JP5194028B2 - 電力ケーブルを修復し、そのアルミニウム導線コアの腐食を抑制する組成物および方法 - Google Patents
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Description
（発明の分野）
本発明は、電力ケーブルならびに送電線の腐食（ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）を防ぐための組成物および方法に関する。
本発明は、電力ケーブルならびに送電線の腐食（ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）を防ぐための組成物および方法に関する。
（発明の背景）
一般的に、固体誘電体でシールドされた電気ケーブルには、半導体または絶縁体のストランドシールドで包まれた複数の銅ストランドまたはアルミニウムストランド、絶縁層および絶縁シールドが含まれる。このような設計の固体誘電体でシールドされたケーブルは耐用年数２５〜４０年を有することが知られている。場合によっては、ケーブルに水が侵入して絶縁層にミクロボイドが形成されてしまい、固体誘電体でシールドされたケーブルの寿命が短くなる。このミクロボイドは、絶縁層のいたるところで樹状に広がり、その腐食（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）は水トリーと称されることもある。
一般的に、固体誘電体でシールドされた電気ケーブルには、半導体または絶縁体のストランドシールドで包まれた複数の銅ストランドまたはアルミニウムストランド、絶縁層および絶縁シールドが含まれる。このような設計の固体誘電体でシールドされたケーブルは耐用年数２５〜４０年を有することが知られている。場合によっては、ケーブルに水が侵入して絶縁層にミクロボイドが形成されてしまい、固体誘電体でシールドされたケーブルの寿命が短くなる。このミクロボイドは、絶縁層のいたるところで樹状に広がり、その腐食（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）は水トリーと称されることもある。
水およびイオンの存在下で高分子誘電体（絶縁体）に中〜高圧交流が印加されると、電気ケーブルの絶縁層内に水トリーが形成されることは知られている。水トリーが成長するにつれ、高分子の誘電特性を損ない、やがては絶縁層が機能しなくなる。大きな水トリーの多くは、欠陥部分または汚染部分で起こるが、汚染は水トリーが広がるための必須条件ではない。
水またはイオンを取り除くことまたは最小限にすること、あるいは電圧ストレスを減らすことによって、水トリーの成長を排除または遅滞させることができる。別のアプローチでは、外部の流体供給源からケーブルのストランド間にある間隙へ誘電性強化流体を注入する必要がある。特許文献１では、そのようなアプローチの詳細な記載を提供している。この流体は、ケーブル内部で水と反応し、オリゴマー形成をして誘電性強化特性のある流体を形成する。オリゴマー化流体は、水トリー遅延剤として働き、別の有益な特性も提供する。
誘電性強化流体を注入する場合、従来の流体ではケーブル内部で水と反応する過程でアルコールを生じてしまい、これが欠点の１つとなっている。一般に使用されている誘電性強化流体が、特定の条件下で、加水分解することにより生じるアルコールは、特定の条件下で時間が経過すると、ケーブルの中心のアルミニウム導線の腐食の原因を引き起こし得る。
誘電性強化流体の使用によって電気ケーブルの改善には前進が見られたが、ケーブルの中心導線の腐食を生じ得ない改良された誘電性強化流体の存在が求められている。本発明はこの要求を満たすための研究であり、関連するさらなる利点を提供する。
（発明の要旨）
本発明は、固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルを修繕し、中心のアルミニウム芯（ｃｏｒｅ）の腐食を防ぐための組成物および方法を提供する。
本発明は、固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルを修繕し、中心のアルミニウム芯（ｃｏｒｅ）の腐食を防ぐための組成物および方法を提供する。
一局面では、本発明は、固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルの絶縁耐力を強化すると同時に、ケーブルの中心導線の腐食を防ぐ方法を提供する。一実施形態では、本方法には、導線の領域にある間隙ボイド空間（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｏｉｄ ｖｏｌｕｍｅ）にアルコキシシラン組成物を供給する工程が含まれる。この組成物としては、ボイド空間内で加水分解することができ、ケーブル最高動作温度である約１００℃までの温度、およびそれを超える温度で中心導線に対して非腐食性を示すアルコールを生成するアルコキシシランが挙げられる。
