DE112019006672T5

DE112019006672T5 - Nichtohmsche Zusammensetzung, Kabelverbindungseinheit und Verfahren zur Herstellung einer Kabelverbindungseinheit

Info

Publication number: DE112019006672T5
Application number: DE112019006672.2T
Authority: DE
Inventors: Shuhei Yasuda; Takanori Yamazaki; Shinya Nishikawa
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2021-10-21
Also published as: GB2594818B; GB202108649D0; GB2594818A; CN113261068A; CN113261068B; WO2020148950A1; KR20210114977A; GB2594818B8

Abstract

Nichtohmsche Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen aufweist, wobei in einem Fall des Vergleichs von Volumenwiderständen p für die nichtohmsche Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von E ≥ Eth, , die nicht gedehnt ist, wobei E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird, p der Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist, und Ethein Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist, der spezifische Volumenwiderstand p für die nichtohmsche Zusammensetzung, die einachsig um 50 % gedehnt ist, das 50-fache oder weniger des spezifischen Volumenwiderstands p für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt ist, beträgt.

Description

Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine nichtohmsche Zusammensetzung, eine Kabelverbindungseinheit und ein Verfahren zur Herstellung einer Kabelverbindungseinheit.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 18. Januar 2019 eingereichten ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2019-006887 , die hierin durch Bezugnahme vollständig aufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
In einer Kabelverbindungsstruktur zum Verbinden eines Stromkabels und einer Überlandleitung, zum Verbinden eines Paares von Stromkabeln oder dergleichen wird eine Kabelverbindungseinheit mit einer zylindrischen Form zur Sicherstellung der Isolierung von außen an der Spitze des stufenweise abisolierten Stromkabels angebracht.
Die Kabelverbindungseinheit ist z. B. mit einer nichtohmschen Widerstandsschicht versehen, die in einigen Fällen eine Zusammensetzung enthält, die nichtohmsche Teilchen enthält (im Folgenden auch als „nichtohmsche Zusammensetzung“ bezeichnet). Dadurch wird zum Zeitpunkt des Anlegens eines hohen elektrischen Feldes der spezifische Volumenwiderstand der nichtohmschen Widerstandsschicht verringert, so dass das elektrische Feld gleichmäßig verteilt werden kann (z. B. Patentdokument 1).
Stand der Technik - Dokument
Patentdokument
Patentdokument 1: Japanische Übersetzung der internationalen PCT-anmeldung Veröffentlichung Nr. 2000-503454
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung,
wird eine nichtohmsche Zusammensetzung bereitgestellt, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
wobei in einem Fall des Vergleichs der spezifischen Volumenwiderstände p der nichtohmschen Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von E ≥ E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt ist,
E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird,
p der spezifische Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist, und
E_th der Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist,
der spezifische Volumenwiderstand p für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 50-fache oder weniger des spezifischen Volumenwiderstands p für die nichtohmsche Zusammensetzung ohne Dehnung beträgt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung,
wird eine nichtohmsche Zusammensetzung bereitgestellt, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
wobei E_th für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 1,4-fache oder weniger von E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung ist, die nicht gedehnt ist,
E_th der Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist,
E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird, und
p ein spezifischer Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung,
wird eine nichtohmsche Zusammensetzung bereitgestellt, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
wobei die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen wie ein Netz in dem Basis-Elastomer dispergiert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung,
ist eine Kabelverbindungseinheit mit einer zylindrischen Form vorgesehen, in die ein Stromkabel eingepasst ist, umfassend:

eine nichtohmsche Widerstandsschicht, die eine zylindrische Form aufweist und eine nichtohmsche Zusammensetzung enthält, und
eine Isolierschicht, die vorgesehen ist, um eine Außenseite der nichtohmschen Widerstandsschicht zu bedecken;
wobei die nichtohmsche Zusammensetzung ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
wobei in einem Fall des Vergleichs der spezifischen Volumenwiderstände p der nichtohmschen Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von E ≥ E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt ist,
E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird,
p der spezifische Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist, und
E_th der Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist,
der spezifische Volumenwiderstand p für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 50-fache oder weniger des spezifischen Volumenwiderstands p für die nichtohmsche Zusammensetzung ohne Dehnung beträgt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung,
ist eine Kabelverbindungseinheit mit einer zylindrischen Form vorgesehen, in die ein Stromkabel eingepasst ist, umfassend:

eine nichtohmsche Widerstandsschicht, die eine zylindrische Form aufweist und eine nichtohmsche Zusammensetzung enthält, und
eine Isolierschicht, die vorgesehen ist, um eine Außenseite der nichtohmschen Widerstandsschicht zu bedecken;
wobei die nichtohmsche Zusammensetzung ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
wobei die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen wie ein Netz in dem Basis-Elastomer dispergiert ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung,
wird ein Verfahren zur Herstellung einer Kabelverbindungseinheit mit einer zylindrischen Form bereitgestellt, in die ein Stromkabel eingepasst wird, umfassend:

Herstellen einer nichtohmschen Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
Ausbilden einer nichtohmschen Widerstandsschicht mit zylindrischer Form mit der nichtohmschen Zusammensetzung, und
Ausbilden einer Isolierschicht, um eine Außenseite der nichtohmschen Widerstandsschicht zu bedecken,
wobei bei der Herstellung der nichtohmschen Zusammensetzung das Basis-Elastomer und die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen so gemischt werden, dass bei einem Vergleich der spezifischen Volumenwiderstände p der nichtohmschen Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von E ≥ E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung, der nicht gedehnt wird,
E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird,
p der spezifische Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist, und
E_th der Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist,
der spezifische Volumenwiderstand p für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 50-fache oder weniger des spezifischen Volumenwiderstands p für die nichtohmsche Zusammensetzung ohne Dehnung beträgt.

Herstellen einer nichtohmschen Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
Ausbilden einer nichtohmschen Widerstandsschicht mit zylindrischer Form mit der nichtohmschen Zusammensetzung, und
Ausbilden einer Isolierschicht, um eine Außenseite der nichtohmschen Widerstandsschicht zu bedecken,
wobei bei der Herstellung der nichtohmschen Zusammensetzung die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen wie ein Netz in dem Basis-Elastomer dispergiert ist.

Figurenliste

1 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Teils einer nichtohmschen Zusammensetzung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen spezifischen Volumenwiderstand in Bezug auf eine elektrische Feldstärke in der nichtohmschen Zusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Querschnittsdiagramm, das eine Kabelverbindungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung einer Kabelverbindungsstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Querschnittsdiagramm einer Kabelverbindungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6A ist ein Diagramm, das ein mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtetes Bild einer nichtohmschen Zusammensetzung gemäß einem Beispiel zeigt.
6B ist ein Diagramm, das ein mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtetes Bild einer nichtohmschen Zusammensetzung gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
7 ist ein Diagramm, das eine Frequenz in Bezug auf einen Abstand zwischen den Schwerpunkten der nichtohmschen Teilchen in der nichtohmschen Zusammensetzung des Beispiels und des Vergleichsbeispiels zeigt.
8 ist ein Diagramm, das den spezifischen Volumenwiderstand in Bezug auf eine elektrische Feldstärke in der nichtohmschen Zusammensetzung des Beispiels darstellt.
9 ist ein Diagramm, das den spezifischen Volumenwiderstand in Bezug auf eine elektrische Feldstärke in der nichtohmschen Zusammensetzung des Vergleichsbeispiels darstellt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Problem, das durch die Offenlegung gelöst werden soll
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technik bereitzustellen, die in der Lage ist, die Stabilität einer Kennlinie des spezifischen Volumenwiderstands in Bezug auf eine elektrische Feldstärke zu verbessern.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Stabilität der Kennlinie des spezifischen Volumenwiderstands in Bezug auf die elektrische Feldstärke verbessert werden.
Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung
<Gewonnene Kenntnisse der Erfinder>
Zunächst werden die von den Erfindern gewonnenen Erkenntnisse beschrieben.
Die zuvor beschriebene Kabelverbindungseinheit hat beispielsweise einen Innendurchmesser, der etwas kleiner als der Außendurchmesser des Stromkabels ist, und wird von außen in einem radial gedehnten Zustand an das Stromkabel angebracht. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die nichtohmsche Widerstandsschicht, die mit einer zylindrischen Form ausgebildet ist, um einen Außenumfang des Stromkabels zu bedecken, in einem Zustand, in dem sie in einer Umfangsrichtung gedehnt ist.
Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass die Kennlinie des spezifischen Volumenwiderstands in Bezug auf die elektrische Feldstärke (im Folgenden auch als „E-p-Charakteristik“ bezeichnet) in der nichtohmschen Zusammensetzung verändert werden kann, wenn die nichtohmsche Zusammensetzung, die die nichtohmsche Widerstandsschicht bildet, gedehnt wird.
Insbesondere wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird, nimmt die Spannung zu, um einen Spalt an einer Grenzfläche zwischen den nichtohmschen Teilchen und dem Basis-Elastomer zu erzeugen. Wenn ein solcher Spalt erzeugt wird, werden benachbarte nichtohmsche Teilchen voneinander getrennt und der Abstand zwischen den nichtohmschen Teilchen wird vergrößert. Wenn der Abstand zwischen den nichtohmschen Teilchen vergrößert wird, ist es weniger wahrscheinlich, dass sich ein Pfad mit geringem Widerstand zwischen den nichtohmschen Teilchen bildet, selbst wenn der Widerstand der nichtohmschen Teilchen während des Anlegens eines hohen elektrischen Feldes an die nichtohmsche Zusammensetzung abnimmt. Daher wird der Widerstand der nichtohmschen Zusammensetzung als Ganzes auf einem hohen Niveau gehalten, und die E-p-Charakteristik, die der nichtohmschen Zusammensetzung eigen ist, kann nicht erhalten werden. Ohne eine gewünschte E-p-Charakteristik zu erhalten, kann das elektrische Feld möglicherweise nicht gleichmäßig in der nichtohmschen Widerstandsschicht verteilt werden, wenn ein hohes elektrisches Feld lokal angelegt wird. Infolgedessen kann es in dem Bereich, in dem ein hohes elektrisches Feld lokal angelegt wird, möglicherweise zu einem dielektrischen Durchbruch kommen.
Um andererseits eine vorgegebene E-p-Charakteristik auch bei einer Dehnung der nichtohmschen Zusammensetzung zu erhalten, ist es denkbar, nichtohmsche Teilchen in einer hohen Konzentration zu mischen. Wenn die nichtohmschen Teilchen jedoch in einer solch hohen Konzentration gemischt werden, wird die Verschränkung der Moleküle im Basis-Elastomer reduziert. Daher kann sich die Dehnungseigenschaft und die Restdehnungseigenschaft der nichtohmschen Zusammensetzung verschlechtern.
Die vorliegenden Erfinder haben sich intensiv mit den zuvor beschriebenen Vorgängen befasst und folglich festgestellt, dass der Dispersionszustand der nichtohmschen Teilchen im Basis-Elastomer angemessen eingestellt ist, so dass die E-p-Charakteristik zum Zeitpunkt der Dehnung der nichtohmschen Zusammensetzung stabil beibehalten werden kann.
Die vorliegende Erfindung basiert auf den zuvor beschriebenen Erkenntnissen der Erfinder.
<Ausführungsformen der Erfindung>
Als nächstes werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgeführt und beschrieben.
Eine nichtohmsche Zusammensetzung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst:

eine nichtohmsche Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
wobei in einem Fall des Vergleichs der spezifischen Volumenwiderstände p der nichtohmschen Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von E ≥ E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt ist,
E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird,
p der spezifische Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist, und
E_th der Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist,
der spezifische Volumenwiderstand p für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 50-fache oder weniger des spezifischen Volumenwiderstands p für die nichtohmsche Zusammensetzung ohne Dehnung beträgt.

Gemäß dieser Konfiguration kann die Stabilität der Kennlinie des spezifischen Volumenwiderstands in Bezug auf die elektrische Feldstärke zum Zeitpunkt der Dehnung der nichtohmschen Zusammensetzung verbessert werden.
In der nichtohmschen Zusammensetzung gemäß Punkt [1],
der Schwellenwert der elektrischen Feldstärke Eth für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 1,4-fache oder weniger der E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt ist.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Stabilität der Kennlinie des spezifischen Volumenwiderstands in Bezug auf die elektrische Feldstärke zum Zeitpunkt der Dehnung der nichtohmschen Zusammensetzung verbessert werden.
Eine nichtohmsche Zusammensetzung gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst:

eine nichtohmsche Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
wobei E_th für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 1,4-fache oder weniger von E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung ist, die nicht gedehnt ist,
E_th der Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist,
E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird, und
p ein spezifischer Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist.

Gemäß dieser Konfiguration kann die Stabilität der Kennlinie des spezifischen Volumenwiderstands in Bezug auf die elektrische Feldstärke zum Zeitpunkt der Dehnung der nichtohmschen Zusammensetzung verbessert werden.
In der nichtohmschen Zusammensetzung gemäß einem der Punkte [1] bis [3],
liegt die Steigung eines linearen Abschnitts in einem Bereich von E > E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung, die einachsig um 50 % gedehnt ist, innerhalb von ± 50 % in Bezug auf die Steigung des linearen Abschnitts in dem Bereich von E > E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt ist.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Stabilität der Kennlinie des spezifischen Volumenwiderstands in Bezug auf die elektrische Feldstärke zum Zeitpunkt der Dehnung der nichtohmschen Zusammensetzung verbessert werden.
In der nichtohmschen Zusammensetzung gemäß einem der Punkte [1] bis [4],
ist die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen wie ein Netz im Basis-Elastomer dispergiert.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Stabilität der Kennlinie des spezifischen Volumenwiderstands in Bezug auf die elektrische Feldstärke zum Zeitpunkt der Dehnung der nichtohmschen Zusammensetzung verbessert werden.
Eine nichtohmsche Zusammensetzung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst:

eine nichtohmsche Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
wobei die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen wie ein Netz in dem Basis-Elastomer dispergiert ist.

Gemäß dieser Konfiguration kann die Stabilität der Kennlinie des spezifischen Volumenwiderstands in Bezug auf die elektrische Feldstärke zum Zeitpunkt der Dehnung der nichtohmschen Zusammensetzung verbessert werden.
In der nichtohmschen Zusammensetzung gemäß einem der Punkte [1] bis [6],
beträgt ein Abweichungskoeffizient in einem Abstand zwischen den Schwerpunkten der Vielzahl von nichtohmschen Teilchen 0,5 oder mehr, wie durch die folgende Formel bestimmt: $Abweichungskoeffizient=Standardabweichung/Mittelwert$
Gemäß dieser Konfiguration kann die Abweichung der Kennlinie des spezifischen Volumenwiderstands in Bezug auf die elektrische Feldstärke der nichtohmschen Zusammensetzung stabil unterdrückt werden, unabhängig vom Dehnungszustand der nichtohmschen Zusammensetzung.
In der nichtohmschen Zusammensetzung gemäß einem der Punkte [1] bis [7],
gibt es eine Vielzahl von teilchenfreien Bereichen ohne nichtohmsche Teilchen, die einen Durchmesser von 1,5-mal oder mehr des mittleren Volumendurchmessers der nichtohmschen Teilchen aufweisen, wenn ein Querschnitt der nichtohmschen Zusammensetzung betrachtet wird.
Gemäß dieser Konfiguration kann eine bevorzugte Verformung durch das Basis-Elastomer im teilchenfreien Bereich leicht erzeugt werden, wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird.
In der nichtohmschen Zusammensetzung gemäß einem der Punkte [1] bis [8],
enthält das Basis-Elastomer:

ein Elastomer (A), das eine relativ höhere Kompatibilität mit den nichtohmschen Teilchen aufweist, und
ein Elastomer (B), das eine relativ geringere Kompatibilität mit den nichtohmschen Teilchen aufweist,
wobei das Elastomer (A) mehr der nichtohmschen Teilchen aufweist als das Elastomer (B) und eine Seephase bildet, und
das Elastomer (B) eine Inselphase bildet.

