料を含む。
【００１７】
別の態様では、バインダー材料は、ポリマーを含む。
【００１８】
別の態様では、バインダー材料は、シリコーン、ポリ（塩化ビニル）、ＥＰＤＭゴム、ＥＰＲ、ＥＶＡ、ポリイミド、フルオロポリマー、エポキシ、ポリスルフィド、ポリエチレン、及びポリエステルからなる群から選択されるポリマーを含む。
【００１９】
別の態様では、各ストレス緩和層は、添加物を更に含む。
【００２０】
別の態様では、添加物は、溶媒、分散剤、消泡剤、及び界面活性剤のうちの少なくとも１つを含む。
【００２１】
別の態様では、第１のストレス緩和層及び第２のストレス緩和層は、異なる材料から形成される。
【００２２】
別の態様では、基底誘電体層は、ポリマー及び絶縁材料からなる群から選択される材料を含む。
【００２３】
別の態様では、基底誘電体層は、シリコーン、ポリ（塩化ビニル）、ポリイミド、ポリエチレン、及びポリエステルのうちの１つを含む。
【００２４】
別の態様では、各ストレス移行層は、約１×１０−１２Ｓ／ｍ〜約１×１０−８Ｓ／ｍの体積導電率を有する。
【００２５】
別の態様では、各ストレス移行層は、約１×１０−１１Ｓ／ｍ〜約１×１０−９Ｓ／ｍの体積導電率を有する。
【００２６】
別の態様では、基底誘電体層は、約１×１０−１２Ｓ／ｍ〜約１×１０−１０Ｓ／ｍの体積導電率を有する。
【００２７】
別の態様では、各ストレス移行層は、そのストレス緩和層の全体積に対して約０．８体積％〜約１２体積％の濃度を有する、ＭｏＳ２充填材料を含む。
【００２８】
別の態様では、各ストレス移行層は、そのストレス移行層の全体積に対して約０．５体積％〜約１６体積％の濃度を有する、ＷＳ２充填材料を含む。
【００２９】
別の態様では、各ストレス移行層は、そのストレス移行層の全体積に対して約２体積％〜約１５体積％の濃度を有する、ケイ素充填材料を含む。
【００３０】
本発明の別の態様では、電力ケーブルは、導体と、その導体を囲む第１の遮蔽層と、本明細書で説明される向上した絶縁破壊強度の誘電材料を含む絶縁層とを備える。この電力ケーブルは、絶縁層を囲む第２の遮蔽層と、その第２の遮蔽層を囲む保護ジャケットとを更に含む。
【００３１】
本発明の別の態様では、誘電ストレス制御デバイスは、本明細書で説明される向上した絶縁破壊強度の誘電材料を含む絶縁層を含む、成形体を備える。
【００３２】
本発明の別の態様では、ケーブルアクセサリは、本明細書で説明される向上した絶縁破壊強度の誘電材料を含む。
【００３３】
本発明で使用するとき、
「ストレス緩和層」とは、誘電基底材料と導電電極との境界面のような高い電気的ストレスの領域を低減し、かつ例えば、充填材料と誘電バインダー材料との混合物を含み得る、絶縁層を意味する。
【００３４】
「絶縁層」とは、約１０−５Ｓ／ｍ未満の体積導電率を有する材料を指す。
【００３５】
「向上した絶縁破壊強度」とは、その多層材料の絶縁破壊強度が、基底誘電材料の絶縁破壊強度よりも大きいことを指す。
【００３６】
本発明の上記の「発明の概要」は、本発明の、開示される各実施形態又は全ての実装を説明することを意図するものではない。以下の図及び「発明を実施するための形態」は、例示的実施形態をより詳細に例示するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の態様による、向上した絶縁破壊強度の材料の側面図である。
【図２】本発明の別の態様による、向上した絶縁破壊強度の材料を含む電力ケーブルの等角図である。
【図３Ａ】比較的低バンドギャップの種々の半導電充填材のストレス緩和層でコーティングされたシリコーン基材の添加レベルに対する、絶縁破壊強度を示すグラフである。
【図３Ｂ】比較的高バンドギャップの種々の半導電充填材のストレス緩和層でコーティングされたシリコーン基材の添加レベルに対する、絶縁破壊強度を示すグラフである。
【図３Ｃ】種々の電子伝導半導電充填材のストレス緩和層でコーティングされたシリコーン基材の添加レベルに対する、絶縁破壊強度を示すグラフである。
【図３Ｄ】種々の絶縁充填材のストレス緩和層でコーティングされたシリコーン基材の添加レベルに対する、絶縁破壊強度を示すグラフである。
【図４】ＭｏＳ２及びケイ素充填材のストレス緩和層でコーティングされたシリコーン基材を昇温で水中に浸漬させた時間に対する、絶縁破壊強度を示すグラフである。
【図５】二硫化モリブデンを含むストレス緩和層の厚さの関数としての、絶縁破壊強度を示すグラフである。