本発明の別の局面では、固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルの絶縁耐力を強化する組成物が提供される。一実施形態では、この組成物は、ケーブル内で加水分解することができ、約１００℃以下の温度で中心導線に対して非腐食性を示すアルコールを生成するアルコキシシランを含むアルコキシシラン組成物である。一実施形態では、この組成物としてはジメチルジ（ｎ−ブトキシ）シランが挙げられる。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルの絶縁耐力を強化し、そして、絶縁ジャケットで覆われている中心導線の領域に間隙ボイド空間を有する該導線の腐食を防ぐ方法であって、該方法は：
アルコキシシランを含むアルコキシシラン組成物を該間隙ボイド空間に供給する工程を含み、ここで、該アルコキシシランは該空間で加水分解してアルコールを生成することができ、そして、該アルコールが、約１００℃以下の温度で該中心導線に対して非腐食性を示す、方法。
（項目２）
前記組成物が、加水分解触媒をさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記組成物が、作用性のない色素をさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
前記アルコールが、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノールおよびｎ−ペンタノールからなる群から選択される、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記アルコキシシラン組成物が、ジアルコキシシランを含む、項目１に記載の方法。
（項目６）
前記ジアルコキシシランが、ジアルキルジアルコキシシランである、項目５に記載の方法。
（項目７）
前記ジアルコキシシランが、下記式：
（Ｒ １ Ｏ）（Ｒ ２ Ｏ）ＳｉＲ ３ Ｒ ４
を有し、ここで、
Ｒ １ およびＲ ２ が、Ｃ ４ およびＣ ５ アルキル基からなる群から独立して選択され；
Ｒ ３ およびＲ ４ が、Ｃ １ アルキル、Ｃ ２ アルキル、Ｃ ３ アルキル、フェニルおよびトリル基からなる群から独立して選択される、項目５に記載の方法。
（項目８）
前記Ｃ ４ アルキル基が、ｎ−ブチル、ｓ−ブチルおよびｉ−ブチル基からなる群から選択される、項目７に記載の方法。
（項目９）
前記Ｃ ５ アルキル基が、ｎ−ペンチル、ｓ−ペンチルおよびｉ−ペンチル基からなる群から選択される、項目７に記載の方法。
（項目１０）
Ｒ １ およびＲ ２ が、ｎ−ブチル基である、項目７に記載の方法。
（項目１１）
Ｒ １ およびＲ ２ が、ｎ−ペンチル基である、項目７に記載の方法。
（項目１２）
前記ジアルコキシシランが、ジブトキシシランである、項目５に記載の方法。
（項目１３）
前記ジアルコキシシランが、ジアルキルジブトキシシランである、項目５に記載の方法。
（項目１４）
前記ジアルコキシシランが、ジメチルジブトキシシラン、ジエチルジブトキシシランおよびジプロピルジブトキシシランからなる群から選択される、項目５に記載の方法。
（項目１５）
前記ジアルコキシシランが、フェニルメチルジブトキシシランおよびジフェニルジブトキシシランからなる群から選択される、項目５に記載の方法。
（項目１６）
前記ジアルコキシシランが、ジメチルジ（ｎ−ブトキシ）シランである、項目５に記載の方法。
（項目１７）
前記ジアルコキシシランが、ジペントキシシランである、項目５に記載の方法。
（項目１８）
前記ジアルコキシシランが、ジアルキルジペントキシシランである、項目５に記載の方法。
（項目１９）
前記ジアルコキシシランが、ジメチルジペントキシシラン、ジエチルジペントキシシランおよびジプロピルジペントキシシランからなる群から選択される、項目５に記載の方法。
（項目２０）
前記ジアルコキシシランが、フェニルメチルジペントキシシランおよびジフェニルジペントキシシランからなる群から選択される、項目５に記載の方法。
（項目２１）
前記ジアルコキシシランが、ジメチルジ（ｎ−ペントキシ）シランである、項目５に記載の方法。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルの絶縁耐力を強化し、そして、絶縁ジャケットで覆われている中心導線の領域に間隙ボイド空間を有する該導線の腐食を防ぐ方法であって、該方法は：
アルコキシシランを含むアルコキシシラン組成物を該間隙ボイド空間に供給する工程を含み、ここで、該アルコキシシランは該空間で加水分解してアルコールを生成することができ、そして、該アルコールが、約１００℃以下の温度で該中心導線に対して非腐食性を示す、方法。