Gemäß dieser Konfiguration kann ein Zustand stabil gebildet werden, in dem die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen wie ein Netz im Basis-Elastomer dispergiert ist.
In der nichtohmschen Zusammensetzung gemäß Punkt [9],
beträgt die Differenz zwischen einem Löslichkeitsparameter des Elastomers (A) und einem Löslichkeitsparameter des Elastomers (B) 0,5 (cal/cm³)^1/2 oder mehr.
Gemäß dieser Konfiguration kann ein Zustand stabil gebildet werden, in dem die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen wie ein Netz im Basis-Elastomer dispergiert ist.
In der nichtohmschen Zusammensetzung gemäß Punkt [9],
ist das Elastomer (A) unvernetzt, und
enthält das Elastomer (B) einen vernetzten Kautschuk.
Gemäß dieser Konfiguration können die nichtohmschen Teilchen bevorzugt im Elastomer (A) dispergiert werden.
In der nicht ohmschen Zusammensetzung gemäß Punkt [9],
enthält das Elastomer (A) einen Kautschuk,
enthält das Elastomer (B) ein thermoplastisches Elastomer, und
ist ein Schmelzpunkt des Elastomers (B) höher als ein Erweichungspunkt des Elastomers (A).
Gemäß dieser Konfiguration können die nichtohmschen Teilchen bevorzugt im Elastomer (A) dispergiert werden.
In der nichtohmschen Zusammensetzung gemäß Punkt [9],
nehmen das Elastomer (A) und die nichtohmschen Teilchen 30 % oder mehr des Gesamtvolumens der nichtohmschen Zusammensetzung ein.
Gemäß dieser Konfiguration kann das Elastomer (A) eine durchgehende Seephase bilden, während das Elastomer (B) diskrete Inselphasen bilden kann.
In der nichtohmschen Zusammensetzung gemäß Punkt [9],
sind das Elastomer (A) und das Elastomer (B) chemisch aneinander gebunden.
Gemäß dieser Konfiguration kann eine Abnahme der Grenzflächenfestigkeit aufgrund eines Unterschieds im Löslichkeitsparameter zwischen dem Elastomer (A) und dem Elastomer (B) unterdrückt werden.
Eine Kabelverbindungseinheit gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine Kabelverbindungseinheit mit einer zylindrischen Form vorgesehen, in die ein Stromkabel eingepasst ist, umfassend:

Gemäß dieser Konfiguration kann die Stabilität der Kennlinie des spezifischen Volumenwiderstands in Bezug auf die elektrische Feldstärke zum Zeitpunkt der Dehnung der nichtohmschen Zusammensetzung verbessert werden.
Eine Kabelverbindungseinheit gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine Kabelverbindungseinheit mit einer zylindrischen Form, in die ein Stromkabel eingepasst ist, umfassend:

Gemäß dieser Konfiguration kann die Stabilität der Kennlinie des spezifischen Volumenwiderstands in Bezug auf die elektrische Feldstärke zum Zeitpunkt der Dehnung der nichtohmschen Zusammensetzung verbessert werden.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Kabelverbindungseinheit gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
ein Verfahren zur Herstellung einer Kabelverbindungseinheit mit zylindrischer Form, in die ein Stromkabel eingepasst wird, umfassend:

Herstellen einer nichtohmschen Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
Ausbilden einer nichtohmschen Widerstandsschicht mit zylindrischer Form mit der nichtohmschen Zusammensetzung, und
Ausbilden einer Isolierschicht, um eine Außenseite der nichtohmschen Widerstandsschicht zu bedecken,
wobei bei der Herstellung der nichtohmschen Zusammensetzung das Basis-Elastomer und die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen so gemischt werden, dass bei einem Vergleich der spezifischen Volumenwiderstände p der nichtohmschen Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von E ≥ E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt wird,
E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird,
p der spezifische Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist, und
E_th der Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist,
der spezifische Volumenwiderstand p für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 50-fache oder weniger des spezifischen Volumenwiderstands p für die nichtohmsche Zusammensetzung ohne Dehnung beträgt.