【図６】４．４％  ＭｏＳ２充填材を含有する厚いストレス緩和コーティングで両面上をコーティングされている誘電基底材料の厚さの関数としての、絶縁破壊強度を示すグラフである。
【００３８】
本発明は様々な修正及び代替形態が可能であるが、それらの具体像が、例として図面に示されており、詳細に説明される。しかしながら、説明される特定の実施形態に本発明を限定することを意図するものではない点を理解するべきである。逆に、添付の「特許請求の範囲」によって定義される本発明の範囲内に含まれる、全ての修正、等価物、及び代替物を網羅することを意図するものである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下の好適な実施形態の「発明を実施するための形態」では、その一部を構成する添付図面が参照される。これらの添付図面は、本発明を実践することが可能な特定の実施形態を、例として示すものである。他の実施形態を使用することができ、本発明の範囲から逸脱することなく、構造的変更又は論理的変更を実施することができる点が理解されよう。それゆえ、以下の「発明を実施するための形態」は、限定的な意味で解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、添付の「特許請求の範囲」によって定義されるものである。
【００４０】
既存のインフラストラクチャにおける電力容量を増大させるための、より薄く、より軽い、よりコンパクトな構成要素が、電力事業で必要とされている。現行の絶縁材料における絶縁破壊強度の限界は、そのような、同じ電圧レベルに関する、より薄く、より軽い、より信頼性の高い構成要素に対する障害として、従来より見なされている。本明細書で説明されるように、本発明の誘電材料の実施形態は、従来の材料に勝る、絶縁破壊強度の著しい向上をもたらし得る。そのような、向上した絶縁破壊強度の誘電材料は、電力ケーブルの作製、並びに、接続部及び端末部などのアクセサリ（モジュール式アクセサリを含む）、絶縁テープ及び絶縁紙などの作製の際に使用することができ、それらは全て、低減された絶縁体厚さ、及び改善された絶縁破壊強度を有する。本発明の更なる実施形態は、湿潤条件での、より信頼性の高い電力ケーブルアクセサリの動作を可能にする、水ロバスト性をもたらし得る。
【００４１】
図１は、本発明の第１の態様の、向上した絶縁破壊強度の多層材料１００を示す。材料１００は、反対向きの第１主表面１２１及び第２主表面１２２を有する、基底誘電体層（又は、基材）１２０を含む。第１のストレス緩和層１１０が、基底誘電体層１２０の第１主表面１２１上に配設される。第２のストレス緩和層１３０が、基底誘電体層１２０の第２主表面１２２上に配設される。本明細書の複数の実施例で示されるように、本発明の一態様では、第１のストレス緩和層１１０の体積導電率は、基底誘電体層１２０の体積導電率の少なくとも２倍である。別の態様では、第１のストレス緩和層１１０及び第２のストレス緩和層の体積導電率は、基底誘電体層１２０の体積導電率の２倍〜１００倍である。この多層材料が、半導電材料又は導電材料と（例えば、電気ケーブル内でのように）接触している場合、この基底誘電体層とストレス緩和層との異なる体積導電率のレベルは、構造体内に導電率勾配をもたらす。それゆえ、境界面ストレス緩和層のそれぞれの導電率は、好ましくは、基底層の導電率よりも高く、半導電材料又は導電材料よりも低い。基底誘電体層の表面上に存在する、電荷トラップなどの表面欠陥は、ストレス緩和層が存在する場合、絶縁破壊に関して、より重要性が低いものとなる。
【００４２】
本発明の別の態様では、各ストレス移行層は、約１×１０−１２Ｓ／ｍ〜約１×１０−８Ｓ／ｍの体積導電率を有する。例えば、１つの特定の態様では、第１のストレス緩和層及び第２のストレス緩和層は、それぞれ約１×１０−１１Ｓ／ｍ〜約１×１０−９Ｓ／ｍの体積導電率を有する。
【００４３】
本発明の別の態様では、基底誘電体層は、約１×１０−１２Ｓ／ｍ〜約１×１０−１０Ｓ／ｍの体積導電率を有する。
【００４４】
更には、多層材料１００の絶縁破壊強度はまた、第１のストレス緩和層及び第２のストレス緩和層の厚さに応じても変化し得る。一態様では、第１のストレス緩和層及び第２のストレス緩和層は、約５ｎｍ〜約８０ミル（２ｍｍ）の厚さを有する。ストレス緩和層の厚さの関数として絶縁破壊強度を示す、以下で更に詳細に論じられる図５もまた、参照されたい。
【００４５】