（項目２）
前記組成物が、加水分解触媒をさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記組成物が、作用性のない色素をさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
前記アルコールが、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノールおよびｎ−ペンタノールからなる群から選択される、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記アルコキシシラン組成物が、ジアルコキシシランを含む、項目１に記載の方法。
（項目６）
前記ジアルコキシシランが、ジアルキルジアルコキシシランである、項目５に記載の方法。
（項目７）
前記ジアルコキシシランが、下記式：
（Ｒ １ Ｏ）（Ｒ ２ Ｏ）ＳｉＲ ３ Ｒ ４
を有し、ここで、
Ｒ １ およびＲ ２ が、Ｃ ４ およびＣ ５ アルキル基からなる群から独立して選択され；
Ｒ ３ およびＲ ４ が、Ｃ １ アルキル、Ｃ ２ アルキル、Ｃ ３ アルキル、フェニルおよびトリル基からなる群から独立して選択される、項目５に記載の方法。
（項目８）
前記Ｃ ４ アルキル基が、ｎ−ブチル、ｓ−ブチルおよびｉ−ブチル基からなる群から選択される、項目７に記載の方法。
（項目９）
前記Ｃ ５ アルキル基が、ｎ−ペンチル、ｓ−ペンチルおよびｉ−ペンチル基からなる群から選択される、項目７に記載の方法。
（項目１０）
Ｒ １ およびＲ ２ が、ｎ−ブチル基である、項目７に記載の方法。
（項目１１）
Ｒ １ およびＲ ２ が、ｎ−ペンチル基である、項目７に記載の方法。
（項目１２）
前記ジアルコキシシランが、ジブトキシシランである、項目５に記載の方法。
（項目１３）
前記ジアルコキシシランが、ジアルキルジブトキシシランである、項目５に記載の方法。
（項目１４）
前記ジアルコキシシランが、ジメチルジブトキシシラン、ジエチルジブトキシシランおよびジプロピルジブトキシシランからなる群から選択される、項目５に記載の方法。
（項目１５）
前記ジアルコキシシランが、フェニルメチルジブトキシシランおよびジフェニルジブトキシシランからなる群から選択される、項目５に記載の方法。
（項目１６）
前記ジアルコキシシランが、ジメチルジ（ｎ−ブトキシ）シランである、項目５に記載の方法。
（項目１７）
前記ジアルコキシシランが、ジペントキシシランである、項目５に記載の方法。
（項目１８）
前記ジアルコキシシランが、ジアルキルジペントキシシランである、項目５に記載の方法。
（項目１９）
前記ジアルコキシシランが、ジメチルジペントキシシラン、ジエチルジペントキシシランおよびジプロピルジペントキシシランからなる群から選択される、項目５に記載の方法。
（項目２０）
前記ジアルコキシシランが、フェニルメチルジペントキシシランおよびジフェニルジペントキシシランからなる群から選択される、項目５に記載の方法。
（項目２１）
前記ジアルコキシシランが、ジメチルジ（ｎ−ペントキシ）シランである、項目５に記載の方法。
（発明の詳細な説明）
本発明は、固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルの絶縁耐力を強化すると同時に、ケーブルの中心導線の腐食を防ぐ組成物および方法を提供する。
本発明は、固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルの絶縁耐力を強化すると同時に、ケーブルの中心導線の腐食を防ぐ組成物および方法を提供する。
一局面では、本発明は、固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルの絶縁耐力を強化する方法を提供する。固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルには、絶縁ジャケットで覆われた中心導線が含まれ、導線の領域に間隙ボイド空間が含まれる。本方法の一実施形態では、間隙ボイド空間にケーブルの絶縁耐力を強化するためのアルコキシシラン組成物が供給される。当技術分野では、固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルに誘電性強化流体を導入するためのデバイスおよび方法が公知である。例えば、米国特許第５，９０７，１２８号では、外部の流体供給源からケーブルのストランド間にある間隙に誘電性強化流体を注入することが記載されている。米国特許第６，６９７，７１２号では、分散型ケーブル供給システムおよび稼働中のケーブルに誘電性強化流体を導入するための方法が記載されている。これらの特許および出願の各々は、参照によってそれら全体が組み込まれる。