Gemäß dieser Konfiguration kann die Stabilität der Kennlinie des spezifischen Volumenwiderstands in Bezug auf die elektrische Feldstärke zum Zeitpunkt der Dehnung der nichtohmschen Zusammensetzung verbessert werden.
[Einzelheiten der Ausführungsformen der Erfindung]
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Darstellungen beschränkt, sondern soll durch die Ansprüche definiert werden und umfasst alle Änderungen, die unter die Bedeutung und den Umfang entsprechend der Ansprüche fallen.
<Erste Ausführungsform der Erfindung>
(1) Nichtohmsche Zusammensetzung (Elastomer-Zusammensetzung)
Die nichtohmsche Zusammensetzung dieser Ausführungsform ist z. B. ein Material, das die später beschriebene nichtohmsche Widerstandsschicht 220 der Kabelverbindungseinheit 10 bildet, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische Volumenwiderstand mit zunehmender elektrischer Feldstärke nichtlinear abnimmt.
Im Folgenden wird die Konfiguration der nichtohmschen Zusammensetzung unter Bezugnahme auf 1 erläutert. 1 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Teils der nichtohmschen Zusammensetzung gemäß dieser Ausführungsform.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die nichtohmsche Zusammensetzung dieser Ausführungsform z. B. das Basis-Elastomer 120 und die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen 140. Mit dem Basis-Elastomer 120 ist beispielsweise eine Elastomer-Komponente gemeint, die einen Hauptbestandteil der nichtohmschen Zusammensetzung bildet und eine Matrix (Mutterphase) der nichtohmschen Zusammensetzung bildet. Die nichtohmschen Teilchen 140 sind z. B. als Teilchen auf Keramikbasis (sog. Varistorteilchen) ausgebildet, die sich dadurch auszeichnen, dass der Volumenwiderstand mit zunehmender elektrischer Feldstärke nichtlinear abnimmt.
In dieser Ausführungsform sind die nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz im Basis-Elastomer 120 dispergiert. Der Ausdruck „wie ein Netz dispergiert“, wie er hier verwendet wird, bedeutet beispielsweise, dass teilchenfreie Bereiche, die jeweils keine Teilchen enthalten und einen Bereich aufweisen, der größer ist als die Größe eines einzelnen Teilchens, diskret zwischen Teilchengruppenbereichen mit Teilchen verteilt sind, in denen sich die nächstgelegenen Teilchen wie eine Perlenkette fortsetzen. Jeder teilchenfreie Bereich ist ein Bereich, der durch den Teilchengruppenbereich geschlossen ist, und ist diskontinuierlich von anderen benachbarten teilchenfreien Bereichen durch den Teilchengruppenbereich getrennt.
Da die nichtohmschen Teilchen 140 wie zuvor beschrieben netzartig verteilt sind, kann die Elastizität des Basis-Elastomers 120 in dem teilchenfreien Bereich, der außerhalb des Teilchengruppenbereichs existiert und eine netzartige Form aufweist, beibehalten werden. Andererseits kann im Teilchengruppenbereich an der Grenzfläche zwischen dem Basis-Elastomer 120 und den nichtohmschen Teilchen 140 die Spannung abgebaut und die Spaltbildung unterdrückt werden. Dadurch kann ein Pfad mit geringem Widerstand zwischen den nichtohmschen Teilchen stabil gebildet werden, wenn ein hohes elektrisches Feld an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird. Infolgedessen kann die E-p-Charakteristik, die die nichtohmsche Zusammensetzung hat, stabil beibehalten werden, selbst wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird.
Insbesondere beträgt der Abweichungskoeffizient (CV) eines Abstands zwischen den Schwerpunkten der nichtohmschen Teilchen 140 in dieser Ausführungsform beispielsweise 0,5 oder mehr.
Der „Abweichungskoeffizient (VK)“ kann in diesem Zusammenhang nach der folgenden Formel (1) ermittelt werden. $Abweichungskoeffizient (VK) =Standardabweichung/Mittelwert$
Der Begriff „Abstand zwischen den Schwerpunkten“, wie er hier verwendet wird, bedeutet einen Abstand zwischen den Schwerpunkten einer Vielzahl benachbarter Teilchen. Der Abstand zwischen den Schwerpunkten wird z. B. durch ein Bildanalyseverfahren gemessen. Genauer gesagt wird der Abstand zwischen den Schwerpunkten beispielsweise als Abstand zwischen den Schwerpunkten einer Vielzahl benachbarter nichtohmscher Teilchen 140 auf einem Querschnittsbild gemessen, das mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) bei 2.000-facher Vergrößerung betrachtet wurde. Der hier verwendete Begriff „benachbarte Teilchen“ bedeutet Teilchen von Interesse, bei denen keine anderen Teilchen auf der geraden Linie existieren, die ihre Schwerpunkte verbindet.
Ein Zustand, in dem der Abweichungskoeffizient eines Abstands zwischen den Schwerpunkten der nichtohmschen Teilchen 140 kleiner als 0,5 ist, entspricht einem Zustand, in dem die zuvor beschriebenen teilchenfreien Bereiche klein sind und die nichtohmschen Teilchen 140 gleichmäßig verteilt sind.
In diesem Fall, wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird, wird die Spannung gleichmäßig auf die gesamte nichtohmsche Zusammensetzung aufgebracht. Daher erhöht sich die Spannung, um einen Spalt zu erzeugen, an der Grenzfläche zwischen den nichtohmschen Teilchen und dem Basis-Elastomer. Infolgedessen kann die E-p-Charakteristik der nichtohmschen Zusammensetzung je nach Dehnungszustand der nichtohmschen Zusammensetzung variieren. Im Gegensatz dazu kann in dieser Ausführungsform, bei der der Abweichungskoeffizient des Abstands zwischen den Schwerpunkten der nichtohmschen Teilchen 140 0,5 oder mehr beträgt, ein Zustand stabil gebildet werden, bei dem die zuvor beschriebenen nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz im Basis-Elastomer 120 verteilt sind. Dadurch kann die Spannung an der Grenzfläche zwischen dem Basis-Elastomer 120 und den nichtohmschen Teilchen 140 leicht abgebaut werden und die Bildung von Spalten kann stabil unterdrückt werden. Infolgedessen kann die Veränderung der E-p-Charakteristik der nichtohmschen Zusammensetzung unabhängig vom Dehnungszustand der nichtohmschen Zusammensetzung stabil unterdrückt werden.
Andererseits beträgt in dieser Ausführungsform der Abweichungskoeffizient des Abstands zwischen den Schwerpunkten der nichtohmschen Teilchen 140 vorzugsweise 0,8 oder weniger. Der Zustand, bei dem der Abweichungskoeffizient des Abstands zwischen den Schwerpunkten der nichtohmschen Teilchen 140 größer als 0,8 ist, entspricht einem Zustand, bei dem eine Öffnung des durch die nichtohmschen Teilchen 140 gebildeten Netzes im Basis-Elastomer 120 größer wird, so dass die teilchenfreien Bereiche kontinuierlich verteilt sind, oder einem Zustand, bei dem die nichtohmschen Teilchen 140 als Aggregate im Basis-Elastomer 120 dispergiert sind. In diesem Fall kann es vorkommen, dass die Anzahl der Ketten der nichtohmschen Teilchen 140, die durch den Kontakt zwischen den nichtohmschen Teilchen 140 gebildet werden, nicht ausreichend ist. Infolgedessen kann die nichtohmsche Eigenschaft der nichtohmschen Zusammensetzung nicht entwickelt werden. Im Gegensatz dazu kann in dieser Ausführungsform der Abweichungskoeffizient des Abstands zwischen den Schwerpunkten der nichtohmschen Teilchen 140, der 0,8 oder weniger beträgt, unterdrücken, dass das durch die nichtohmschen Teilchen 140 im Basis-Elastomer 120 gebildete Netz übermäßig groß wird und dass die teilchenfreien Bereiche kontinuierlich verteilt werden. Alternativ kann unterdrückt werden, dass die nichtohmschen Teilchen 140 als Aggregate im Basis-Elastomer 120 dispergiert werden. Dadurch kann die nichtohmsche Eigenschaft der nichtohmschen Zusammensetzung stabil entwickelt werden.
In dieser Ausführungsform gibt es beispielsweise eine Vielzahl von teilchenfreien Bereichen ohne nichtohmsche Teilchen 140, die jeweils einen Durchmesser aufweisen, der bei Betrachtung eines Querschnitts der nichtohmschen Zusammensetzung das 1,5-fache oder mehr des mittleren Volumendurchmessers der nichtohmschen Teilchen 140 beträgt. Da der Durchmesser des teilchenfreien Bereichs weniger als das 1,5-fache des mittleren Volumendurchmessers der nichtohmschen Teilchen 140 in einer Querschnittansicht beträgt, ist eine bevorzugte Verformung durch das Basis-Elastomer 120 in teilchenfreien Bereichen weniger wahrscheinlich, wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird. Daher kann an der Grenzfläche zwischen den nichtohmschen Teilchen und dem Basis-Elastomer im Bereich der Teilchengruppe ein Spalt entstehen. Infolgedessen ist es weniger wahrscheinlich, einen Effekt der Unterdrückung von Schwankungen in der E-p-Charakteristik der nichtohmschen Zusammensetzung zu erhalten. Im Gegensatz dazu kann in dieser Ausführungsform, da sichergestellt ist, dass der Durchmesser des teilchenfreien Bereichs das 1,5-fache oder mehr des mittleren Volumendurchmessers der nichtohmschen Teilchen 140 in einer Querschnittansicht beträgt, eine bevorzugte Verformung durch das Basis-Elastomer 120 im teilchenfreien Bereich leicht erzeugt werden, wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird. Dadurch kann die Bildung von Spalten an der Grenzfläche zwischen dem Basis-Elastomer 120 und den nichtohmschen Teilchen 140 stabil unterdrückt werden. Infolgedessen kann der Effekt der Unterdrückung von Schwankungen in der E-p-Charakteristik der nichtohmschen Zusammensetzung stabil erzielt werden.
Der hier verwendete Begriff „mittlerer Volumendurchmesser (MV)“ wird durch die folgende Formel bestimmt: $MV = \sum (V_{i} d_{i}) / \sum V_{i}$
wobei d_i ein Teilchendurchmesser eines Teilchens ist und V_i ein Teilchenvolumen ist.
Für die Messung des mittleren Volumendurchmessers kann ein Teilchendurchmesser vom dynamischen Lichtstreuungstyp-/Teilchengrößenverteilungsmessgerät verwendet werden.
Die Obergrenze der Größe des teilchenfreien Bereichs in einer Querschnittansicht ist nicht besonders begrenzt. Zum Beispiel ist der Durchmesser des teilchenfreien Bereichs in einer Querschnittansicht vorzugsweise das 10-fache oder weniger des mittleren Volumendurchmessers der nichtohmschen Teilchen 140, unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung von Spannungsschwankungen zum Zeitpunkt der Dehnung.
Da sich in dieser Ausführungsform ein Zustand einstellt, in dem die nichtohmschen Teilchen 140 wie zuvor beschrieben netzartig im Basis-Elastomer 120 dispergiert sind, hat die nichtohmsche Zusammensetzung beispielsweise eine phasengetrennte Struktur.
Insbesondere umfasst das Basis-Elastomer 120 beispielsweise das Elastomer (A) 122, das eine relativ höhere Kompatibilität (Unterschied im später beschriebenen Löslichkeitsparameter ist klein) mit den nichtohmschen Teilchen 140 aufweist, und das Elastomer (B) 124, das eine relativ geringere Kompatibilität (Unterschied im Löslichkeitsparameter ist groß) mit den nichtohmschen Teilchen 140 aufweist. Das heißt, die Kompatibilitäten des Elastomers (A) 122 und des Elastomers (B) 124 mit den nichtohmschen Teilchen 140 sind voneinander verschieden, so dass die phasengetrennte Struktur gebildet werden kann.
Da das Elastomer (A) 122 eine relativ höhere Kompatibilität mit den nichtohmschen Teilchen 140 aufweist, enthält das Elastomer (A) mehr nichtohmsche Teilchen 140 als das Elastomer (B) 124. Außerdem bildet das Elastomer (A) 122 beispielsweise eine Seephase (kontinuierliche Phase), während es die nichtohmschen Teilchen 140 enthält. Das heißt, die durch das Elastomer (A) 122 gebildete Seephase umfasst beispielsweise den zuvor beschriebenen Teilchengruppenbereich.
Andererseits bildet das Elastomer (B) 124 z. B. eine Inselphase (dispergierte Phase). Da die durch das Elastomer (B) 124 gebildete Inselphase z. B. eine relativ geringere Verträglichkeit mit den nichtohmschen Teilchen 140 aufweist, schließt das Elastomer (B) den zuvor beschriebenen teilchenfreien Bereich ein. Es ist bevorzugt, dass die gesamte Inselphase ein teilchenfreier Bereich ist. Zumindest ein Teil der Inselphase kann die nichtohmschen Teilchen 140 enthalten. In diesem Fall ist das in der Inselphase enthaltene nichtohmsche Teilchen 140 vorzugsweise kleiner als das in der zuvor beschriebenen Seephase enthaltene nichtohmsche Teilchen 140.
Die Seephase, die durch das Elastomer (A) 122 gebildet wird, und die Inselphase, die durch das Elastomer (B) 124 gebildet wird, können einen Zustand bilden, in dem die nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz im Basis-Elastomer 120 dispergiert sind, wie zuvor beschrieben.
Zum Beispiel haben das Elastomer (A) 122 und das Elastomer (B) 124 dieser Ausführungsform unterschiedliche Löslichkeitsparameter.
Der „Löslichkeitsparameter (SP-Wert)“ ist ein nach der von Hildebrand eingeführten regulären Lösungstheorie definierter Wert, der ein Maß für die Löslichkeit der beiden Komponenten ist. Der Löslichkeitsparameter berechnet sich aus der Quadratwurzel (cal/cm³)^1/2 der Verdampfungswärme, die erforderlich ist, um 1 cm³ Flüssigkeit zu verdampfen. Der Löslichkeitsparameter kann mit der Fedors-Methode ermittelt werden (Polymer Engineering and Science, Vol. 14, S152). Ein kleiner Unterschied im Löslichkeitsparameter zwischen den beiden Komponenten bedeutet, dass die beiden Komponenten gut miteinander verträglich sind.
In dieser Ausführungsform beträgt die Differenz zwischen dem Löslichkeitsparameter des Elastomers (A) 122 und dem Löslichkeitsparameter des Elastomers (B) 124 z. B. 0,5 (cal/cm³)^1/2oder mehr, vorzugsweise 1,0 (cal/cm³)^1/2oder mehr. Wenn der Unterschied im Löslichkeitsparameter weniger als 0,5 (cal/cm³)^1/2 beträgt, wird es schwierig, eine phasengetrennte Struktur zu bilden. Im Gegensatz dazu kann in dieser Ausführungsform, da die Differenz der Löslichkeitsparameter 0,5 (cal/cm³)^1/2 oder mehr beträgt, die phasengetrennte Struktur stabil gebildet werden. Dementsprechend kann ein Zustand stabil gebildet werden, in dem die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz im Basis-Elastomer 120 dispergiert ist. Wenn der Unterschied im Löslichkeitsparameter 1,0 (cal/cm³)^1/2 oder mehr beträgt, kann außerdem ein Zustand stabiler gebildet werden, in dem die nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz in dem Basis-Elastomer 120 dispergiert sind.
Die Obergrenze der Differenz zwischen dem Löslichkeitsparameter des Elastomers (A) 122 und dem Löslichkeitsparameter des Elastomers (B) 124 ist nicht besonders begrenzt, beträgt aber wünschenswerterweise z. B.2,5 (cal/cm3)^1/2. Wenn der Unterschied im Löslichkeitsparameter mehr als 2,5 (cal/cm³)^1/2 beträgt, ist es wahrscheinlich, dass an der Grenzfläche zwischen dem Elastomer (A) 122 und dem Elastomer (B) 124 eine Delaminierung auftritt, und es entwickelt sich möglicherweise keine mechanische Eigenschaft, wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird.
In dieser Ausführungsform sind der Löslichkeitsparameter des Elastomers (B) 124, der Löslichkeitsparameter des Elastomers (A) 122 und der Löslichkeitsparameter der nichtohmschen Teilchen 140 vorzugsweise in dieser Reihenfolge größer.
Insbesondere beträgt der Löslichkeitsparameter des nichtohmschen Teilchens 140 z. B. 12,0 (cal/cm³)^1/2 oder mehr und 20,0 (cal/cm³)^1/2 oder weniger. Der Löslichkeitsparameter des Elastomers (A) 122 beträgt z. B. 8,0 (cal/cm³)^1/2 oder mehr und 11,5 (cal/cm³)^1/2 oder weniger. Der Löslichkeitsparameter des Elastomers (B) 124 beträgt z. B. 7,0 (cal/cm³)^1/2 oder mehr und 9,0 (cal/cm³)^1/2 oder weniger. Jedes Material wird so ausgewählt, dass jeder dieser Löslichkeitsparameter die zuvor beschriebene Größenbeziehung innerhalb des zuvor beschriebenen Bereichs erfüllt. Dadurch kann die zuvor beschriebene phasengetrennte Struktur stabil gebildet werden.
In dieser Ausführungsform nehmen das Elastomer (A) 122 und die nichtohmschen Teilchen 140 beispielsweise 30 % oder mehr eines Gesamtvolumens der nichtohmschen Zusammensetzung ein. Wenn das Elastomer (A) 122 und die nichtohmschen Teilchen 140 weniger als 30 % des Gesamtvolumens der nichtohmschen Zusammensetzung einnehmen, ist das Elastomer (A) diskret verteilt und somit wird keine Seephase gebildet. Dementsprechend ist es schwierig, einen Zustand zu bilden, in dem die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz im Basis-Elastomer 120 dispergiert ist. Im Gegensatz dazu ermöglichen in dieser Ausführungsform das Elastomer (A) 122 und die nichtohmschen Teilchen 140, die 30 % oder mehr des Gesamtvolumens der nichtohmschen Zusammensetzung einnehmen, eine kontinuierliche Bildung der Meeresphase durch das Elastomer (A) 122, während Inselphasen diskret durch das Elastomer (B) 124 gebildet werden. Dementsprechend kann ein Zustand stabil gebildet werden, in dem die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz im Basis-Elastomer 120 dispergiert ist. Infolgedessen kann der Effekt der Unterdrückung von Schwankungen in der E-p-Charakteristik der nichtohmschen Zusammensetzung stabil erhalten werden.
Andererseits nehmen in dieser Ausführungsform das Elastomer (A) 122 und die nichtohmschen Teilchen 140 vorzugsweise 70 % oder weniger des Gesamtvolumens der nichtohmschen Zusammensetzung ein. Wenn das Elastomer (A) 122 und die nichtohmschen Teilchen 140 mehr als 70 % des Gesamtvolumens der nichtohmschen Zusammensetzung einnehmen, wird die durch das Elastomer (B) gebildete Inselphase übermäßig klein. Wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird, ist es daher weniger wahrscheinlich, dass eine bevorzugte Verformung durch das Elastomer (B) auftritt. Infolgedessen kann es schwierig sein, einen Effekt der Unterdrückung von Schwankungen der E-p-Charakteristik der nichtohmschen Zusammensetzung zu erzielen. Im Gegensatz dazu kann bei dieser Ausführungsform, bei der das Elastomer (A) 122 und die nichtohmschen Teilchen 140 70 % oder weniger des Gesamtvolumens der nichtohmschen Zusammensetzung einnehmen, so unterdrückt werden, dass die durch das Elastomer (B) gebildete Inselphase übermäßig klein wird. Dadurch kann eine bevorzugte Verformung durch das Elastomer (B) leicht erzeugt werden, wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird. Infolgedessen kann der Effekt der Unterdrückung von Schwankungen der E-p-Charakteristik der nichtohmschen Zusammensetzung stabil erhalten werden.
Außerdem sind das Elastomer (A) 122 und das Elastomer (B) 124 in dieser Ausführungsform beispielsweise chemisch miteinander verbunden. Das Elastomer (A) 122 und das Elastomer (B) 124 sind mit einem Vernetzungsmittel, z. B. mindestens einem von Schwefel und einem organischen Peroxid, vernetzt. Dadurch kann eine Abnahme der Grenzflächenfestigkeit aufgrund einer Differenz im Löslichkeitsparameter zwischen dem Elastomer (A) 122 und dem Elastomer (B) 124 unterdrückt werden. Dadurch kann die Restdehnung der nichtohmschen Zusammensetzung reduziert und die Spannungsrelaxation über einen langen Zeitraum unterdrückt werden.
Außerdem haben das Elastomer (A) 122 und das Elastomer (B) 124 in dieser Ausführungsform jeweils eine Isolierung. Insbesondere haben sowohl das Elastomer (A) 122 als auch das Elastomer (B) 124 einen spezifischen Volumenwiderstand von z. B. 1,0 × 10⁹ Ω-cm oder mehr. Daher kann eine vorbestimmte Isolierung der nichtohmschen Zusammensetzung erhalten werden, wenn ein niedriges elektrisches Feld angelegt wird.
Zum Beispiel ist in dieser Ausführungsform ein Elastizitätsmodul des Elastomers (B) 124 vorzugsweise niedriger als ein Elastizitätsmodul des Elastomers (A) 122. Dadurch kann eine bevorzugte Verformung durch das Elastomer (B) leicht erzeugt werden und die Konzentration von Spannungen im Elastomer (A) unterdrückt werden, wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird.
Beispiele für das Elastomer (A), das die zuvor beschriebenen Bedingungen erfüllt, umfassen Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Epichlorhydrin-Kautschuk (CO), Chloropren-Kautschuk (CR), chlorsulfonierter Polyethylen-Kautschuk (CSM), Nitril-Kautschuk (NBR), Acryl-Kautschuk (ACM), Ethylen-Acryl-Kautschuk (AEM), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVM) und Urethan-Kautschuk (U).
Weitere Beispiele für das Elastomer (B), das die zuvor beschriebenen Bedingungen erfüllt, sind Fluorkautschuk (FKM), Silikonkautschuk (Q), Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Epichlorhydrin-Kautschuk (CO) und Chloropren-Kautschuk (CR).
Das Elastomer wie EPR, EPDM, SBR, CO, CR, das beide Bedingungen der zuvor beschriebenen Elastomere (A) und (B) erfüllt, kann je nach Gegenelastomer entweder eine an den nichtohmschen Teilchen 140 reiche Seephase oder eine den teilchenfreien Bereich einschließende Inselphase bilden.
Insbesondere kann EPDM (SP-Wert: 8,0) als Elastomer (A) verwendet werden, wenn z. B. Silikonkautschuk (SP-Wert: 7,3) als Elastomer (B) verwendet wird. Es kann als das Elastomer (B) verwendet werden, wenn ein Elastomer (wie U) mit einem höheren SP-Wert als das Elastomer (A) verwendet wird.
Ferner haben die in dieser Ausführungsform verwendeten nichtohmschen Teilchen 140 beispielsweise einen Kristallteil und den Korngrenzenteil. Wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, das gleich oder niedriger als die kritische elektrische Feldstärke ist, weist der Korngrenzenteil einen hohen Widerstand auf. Somit wirkt das nichtohmsche Teilchen 140 als Isolator. Wenn andererseits ein elektrisches Feld angelegt wird, das größer als die kritische elektrische Feldstärke ist, fließt ein Strom durch den Korngrenzbereich zwischen einem Paar benachbarter Kristallteile. Somit wirkt das nichtohmsche Teilchen 140 als Leiter.
Der Kristallteil des nichtohmschen Teilchens 140 enthält beispielsweise mindestens eines von Zinkoxid, Siliziumkarbid, Strontiumtitanat und Bariumtitanat. Wenn der Kristallteil des nichtohmschen Teilchens 140 hauptsächlich Zinkoxid enthält, enthält der Korngrenzenteil des nichtohmschen Teilchens 140 beispielsweise ein Oxid, das mindestens eines von Wismut, Antimon, Mangan, Kobalt und Nickel enthält.
In dieser Ausführungsform ist eine maximale Teilchengröße des nichtohmschen Teilchens 140 nicht besonders begrenzt und beträgt beispielsweise 30 µm oder weniger, vorzugsweise 10 µm oder weniger. Wenn die maximale Teilchengröße des nichtohmschen Teilchens 140 30 µm oder weniger beträgt, kann die elektrische Feldstärke des dielektrischen Durchbruchs der nichtohmschen Zusammensetzung verbessert werden. Wenn die maximale Teilchengröße des nichtohmschen Teilchens 140 30 µm oder weniger beträgt, kann die dielektrische durchschlagende elektrische Feldstärke der nichtohmschen Zusammensetzung stabil erhöht werden. Die untere Grenze der maximalen Teilchengröße des nichtohmschen Teilchens 140 ist nicht besonders begrenzt und beträgt 1,5 µm unter dem Gesichtspunkt, die gewünschte nichtohmsche Eigenschaft stabil zu erhalten.
Ferner wird in dieser Ausführungsform die Mischungsmenge der nichtohmschen Teilchen 140 in der nichtohmschen Zusammensetzung entsprechend den für die nichtohmsche Zusammensetzung erforderlichen Eigenschaften angemessen eingestellt. Insbesondere beträgt die Mischungsmenge der nichtohmschen Teilchen 140 vorzugsweise 0,1 oder mehr und 0,5 oder weniger in Bezug auf das Volumenverhältnis in Bezug auf das Basis-Elastomer 120, zum Beispiel. Wenn die Mischungsmenge der nichtohmschen Teilchen 140 0,1 oder mehr in Bezug auf das Volumenverhältnis in Bezug auf das Basis-Elastomer 120 ist, kann eine vorbestimmte E-p-Charakteristik der nichtohmschen Zusammensetzung stabil erhalten werden. Andererseits kann eine vorbestimmte Zugcharakteristik der nichtohmschen Zusammensetzung stabil erhalten werden, wenn die Mischungsmenge der nichtohmschen Teilchen 140 0,5 oder weniger in Bezug auf das Volumenverhältnis in Bezug auf das Basis-Elastomer ist.
Ferner können in dieser Ausführungsform die nichtohmschen Teilchen 140 oberflächenbehandelt werden, z. B. mit einem Silan-Haftvermittler. Als Silan-Haftvermittler können z. B. Trimethoxyvinylsilan, Triethoxyvinylsilan, Methyldimethoxyvinylsilan und dergleichen verwendet werden. Dadurch kann die Dispergierbarkeit im Elastomer (A) 122 eingestellt werden und ein teilchenfreier Bereich kann effektiv gebildet werden. Als Ergebnis kann eine vorbestimmte E-p-Charakteristik der nichtohmschen Zusammensetzung entwickelt werden.