本発明の実施形態の誘電体基材（基底誘電体層）に関して好適な材料としては、例えば、シリコーン、ポリ（塩化ビニル）、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリイミド、フルオロポリマー、エポキシ、ポリスルフィド、ポリエチレン、及びポリエステルなどの、ポリマーが挙げられる。基底誘電体層に関する他の例示的材料としては、マイカなどの絶縁材料が挙げられる。他の好適な誘電体層の材料としては、例えば、以下の表２で列挙される基底誘電材料を挙げることができる。
【００４６】
ストレス緩和層は、それぞれ、バインダー材料中に分散された充填材料を含み得る。一部の好ましい実施形態では、この充填材料は、半導電材料を含む。例示的な無機半導電材料としては、限定するものではないが、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ヒ化ホウ素（ＢＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、ヒ化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）、硫化銀（Ａｇ２Ｏ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、二硫化タングステン（ＷＳ２）、リン化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＰ）、硫化スズ（ＩＩ）（ＳｎＳ）、硫化スズ（ＩＶ）（ＳｎＳ２）、硫化鉛（ＩＩ）（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）、酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）、酸化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＯ）、二酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化スズ（ＩＩ）（ＳｎＯ）、二酸化モリブデン（ＭｏＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、銀ガリウムヒ素（ＡｇＧａＡｓ）、及びチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）が挙げられる。一部の実施形態では、充填材料は、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）、及びそれらの誘導体などの、導電性ポリマーを含む。別の態様では、充填材料は、低バンドギャップ半導電材料を含む。別の例示的実施形態では、充填材はまた、ドープ半導体、あるいは、合成中に形成された格子構造内の空孔及び格子間欠陥を有する半導体も含み得る。他の実施形態では、充填材料は、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、マイカ、又はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの、絶縁材料を含み得る。充填材料はまた、金属、グラフェン、カーボンブラック、又はカーボンナノチューブなどの、導電材料も含み得る。他の好適な充填材料としては、例えば、以下の表１で列挙される材料を挙げることができる。充填材料は、１つのタイプの材料、又は２種以上の材料の組み合わせを含み得る。
【００４７】
バインダー材料は、ポリマーを含めた、広範囲の材料から選択することができる。本発明のバインダー材料に関して好適な材料としては、例えば、基底誘電体層に関して上記で列挙されたものと同じ材料、すなわち、シリコーン、ポリ（塩化ビニル）、ＥＰＤＭゴム、ＥＰＲ、ＥＶＡ、ポリイミド、フルオロポリマー、エポキシ、ポリスルフィド、ポリエチレン、及びポリエステルなどの、ポリマーが挙げられる。他の好適なバインダー材料としては、例えば、以下の表２で列挙されるバインダー材料を挙げることができる。一部の好ましい実施形態では、バインダー材料は、基底誘電基材の材料と同じ材料とすることができる。
【００４８】
一態様では、ストレス緩和層は、それぞれ、その層の全体積に対して、約０．５体積％〜約１００体積％の充填材料を含み得る。好ましくは、ストレス緩和層は、それぞれ約０．５体積％〜約２１体積％の充填材料を含み得る。より好ましくは、ストレス緩和層は、それぞれ約２体積％〜約１４体積％の充填材料を含み得る。
【００４９】