本方法では、アルコキシシラン組成物が、導線の領域にあるケーブルの間隙ボイド空間に供給される。アルコキシシラン組成物には、この空間内で加水分解することができ、アルコールを生成するアルコキシシランが含まれ、アルコキシシランとアルコールを含む加水分解生成物との混合物は、使用中に一部の電気ケーブルが達する温度である約１００℃以下の温度で中心導線に対して非腐食性を示す。
メタノールおよびエタノールは、固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルを改善するために従来使用される誘電性強化流体（例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン）によって生成されるアルコールである。メタノールおよびエタノールを生成する誘電性強化流体は、ケーブルの絶縁耐力を強化するのに初めは都合よく有用であるが、これらの流体は、ケーブル系に存在し得る、或る種の環境下でケーブルに対して腐食性を示すアルコールを生成するため、そのような強化流体が使用されると、腐食の問題が生じ得、実際に既に生じている。これらのアルコールにより起こる腐食は、温度が上昇してアルコールの沸点に近づき、アルコールの反応が生じるようになるとさらに大きな問題となる。本発明の方法で有用なアルコキシシラン組成物には、ケーブルの標準作動範囲内の温度である約１００℃以下で中心導線に対して腐食性を示すアルコール（例えば、メタノールまたはエタノール）を生成するアルコキシシランは含まれない。
一実施形態では、本発明の方法に有用なアルコキシシラン組成物には、
式：（Ｒ１Ｏ）（Ｒ２Ｏ）ＳｉＲ３Ｒ４
を有するジアルコキシシランが挙げられ、
Ｒ１およびＲ２は、Ｃ４およびＣ５アルキル基からなる群から独立して選択され；
Ｒ３およびＲ４は、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、フェニルおよびトリル基からなる群から独立して選択される。
式：（Ｒ１Ｏ）（Ｒ２Ｏ）ＳｉＲ３Ｒ４
を有するジアルコキシシランが挙げられ、
Ｒ１およびＲ２は、Ｃ４およびＣ５アルキル基からなる群から独立して選択され；
Ｒ３およびＲ４は、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、フェニルおよびトリル基からなる群から独立して選択される。
Ｃ４アルキル基には、ｎ−ブチル、ｓ−ブチルおよびｉ−ブチル基が含まれる。Ｃ５アルキル基には、ｎ−ペンチル、ｓ−ペンチルおよびｉ−ペンチル基が含まれる。
一実施形態では、Ｒ１およびＲ２は、ｎ−ブチル基である。
一実施形態では、Ｒ１およびＲ２は、ｎ−ペンチル基である。
一実施形態では、Ｒ３およびＲ４は、メチル基である。
一実施形態では、Ｒ１およびＲ２がｎ−ブチル基であり、Ｒ３およびＲ４がメチル基である。
一実施形態では、Ｒ１およびＲ２がｎ−ペンチル基であり、Ｒ３およびＲ４は、メチル基である。
上述の通り、本発明の方法に有用なアルコキシシラン組成物としては、ジアルコキシシランが挙げられる。代表的なジアルコキシシラン類には、ジブトキシシラン類およびジペントキシシラン類が挙げられる。この組成物のアルコキシシランは、ケーブルのボイド空間内で加水分解性を示す。適切なジブトキシシラン類としては、ジ（ｎ−ブトキシ）シラン類、ジ（ｓ−ブトキシ）シラン類およびジ（ｉ−ブトキシ）シラン類が挙げられる。適切なジペントキシシラン類としては、ジ（ｎ−ペントキシ）シラン類、ジ（ｓ−ブトキシ）シラン類およびジ（ｉ−ブトキシ）シラン類が挙げられる。
一実施形態では、本発明の方法に有用なアルコキシシランは、ジアルキルジアルコキシシランである。一実施形態では、ジアルキルジアルコキシシランは、ジアルキルジブトキシシランである。一実施形態では、ジアルキルジアルコキシシランは、ジアルキルジペントキシシランである。
本発明の方法で有用な代表的なジアルキルジアルコキシシラン類としては、ジメチルジブトキシシラン類、ジエチルジブトキシシラン類、ジプロピルジブトキシシラン類、ジメチルジペントキシシラン類、ジエチルジペントキシシラン類およびジプロピルジペントキシシラン類が挙げられる。当然のことながら、ブトキシシラン類としては、ｎ−ブトキシシラン類、ｓ−ブトキシシラン類およびｉ−ブトキシシラン類であり得、ペントキシシラン類としては、ｎ−ペントキシシラン類、ｓ−ペントキシシラン類およびｉ−ペントキシシラン類であってよい。
一実施形態では、アルコキシシランは、アリールジアルコキシシランである。代表的なアリールジアルコキシシラン類としては、フェニルメチルジブトキシシラン類、フェニルメチルジペントキシシラン類、ジフェニルジブトキシシラン類およびジフェニルジペントキシシラン類が挙げられる。当然のことながら、ブトキシシラン類としては、ｎ−ブトキシシラン類、ｓ−ブトキシシラン類およびｉ−ブトキシシラン類であり得、ペントキシシラン類としては、ｎ−ペントキシシラン類、ｓ−ペントキシシラン類およびｉ−ペントキシシラン類であってよい。