Andere Additive können in geeigneter Weise in die nichtohmsche Zusammensetzung eingearbeitet werden. So können z. B. ein Vernetzungsmittel, ein Antioxidationsmittel, ein Weichmacher und Ähnliches verwendet werden.
(Merkmale der nichtohmschen Zusammensetzung)
Als nächstes werden die Eigenschaften der nichtohmschen Zusammensetzung dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen spezifischen Volumenwiderstand in Bezug auf eine elektrische Feldstärke in der nichtohmschen Zusammensetzung gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
In dieser Spezifikation wird die elektrische Feldstärke mit E und der spezifische Volumenwiderstand mit p bezeichnet. Der Punkt, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist, wird als ein „Ausgangspunkt der Abnahme“ betrachtet, und ein Ausgangspunkt der Abnahme für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt ist, wird mit „P₁“ bezeichnet, und ein Ausgangspunkt der Abnahme für die nichtohmsche Zusammensetzung, die einachsig um 50 % gedehnt ist, wird mit „P₂“ bezeichnet. Die hier verwendete Formulierung „Steigung von log p in Bezug auf log E“ kann bezeichnet werden als „Steigung von p in Bezug auf E in einem doppelt logarithmischen Diagramm von E und p“. Darüber hinaus wird eine elektrische Feldstärke E am Ausgangspunkt der Abnahme als „Schwellenwert der elektrischen Feldstärke E_th“ betrachtet; ein Schwellenwert der elektrischen Feldstärke E_th am Ausgangspunkt der Abnahme P₁ für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt ist, wird mit „E₁“ bezeichnet; und ein Schwellenwert der elektrischen Feldstärke E_th am Ausgangspunkt der Abnahme P₂ für die nichtohmsche Zusammensetzung, die einachsig um 50% gedehnt ist, wird mit „E₂“ bezeichnet.
In dieser Ausführungsform sind, wie zuvor beschrieben, die nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz im Basis-Elastomer 120 dispergiert, so dass selbst bei einer Dehnung der nichtohmschen Zusammensetzung die der nichtohmschen Zusammensetzung innewohnende E-p-Charakteristik stabil beibehalten werden kann.
Insbesondere ist, wie in 2 dargestellt, in einem Fall des Vergleichs der spezifischen Volumenwiderstände p der nichtohmschen Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von E ≥ E₁ für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt ist, ist der Volumenwiderstand p für die nichtohmsche Zusammensetzung, die einachsig um 50% gedehnt ist, das 50-fache oder weniger, vorzugsweise das 20-fache oder weniger, in Bezug auf den Volumenwiderstand p für die nichtohmsche Zusammensetzung, die in dieser Ausführungsform nicht gedehnt ist.
In dieser Ausführungsform ist die elektrische Schwellenfeldstärke E2 am Ausgangspunkt des Abfalls P₂ fürdie um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung beispielsweise das 1,4-fache oder weniger, vorzugsweise das 1,2-fache oder weniger, in Bezug auf die elektrische Schwellenfeldstärke E₁ am Ausgangspunkt des Abfalls P₁ für die nichtohmsche Zusammensetzung ohne Dehnung.
Die untere Grenze des Verhältnisses von E₂ zu E₁ ist nicht besonders begrenzt, und das Verhältnis von E₂ zu E₁ beträgt vorzugsweise zum Beispiel das 0,6-fache oder mehr, noch bevorzugter das 0,8-fache oder mehr, und noch bevorzugter das 1,0-fache oder mehr.
In dieser Ausführungsform liegt eine Steigung eines linearen Abschnitts in einem Bereich von E > E₂ für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung innerhalb von ± 50 %, vorzugsweise innerhalb von ± 30 %, in Bezug auf eine Steigung eines linearen Abschnitts in einem Bereich von E > E₁ für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt ist.
Der hier verwendete Ausdruck „Steigung eines linearen Abschnitts in einem Bereich von E > E_th“ bedeutet z. B. die Steigung in einem Bereich, in dem der Korrelationskoeffizient -0,99 oder weniger beträgt, wenn er durch die Methode der kleinsten Quadrate aus einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Messpunkten im Bereich von E > E_th angenähert wird. Die Obergrenze von E bei der Bestimmung der „Steigung eines linearen Abschnitts in einem Bereich von E > E_th“ ist beliebig wählbar und nicht begrenzt, beträgt aber z. B. 3E_th, vorzugsweise 2E_th.
(2) Kabelverbindungseinheit
Unter Bezugnahme auf 3 wird eine Kabelverbindungseinheit gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. 3 ist ein Querschnittsdiagramm, das die Kabelverbindungseinheit gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
Im Folgenden bezieht sich eine „axiale Richtung“ eines Stromkabels (nicht dargestellt) oder einer Kabelverbindungseinheit 10 auf eine Richtung einer Mittelachse des Stromkabels oder der Kabelverbindungseinheit 10, die als „Richtung entlang der Schicht“ oder als „Längsrichtung“ bezeichnet werden kann. Es sollte beachtet werden, dass die axiale Richtung der Kabelverbindungseinheit 10 auch als eine axiale Richtung eines Hohlkörpers 202 bezeichnet werden kann. Der Begriff „radiale Richtung“ des Stromkabels oder der Kabelverbindungseinheit 10 bezieht sich auf eine Richtung von einer Mittelachse zu einem Außenumfang des Stromkabels oder der Kabelverbindungseinheit 10, die in einigen Fällen als „Dickenrichtung“ oder „kürzere Richtung“ bezeichnet werden kann.
Im Folgenden wird unter den Enden in axialer Richtung der Kabelverbindungseinheit 10 ein Ende, an dem sich eine Spitze des Stromkabels befindet, als „Spitze“ und ein Ende auf der gegenüberliegenden Seite (Erstreckungsseite) zur Spitze des Stromkabels als „hinteres Ende“ bezeichnet.
Wie in 3 dargestellt, ist die Kabelverbindungseinheit (Einheit für den Kabelanschluss) 10 dieser Ausführungsform z. B. zylindrisch geformt, in die das Stromkabel eingepasst werden kann. Dadurch kann das elektrische Feld außerhalb des Stromkabels entspannt und die Isolierung gesichert werden.
Die Kabelverbindungseinheit 10 dieser Ausführungsform ist so konfiguriert, dass sie z. B. in einer Kabelverbindungsstruktur (Luftabschlussverbindung) verwendet werden kann, die das Stromkabel mit einer Überlandleitung (nicht dargestellt) oder ähnlichem verbindet. In der Kabelverbindungsstruktur wird beispielsweise das Stromkabel in eine Isolatormuffe (nicht dargestellt) eingeführt, während die Kabelverbindungseinheit 10 außen am Außenumfang des schrittweise abgeschälten Stromkabels angebracht wird und die Isolatormuffe mit einem Isoliermedium gefüllt wird. Das Isoliermedium ist z. B. Isolieröl oder Isoliergas.
Das hier verwendete Stromkabel ist als sogenanntes CV-Kabel (crosslinked polyethylene insulated PVC sheathed cable, auch XLPE-Kabel genannt) konfiguriert, das z. B. von der Mittelachse zum Außenumfang einen Kabelleiter (nicht dargestellt), eine innere Halbleiterschicht des Kabels (nicht dargestellt), eine Isolierschicht des Kabels (nicht dargestellt), eine äußere Halbleiterschicht des Kabels (nicht dargestellt), einen Metallmantel des Kabels (nicht dargestellt) und einen Kabelmantel (nicht dargestellt) umfasst.
Wie in 3 dargestellt, umfasst die Kabelverbindungseinheit 10 dieser Ausführungsform beispielsweise die nichtohmsche Widerstandsschicht (FGM-Schicht: Field Grading Material Layer) 220, den Konus-Halbleiterabschnitt (halbleitender Teil, Spannungskonusabschnitt) 240 und die Isolierschicht 260.
(Nicht-ohmsche Widerstandsschicht)
Die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 umfasst beispielsweise die zuvor beschriebene nichtohmsche Zusammensetzung mit dem Basis-Elastomer 120 und der Vielzahl von nichtohmschen Teilchen 140. In der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 sind das Elastomer (A) 122 und das Elastomer (B) 124 durch Vernetzung chemisch aneinander gebunden.
Die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 hat z. B. eine zylindrische Form, um den Hohlkörper 202 zu bilden. Die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 ist beispielsweise entlang der gesamten Länge in axialer Richtung der Kabelverbindungseinheit 10 vorgesehen und ist so konfiguriert, dass sie den Außenumfang jeder der freiliegenden Kabelisolierschicht und der freiliegenden externen Halbleiterschicht des Stromkabels bedeckt, wenn das Stromkabel in das Hohlkörper 202 eingepasst ist.
Der Innendurchmesser des von der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 gebildeten Hohlkörpers 202 ist z. B. geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des Stromkabels. Die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 ist in radial gedehntem Zustand außen am Stromkabel angebracht und damit in Umfangsrichtung gedehnt. Dadurch ist das Stromkabel elastisch in den Hohlraum 202 eingepasst, und das Stromkabel ist luftdicht an der inneren Umfangsfläche der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 angeklebt.
Eine hintere Stirnseite der Kabelverbindungseinheit 10 der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 wird mit der äußeren Halbleiterschicht des Kabels in Kontakt gebracht, wenn das Stromkabel in das Hohlkörper 202 eingelegt wird. Daher ist die hintere Stirnseite der Kabelverbindungseinheit geerdet. Andererseits liegt die Spitzenseite der Kabelverbindungseinheit 10 der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 fast auf dem gleichen Potential wie das des Kabelleiters des Stromkabels, also auf einem hohen Potential.
In dieser Ausführungsform ist die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 so angeordnet, dass sie den Hohlkörper 202 bildet und die Kabelisolierschicht bedeckt. Dementsprechend kann der Widerstand der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 reduziert werden, wenn eine lokale elektrische Feldkonzentration an einem Punkt auftritt, an dem die Kabelisolierschicht des Stromkabels, die Isolierschicht 260 der Kabelverbindungseinheit 10 und das in die Isolatormuffe gefüllte Isoliermedium nahe beieinanderliegen (auch als Tripelpunkt bezeichnet), auf der Spitzenseite der Kabelverbindungseinheit 10. Dadurch können die Äquipotentiallinien innerhalb der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 von der Spitzenseite in Richtung der hinteren Stirnseite der Kabelverbindungseinheit 10 gleichmäßig verteilt (dispergiert) werden, wenn man einen Querschnitt entlang der axialen Richtung der Kabelverbindungseinheit 10 betrachtet. Dadurch kann die Konzentration des elektrischen Feldes an der Spitzenseite der Kabelverbindungseinheit 10 entspannt werden und elektrische Risiken wie dielektrische Durchschläge können reduziert werden.
(Konus-Halbleiterabschnitt)
Der Konus-Halbleiterabschnitt 240 ist z. B. halbleitend. Konkret enthält der Konus-Halbleiterabschnitt 240 z. B. einen halbleitenden Gummi. Der halbleitende Gummi ist z. B. eine Zusammensetzung mit einem Ethylen-Propylen-Kautschuk oder einem Silikonkautschuk und Ruß.
Der Konus-Halbleiterabschnitt 240 ist z. B. konisch (trompetenförmig) ausgebildet, um einen sogenannten Spannungskonus zu bilden. Konkret ist der Konus-Halbleiterabschnitt 240 z. B. außerhalb der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 in radialer Richtung der Kabelverbindungseinheit 10 vorgesehen. Beispielsweise kann die hintere Stirnseite des Konus-Halbleiterabschnitts 240 in axialer Richtung der Kabelverbindungseinheit 10 in Kontakt mit der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 stehen oder von dieser entfernt sein. Ferner weist der Konus-Halbleiterabschnitt 240 eine geneigte Fläche 242 auf, die so geneigt ist, dass sie von dem Abschnitt nahe der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 in Richtung der Spitzenseite in axialer Richtung der Kabelverbindungseinheit 10 allmählich von der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 getrennt ist. Dadurch können Äquipotentiallinien entlang der geneigten Fläche 242 des Konus-Halbleiterabschnitts 240 gebildet werden, und die Äquipotentiallinien können gleichmäßig verteilt sein, wenn man den Querschnitt entlang der axialen Richtung der Kabelverbindungseinheit 10 betrachtet.
(Isolierschicht)
Die Isolierschicht 260 hat eine höhere Isolation als z. B. der Konus-Halbleiterabschnitt 240. Konkret enthält die Isolierschicht 260 z. B. einen isolierenden Gummi. Der isolierende Gummi ist z. B. ein Ethylen-Propylen-Kautschuk oder ein Silikonkautschuk.
Die Isolierschicht 260 ist vorgesehen, um die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 und der Konus-Halbleiterabschnitt 240 zu bedecken. Die Isolierschicht 260 ist z. B. vorgesehen, um zwischen der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 und der geneigten Fläche 242 des Konus-Halbleiterabschnitts 240 eingelegt zu werden.
Ferner ist die Isolierschicht 260 z. B. in axialer Richtung der Kabelverbindungseinheit 10 zur Spitze hin allmählich im Durchmesser reduziert. Zusätzlich zu der Tatsache, dass die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 wie zuvor beschrieben vorgesehen ist, wird die Spitze der Isolierschicht 260 der Kabelverbindungseinheit 10 allmählich im Durchmesser verringert, so dass das elektrische Feld am Tripelpunkt weiter entspannt werden kann.
Die zuvor beschriebene nichtohmsche Widerstandsschicht 220, der Konus-Halbleiterabschnitt 240 und die Isolierschicht 260 sind so geformt, dass sie z. B. fest miteinander verklebt sind. Dies ermöglicht eine Erleichterung der Arbeit vor Ort, wo die Kabelanschlusskonstruktion hergestellt (aufgebaut) wird. Vor Ort ist es möglich, die Bildung von Hohlräumen zwischen den einzelnen Schichten und die Einbringung von Verunreinigungen zwischen den einzelnen Schichten zu unterdrücken. Es sollte beachtet werden, dass die nichtohmsche Widerstandsschicht 220, der Konus-Halbleiterabschnitt 240 und die Isolierschicht 260 getrennt sein können.
(3) Verfahren zur Herstellung einer Kabelverbindungseinheit und Verfahren zur Herstellung einer Kabelverbindungsstruktur (Verfahren zum Verbinden von Kabeln)
Als nächstes werden ein Verfahren zur Herstellung der Kabelverbindungseinheit gemäß dieser Ausführungsform und ein Verfahren zur Herstellung der Kabelverbindungsstruktur gemäß dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung einer Kabelverbindungsstruktur gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Nachfolgend wird der Schritt mit „S“ abgekürzt.
Ein Verfahren zum Herstellen der Kabelverbindungsstruktur dieser Ausführungsform umfasst beispielsweise einen Schritt zum Herstellen der Kabelverbindungseinheit (einen Schritt zum Herstellen der Kabelverbindungseinheit) S120, einen Schritt zum Vorbereiten des Stromkabels S140, einen Schritt zum Anpassen S160 und einen Schritt zum Einsetzen in die Isolatormuffe S180.
(S120: Schritt zur Herstellung der Kabelverbindungseinheit)
Zunächst wird eine Kabelverbindungseinheit 10 mit einer zylindrischen Form hergestellt, die die nichtohmsche Widerstandsschicht 220, den Konus-Halbleiterabschnitt 240 und die Isolierschicht 260 enthält. Der Schritt der Herstellung der Kabelverbindungseinheit S120 umfasst beispielsweise einen Schritt der Herstellung der nichtohmschen Zusammensetzung S122, einen Schritt der Bildung der nichtohmschen Widerstandsschicht S124, einen Schritt der Bildung des Konus-Halbleiterabschnitts S126 und einen Schritt der Bildung der Isolierschicht S128.
(S122: Schritt der Herstellung einer nichtohmschen Zusammensetzung)
Zunächst werden das Basis-Elastomer 120 und die nichtohmschen Teilchen 140 hergestellt.
In dieser Ausführungsform werden als Basis-Elastomer 120 beispielsweise das Elastomer (A) 122, das eine relativ höhere Kompatibilität mit den nichtohmschen Teilchen 140 aufweist, und das Elastomer (B) 124, das eine relativ geringere Kompatibilität mit den nichtohmschen Teilchen 140 aufweist, hergestellt.
Ferner wird in dieser Ausführungsform ein sogenanntes Varistorteilchen mit einem Kristallteil und einem Korngrenzenteil als das nichtohmsche Teilchen 140 hergestellt.
Nach der Herstellung des Basis-Elastomers 120 und der nichtohmschen Teilchen 140 werden sie gemischt (geknetet).
Zu diesem Zeitpunkt sind in dieser Ausführungsform die nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz im Basis-Elastomer 120 dispergiert.
Dabei werden in dieser Ausführungsform das Basis-Elastomer und die nichtohmschen Teilchen so gemischt, dass in einem Fall des Vergleichs der spezifischen Volumenwiderstände p der nichtohmschen Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von E ≥ E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt wurde, der Volumenwiderstand p für die nichtohmsche Zusammensetzung, die einachsig um 50 % gedehnt wurde, das 50-fache oder weniger des Volumenwiderstands p für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt wurde, beträgt.
Zu diesem Zeitpunkt werden in dieser Ausführungsform das Basis-Elastomer und die nichtohmschen Teilchen so gemischt, dass die elektrische Schwellenfeldstärke E₂ am Ausgangspunkt der Abnahme P₂ für die nichtohmsche Zusammensetzung, die einachsig um 50 % gedehnt ist, das 1,4-fache oder weniger der elektrischen Schwellenfeldstärke E₁ am Ausgangspunkt der Abnahme P₁ für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt ist, beträgt.
Insbesondere werden zu diesem Zeitpunkt ein Elastomer (A) 122, das eine relativ höhere Kompatibilität mit den nichtohmschen Teilchen 140 aufweist, und ein Elastomer (B) 124, das eine relativ geringere Kompatibilität mit den nichtohmschen Teilchen 140 aufweist, als das Basis-Elastomer 120 wie zuvor beschrieben gemischt, so dass das Elastomer (A) 122, das reich an den nichtohmschen Teilchen 140 ist, die Seephase bilden kann, während das Elastomer (B) 124 die Inselphase bilden kann. Dadurch können die nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz im Basis-Elastomer 120 dispergiert werden.
Zu diesem Zeitpunkt werden z. B. das Elastomer (A) 122, das Elastomer (B) 124 und die nichtohmschen Teilchen 140 gleichzeitig gemischt. Wie zuvor beschrieben, ermöglicht es der Unterschied in der Kompatibilität zwischen dem Elastomer (A) 122 und dem Elastomer (B) 124, dass das Elastomer (A) 122 mehr von den nichtohmschen Teilchen 140 enthält als das Elastomer (B) 124, und daher können die nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz im Basis-Elastomer 120 dispergiert werden, selbst wenn diese drei Materialien gleichzeitig gemischt werden.
Zu diesem Zeitpunkt sind das Elastomer (A) 122 und die nichtohmschen Teilchen 140 so zusammengesetzt, dass sie beispielsweise 30 % oder mehr des Gesamtvolumens der nichtohmschen Zusammensetzung einnehmen. Dementsprechend kann ein Zustand stabil gebildet werden, in dem die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz in dem Basis-Elastomer 120 dispergiert ist.
Andere Additive (ein Vernetzungsmittel, ein Antioxidationsmittel, ein Weichmacher usw.) werden nach Bedarf hinzugefügt.
Wie zuvor beschrieben, wird auf diese Weise die nichtohmsche Zusammensetzung dieser Ausführungsform erhalten.
(S124: Schritt der Bildung einer nichtohmschen Widerstandsschicht)
Nach der Herstellung der nichtohmschen Zusammensetzung wird eine Form mit einem vorbestimmten Kernmetall verwendet, die nichtohmsche Zusammensetzung wird in die Form gespritzt und durch Erhitzen bei einer vorbestimmten Temperatur vernetzt. Dadurch wird eine nichtohmsche Widerstandsschicht 220 gebildet. Als Ergebnis wird die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 mit einer zylindrischen Form gebildet, um das Hohlkörper 202 zu bilden.
(S126: Schritt der Bildung eines Konus-Halbleiterabschnitts)
Es wird eine Form mit einem vorbestimmten konischen Hohlraum verwendet, und ein Konus-Halbleiterabschnitt 240 wird durch Einspritzen einer halbleitenden Harzzusammensetzung in die Form gebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird in dem Konus-Halbleiterabschnitt 240 eine geneigte Fläche 242 gebildet, die so geneigt ist, dass der Konus-Halbleiterabschnitt 240 von einer Stirnseite zur anderen Stirnseite in axialer Richtung des Hohlkörpers 202 radial gedehnt wird.
(S128: Schritt der Bildung der Isolierschicht)
Nachdem die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 und der Konus-Halbleiterabschnitt 240 geformt sind, wird eine Form mit einem Kernmetall verwendet, das den Hohlkörper 202 bildet, und die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 wird so angeordnet, dass sie den Außenumfang des Kernmetalls bedeckt. Nachdem die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 angeordnet ist, wird der Konus-Halbleiterabschnitt 240 so angeordnet, dass eine Stirnseite des Konus-Halbleiterabschnitts 240 außerhalb der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 liegt.
Nachdem die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 und der Konus-Halbleiterabschnitt 240 in der Form angeordnet sind, wird die Isolierharzzusammensetzung in die Form eingespritzt, um die Isolierschicht 260 zu bilden, die die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 und den Konus-Halbleiterabschnitt 240 bedeckt.
Nach Abschluss des Formens wird der Formkörper aus der Form entnommen und überflüssige Teile werden vom Formkörper entfernt.
Die Kabelverbindungseinheit 10 dieser Ausführungsform wird wie zuvor beschrieben hergestellt. Auf diese Weise wird die Kabelverbindungseinheit 10 dieser Ausführungsform für die Fertigung vor Ort vorbereitet.
(S140: Schritt zur Herstellung des Stromkabels)
Bei der Fertigung vor Ort wird das Stromkabel stufenweise in axialer Richtung von der Spitze abisloiert, so dass der Kabelleiter, die Kabelisolierschicht und die äußere Halbleiterschicht des Kabels in dieser Reihenfolge von der Spitzenseite des Stromkabels freigelegt werden.
(S160: Montageschritt)
Nachdem die Kabelverbindungseinheit 10 und das Stromkabel hergestellt wurden, wird das Stromkabel in den Hohkörper 202 der Kabelverbindungseinheit 10 montiert. Bei dieser Ausführungsform kann z. B. das folgende Verfahren zur Montage mit Durchmesseraufweitung verwendet werden.
Zunächst wird ein radial gedehntes Rohr vorbereitet, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Stromkabels. Das radial gedehnte Rohr wird z. B. mit einer Teilungsfläche in axialer Richtung geteilt. Nach der Vorbereitung des radial gedehnten Rohrs wird das radial gedehnte Rohr in den Hohlkörper 202 der Kabelverbindungseinheit 10 eingeführt, um die Kabelverbindungseinheit 10 im Voraus radial aufzuweiten bzw. zu dehnen. Nach der radialen Aufweitung der Kabelverbindungseinheit 10, wird das Stromkabel in das radial gedehnte Rohr eingeführt, und die Kabelverbindungseinheit 10 wird in einer vorbestimmten Montageposition platziert. Nach dem Aufsetzen der Kabelverbindungseinheit 10 wird das radial gedehnte Rohr aus dem Hohlkörper 202 der Kabelverbindungseinheit 10 entfernt, um den Durchmesser der Kabelverbindungseinheit 10 zu verringern. Auf diese Weise kann das Stromkabel in das Hohlkörper 202 der Kabelverbindungseinheit 10 eingepasst werden.
(S180: Schritt des Einpassens in die Isolatormuffe)
Nachdem das Stromkabel in den Hohlkörper 202 der Kabelverbindungseinheit 10 eingepasst wurde, wird das Stromkabel in eine vorgegebene Isolatormuffe eingeführt, während die Kabelverbindungseinheit 10 von außen an das Stromkabel angepasst wird. Nach dem Einsetzen des Stromkabels in die Isolatormuffe wird die Spitze des Kabelleiters an einem oberen Teil der Isolatormuffe und die Erstreckungsseite des Stromkabels an einem unteren Teil der Isolatormuffe durch einen vorgegebenen Flansch befestigt.
Nach der Befestigung des Stromkabels an der Isolatormuffe wird die Isolatormuffe mit einem vorgegebenen Isoliermedium gefüllt.
Wie zuvor beschrieben, wird auf diese Weise die Kabelverbindungsstruktur dieser Ausführungsform hergestellt.
(4) Wirkung gemäß dieser Ausführungsform
Gemäß dieser Ausführungsform werden einer oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Effekte erreicht.