一態様では、より低い添加レベルで導電率勾配を達成するために、低バンドギャップ半導体充填材料を利用することができる。
【００５０】
充填材料が微粒子である場合には、その微粒子は、球形、平板、小板、立方体、針状、偏球、回転楕円体、角錐、角柱、薄片、棒状、繊維状、小片、髭状など、又はこれらの混合などの、任意の好適な形状を有し得る。一態様では、各充填材料微粒子のサイズは、約１０ｎｍ〜約１００μｍとすることができる。
【００５１】
この組成物はまた、それらの材料に対する、他の周知の添加物も含むことにより、例えば、それらの加工性及び／又は特定の用途に対する適合性を、改善することができる。好適な添加物としては、溶媒、分散剤、消泡剤、及び界面活性剤が挙げられる。
【００５２】
第１のストレス緩和層及び第２のストレス緩和層は、同じ組成物又は異なる組成物を有し得る。
【００５３】
以下の実施例で示されるように、１つ以上のストレス緩和層によって各主表面上が覆われている基底誘電体層を有する多層材料は、基底誘電体層自体よりも、又は、ストレス緩和層によって一方の主面上のみが覆われている基底誘電体層よりも、遥かに大きい絶縁破壊強度を生じさせる。
【００５４】
多層材料１００は、以下で説明される実施例のうちの１つ以上で説明されるように、吹き付け、浸漬コーティング、又はバーコーティングなどの、従来のプロセスを使用して作製することができる。一部の実施形態では、基底誘電体層の表面を、乾燥粉末絶縁材料で擦るか又は研磨することにより、数ナノメートル〜数マイクロメートルの厚さを有するストレス緩和層を堆積させることができる。この方式で形成されたストレス緩和層は、例えば、二硫化モリブデン又は二硫化タングステン、若しくはそれらの組み合わせなどの、層状（プレートレット）半導体を含み得る。
【００５５】
本明細書で説明される実施形態の組成物は、様々な用途のための様々な物品、例えば、スプレー、コーティング、マスチック、テープ、及び一定の構成を有する成形体で使用することができる。本明細書で説明される実施形態の組成物は、高電圧ケーブルアクセサリなどの、ストレス制御素子又はデバイスで使用するために特に好適であり、この組成物の高い絶縁破壊強度特性が有用となる。誘電特性及び幾何学構成に関して、それぞれの適用部位に存在する電界の望ましい修正に従って設計されている、誘電ストレス制御デバイスを製造することができる。これらのストレス制御デバイスは、本明細書で説明される、本発明の種々の組成物のうちの１つ以上を含み得る。
【００５６】
特定の態様では、誘電ストレス制御デバイス又は素子は、ケーブル絶縁体及び／又はシールドの端部上に定置することが可能な、スリーブなどの成形体を含み得る。他の幾何学構成を有するストレス制御デバイス又は素子は、例えば、高電圧ケーブルの負荷遮断エルボ、移行接続部若しくは通過接続部、貫通接続部、及び分岐部内での、許容不能なほど高い局所的な電界集中を防止するために有用であり得る。
【００５７】
少なくとも一実施形態では、本組成物は、エラストマー特性を有する。このことにより、種々の寸法又はサイズの電気的構造構成要素に適した、常温収縮誘電ストレス制御デバイスを製造することが可能となる。例えば、スリーブの場合には、同デバイスは、ケーブル絶縁体と共に適用可能となる十分な弾性、及び／又は様々な厚さの寸法を有し得る。
【００５８】
更には、実施例で更に示されるように、本明細書で説明される、高い絶縁破壊強度の材料の実施形態は、水エージング試験での、改善された電気的性能をもたらし得る。
【００５９】
例えば、本発明の物品は、以下の用途のうちの１つ以上で使用することができる。
（ｉ）電気ケーブル用の絶縁体、この場合、その絶縁体は、導体と主要誘電体との間、又は、ケーブルの保護遮蔽体と主要誘電体との間に位置する。
（ｉｉ）米国特許第３，６６６，８７６号で説明されている層状構成体内でのような、電気ケーブル用の絶縁体。
（ｉｉｉ）電気ケーブル端末部用のストレス制御カバー。そのようなストレス制御手段は、スプレー、コーティング、マスチック、成形部品、チューブ材、又はテープの形態とすることができ、必要に応じて、外部保護層と共に、又は外部保護層なしで使用することができる。
（ｉｖ）機械内の、固定子バーの端部、又は絶縁導電体、例えばモータ巻線の端部用の、ストレス制御カバー。
（ｖ）避雷器内のストレス制御構成要素。
（ｖｉ）碍子本体の構成要素、この場合、その材料は、外部層又は内部構成要素、例えば、耐張碍子、懸垂碍子、ポスト碍子、若しくはブッシング碍子用の絶縁体を提供する、笠又はチューブ材とすることができる。