一実施形態では、アルコキシシラン組成物としては、ジメチルジ（ｎ−ブトキシ）シラン（ＤＭＤＢ）が挙げられる。一実施形態では、アルコキシシラン組成物としては、ジメチルジ（ｎ−ペントキシ）シラン（ＤＭＤＰｔ）が挙げられる。
本発明で有用なアルコキシシラン類は、適切に反応性のあるシラン（例えば、ジメチルジクロロシラン、フェニルメチルジクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン）を過剰なアルコール（例えば、ブタノールまたはペンタノール）で処理することによって作ることができる。蒸留によって過剰なアルコールを除去することにより、ジアルコキシシラン生成物が提供される。ジメチルジ（ｎ−ブトキシ）シランは、市販されている（Ｇｅｌｅｓｔｅ，Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ，ＰＡ）。
本発明の方法で有用なアルコキシシラン組成物には、ケーブルの間隙ボイド空間でアルコキシシランを水に対して反応性を示すようにする加水分解触媒をさらに含めることができる。これにより、アルコキシシランをさらに容易に加水分解性を示せるようになる。適切な触媒として、以下に限定されないが、テトラ（イソプロピル）チタネート（ＴｉＰＴ）が挙げられる。この触媒は、アルコキシシラン組成物中に組成物総重量に対して約０．１〜約０．３重量パーセントの量で存在する。
一実施形態では、アルコキシシラン組成物には、色素がさらに含まれる。この色素は、作用性のない色素であり、余分なアルコキシシラン組成物がケーブルに供給されるのを視覚によって判断できるように組成物中に使用される。適切な色素としては、以下に限定されないが、Ｓｕｎ Ｂｅｌｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ （Ｒｏｃｋ Ｈｉｌｌ， ＮＣ）から市販されているＭｏｒｐｌａｓブルーが挙げられる。この色素は、アルコキシシラン組成物中に組成物総重量に対して約０．０１〜約０．０５重量パーセントの量で存在する。
上述の通り、本発明の方法で有用なアルコキシシラン組成物としては、加水分解することができ、約１００℃以下の温度で中心導線に対して非腐食性を示すアルコールを含む最終混合物を生成するアルコキシシランが挙げられる。本明細書で使用される用語「非腐食性」とは、導線の領域にある間隙ボイド空間に供給されるアルコキシシランの加水分解によって生成されるアルコールが固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルの中心導線に対する腐食作用を示さないことを指す。アルコキシシランと、或るケーブル環境において生じると合理的に予測される得る量でアルコキシシランの加水分解によって生成されるアルコールとの混合物に、研究室での腐食試験で腐食、点食、減少量、ガス発生または溶液の変色が観察されない特定の時間、特定の最大ケーブル作動温度でアルミニウム導線材が曝されるときに、当該アルコールが、特定の温度で「中心導線に対して非腐食性を示す」と判定される。
アルコールが中心導線に対して非腐食性を示すかを判定する方法を実施例に記載する。実施例には、加水分解によってそれぞれメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノールおよびｎ−ペンタノールを生成する、ジメチルジメトキシシラン（ＤＭＤＭ）、ジメチルジエトキシシラン（ＤＭＤＥ）、ジメチルジ（ｎ−プロポキシ）シラン（ＤＭＤＰｒ）、ジメチルジ（ｎ−ブトキシ）シラン（ＤＭＤＢ）およびジメチルジ（ｎ−ペントキシ）シラン（ＤＭＤＰｔ）についての腐食試験方法および結果を記載する。
この結果は、メタノールおよびエタノールの存在下ではアルミニウム導線に著しい腐食が生じ、ｎ−プロパノールの存在下ではいくらかの腐食が生じ、ｎ−ブタノールまたはｎ−ペンタノールの存在下では可測の腐食が起こらないということを明確に示している。
この結果から、メタノール、エタノールおよびプロパノールが、１００℃以下の温度でアルミニウム導線に対して腐食性を示すことがわかる。よって、加水分解して、メタノール、エタノールまたはプロパノールを生成するアルコキシシラン類は、使用条件下の電気ケーブルのアルミニウム導線に対して腐食性を示すことになる。
上記結果から、ｎ−ブタノールおよびｎ−ペンタノールは、１００℃以下の温度でアルミニウム導線に対して腐食性を示さないこともわかる。よって、加水分解してｎ−ブタノールまたはｎ−ペンタノールを生成するアルコキシシラン類は、使用条件下の電気ケーブルのアルミニウム導線に対して腐食性を示さないことになる。