(a) In der nichtohmschen Zusammensetzung dieser Ausführungsform sind die nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz in dem Basis-Elastomer 120 dispergiert. Da die nichtohmschen Teilchen 140 wie zuvor beschrieben wie ein Netz dispergiert sind, kann die Elastizität des Basis-Elastomers 120 in dem teilchenfreien Bereich, der außerhalb des Teilchengruppenbereichs mit einer netzartigen Form existiert, beibehalten werden. Als Ergebnis kann das Basis-Elastomer 120 in dem teilchenfreien Bereich bevorzugt verformt werden, wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird. Andererseits kann im teilchenfreien Bereich an der Grenzfläche zwischen dem Basis-Elastomer 120 und den nichtohmschen Teilchen 140 die Spannung abgebaut und die Spaltbildung unterdrückt werden. Dadurch wird verhindert, dass sich die benachbarten nichtohmschen Teilchen 140 voneinander trennen und der Abstand zwischen den nichtohmschen Teilchen 140 kann nicht größer werden. Da der Abstand zwischen den nichtohmschen Teilchen 140 nicht vergrößert wird, kann ein Pfad mit geringem Widerstand zwischen den nichtohmschen Teilchen stabil gebildet werden, wenn ein hohes elektrisches Feld an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird. Als Ergebnis kann die E-p-Charakteristik, die der nichtohmschen Zusammensetzung innewohnt, stabil beibehalten werden, selbst wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird.
(b) Die E-p-Charakteristik der nichtohmschen Zusammensetzung wird stabil beibehalten, auch wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird. Dadurch kann in dem Fall, in dem die Kabelverbindungseinheit 10 in einem radial gedehnten Zustand extern an das Stromkabel angebracht ist, das elektrische Feld in der nichtohmschen Widerstandsschicht, die durch die nichtohmsche Zusammensetzung gebildet wird, zum Zeitpunkt der lokalen Anwendung eines hohen elektrischen Feldes gleichmäßig verteilt werden. Dadurch kann das Auftreten eines dielektrischen Durchschlags in der Kabelverbindungseinheit 10 unterdrückt werden.
(c) Da die E-p-Charakteristik der nichtohmschen Zusammensetzung selbst dann stabil beibehalten wird, wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird, kann ein Verfahren zur Montage mit Durchmesseraufweitung verwendet werden, bei dem die Kabelverbindungseinheit 10, deren Durchmesser zuvor erweitert wird, in das Stromkabel montiert wird. Selbst wenn das Verfahren zur Montage mit Durchmesseraufweitung angewendet wird, kann der Relaxationseffekt des elektrischen Feldes der nichtohmschen Widerstandsschicht stabil erhalten werden, ohne eine irreversible Änderung der E-p-Charakteristik der nichtohmschen Zusammensetzung zu verursachen.
(d) Da die E-p-Charakteristik der nichtohmschen Zusammensetzung auch dann stabil beibehalten wird, wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird, ist es nicht notwendig, die nichtohmschen Teilchen in einer übermäßig hohen Konzentration zusammenzusetzen. Dadurch kann die Verschränkung der Moleküle im Basis-Elastomer ausreichend sichergestellt werden. Dadurch kann die Verschlechterung der Dehnungseigenschaft und der Restdehnungseigenschaft der nichtohmschen Zusammensetzung unterdrückt werden.
(e) In der nichtohmschen Zusammensetzung dieser Ausführungsform beträgt der Abweichungskoeffizient des Abstands zwischen den Schwerpunkten der nichtohmschen Teilchen 140 0,5 oder mehr. Da der Abweichungskoeffizient 0,5 oder mehr beträgt, kann ein stabiler Zustand gebildet werden, in dem die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz im Basis-Elastomer 120 verteilt ist. Dadurch kann die Spannung an der Grenzfläche zwischen dem Basis-Elastomer 120 und den nichtohmschen Teilchen 140 leicht abgebaut und die Bildung von Spalten stabil unterdrückt werden. Infolgedessen kann die Veränderung der E-p-Charakteristik der nichtohmschen Zusammensetzung unabhängig vom Dehnungszustand der nichtohmschen Zusammensetzung stabil unterdrückt werden.
(f) In der nichtohmschen Zusammensetzung dieser Ausführungsform umfasst das Basis-Elastomer 120 ein Elastomer (A) 122, das eine relativ höhere Kompatibilität mit den nichtohmschen Teilchen 140 aufweist, und ein Elastomer (B) 124, das eine relativ geringere Kompatibilität mit den nichtohmschen Teilchen 140 aufweist. Dabei kann das Elastomer (A) 122 mehr nichtohmsche Teilchen 140 enthalten als das Elastomer (B) 124, so dass das Elastomer (A) 122 die Seephase bilden kann.