【００６０】
特に、ケーブル及びケーブルアクセサリに関しては、本明細書で説明される、向上した絶縁破壊強度の多層材料の実施形態を使用することにより、標準的な中電圧の端末部、接続部、及びモジュール式ケーブルアクセサリ内で必要とされる、絶縁材料の量を削減することができる。本明細書で説明される、向上した絶縁破壊強度の多層材料はまた、最大５０％の絶縁材料の削減を実現することにより、コスト及び製品重量の削減をもたらし得るため、伝送ケーブルアクセサリ内で利用することもできる。更には、電力ケーブルに関して必要とされる絶縁体の量もまた、大幅に削減することができる。それに応じて、絶縁体のＯＤ（外径）が縮小されるため、必要とされる半導電絶縁シールドも少量となるであろう。一つの実装例では、このケーブルの外径の全体的な縮小により、公益事業体は、既存の都心部の電線管内の既存のＰＩＬＣケーブルを置き換え、そのシステムを通じて、同等以上の電力を得ることが可能となるであろう。
【００６１】
例えば、本発明の別の態様では、電力ケーブルは、本明細書で説明される向上した絶縁破壊強度の多層材料を含み得る。図２は、導体遮蔽層２０４によって囲まれた導体２０２を含む、例示的な電力ケーブル２００を示す。導体遮蔽層２０４は、導電材料又は半導電材料を含む。本明細書で説明される向上した絶縁破壊強度の多層材料を含む、絶縁層１００が、導体遮蔽層２０４を囲んでいる。絶縁遮蔽層２０６が、絶縁層１００を囲んでいる。絶縁遮蔽層２０６は、導体層２０７によって囲まれた半導電材料を含む。保護外側ジャケット２０８が、この高電力ケーブルを囲んでいる。
【実施例】
【００６２】
以下の実施例及び比較実施例は、本発明の理解を助けるために提供されるものであり、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。別段の指示のない限り、全ての部及び百分率は、体積基準である。以下の試験方法及び試験プロトコルは、以下の例示的実施例又は比較実施例の評価に採用されたものである。
【００６３】
材料リスト
【００６４】
【表１】
2017531296.tif 000002
【００６５】
【表２】
2017531296.tif 000003
【００６６】
【表３】
2017531296.tif 000004
【００６７】
以下の等式を使用して、比誘電率Ｋ、周波数ｆ、及び誘電損率ｔａｎ（δ）から体積導電率を算出した：
導電率＝ｔａｎ（δ）２πｆε０Ｋ
式中、ε０は、自由空間の誘電率（８．８５×１０−１２Ｆ／ｍ）である。
【００６８】
試料の調製
別段の指示がない限り、例示的及び説明的な絶縁破壊強度向上材料を、以下の通りに調製した。高速ミキサー（Ｆｌａｃｋ  Ｔｅｋ，Ｉｎｃ．製のＤＡＣ  １５０ＦＶＺ）を使用して、充填材料とバインダーとの混合物を、２５００ｒｐｍで３分間にわたって高速混合することにより、ストレス緩和コーティングを形成した。分散を促進させることが必要な場合には、最初に、充填材料の一部を、充填材の約１０重量％の量のＯＳ２０中に予備混合して、濃厚なスラリーを調製し、次いで、バインダー材料と高速混合した。誘電基底材料の平板（３インチ×６インチ×厚さ３４〜４０ミル）を、製造元の推奨手順に従って調製した。次いで、この誘電基底基材上に、ストレス緩和層をバーコーティングすることにより、薄層（厚さ１〜２ミル）を得た。コーティングされた基材を、室温で一晩にわたり硬化させた。両面上にコーティングを形成するために、次いで、各基材を反対側に裏返して、第２のストレス緩和コーティング層でコーティングし、再度、室温で一晩にわたり硬化させた。この多層材料構造体は、図１に模式的に表されている。
【００６９】
結果
比較実施例及び例示的実施例の調製に使用した誘電基底材料に関する体積導電率の値を、表４に示す。
【００７０】
【表４】
2017531296.tif 000005
【００７１】