別の局面では、本発明は、固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルの絶縁耐力を強化すると同時に、ケーブルの中心のアルミニウム導線の腐食を防ぐのに有用なアルコキシシラン組成物を提供する。このアルコキシシラン組成物としては、導線の領域にある間隙ボイド空間または高分子絶縁体内で加水分解することができ、約１００℃以下の温度で中心導線に対して非腐食性を示すアルコールを生成するアルコキシシランが挙げられる。一実施形態では、アルコキシシランは、ジアルキルジアルコキシシランである。一実施形態では、アルコキシシランは、アリールジアルコキシシランである。
適切なジアルキルジアルコキシシラン類としては、ジブトキシシラン類およびジペントキシシラン類が挙げられる。代表的なジブトキシシラン類としては、ジメチルジブトキシシラン類、ジエチルジブトキシシラン類およびジプロピルジブトキシシラン類が挙げられる。代表的なジアルキルジペントキシシラン類としては、ジメチルジペントキシシラン類、ジエチルジペントキシシラン類およびジプロピルジペントキシシラン類が挙げられる。当然のことながら、ブトキシシラン類としては、ｎ−ブトキシシラン類、ｓ−ブトキシシラン類およびｉ−ブトキシシラン類であってよく、ペントキシシラン類としては、ｎ−ペントキシシラン類、ｓ−ペントキシシラン類およびｉ−ペントキシシラン類であってよい。
適切なアリールジアルコキシシラン類としては、フェニルメチルジブトキシシラン類、フェニルメチルジペントキシシラン類、ジフェニルジブトキシシランおよびジフェニルジペントキシシランが挙げられる。当然のことながら、ブトキシシラン類としては、ｎ−ブトキシシラン類、ｓ−ブトキシシラン類およびｉ−ブトキシシラン類であってよく、ペントキシシラン類としては、ｎ−ペントキシシラン類、ｓ−ペントキシシラン類およびｉ−ペントキシシラン類であってよい。
本発明の方法で有用なアルコキシシラン組成物には、ケーブルの間隙ボイド空間でアルコキシシランを水に反応性を示すようにする加水分解触媒をさらに含めることができる。これにより、アルコキシシランをさらに容易に加水分解性を示せるようにする。適切な触媒としては、テトラ（イソプロピル）チタネート（ＴｉＰＴ）が挙げられる。
一実施形態では、アルコキシシラン組成物には、色素がさらに含まれる。この色素は、作用性のない色素であり、余分なアルコキシシラン組成物がケーブルに供給されるのを視覚によって判定できるように組成物中に使用される。
以下の実施例は、限定のためではなく、本発明を説明するために提供される。
アルコキシシラン組成物に対する腐食試験方法および結果
本実施例では、アルコキシシラン流体による電気ケーブルの中心のアルミニウム導線の腐食について記載する。
本実施例では、アルコキシシラン流体による電気ケーブルの中心のアルミニウム導線の腐食について記載する。
腐食の判定方法（導線腐食減少量）は以下の通りであった。
ストランドの準備
現場劣化ケーブル（３０アルミニウムストランド、１５０ｍｍ２の導線）からストランドを、２インチ（＋／−１ ／１６インチ）の長さに切った。ＡＳＴＭ Ｇ１に従って、ストランドを硝酸ですすぎ、次にストランドを乾かして試験の準備をした。次に、洗浄から２時間以内に、乾かしたストランドの重量を量り、試験用流体に浸した。
現場劣化ケーブル（３０アルミニウムストランド、１５０ｍｍ２の導線）からストランドを、２インチ（＋／−１ ／１６インチ）の長さに切った。ＡＳＴＭ Ｇ１に従って、ストランドを硝酸ですすぎ、次にストランドを乾かして試験の準備をした。次に、洗浄から２時間以内に、乾かしたストランドの重量を量り、試験用流体に浸した。
流体の調製
試験用流体（アルコキシシラン）（１５０ｇ）を汚れのない乾いた５００ｍＬのＰＹＲＥＸ（登録商標）エルレンマイアーフラスコに加えた。ＴｉＰＴ触媒を試験用流体に加え、触媒濃度を０．２重量％にした。試験用流体および触媒の混合物を１分間かき混ぜ、しっかりと混合した。試験用流体および触媒の混合物にアルコール（５または１０重量％）を加え、１分間かき混ぜ、混合した。
試験用流体（アルコキシシラン）（１５０ｇ）を汚れのない乾いた５００ｍＬのＰＹＲＥＸ（登録商標）エルレンマイアーフラスコに加えた。ＴｉＰＴ触媒を試験用流体に加え、触媒濃度を０．２重量％にした。試験用流体および触媒の混合物を１分間かき混ぜ、しっかりと混合した。試験用流体および触媒の混合物にアルコール（５または１０重量％）を加え、１分間かき混ぜ、混合した。
試験手順
上記の通り準備したストランドを、試験流体、触媒およびアルコールの混合物を入れたフラスコに加え、ストランドを混合物に浸漬する。還流冷却器を組み込めるように改変された栓でフラスコにふたする。オイルバス内のオイルの液面をフラスコ内の流体の液面と合わせるようにしてオイルバスにフラスコを浸漬する。フラスコの内容物をオイルバスで１００℃（または流体混合物の沸点が１００℃未満の場合はその沸点）で２５０時間（１日８時間）加熱する。２５０時間の加熱後、ストランドをフラスコから取り除き、ＡＳＴＭ Ｇｌに従ってストランドを洗浄し、２時間以内に重量を量る。