Andererseits kann das Elastomer (B) 124 eine Inselphase bilden. Dadurch kann ein Zustand stabil gebildet werden, in dem die nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz im Basis-Elastomer 120 dispergiert sind.
(5) Modifiziertes Beispiel der Ausführungsform
Die zuvor beschriebene erste Ausführungsform kann gegebenenfalls wie im folgenden modifizierten Beispiel modifiziert werden. Im Folgenden werden nur die Elemente beschrieben, die sich von den Elementen in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen unterscheiden, und die Elemente, die im Wesentlichen mit den in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschriebenen Elementen übereinstimmen, werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung dieser Elemente entfällt.
In den modifizierten Beispielen 1 und 2 unterscheidet sich die Konfiguration des Basis-Elastomers von der Konfiguration in der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform.
(5-1) Modifiziertes Beispiel 1
In der nichtohmschen Zusammensetzung des modifizierten Beispiels 1 vor der Vernetzung ist z. B. das Elastomer (A) 122 unvernetzt, während das Elastomer (B) 124 einen Kautschuk enthält (aus diesem besteht), der zuvor vernetzt wurde. Es ist schwierig, die nichtohmschen Teilchen 140 in dem vernetzten Kautschuk zu dispergieren. Dementsprechend werden die nichtohmschen Teilchen 140 bevorzugt im Elastomer (A) 122 dispergiert.
Zumindest ein Teil des Elastomers (A) kann vernetzt sein. Aber auch in diesem Fall ist es z. B. bevorzugt, dass die Vernetzungsdichte des Elastomers (B) 124 höher ist als die Vernetzungsdichte des Elastomers (A) 122.
Im modifizierten Beispiel 1 können das Elastomer (A) 122 und das Elastomer (B) 124 unterschiedliche Materialien enthalten, oder das Elastomer (A) 122 und das Elastomer (B) 124 können Materialien enthalten, die bis auf ihren Vernetzungszustand gleich sind.
Konkret ist das Elastomer (A) 122 beispielsweise Silikonkautschuk (Q), Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Epichlorhydrin-Kautschuk (CO), Chloropren-Kautschuk (CR), chlorsulfonierter Polyethylen-Kautschuk (CSM), Nitril-Kautschuk (NBR), Acryl-Kautschuk (ACM), Ethylen-AcrylKautschuk (AEM), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVM), Urethan-Kautschuk (U). Bei dem Elastomer (B) 124 handelt es sich beispielsweise um Teilchen, die durch Einfrieren und Pulverisieren einer vernetzten Substanz wie Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Epichlorhydrin-Kautschuk (CO), Chloropren-Kautschuk (CR) Chlorsulfonierter Polyethylen-Kautschuk (CSM), Nitril-Kautschuk (NBR), Acryl-Kautschuk (ACM), Ethylen-Acryl-Kautschuk (AEM), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVM), Urethan-Kautschuk (U) o.ä. oder Elastomer, das zuvor als Pulver vernetzt wurde, wie z.B. Silikon-Kautschukpulver (KMP-597. KMP-598, KMP-594, X-52875 hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) erzeugt werden.
In der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 der Kabelverbindungseinheit 10 des modifizierten Beispiels 1 sind z. B. das Elastomer (A) 122 und das Elastomer (B) 124 durch Vernetzung chemisch miteinander verbunden. In der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 können das Elastomer (A) 122 und das Elastomer (B) 124 gleichmäßig vernetzt sein, oder die Vernetzungsdichte des Elastomers (B) 124 kann höher sein als die Vernetzungsdichte des Elastomers (A) 122.
Im Schritt der Herstellung der nichtohmschen Zusammensetzung S122 des modifizierten Beispiels 1 werden beispielsweise das Elastomer (A) 122, das Elastomer (B) 124 und die nichtohmschen Teilchen 140 gleichzeitig wie in der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform gemischt. Während des Mischens wird das Elastomer (B) 124 in einem vernetzten Zustand gehalten. Dementsprechend können die nichtohmschen Teilchen 140 daran gehindert werden, im Elastomer (B) 124 dispergiert zu werden.
(Wirkung)
Gemäß dem modifizierten Beispiel 1 kann, da das Elastomer (B) 124 einen Kautschuk enthält, der zuvor vernetzt wurde, verhindert werden, dass die nichtohmschen Teilchen 140 während des Mischens im Elastomer (B) 124 dispergiert werden. Dementsprechend können die nichtohmschen Teilchen 140 bevorzugt in dem Elastomer (A) 122 dispergiert werden, und das an den nichtohmschen Teilchen 140 reiche Elastomer (A) 122 kann die Seephase bilden. Als Ergebnis kann ein Zustand stabil gebildet werden, in dem die nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz in dem Basis-Elastomer 120 dispergiert sind.
(5-2) Modifiziertes Beispiel 2
In der nichtohmschen Zusammensetzung des modifizierten Beispiels 2 vor der Vernetzung enthält (besteht) beispielsweise das Elastomer (A) 122 einen Kautschuk, während das Elastomer (B) 124 ein thermoplastisches Elastomer enthält (daraus besteht).
Im modifizierten Beispiel 2 ist ein Schmelzpunkt des Elastomers (B) 124 z.B. höher als ein Erweichungspunkt des Elastomers (A) 122. Außerdem ist zum Beispiel der Schmelzpunkt des Elastomers (B) 124 vorzugsweise höher als eine Temperatur der nichtohmschen Zusammensetzung während des Mischens.
Insbesondere ist das Elastomer (A) 122 beispielsweise Silikonkautschuk (Q), Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Epichlorhydrin-Kautschuk (CO), Chloropren-Kautschuk (CR), chlorsulfonierter Polyethylen-Kautschuk (CSM), Nitrilkautschuk (NBR), Acrylkautschuk (ACM), Ethylen-AcrylKautschuk (AEM), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVM). Das Elastomer (B) 124 ist z. B. ein olefinisches thermoplastisches Elastomer, ein thermoplastisches Elastomer auf Polyamidbasis oder ein thermoplastisches Elastomer auf Polyurethanbasis, das eine teilchenartige Form aufweist.
In der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 der Kabelverbindungseinheit 10 des modifizierten Beispiels 2 sind z. B. das Elastomer (A) 122 und das Elastomer (B) 124 durch Vernetzung chemisch miteinander verbunden.
Im Schritt der Herstellung der nichtohmschen Zusammensetzung S122 des modifizierten Beispiels 2 werden beispielsweise das Elastomer (A) 122, das Elastomer (B) 124 und die nichtohmschen Teilchen 140 gleichzeitig wie in der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform gemischt. Während des Mischens wird das Elastomer (B) 124 in einem ungeschmolzenen Zustand gehalten. Dementsprechend können die nichtohmschen Teilchen 140 daran gehindert werden, im Elastomer (B) 124 dispergiert zu werden.
(Wirkung)
Gemäß dem modifizierten Beispiel 2 wird das Elastomer (B) 124 während des Mischens in einem ungeschmolzenen Zustand gehalten, da der Schmelzpunkt des Elastomers (B) 124 höher ist als der Erweichungspunkt des Elastomers (A) 122, und die nichtohmschen Teilchen 140 können daran gehindert werden, in dem Elastomer (B) 124 dispergiert zu werden. Dadurch können die nichtohmschen Teilchen 140 bevorzugt in dem Elastomer (A) dispergiert werden, und das an den nichtohmschen Teilchen 140 reiche Elastomer (A) 122 kann die Seephase bilden. Als Ergebnis kann ein Zustand stabil gebildet werden, in dem die nichtohmschen Teilchen 140 wie ein Netz in dem Basis-Elastomer 120 dispergiert sind.
<Zweite Ausführungsform der Erfindung>
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 5 ist ein Querschnittsdiagramm, das eine Kabelverbindungseinheit gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
In dieser Ausführungsform ist die Kabelverbindungsart in der Kabelverbindungseinheit anders als in der ersten Ausführungsform. Nachfolgend werden, wie im modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform, nur die Elemente beschrieben, die sich von denen der ersten Ausführungsform unterscheiden.
(1) Kabelverbindungseinheit
Die Kabelverbindungseinheit (Kabelzwischenverbindungseinheit) 12 dieser Ausführungsform ist so konfiguriert, dass sie z. B. in einer Kabelzwischenverbindungsstruktur verwendet werden kann, in der ein Paar von Stromkabeln unter Ausrichtung ihrer Achsen aneinanderstößt und in einer geraden Linie verbunden ist. Von dem Paar der Stromkabel wird im Folgenden eines als „erstes Stromkabel“ und das andere als „zweites Stromkabel“ bezeichnet.
In dieser Ausführungsform wird das eine Ende in axialer Richtung der Kabelverbindungseinheit 12, das sich auf der Erstreckungsseite des ersten Stromkabels der Kabelverbindungseinheit 12 befindet, als „erstes Ende der Kabelverbindungseinheit 12“ bezeichnet. Andererseits wird das andere Ende in axialer Richtung der Kabelverbindungseinheit 12, das sich auf der Erstreckungsseite des zweiten Stromkabels der Kabelverbindungseinheit 12 befindet, als „zweites Ende der Kabelverbindungseinheit“ bezeichnet.
Wie in 5 dargestellt, umfasst die Kabelverbindungseinheit 12 beispielsweise eine innere Halbleiterschicht 210, eine nicht ohmsche Widerstandsschicht 220, einen Konus-Halbleiterabschnitt 240, eine Isolierschicht 260 und eine äußere Halbleiterschicht 280.
Die innere Halbleiterschicht 210 ist z. B. halbleitend. Insbesondere enthält die innere Halbleiterschicht 210 z. B. den gleichen halbleitenden Gummi wie der Konus-Halbleiterabschnitt 240. Die innere Halbleiterschicht 210 ist z.B. in zylindrischer Form vorgesehen, um einen mittleren Abschnitt in axialer Richtung des Hohlkörpers 202 zu bilden. Die innere Halbleiterschicht 210 ist so angeordnet, dass sie eine Kompressionshülse abdeckt, die die Kabelleiter unter Druck miteinander verbindet, wenn ein Paar der Stromkabel in das Hohlkörper 202 eingesetzt wird. Daher liegt die innere Halbleiterschicht 210 nahezu auf dem gleichen Potential wie der Kabelleiter, d.h. auf einem hohen Potential.
Die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 ist z.B. in zylindrischer Form vorgesehen, um in axialer Richtung des Hohlkörpers 202 einen anderen Teil als die innere Halbleiterschicht 210 zu bilden. Ferner ist die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 vorgesehen, um die innere Halbleiterschicht 210 zu bedecken. Die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 erstreckt sich zur Abdeckung von der kabelexternen Halbleiterschicht des ersten Stromkabels bis zur kabelexternen Halbleiterschicht des zweiten Stromkabels, wenn ein Paar von Stromkabeln in das Hohlkörper 202 eingesetzt ist.
Wenn ein Paar der Stromkabel in das Hohlkörper 202 eingepasst wird, berühren beide Enden der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 die kabelexterne Halbleiterschicht des ersten Stromkabels bzw. die kabelexterne Halbleiterschicht des zweiten Stromkabels. Daher sind die Enden geerdet. Andererseits liegt der Teil der nichtohmschen Widerstandsschicht 220, der mit der inneren Halbleiterschicht 210 in Kontakt steht, auf einem höheren Potenzial als die innere Halbleiterschicht 210. In der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 ist der Widerstand am Punkt der Konzentration des elektrischen Feldes aufgrund ihrer nichtohmschen Eigenschaft reduziert, so dass die Äquipotenziallinien gleichmäßig von der Seite der inneren Halbleiterschicht 210 zu jeder der beiden Stirnseiten verteilt werden können.
Zum Beispiel ist ein Paar von Konus-Halbleiterabschnitten 240 auf beiden Seiten in axialer Richtung der Kabelverbindungseinheit 12 über die innere Halbleiterschicht 210 vorgesehen. Von dem Paar Konus-Halbleiterabschnitte 240 wird der eine auf der ersten Stromkabelseite als „erster Konus-Halbleiterabschnitt 240a“ bezeichnet, während der andere auf der zweiten Stromkabelseite als „zweite Konus-Halbleiterabschnitt 240b“ bezeichnet wird.
Der erste Konus-Halbleiterabschnitt 240a und der zweite Konus-Halbleiterabschnitt 240b sind jeweils mit einer konischen Form konfiguriert, wobei die radial erweiterten Seiten einander zugewandt sind.
Die erste Stirnseite des ersten Konus-Halbleiterabschnitts 240a in axialer Richtung der Kabelverbindungseinheit 10 kann in Kontakt mit der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 stehen oder von dieser getrennt sein. Der erste Konus-Halbleiterabschnitt 240a hat eine geneigte Fläche 242, die so geneigt ist, dass sie allmählich von der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 getrennt wird, und zwar von dem Abschnitt nahe der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 in Richtung der zweiten Stirnseite in der axialen Richtung der Kabelverbindungseinheit 10.
Andererseits ist der zweite Konus-Halbleiterabschnitt 240b z. B. symmetrisch zum ersten Konus-Halbleiterabschnitt 240a über die innere Halbleiterschicht 210 angeordnet.
Die Isolierschicht 260 ist vorgesehen, um die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 und ein Paar der Konus-Halbleiterabschnitte 240 zu bedecken. Die Isolierschicht 260 ist beispielsweise vorgesehen, um zwischen der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 und der geneigten Fläche 242 des ersten Konus-Halbleiterabschnitts 240a oder zwischen der nichtohmschen Widerstandsschicht 220 und der geneigten Fläche 242 des zweiten Konus-Halbleiterabschnitts 240b eingefügt zu werden.
Die äußere Halbleiterschicht 280 ist zur Abdeckung der Isolierschicht 260 vorgesehen. Die äußere Halbleiterschicht 280 ist in Kontakt mit dem ersten Konus-Halbleiterabschnitt 240a und dem zweiten Konus-Halbleiterabschnitt 240b. Daher ist die äußere Halbleiterschicht 280 zusammen mit dem ersten Konus-Halbleiterabschnitt 240a und dem zweiten Konus-Halbleiterabschnitt 240b geerdet.
Die innere Halbleiterschicht 210, die nichtohmsche Widerstandsschicht 220, ein Paar der zuvor beschriebenen Konus-Halbleiterabschnitte 240, die Isolierschicht 260 und die äußere Halbleiterschicht 280 sind z.B. einstückig angegossen.
(2) Wirkung
Auch mit der für die Kabelzwischenverbindungsstruktur verwendeten Kabelverbindungseinheit 12 wie in dieser Ausführungsform kann die gleiche Wirkung wie bei der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform erzielt werden.
<Andere Ausführungsformen der Erfindung>
Obwohl bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zuvor beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die hier verwendeten „zuvor beschriebenen Ausführungsformen“ bedeuten die erste Ausführungsform und die zweite Ausführungsform.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wurde der Fall beschrieben, in dem die Kabelverbindungseinheit 10 den Konus-Halbleiterabschnitt 240 aufweist, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann anstelle des Konus-Halbleiterabschnitts 240 die Isolierschicht 260 in axialer Richtung von der Mitte zu beiden Enden hin allmählich im Durchmesser reduziert werden. Dadurch kann eine elektrische Feldkonzentration an beiden Stirnseiten in axialer Richtung der Isolierschicht 260 entspannt werden.
In der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform sind der Konus-Halbleiterabschnitt 240 und die äußere Halbleiterschicht 280 als separate Körper dargestellt, aber der Konus-Halbleiterabschnitt 240 kann als Teil der äußeren Halbleiterschicht 280 in die äußere Halbleiterschicht 280 integriert sein.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wurde der Schritt der Herstellung der nichtohmschen Zusammensetzung S122 für den Fall erläutert, dass das Elastomer (A) 122, das Elastomer (B) 124 und die nichtohmschen Teilchen 140 gleichzeitig gemischt werden, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Zum Beispiel kann eine Hauptcharge, in der das Elastomer (A) 122 und die nichtohmschen Teilchen 140 gemischt werden, im Voraus hergestellt werden, und dann können die Hauptcharge und das Elastomer (B) 124 gemischt werden.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Fall beschrieben, in dem das Verfahren zur Montage mit Durchmesseraufweitung unter Verwendung des radial gedehnten Rohrs im Schritt der Montage S160 angenommen wird, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann die Kabelverbindungseinheit 10 durch den inneren Kern, der durch spiralförmiges Wickeln des Innenkernbandes gebildet wird, radial gedehnt werden. In diesem Fall kann zur Verringerung des Durchmessers der Kabelverbindungseinheit 10 das Innenkernband von einer Stirnseite in axialer Richtung der Kabelverbindungseinheit 10 allmählich abgewickelt werden.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Fall beschrieben, in dem die nichtohmsche Widerstandsschicht 220, der Konus-Halbleiterabschnitt 240 und die Isolierschicht 260 fest miteinander vernetzt sind, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Beispielsweise können der Konus-Halbleiterabschnitt 240 und die Isolierschicht 260 fest vernetzt sein, und die nichtohmsche Widerstandsschicht 220 kann mit einer separaten Form hergestellt werden.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Beispiel für das Herstellungsverfahren beschrieben, aber die Reihenfolge der einzelnen Schritte des Herstellungsverfahrens kann gegebenenfalls geändert werden.
Obwohl zuvor erläutert wurde, dass die Konfiguration des modifizierten Beispiels 1 oder 2 auf die zuvor beschriebene erste Ausführungsform anwendbar ist, kann die Konfiguration des modifizierten Beispiels 1 oder 2 der ersten Ausführungsform auch auf die zweite Ausführungsform angewendet werden.
Beispiel
Als nächstes wird ein Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Beispiel dient der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Beispiel beschränkt.
(1) Herstellung einer nichtohmschen Zusammensetzung
Die nichtohmschen Zusammensetzungen des Beispiels wurden wie folgt hergestellt. Insbesondere wurden zuerst das Basis-Elastomer und die unten abgebildeten nichtohmschen Teilchen hergestellt. Als nächstes wurden das Basis-Elastomer, die nichtohmschen Teilchen und andere Additive geknetet, um die nichtohmsche Zusammensetzung herzustellen. Zu diesem Zeitpunkt wurden das Elastomer (A) und die nichtohmschen Teilchen so zusammengefügt, dass sie 30 % oder mehr des Gesamtvolumens der nichtohmschen Zusammensetzung ausmachen. Als nächstes wurde die erhaltene nichtohmsche Zusammensetzung bei einer Temperatur von 160°C für 1 Stunde druckgeformt, um eine Probenplatte herzustellen, die die nichtohmsche Widerstandsschicht simuliert, die für die Kabelverbindungseinheit verwendet wird.
[Beispiel]
Basis-Elastomer:

Basis-Elastomer (A): Ethylen-Acryl-Kautschuk
Basis-Elastomer (B): Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk

Nicht-ohmige Teilchen:

Teilchen, die Zinkoxid und eine Spurenmenge an Metalloxid wie Wismut- und Antimonoxid enthalten (die maximale Teilchengröße: 7 µm, der mittlere Volumendurchmesser: 3 µm) (0,3 Volumenprozent in Bezug auf das Basis-Elastomer).

Sonstige Zusatzstoffe (in Klammern ist ein Gehalt bezogen auf 100 Masseteile des Basis-Elastomers angegeben):

Vernetzungsmittel: DCP (1,5 Masseteile) Vernetzungshilfe: Zinkoxid Nr. 3 (5 Masseteile)
Weichmacher: Polybutadienöl (10 Massenteile)
Antioxidans; TMDQ auf Aminbasis (1,5 Masseteile)

Andererseits wurden im Vergleichsbeispiel die nichtohmschen Zusammensetzungen hergestellt und die Probenplatten wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel hergestellt, außer dass nur der Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk als Basis-Elastomer verwendet wurde.
(2) Auswertung
(Querschnittuntersuchung)
Querschnitte der nichtohmschen Zusammensetzungen des Beispiels und des Vergleichsbeispiels wurden mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) untersucht.
(Abstand zwischen den Schwerpunkten der nichtohmschen Teilchen)
Der Abstand zwischen den Schwerpunkten der nichtohmschen Teilchen in der Probenplatte des Beispiels und des Vergleichsbeispiels wurde wie folgt gemessen. Insbesondere wurde der Abstand zwischen den Schwerpunkten durch ein Bildanalyseverfahren gemessen. Genauer gesagt wurde der Abstand zwischen den Schwerpunkten einer Vielzahl von benachbarten nichtohmschen Teilchen in einem Querschnitts-SEM-Beobachtungsbild bei 2.000-facher Vergrößerung gemessen. Der hier verwendete Begriff „benachbarte Teilchen“ bedeutet, wie zuvor beschrieben, Teilchen von Interesse, bei denen keine anderen Teilchen auf der geraden Linie existieren, die ihre Schwerpunkte verbindet.
(Spezifischer Volumenwiderstand)
Der spezifische Volumenwiderstand der Probenplatte des Beispiels und des Vergleichsbeispiels wurde wie folgt gemessen. Insbesondere wurde die Probenplatte zwischen kreisförmige parallele Plattenelektroden mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Schutzelektrode gelegt und die Probenplatte wurde bei einer Temperatur von 30°C in Silikonöl getaucht.
Anschließend wurde schrittweise eine vorgegebene Spannung zwischen den Elektroden angelegt, wobei die Probenplatte dazwischen eingelegt wurde, und der zwischen den Elektroden fließende Strom wurde mit einem Mikroammeter gemessen. Der erhaltene Stromwert wurde in die folgende Formel (2) eingesetzt, und der spezifische Volumenwiderstand p in Bezug auf eine vorgegebene Spannung (elektrisches Feld) wurde berechnet. $ρ= S * V/t * I$
wobei p: Volumenwiderstand, S: Elektrodenfläche, t: Probenplattendicke, V: angelegte Spannung und I: gemessener Strom.
Unter Verwendung der zuvor beschriebenen Messmethode wurde der spezifische Volumenwiderstand p für die nicht gedehnte Probenplatte, für die um 30 % in einer vorbestimmten einachsigen Richtung entlang der Hauptoberfläche gedehnte Probenplatte unter Verwendung einer vorbestimmten Spannvorrichtung und für die um 50 % gedehnte Probenplatte in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben gemessen.
(Zugkennlinie)
Bei Raumtemperatur wurde ein JIS-3-Hantelstück mit einer Dicke von 2 mm bei einer Geschwindigkeit von 200 mm/Min. mit einem Zugprüfgerät gedehnt und die prozentuale Dehnung sowie die Bruchspannung ausgewertet.
(Restdehnungskennlinie)
Bei Raumtemperatur wurde ein Streifenteststück mit einer Dicke von 2 mm, einer Breite von 5 mm und einer Länge von 120 mm für 24 Stunden mit einem Dehnungsprozentsatz von 130 % unter Verwendung einer vorbestimmten Dehnungsvorrichtung gedehnt, und dann wurde das Teststück bei Raumtemperatur aus der Dehnungsvorrichtung entfernt und der Restdehnungsprozentsatz nach einem Ablauf von 24 Stunden ausgewertet.
(3) Ergebnisse
(Querschnittuntersuchung)
Die Ergebnisse der Querschnittuntersuchung des Beispiels und des Vergleichsbeispiels werden unter Bezugnahme auf 6A und 6B beschrieben. 6A ist ein Diagramm, das ein mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtetes Bild der nichtohmschen Zusammensetzung gemäß Beispiel zeigt. 6B ist ein Diagramm, das ein mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtetes Beobachtungsbild der nichtohmschen Zusammensetzung gemäß dem Vergleichsbeispiel zeigt.
Im Vergleichsbeispiel, wie in 6B dargestellt, waren die nichtohmschen Teilchen gleichmäßig im Basis-Elastomer verteilt. Im Vergleichsbeispiel war der teilchenfreie Bereich klein, mit einem Durchmesser von weniger als 4,5 µm in einer Querschnittansicht.
Im Gegensatz dazu wurde im Beispiel bestätigt, dass die nichtohmschen Teilchen wie ein Netz im Basis-Elastomer dispergiert waren, wie in 6A dargestellt. Im Beispiel wurde auch bestätigt, dass es eine Vielzahl von teilchenfreien Bereichen mit einem Durchmesser von mindestens 4,5 µm (gestrichelte Linie in der Figur) oder mehr in einer Querschnittansicht gab.
(Abstand zwischen den Schwerpunkten der nichtohmschen Teilchen)
Die Ergebnisse der Messung des Abstands zwischen den Schwerpunkten der nichtohmschen Teilchen in jedem Beispiel und Vergleichsbeispiel werden unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 ist ein Diagramm, das eine Frequenz in Bezug auf einen Abstand zwischen den Schwerpunkten der nichtohmschen Teilchen in der nichtohmschen Zusammensetzung des Beispiels und des Vergleichsbeispiels zeigt.
Im Vergleichsbeispiel, wie in 7 dargestellt, waren die nichtohmschen Teilchen gleichmäßig im Basis-Elastomer verteilt, wie zuvor beschrieben, und der Bereich der Abstände zwischen den Schwerpunkten war klein. Insbesondere betrug der Mittelwert des Abstands zwischen den Schwerpunkten der nichtohmschen Teilchen 2,59 µm und die Standardabweichung des Abstands zwischen den Schwerpunkten 1,06 µm. Daraus ergibt sich ein Abweichungskoeffizient von 0,41, berechnet nach der zuvor beschriebenen Formel (1).
Im Gegensatz dazu waren im Beispiel, da die nichtohmschen Teilchen wie zuvor beschrieben wie ein Netz im Basis-Elastomer verteilt waren, die Abstände zwischen den Schwerpunkten über einen großen Bereich verteilt. Insbesondere betrug der Mittelwert des Abstands zwischen den Schwerpunkten der nichtohmschen Teilchen 2,41 µm und die Standardabweichung des Abstands zwischen den Schwerpunkten 1,43 µm. Als Ergebnis wurde bestätigt, dass der durch die obige Formel (1) erhaltene Abweichungskoeffizient 0,59 beträgt.
(Spezifischer Volumenwiderstand)
Die Ergebnisse der Messung des spezifischen Volumenwiderstands der nichtohmschen Zusammensetzung in jedem Beispiel und Vergleichsbeispiel werden unter Bezugnahme auf 8 und 9 beschrieben. 8 ist ein Diagramm, das den spezifischen Volumenwiderstand in Bezug auf eine elektrische Feldstärke in einer nichtohmschen Zusammensetzung des Beispiels zeigt. 9 ist ein Diagramm, das den spezifischen Volumenwiderstand in Bezug auf eine elektrische Feldstärke in einer nichtohmschen Zusammensetzung des Vergleichsbeispiels zeigt.
Im Vergleichsbeispiel, wie in 9 dargestellt, stieg der spezifische Volumenwiderstand p allmählich an, als die nichtohmsche Zusammensetzung allmählich und progressiv gedehnt wurde. Insbesondere war im Vergleichsbeispiel bei einem Vergleich der spezifischen Volumenwiderstände p der nichtohmschen Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von E ≥ E₁ für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt wurde, der Volumenwiderstand p für die nichtohmsche Zusammensetzung, die einachsig um 50 % gedehnt wurde, mehr als 50 Mal so hoch wie der Volumenwiderstand p für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt wurde.
Darüber hinaus wurde im Vergleichsbeispiel der Anfangspunkt der Abnahme des spezifischen Volumenwiderstands p zur Seite der hohen elektrischen Feldstärke hin verschoben, als die nichtohmsche Zusammensetzung allmählich und progressiv gedehnt wurde. Insbesondere war im Vergleichsbeispiel der Schwellenwert der elektrischen Feldstärke Eth am Ausgangspunkt der Abnahme für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung mehr als das 1,4-fache des Schwellenwerts der elektrischen Feldstärke Eth am Ausgangspunkt der Abnahme für die nichtohmsche Zusammensetzung ohne Dehnung.
Die Ergebnisse des Vergleichsbeispiels zeigen, dass die nichtohmschen Teilchen gleichmäßig im Basis-Elastomer verteilt waren, so dass die Spannung zunahm, um einen Spalt zu erzeugen, an der Grenzfläche zwischen den nichtohmschen Teilchen und dem Basis-Elastomer, wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wurde. Benachbarte nichtohmsche Teilchen wurden voneinander getrennt, und der Abstand zwischen den nichtohmschen Teilchen wurde vergrößert. Daher wird davon ausgegangen, dass sich die E-p-Charakteristik aufgrund der Dehnung der nichtohmschen Zusammensetzung verändert hat.
Im Gegensatz dazu war im Beispiel die Änderung des spezifischen Volumenwiderstands p gering, selbst wenn die nichtohmsche Zusammensetzung allmählich und progressiv gedehnt wurde, wie in 8 dargestellt. Insbesondere wurde im Beispiel bei einem Vergleich der spezifischen Volumenwiderstände p der nichtohmschen Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von E ≥ E₁ für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt wurde, bestätigt, dass der Volumenwiderstand p für die nichtohmsche Zusammensetzung, die einachsig um 50 % gedehnt wurde, das 20-fache oder weniger des Volumenwiderstands p für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt wurde, betrug.
Im Beispiel war der Anfangspunkt der Abnahme des spezifischen Volumenwiderstands p fast gleich, auch wenn die nichtohmsche Zusammensetzung allmählich und progressiv gedehnt wurde. Insbesondere wurde im Vergleichsbeispiel bestätigt, dass der Schwellenwert der elektrischen Feldstärke E_th am Ausgangspunkt der Abnahme für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 1,2-fache oder weniger des Schwellenwerts der elektrischen Feldstärke E_th am Ausgangspunkt der Abnahme für die nichtohmsche Zusammensetzung ohne Dehnung betrug.
Im Beispiel war eine Schwankung der Steigung des linearen Abschnitts im Bereich von E > E_th gering, selbst wenn die nichtohmsche Zusammensetzung allmählich und progressiv gedehnt wurde. Insbesondere war die Steigung des linearen Abschnitts im Bereich von E > E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung, die einachsig um 50 % gedehnt wurde, um 25 % in Bezug auf die Steigung des linearen Abschnitts im Bereich von E > E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt wurde, verringert und fiel auf innerhalb von ± 50 %.
(Zugkennlinie)
Im Beispiel waren die Messergebnisse wie folgt: die Bruchdehnung: 280%, und die Bruchfestigkeit: 5,9 MPa. Andererseits waren die Messergebnisse im Vergleichsbeispiel wie folgt: die Bruchdehnung: 280%, und die Bruchfestigkeit: 6,0 MPa. Mit anderen Worten, das Zugverhalten im Beispiel war fast das gleiche wie das Zugverhalten im Vergleichsbeispiel.
[Restdehnungskennlinie)
Als Ergebnis der Messung betrug der Prozentsatz der Restdehnung des Beispiels 9,2 %. Der Prozentsatz der Restdehnung des Vergleichsbeispiels lag dagegen bei 8,7 %. Mit anderen Worten, die Restdehnungskennlinie des Beispiels war fast die gleiche wie die Restdehnungskennlinie des Vergleichsbeispiels.
(Zusammenfassung)
Gemäß den zuvor beschriebenen Ergebnissen des Beispiels, da die nichtohmschen Teilchen wie ein Netz im Basis-Elastomer dispergiert sind, kann das Basis-Elastomer im teilchenfreien Bereich bevorzugt verformt werden, wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird. Andererseits kann im Teilchengruppenbereich an der Grenzfläche zwischen dem Basis-Elastomer und den nichtohmschen Teilchen die Spannung abgebaut und die Spaltbildung unterdrückt werden. Dadurch kann eine Vergrößerung des Abstandes zwischen den nichtohmschen Teilchen unterdrückt werden. Als Ergebnis wird bestätigt, dass die E-p-Charakteristik, die der nichtohmschen Zusammensetzung innewohnt, stabil beibehalten werden kann, selbst wenn die nichtohmsche Zusammensetzung gedehnt wird.
Gemäß den Ergebnissen des Beispiels kann, da die nichtohmschen Teilchen nicht in zu hoher Konzentration gemischt werden, die Verschränkung der Moleküle im Basis-Elastomer ausreichend sichergestellt werden. Als Ergebnis wird bestätigt, dass die Verschlechterung der Dehnungskennlinie und der Restdehnungskennlinie der nichtohmschen Zusammensetzung unterdrückt werden kann.
<Bevorzugter Aspekt der vorliegenden Erfindung>
Im Folgenden werden zusätzliche bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung beschrieben.
(Zusätzlicher Aspekt 1)
Eine nichtohmsche Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
wobei in einem Fall des Vergleichs der spezifischen Volumenwiderstände p der nichtohmschen Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von E ≥ E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt ist,
E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird,
p der spezifische Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist, und
E_th der Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist,
der spezifische Volumenwiderstand p für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 50-fache oder weniger des spezifischen Volumenwiderstands p für die nichtohmsche Zusammensetzung ohne Dehnung beträgt.
(Zusätzlicher Aspekt 2)
Die nichtohmsche Zusammensetzung gemäß dem zusätzlichen Aspekt 1,
wobei der Schwellenwert der elektrischen Feldstärke E_th für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 1,4-fache oder weniger der E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung ist, die nicht gedehnt ist.
(Zusätzlicher Aspekt 3)
Eine nichtohmsche Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,

wobei E_th für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 1,4-fache oder weniger der E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung ist, die nicht gedehnt ist,
- E_th der Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist,
- E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird, und
- p ein Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist.