表５は、様々な構成を有する試料の誘電特性を要約したものである。比較実施例ＣＥ１に関しては、充填材を含有しないＲＴＶシリコーンコーティング（Ｓｅｍｉｃｏｓｉｌ  ９６０）を、ＬＳＲ誘電基底材料平板の両面に適用するものとした。Ｓｅｍｉｃｏｓｉｌ  ９６０ＲＴＶシリコーン中に４．４体積％（ｖ％）の二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）を含有するストレス緩和材料を使用して、実施例１及び実施例２、並びに比較実施例ＣＥ２及び比較実施例ＣＥ３を調製した。実施例１に関しては、４．４ｖ％  ＭｏＳ２／ＲＴＶコーティングを、前述のように、ＬＳＲ誘電基底材料平板の両面に適用するものとした。実施例２に関しては、ＬＳＲ基材を、実施例１に関して説明されたように、４．４ｖ％ＭｏＳ２／ＲＴＶコーティングで両面上をコーティングし、次いで、そのシリコーン基材がストレス緩和コーティング内に完全に封入されることを確実にするために、浸漬コーティング法を介して、４つの縁部もまた、４．４ｖ％  ＭｏＳ２／ＲＴＶコーティングでコーティングするものとした。ＣＥ２は、一方の面のみに４．４ｖ％  ＭｏＳ２／ＲＴＶシリコーンコーティングが適用された、ＬＳＲ平板を含むものとした。ＣＥ３に関しては、３インチ×３インチ（７．６ｃｍ×７．６ｃｍ）の金型内で、ＭｏＳ２／ＲＴＶシリコーン材料を室温で一晩にわたって硬化させることによって、厚さ３９ミル（０．９９ｍｍ）の、ＲＴＶシリコーン中ＭｏＳ２の自立型シートを調製した。実施例３に関しては、ＬＳＲ基材の両面上を、ＭｏＳ２乾燥粉末で研磨（バフ加工）し、次いで、加圧空気を吹き付けることにより、その基材の表面上のあらゆる自由流動性粉末を除去した。
【００７２】
表５に示されるように、実施例１、実施例２、及び実施例３は全て、半導電充填材を含有しないコーティングを有するＬＳＲ試料（ＣＥ１）と比較して、絶縁破壊強度の劇的な向上を示している。ＭｏＳ２／ＲＴＶシリコーンの自立型シート（ＣＥ３）は、ＣＥ１と比較しても、絶縁破壊強度の改善を示すものではない。一方の面上のみをストレス緩和材料でコーティングされた試料（ＣＥ２）の絶縁破壊試験のデータは、ＣＥ１に勝る測定可能な改善を示すものではない。
【００７３】
【表５】
2017531296.tif 000006
【００７４】
表６は、様々な量のＭｏＳ２を有するＭｏＳ２／Ｓｅｍｉｃｏｓｉｌ  ９６０ＲＴＶコーティングで両面上をコーティングされた、ＬＳＲ誘電基底材料の試料の誘電特性を要約したものである。表７は、様々な量のＷＳ２を有するＷＳ２／Ｓｅｍｉｃｏｓｉｌ  ９６０ＲＴＶコーティングで両面上をコーティングされた、ＬＳＲ誘電基底材料の試料の誘電特性を要約したものである。表６及び表７から理解することができるように、これらの試料の絶縁破壊強度は、ストレス緩和コーティング中のＭｏＳ２及びＷＳ２半導電充填材料の添加レベルが増大するにつれて、顕著な向上を示している。実際に、その絶縁破壊強度は、ストレス緩和コーティングを有さないシリコーンＬＳＲ誘電基底材料（ＣＥ１）と比較して、約１００％向上した。
【００７５】
【表６】
2017531296.tif 000007
【００７６】
【表７】
2017531296.tif 000008
【００７７】
表８は、ＭｏＳ２を含有するストレス緩和コーティングで両面上をコーティングされている様々な誘電基底材料と、無充填のバインダーコーティングで両面上をコーティングされている同じ誘電基底材料とを比較するものである。コーティング厚さは、約１〜２ミル（０．０２５４〜０．０５ｍｍ）とした。実施例の各セットに関して、絶縁破壊強度の増大百分率を算出した。実施例１及び実施例１１〜１７の全ては、対応の比較実施例ＣＥ１及び比較実施例ＣＥ４〜ＣＥ１０と比較して、絶縁破壊強度の著しい向上を示している。
【００７８】
【表８】
2017531296.tif 000009
【００７９】
Ｓｅｍｉｃｏｓｉｌ  ９６０ＲＴＶバインダー中に様々なタイプ及び量の（体積百分率で表される）充填材を含むコーティングの、自立型シートを調製して、誘電特性を測定した。結果を表９に示す。
【００８０】
【表９】
2017531296.tif 000010
【００８１】
表１０は、表９で説明されたストレス緩和コーティングで両面上をコーティングされた、ＬＳＲ誘電基底材料の絶縁破壊強度を、Ｓｅｍｉｃｏｓｉｌ  ９６０ＲＴＶシリコーン基底誘電基材と比較して提示するものである。ＲＴＶシリコーン基底誘電体層の体積導電率（４．６８×１０−１２Ｓ／ｍ）に対する、各ストレス緩和層の体積導電率（表９によるもの）の比率として、導電率比を算出した。結果を表１０に示す。
【００８２】
【表１０】
2017531296.tif 000011

【００８３】