上記の通り準備したストランドを、試験流体、触媒およびアルコールの混合物を入れたフラスコに加え、ストランドを混合物に浸漬する。還流冷却器を組み込めるように改変された栓でフラスコにふたする。オイルバス内のオイルの液面をフラスコ内の流体の液面と合わせるようにしてオイルバスにフラスコを浸漬する。フラスコの内容物をオイルバスで１００℃（または流体混合物の沸点が１００℃未満の場合はその沸点）で２５０時間（１日８時間）加熱する。２５０時間の加熱後、ストランドをフラスコから取り除き、ＡＳＴＭ Ｇｌに従ってストランドを洗浄し、２時間以内に重量を量る。
試験結果
上記の通り試験したストランドの量の減少を記録し、その結果を表１に示した。表の減少量の値は、３回（トリプリケート）の平均で表す。ジメチルジメトキシシラン（ＤＭＤＭ）（５％メタノール）およびジメチルジ（ｎ−ペントキシ）シラン（ＤＭＤＰｔ）は、繰返し測定（ｄｕｐｌｉｃａｔｅ）で行った。表１において、「ＤＭＤＭ」はジメチルジメトキシシランを指し、「ＤＭＤＥ」はジメチルジエトキシシランを指し、「ＤＭＤＰｒ」はジメチルジ（ｎ−プロポキシ）シランを指し、「ＤＭＤＢ」はジメチルジ（ｎ−ブトキシ）シランを指し、「ＤＭＤＰｔ」はジメチルジ（ｎ−ペントキシ）シランを指す。減少量／日は、合計の減少量に基づいて計算した。
上記の通り試験したストランドの量の減少を記録し、その結果を表１に示した。表の減少量の値は、３回（トリプリケート）の平均で表す。ジメチルジメトキシシラン（ＤＭＤＭ）（５％メタノール）およびジメチルジ（ｎ−ペントキシ）シラン（ＤＭＤＰｔ）は、繰返し測定（ｄｕｐｌｉｃａｔｅ）で行った。表１において、「ＤＭＤＭ」はジメチルジメトキシシランを指し、「ＤＭＤＥ」はジメチルジエトキシシランを指し、「ＤＭＤＰｒ」はジメチルジ（ｎ−プロポキシ）シランを指し、「ＤＭＤＢ」はジメチルジ（ｎ−ブトキシ）シランを指し、「ＤＭＤＰｔ」はジメチルジ（ｎ−ペントキシ）シランを指す。減少量／日は、合計の減少量に基づいて計算した。
ジメチルジメトキシシラン（ＤＭＤＭ）およびジメチルジエトキシシラン（ＤＭＤＥ）は、商業的供給源（例えば、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ；Ｇｅｌｅｓｔｅ，Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ，ＰＡ）から入手した。ジメチルジ（ｎ−プロポキシ）シラン（ＤＭＤＰｒ）およびジメチルジ（ｎ−ペントキシ）シラン（ＤＭＤＰｔ）は、上記の通りジメチルジクロロシランをそれぞれｎ−プロパノールおよびｎ−ペンタノールと反応させることによって調製した。ジメチルジ（ｎ−ブトキシ）シラン（ＤＭＤＢ）は、Ｇｅｌｅｓｔｅ，Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ，ＰＡから入手した。
表１ アルコキシシラン流体に関する減少量の比較
＊＊２回の平均。
表１で明確に示される通り、メタノールおよびエタノールの存在下ではアルミニウム導線に著しい腐食が生じ、ｎ−プロパノールの存在下ではいくらかの腐食が生じ、ｎ−ブタノールまたはｎ−ペンタノールの存在下では可測の腐食が起こっていない。
この結果から、メタノール、エタノールおよびプロパノールは、１００℃以下の温度でアルミニウム導線に対して腐食性を示すことがわかる。よって、加水分解してメタノールまたはエタノールを生成するアルコキシシラン類は、使用条件下の電気ケーブルのアルミニウム導線に対して腐食性を示すことになる。
この結果から、ｎ−ブタノールおよびｎ−ペンタノールは、１００℃以下の温度でアルミニウム導線に対して腐食性を示さないこともわかる。よって、加水分解してｎ−ブタノールおよびｎ−ペンタノールを生成するアルコキシシラン類は、使用条件下の電気ケーブルのアルミニウム導線に対して腐食性を示さないことになる。
例として実施形態を説明し、記載したが、当然のことながら本発明の精神および範囲を逸脱することなく、そのさまざまな変更が可能である。
本発明の実施形態で請求する独占的所有権または利益は、以下の通り定義される。
Claims (21)
- 固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルの絶縁耐力を強化し、そして、絶縁ジャケットで覆われている中心導線の領域に間隙ボイド空間を有する該導線の腐食を防ぐ方法であって、該方法は：
アルコキシシラン組成物を該間隙ボイド空間に供給する工程を含み、ここで、該アルコキシシラン組成物が、下記式：
（Ｒ １ Ｏ）（Ｒ ２ Ｏ）ＳｉＲ ３ Ｒ ４
を有するジアルコキシシランを含み、ここで、
Ｒ １ およびＲ ２ が、Ｃ ４ およびＣ ５ アルキル基からなる群から独立して選択され；