(Zusätzlicher Aspekt 4)
Die nichtohmsche Zusammensetzung gemäß einem der zusätzlichen Aspekte 1 bis 3,
wobei die Steigung eines linearen Abschnitts in einem Bereich von E > E_th für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung innerhalb von ± 50 % in Bezug auf die Steigung eines linearen Abschnitts in einem Bereich von E > E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung liegt, die nicht gedehnt ist.
(Zusätzlicher Aspekt 5)
Die nichtohmsche Zusammensetzung gemäß einem der zusätzlichen Aspekte 1 bis 4,
wobei die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen wie ein Netz in dem Basis-Elastomer dispergiert ist.
(Zusätzlicher Aspekt 6)
Eine nichtohmsche Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
wobei die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen wie ein Netz in dem Basis-Elastomer dispergiert ist.
(Zusätzlicher Aspekt 7)
Die nichtohmsche Zusammensetzung gemäß einem der zusätzlichen Aspekte 1 bis 6, wobei ein Abweichungskoeffizient in einem Abstand zwischen den Schwerpunkten der Vielzahl von nichtohmschen Teilchen 0,5 oder mehr beträgt, wie durch die folgende Formel bestimmt: $Abweichungskoeffizient=Standardabweichung/Mittelwert$
(Zusätzlicher Aspekt 8)
Die nichtohmsche Zusammensetzung gemäß einem der zusätzlichen Aspekte 1 bis 7,
wobei es eine Vielzahl von teilchenfreien Bereichen ohne nichtohmsche Teilchen gibt, die einen Durchmesser aufweisen, der dem 1,5-fachen oder mehr des mittleren Volumendurchmessers der nichtohmschen Teilchen entspricht, wenn man einen Querschnitt der nichtohmschen Zusammensetzung betrachtet.
(Zusätzlicher Aspekt 9)
Die nichtohmsche Zusammensetzung gemäß einem der zusätzlichen Aspekte 1 bis 8, wobei das Basis-Elastomer enthält:

(Zusätzlicher Aspekt 10)
Die nichtohmsche Zusammensetzung gemäß dem zusätzlichen Aspekt 9,
wobei der Unterschied zwischen einem Löslichkeitsparameter des Elastomers (A) und einem Löslichkeitsparameter des Elastomers (B) 0,5 (cal/cm³)^1/2 oder mehr beträgt.
(Zusätzlicher Aspekt 11)
Die nichtohmsche Zusammensetzung gemäß dem zusätzlichen Aspekt 9,
wobei das Elastomer (A) unvernetzt ist, und
das Elastomer (B) einen vernetzten Kautschuk enthält.
(Zusätzlicher Aspekt 12)
Die nichtohmsche Zusammensetzung gemäß dem zusätzlichen Aspekt 9,
wobei eine Vernetzungsdichte des Elastomers (B) höher ist als eine Vernetzungsdichte des Elastomers (A).
(Zusätzlicher Aspekt 13)
Die nichtohmsche Zusammensetzung gemäß dem zusätzlichen Aspekt 9,
wobei das Elastomer (A) einen Kautschuk enthält.
das Elastomer (B) ein thermoplastisches Elastomer enthält, und
ein Schmelzpunkt des Elastomers (B) höher ist als ein Erweichungspunkt des Elastomers (A).
(Zusätzlicher Aspekt 14)
Die nichtohmsche Zusammensetzung gemäß einem der zusätzlichen Aspekte 9 bis 13,
wobei das Elastomer (A) und die nichtohmschen Teilchen 30 % oder mehr des Gesamtvolumens der nichtohmschen Zusammensetzung einnehmen.
(Zusätzlicher Aspekt 15)
Die nichtohmsche Zusammensetzung gemäß einem der zusätzlichen Aspekte 9 bis 14, wobei das Elastomer (A) und das Elastomer (B) chemisch aneinander gebunden sind.
(Zusätzlicher Aspekt 16)
Die nichtohmsche Zusammensetzung gemäß einem der zusätzlichen Aspekte 9 bis 15, wobei das Elastomer (A) und das Elastomer (B) jeweils eine Isolierung aufweisen.
(Zusätzlicher Aspekt 17)
Die nichtohmsche Zusammensetzung gemäß einem der zusätzlichen Aspekte 9 bis 16,
wobei ein Elastizitätsmodul des Elastomers (B) niedriger ist als ein Elastizitätsmodul des Elastomers (A).
(Zusätzlicher Aspekt 18)
Eine Kabelverbindungseinheit mit einer zylindrischen Form, in die ein Stromkabel eingepasst ist, umfassend:

eine nichtohmsche Widerstandsschicht, die eine zylindrische Form hat und eine nichtohmsche Zusammensetzung enthält, und
eine Isolierschicht, die vorgesehen ist, um eine Außenseite der nichtohmschen Widerstandsschicht zu bedecken;
wobei die nichtohmsche Zusammensetzung ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
wobei in einem Fall des Vergleichs der spezifischen Volumenwiderstände p der nichtohmschen Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von E ≥ E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt ist,
- E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird,
- p der spezifische Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist, und
- E_th der Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Schwankung einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist,
der spezifische Volumenwiderstand p für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 50-fache oder weniger des spezifischen Volumenwiderstands p für die nichtohmsche Zusammensetzung ohne Dehnung beträgt.

(Zusätzlicher Aspekt 19)
Eine Kabelverbindungseinheit mit einer zylindrischen Form, in die ein Stromkabel eingepasst ist, umfassend:

eine nichtohmsche Widerstandsschicht, die eine zylindrische Form hat und eine nichtohmsche Zusammensetzung enthält, und
eine Isolierschicht, die vorgesehen ist, um eine Außenseite der nichtohmschen Widerstandsschicht zu bedecken;
wobei die nichtohmsche Zusammensetzung ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
wobei E_th für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 1,4-fache oder weniger von E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung ist, die nicht gedehnt ist,
- E_th der Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist,
- E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird, und p ein Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist.

(Zusätzlicher Aspekt 20)
Eine Kabelverbindungseinheit mit einer zylindrischen Form, in die ein Stromkabel eingepasst ist, umfassend:

eine nichtohmsche Widerstandsschicht, die eine zylindrische Form hat und eine nichtohmsche Zusammensetzung enthält, und
eine Isolierschicht, die vorgesehen ist, um eine Außenseite der nichtohmschen Widerstandsschicht zu bedecken;
wobei die nichtohmsche Zusammensetzung ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
wobei die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen wie ein Netz in dem Basis-Elastomer dispergiert ist.

(Zusätzlicher Aspekt 21)
Verfahren zur Herstellung einer Kabelverbindungseinheit mit zylindrischer Form, in die ein Stromkabel eingepasst wird, umfassend:

Herstellen einer nichtohmschen Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
Bilden einer nichtohmschen Widerstandsschicht mit zylindrischer Form mit der nichtohmschen Zusammensetzung, und
Bilden einer Isolierschicht, um eine Außenseite der nichtohmschen Widerstandsschicht zu bedecken,
wobei bei der Herstellung der nichtohmschen Zusammensetzung das Basis-Elastomer und die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen so gemischt werden, dass bei einem Vergleich der spezifischen Volumenwiderstände p der nichtohmschen Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von E ≥ E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung nicht gedehnt wird,
- E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird,
- p der spezifische Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist, und
- E_th der Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist,
der spezifische Volumenwiderstand p für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 50-fache oder weniger des spezifischen Volumenwiderstands p für die nichtohmsche Zusammensetzung ohne Dehnung beträgt.

(Zusätzlicher Aspekt 22)
Verfahren zur Herstellung einer Kabelverbindungseinheit mit zylindrischer Form, in die ein Stromkabel eingepasst wird, umfassend:

Herstellen einer nichtohmschen Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen enthält,
Bilden einer nichtohmschen Widerstandsschicht mit zylindrischer Form mit der nichtohmschen Zusammensetzung, und
Bilden einer Isolierschicht, um eine Außenseite der nichtohmschen Widerstandsschicht zu bedecken,
wobei bei der Herstellung der nichtohmschen Zusammensetzung die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen wie ein Netz in dem Basis-Elastomer dispergiert ist.

Bezugszeichenliste

10, 12: Kabelverbindungseinheit,
120: Basis-Elastomer:
122: Elastomer (A)
124: Elastomer (B)
140: Nichtohmsche Teilchen
202: Hohlkörper
210: Innere Halbleiterschicht
220: Nichtohmsche Widerstandsschicht
240: Konus-Halbleiterabschnitt
240a: Erster Konus-Halbleiterabschnitt
240b: Zweiter Konus-Halbleiterabschnitt
242: Schräge Fläche
260: Isolierschicht
280: Äußere Halbleiterschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2019006887 [0002]
JP 2000503454 [0005]

Claims

Nichtohmsche Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen umfasst, wobei in einem Fall des Vergleichs der spezifischen Volumenwiderstände p der nichtohmschen Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von E ≥ E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt ist, wobei E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird, wobei p der spezifische Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist, und wobei E_th der Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist, der spezifische Volumenwiderstand p für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 50-fache oder weniger des spezifischen Volumenwiderstands p für die nichtohmsche Zusammensetzung ohne Dehnung beträgt.
Nichtohmsche Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Schwellenwert-Elektrofeldstärke E_th für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 1,4-fache oder weniger der E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung ist, die nicht gedehnt ist.
Nichtohmsche Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen umfasst, wobei E_th für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 1,4-fache oder weniger der E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung ist, die nicht gedehnt ist, wobei E_th der Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist, wobei E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird, und wobei p ein Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist.
Nichtohmsche Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steigung eines linearen Abschnitts in einem Bereich von E > E_th für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung innerhalb von ± 50 % in Bezug auf die Steigung eines linearen Abschnitts in einem Bereich von E > E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung liegt, die nicht gedehnt ist.
Nichtohmsche Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen wie ein Netz in dem Basis-Elastomer dispergiert ist.
Nichtohmsche Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen umfasst, wobei die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen wie ein Netz in dem Basis-Elastomer dispergiert ist.
Nichtohmsche Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Abweichungskoeffizient in einem Abstand zwischen den Schwerpunkten der Vielzahl von nichtohmschen Teilchen 0,5 oder mehr ist, wie durch die folgende Formel (1) bestimmt: $Abweichungskoeffizient=Standardabweichung/Mittelwert$
Nichtohmsche Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei es eine Vielzahl von teilchenfreien Bereichen ohne nichtohmsche Teilchen gibt, die einen Durchmesser von 1,5 mal oder mehr des mittleren Volumendurchmessers der nichtohmschen Teilchen haben, wenn man einen Querschnitt der nichtohmschen Zusammensetzung betrachtet.
Nichtohmsche Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Basis-Elastomer umfasst: ein Elastomer (A), das eine relativ höhere Kompatibilität mit den nichtohmschen Teilchen aufweist, und ein Elastomer (B), das eine relativ geringere Kompatibilität mit den nichtohmschen Teilchen aufweist, wobei das Elastomer (A) mehr von den nichtohmschen Teilchen aufweist als das Elastomer (B) und eine Seephase bildet, und wobei das Elastomer (B) eine Inselphase enthält.
Nichtohmsche Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei die Differenz zwischen einem Löslichkeitsparameter des Elastomers (A) und einem Löslichkeitsparameter des Elastomers (B) 0,5 (cal/cm³)^1/2 oder mehr beträgt.
Nichtohmsche Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei das Elastomer (A) unvernetzt ist, und das Elastomer (B) einen vernetzten Kautschuk enthält.
Nichtohmsche Zusammensetzung nach Anspruch 9, wobei das Elastomer (A) einen Kautschuk enthält. das Elastomer (B) ein thermoplastisches Elastomer enthält, und ein Schmelzpunkt des Elastomers (B) höher ist als ein Erweichungspunkt des Elastomers (A).
Nichtohmsche Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Elastomer (A) und die nichtohmschen Teilchen 30 % oder mehr des Gesamtvolumens der nichtohmschen Zusammensetzung einnehmen.
Nichtohmsche Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Elastomer (A) und das Elastomer (B) chemisch aneinander gebunden sind.
Kabelverbindungseinheit mit zylindrischer Form, in die ein Stromkabel eingepasst ist, umfassend: eine nichtohmsche Widerstandsschicht, die eine zylindrische Form hat und eine nichtohmsche Zusammensetzung enthält, und eine Isolierschicht, die vorgesehen ist, um eine Außenseite der nichtohmschen Widerstandsschicht zu bedecken; wobei die nichtohmsche Zusammensetzung ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen umfasst, wobei in einem Fall des Vergleichs der spezifischen Volumenwiderstände p der nichtohmschen Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von E ≥ E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung, die nicht gedehnt ist, wobei E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird, wobei p der spezifische Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist, und wobei E_th der Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist, der spezifische Volumenwiderstand p für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 50-fache oder weniger des spezifischen Volumenwiderstands p für die nichtohmsche Zusammensetzung ohne Dehnung beträgt.
Kabelverbindungseinheit mit zylindrischer Form, in die ein Stromkabel eingepasst ist, umfassend: eine nichtohmsche Widerstandsschicht, die eine zylindrische Form hat und eine nichtohmsche Zusammensetzung enthält, und eine Isolierschicht, die vorgesehen ist, um eine Außenseite der nichtohmschen Widerstandsschicht zu bedecken; wobei die nichtohmsche Zusammensetzung ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen umfasst, wobei die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen wie ein Netz in dem Basis-Elastomer dispergiert ist.
Verfahren zur Herstellung einer Kabelverbindungseinheit mit zylindrischer Form, in die ein Stromkabel eingepasst wird, umfassend: Herstellen einer nichtohmschen Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen umfasst, Bilden einer nichtohmschen Widerstandsschicht mit zylindrischer Form mit der nichtohmschen Zusammensetzung, und Bilden einer Isolierschicht, um eine Außenseite der nichtohmschen Widerstandsschicht zu bedecken, wobei bei der Herstellung der nichtohmschen Zusammensetzung das Basis-Elastomer und die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen so gemischt werden, dass bei einem Vergleich der spezifischen Volumenwiderstände p der nichtohmschen Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von E ≥ E_th für die nichtohmsche Zusammensetzung nicht gedehnt wird, wobei E eine elektrische Feldstärke ist, die an die nichtohmsche Zusammensetzung angelegt wird, wobei p der spezifische Volumenwiderstand der nichtohmschen Zusammensetzung ist, und wobei E_th der Schwellenwert einer elektrischen Feldstärke an einem Punkt ist, an dem ein absoluter Wert einer Variation einer Steigung von log p in Bezug auf log E maximal ist, der spezifische Volumenwiderstand p für die um 50 % einachsig gedehnte nichtohmsche Zusammensetzung das 50-fache oder weniger des spezifischen Volumenwiderstands p für die nichtohmsche Zusammensetzung ohne Dehnung beträgt.
Verfahren zur Herstellung einer Kabelverbindungseinheit mit zylindrischer Form, in die ein Stromkabel eingepasst wird, umfassend: Herstellen einer nichtohmschen Zusammensetzung, die ein Basis-Elastomer und eine Vielzahl von nichtohmschen Teilchen umfasst, Bilden einer nichtohmschen Widerstandsschicht mit zylindrischer Form mit der nichtohmschen Zusammensetzung, und Bilden einer Isolierschicht, um eine Außenseite der nichtohmschen Widerstandsschicht zu bedecken, wobei bei der Herstellung der nichtohmschen Zusammensetzung die Vielzahl der nichtohmschen Teilchen wie ein Netz in dem Basis-Elastomer dispergiert ist.