図３Ａ〜図３Ｄは、表１０のデータ、並びに追加充填材及び充填材添加レベルに関するデータを示す。図３Ａ及び図３Ｂは、半導電充填材を使用して作製された試料の絶縁強度を示す。図３Ｃは、電子伝導充填材を使用して作製された試料の絶縁強度を示す。絶縁充填材を含むコーティングを使用して作製された試料の絶縁強度が、図３Ｄに提示されている。各図では、対照試料は、無充填のＳｅｍｉｃｏｓｉｌ  ９６０ＲＴＶバインダーで両面上をコーティングされた、ＬＳＲ基底誘電材料（ＣＥ１）を指す。図３Ａ〜図３Ｄは、電子伝導充填材又は半導電充填材のいずれかに基づくストレス緩和層が、無充填のＲＴＶシリコーンを有するＬＳＲ誘電基底材料平板と比較して、絶縁破壊強度の向上を示すものであることを実証している。しかしながら、表１０で示されるように、電子伝導充填材を有する試料では、トラッキング及び火花発生が観察された。それゆえ、導電充填材は絶縁破壊強度を向上させるが、半導電充填材は、より制御可能な方式で絶縁破壊強度を向上させる能力を有するため、導電充填材よりも好ましいものとすることができる。高導電充填材を有するコーティングは、絶縁破壊強度の低下を示す。絶縁充填材は、絶縁破壊強度に対して、明らかな影響力を及ぼすものではなかった。
【００８４】
表９及び表１０並びに図３Ａ〜図３Ｄで提示された結果を比較することにより、ストレス緩和層の体積導電率が、絶縁破壊の向上に重要な役割を果たすことが実証される。例えば、１×１０−１２Ｓ／ｍ〜約１×１０−８Ｓ／ｍの範囲内の体積導電率を有する材料は、シリコーン基材上に好適なストレス緩和層を提供する。
【００８５】
本発明の材料はまた、昇温での湿潤条件におけるエージングの後も、向上した絶縁破壊強度性能を示すものである。表１１で説明されるように、３つのタイプのストレス緩和層コーティングを調製して、ＬＳＲ誘電基底材料の両面上にコーティングした。ＲＴＶ  ６１５シリコーン誘電バインダー中での、ケイ素粉末の分散を促進するために、前述のように、最初に、粉末の約１０重量％の量のＯＳ２０中にケイ素粉末を予備混合して濃厚なスラリーを調製し、次いで、ＲＴＶ  ６１５と高速混合した。このコーティング中の、シリコーン誘電バインダーに対するケイ素の最終比率は、約３０重量％（１４．６ｖ％）とした。ＭｏＳ２を半導電充填材として使用することによって、シリコーン基材上の同様の多層構造体もまた調製した。薄いＲＴＶコーティング（半導電充填材なし）を有する多層シリコーン基材もまた、比較実施例ＣＥ１１として調製した。試料を、９０℃の対流式オーブン内で水中に浸漬することによってエージングした。それらの試料を定期的に取り出して、表面の水を、布で軽く押さえることによって除去した。オーブンから取り出した直後に、絶縁破壊強度を測定した。
【００８６】
表１１及び図４は、９０℃の水中でのエージング後の、絶縁破壊強度の変化を示す。エージングの前は、実施例５２及び実施例５３の双方の絶縁破壊強度は、比較実施例ＣＥ１１に対して、１００％を超える向上を示すものであった。水エージングの後には、半導電基材の絶縁破壊強度は低下して、暫くの時間の後、横ばい状態となる。実施例５２は、実施例５３（１０６日後、〜４９％）と比較した場合、より高い絶縁破壊強度の保持率（１３０日後、〜６８％）を示した。ＣＥ１１の絶縁破壊強度は、測定可能な経時的低下を何ら示していないが、１３０日間の水エージングの後、実施例５２の絶縁破壊強度（８６８Ｖ／ミル）は、ＣＥ１１（６１６Ｖ／ミル）よりも高く、実施例５３の絶縁破壊強度（６２９Ｖ／ミル）は、ＣＥ１１とほぼ同じである。更には、これらの絶縁破壊試験の間、実施例５２は、目視可能な放電を示さなかった。
【００８７】
【表１１】
2017531296.tif 000012
【００８８】
絶縁破壊強度に対する、ストレス緩和コーティング層の厚さの効果もまた試験した。厚さ２０ミルのＬＳＲシリコーン誘電基底材料片を、Ｓｅｍｉｃｏｓｉｌ  ９６０ＲＴＶシリコーンバインダー中に４．４ｖ％  ＭｏＳ２充填材を含有する様々な厚さのストレス緩和コーティングで、両面上をコーティングした。ストレス緩和コーティングの厚さを、約０．８ミル〜約１８ミル（０．０２〜０．４６ｍｍ）で変化させて、約２１．６ミル〜約５６．６ミル（０．５５〜１．４４ｍｍ）の範囲の、全体の試料厚さを生じさせるものとした。比較のために、同等の全体厚さを有する、非コーティングＬＳＲシリコーン平板のセットもまた調製した（ＣＥ１２）。図５に結果が提示されており、絶縁破壊強度の改善は、薄いストレス緩和コーティング層に関して最大であることが示されている。
【００８９】
様々な厚さのＬＳＲシリコーン誘電基底材料を、Ｓｅｍｉｃｏｓｉｌ  ９６０ＲＴＶシリコーンバインダー中に４．４ｖ％ＭｏＳ２充填材を含有する厚さ５ミル（０．１３ｍｍ）のストレス緩和コーティングで、両面上をコーティングした。同等の全体厚さを有する、非コーティングＬＳＲシリコーン平板もまた、比較のために試験した（ＣＥ１２）。図６に絶縁破壊強度の測定値が提示されており、全体の試料厚さに対する、ストレス緩和コーティング層の厚さの割合が小さくなる場合であっても、絶縁破壊強度の改善が得られることが示されている。