Ｒ ３ およびＲ ４ が、Ｃ １ アルキル、Ｃ ２ アルキル、およびＣ ３ アルキル基からなる群から独立して選択される、方法。 - 前記組成物が、加水分解触媒をさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記組成物が、作用性のない色素をさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記アルコールが、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノールおよびｎ−ペンタノールからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
- 前記Ｃ４アルキル基が、ｎ−ブチル、ｓ−ブチルおよびｉ−ブチル基からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
- 前記Ｃ５アルキル基が、ｎ−ペンチル、ｓ−ペンチルおよびｉ−ペンチル基からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
- Ｒ１およびＲ２が、ｎ−ブチル基である、請求項１に記載の方法。
- Ｒ１およびＲ２が、ｎ−ペンチル基である、請求項１に記載の方法。
- 前記ジアルコキシシランが、ジブトキシシランである、請求項１に記載の方法。
- 前記ジアルコキシシランが、ジアルキルジブトキシシランである、請求項１に記載の方法。
- 前記ジアルコキシシランが、ジメチルジブトキシシラン、ジエチルジブトキシシランおよびジプロピルジブトキシシランからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
- 前記ジアルコキシシランが、ジメチルジ（ｎ−ブトキシ）シランである、請求項１に記載の方法。
- 前記ジアルコキシシランが、ジペントキシシランである、請求項１に記載の方法。
- 前記ジアルコキシシランが、ジアルキルジペントキシシランである、請求項１に記載の方法。
- 前記ジアルコキシシランが、ジメチルジペントキシシラン、ジエチルジペントキシシランおよびジプロピルジペントキシシランからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
- 前記ジアルコキシシランが、ジメチルジ（ｎ−ペントキシ）シランである、請求項１に記載の方法。
- 固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルの絶縁耐力を強化し、そして、絶縁ジャケットで覆われている中心導線の領域に間隙ボイド空間を有する該導線の腐食を防ぐ方法であって、該方法は：
アルコキシシラン組成物を該間隙ボイド空間に供給する工程を含み、ここで、該アルコキシシラン組成物は、式：
（Ｒ１Ｏ）（Ｒ２Ｏ）ＳｉＲ３Ｒ４
を有するジアルコキシシランを含み、式中
Ｒ１およびＲ２は、Ｃ４およびＣ５アルキル基からなる群から独立して選択され；
Ｒ３およびＲ４は、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、およびＣ３アルキル基からなる群から独立して選択される、方法。 - 固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルの絶縁耐力を強化し、そして、絶縁ジャケットで覆われている中心導線の領域に間隙ボイド空間を有する該導線の腐食を防ぐ方法であって、該方法は：
アルコキシシラン組成物を該間隙ボイド空間に供給する工程を含み、ここで、該アルコキシシラン組成物は、式：
（Ｒ１Ｏ）（Ｒ２Ｏ）ＳｉＲ３Ｒ４
を有するジアルコキシシランを含み、式中
Ｒ１およびＲ２は、Ｃ４およびＣ５アルキル基からなる群から独立して選択され；
Ｒ３およびＲ４は、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、およびＣ３アルキル基からなる群から独立して選択される、方法。 - 固体誘電体でシールドされた稼働中の電気ケーブルの絶縁耐力を強化し、そして、絶縁ジャケットで覆われている中心導線の領域に間隙ボイド空間を有する該導線の腐食を防ぐ方法であって、該方法は：
アルコキシシランを含むアルコキシシラン組成物を該間隙ボイド空間に供給する工程を含み、ここで、該アルコキシシランは該空間で加水分解してアルコールを生成することができ、そして、該アルコールが、約１００℃以下の温度で該中心導線に対して非腐食性を示し、ここで、該アルコキシシランは、ジアルキルブトキシシランである、方法。 - 前記ジアルキルブトキシシランは、ジメチルジブトキシシランである、請求項１９に記載の方法。
- 前記ジアルキルブトキシシランは、ジメチルジ（ｎ−ブトキシ）シランである、請求項１９に記載の方法。
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