【００９０】
本発明のストレス緩和コーティングを、電気的接続部内での性能に関しても評価した。２０重量部のＭｏＳ２及び８０重量部のＳｅｍｉｃｏｓｉｌ  ９６０ＲＴＶを含有するコーティング溶液を、２０重量部のＯＳ２０で希釈することにより、粘度を低下させた。０．３８’’（９．６５ｍｍ）の内径、並びに約８’’（２０ｃｍ）及び１２’’（３０ｃｍ）の長さを有する、常温収縮シリコーンチューブを、この溶液中で浸漬コーティングすることにより、そのチューブの内側表面及び外側表面の双方に、均質なコーティングを得た。ＯＳ２０溶媒の除去後、このコーティングの最終組成は、４．４体積％（２０重量％）のＭｏＳ２であった。次いで、この常温収縮チューブを、取り外し可能な支持コア上に拡張させた。比較実施例ＣＥ１２及び比較実施例ＣＥ１３は、コーティングしないものとした。
【００９１】
接続部を、以下の通りに組み立てた。１５ｋＶの１／０ＡＷＧ電力ケーブルの２つの端部を、接続部装着のために調製した。常温収縮試料チューブを、それらのケーブルの一方の上に配置し、それらのケーブルの端部をコネクタと接続した。このコネクタを、半導電テープ（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（ＵＳ）製のＳＣＯＴＣＨ  １３テープ）で覆い、その半導電テープを、ケーブル絶縁体上まで延在させた。次いで、ケーブル絶縁体、半導電テープ、及びケーブルの半導電層の縁部を、フッ化炭素グリース（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（ＵＳ）製のＰ５５／Ｒ）で覆い、あらゆる空気間隙を充填した。次いで、支持コアを除去して、３Ｍ常温収縮装着プロセスに従うことによって、シリコーンチューブを、そのチューブの各端部がケーブル半導電層の各端部上に少なくとも０．５’’（１．２７ｃｍ）延在している状態で、ケーブル上に装着した。このチューブ材を、半導電テープで上巻きし、次いで、そのチューブの上に、金属メッシュ（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（ＵＳ）製のＳＣＯＴＣＨ  ２４電気遮蔽テープ）を、一方のケーブルの金属シールドから他方のケーブル上の金属シールドまで適用した。最終的に、接合部全体を、ビニル絶縁テープで覆った。
【００９２】
次いで、これらの接続部を、高電圧下での性能に関して評価した。部分放電試験を実行し、次いで、ＡＣ電圧を５分ごとに５ｋＶ上昇させる、ＡＣ段階試験を実行した。試験結果を、表１２に要約する。表１２では、ＣＳＶはコロナ開始電圧を指し、ＣＥＶはコロナ消滅電圧を指す。長さを８’’とした実施例５４及び実施例５５に関しては、絶縁体を通過する欠陥は発生せず、むしろ、チューブとケーブル絶縁体との境界面に、欠陥が下降した。１２’’の試料に関しては、二硫化モリブデンでコーティングされたシリコーンチューブを使用するケーブル接合部のＡＣ段階欠陥レベル（実施例５６、＞７０ｋＶ）は、非コーティングのシリコーンチューブを使用するケーブル接続部のＡＣ段階欠陥レベル（ＣＥ１３、＜４０ｋＶ）よりも著しく高い。実施例５６に関しては、ストレス緩和コーティングは、シリコーンチューブの内側表面を完全には覆わないものとしたが、これにより、絶縁破壊レベルの低下、及び半径方向の欠陥がもたらされた可能性がある。
【００９３】
【表１２】
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【００９４】
好ましい実施形態の説明を目的として、本明細書では特定の実施形態を例示及び説明しているが、当業者には、本発明の範囲を逸脱することなく、図示及び説明された特定の実施形態を、多種多様な代替的実装及び／又は等価的実装で置き換えることができる点が、理解されるであろう。本出願は、本明細書で論じられた好適な実施形態の、あらゆる適合形態又は変形形態を含むことを意図するものである。それゆえ、本発明が、「特許請求の範囲」及びその等価物によってのみ限定されることを、明白に意図するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2017531296.tif 000024