JP6403880B2 - 導体のための硬化性二成分被覆 - Google Patents

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関連出願への参照
本出願は、２０１４年６月１０日に出願された、ＣＵＲＡＢＬＥ ＴＷＯ−ＰＡＲＴ ＣＯＡＴＩＮＧＳ ＦＯＲ ＣＯＮＤＵＣＴＯＲＳという題名の米国仮出願番号第６２／０１０，１４４号の優先権を主張し、その全体が参照によって同出願を本明細書にここで組み込む。

本開示は、導体がより低い温度で動作することを可能にする被覆を有する表面改質架空導体に関する。

電気に関する必要性が成長し続けるので、より高い容量伝達及び配電線に関する必要性が同様に成長する。送電線が送達可能な電力の量は、線の通電容量（許容電流）に依存する。しかしながら、線の許容電流は、電流を運ぶ裸導体の最大安全動作温度によって制限される。この温度を超えることは、導体への、又は、送電線及び配電線付属品への損傷をもたらし得る。導体温度は、線の上の加熱及び冷却の累積的影響によって決定される。導体は、オーム損失及び太陽熱によって加熱され、伝導、対流及び放射によって冷却される。オーム損失に起因して生成される熱の量は、導体の電流（Ｉ）及び電気抵抗（Ｒ）に依存し、オーム損失＝Ｉ^２Ｒという関係によって決定される。電気抵抗（Ｒ）自身は、温度にさらに依存する。より高い電流及び温度は、より高い電気抵抗につながり、これは次に、導体における、より大きな電気損失につながる。

いくつかの解決策が、より高い容量伝達及び配電線を生成するために従来技術において提案されてきた。例えば、スペクトル選択表面被覆によって被覆された架空導体が知られている。このような被覆は、０．７より大きい熱放射の係数（Ｅ）、及び、０．３未満である太陽光吸収の係数（Ａ）を有し得る。このような被覆は、色が白であり得、太陽光吸収を低くする。

０．６より大きい放射率を備える黒いペイントの被覆を有する架空ケーブルもまた知られている。このようなペイントは、プラスチック（例えばポリウレタン）及び黒色顔料で作製され得る。

放射率係数が０．７以上であり太陽光吸収係数が０．３以下であるポリマー層によって被覆された導電体もまた知られている。このようなポリマー層は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及び白色顔料添加剤から製造され得る。

しかしながら、これらの既知の被覆の多くは、時間の経過と共に生じ得るグレア及び変色に起因して望ましくない白い被覆である。さらに、ポリマー被覆はまた、それらの疑わしい熱及び濡れエージング特性に起因して望ましくない。

熱保護被覆もまた一般的に知られている。しかしながら、このような被覆は、基板の外部の熱から基板を保護するために用いられ、外部環境へ熱を放射することによって基板を冷却することはない。

従って、低下した温度で導体が動作することを可能にする架空導体に関する耐久性のある、無機の、被覆に関する必要性が依然として残る。

一実施形態によると、硬化性被覆組成物を形成するための組成物キットを作製するための方法は、第１組成物を混合するステップ、及び第２組成物を混合するステップを含み、第１組成物及び第２組成物は分離されている。第１組成物は、組成物キットの乾燥重量で、約２％から約５５％の充填剤、組成物キットの乾燥重量で、約５％から約２０％の架橋剤、及び、組成物キットの乾燥重量で、約６％から約４２％の放射率剤を含む。第２組成物は、金属ケイ酸塩バインダを含む。金属ケイ酸塩バインダの金属は、アルカリ土類金属（ａｌｋａｌｉ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ）又はアルカリ土類金属（ａｌｋａｌｉｎｅ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ）の内の一つである。

他の一つの実施形態によると、架空導体を作製するための方法が提供される。本方法は、第１組成物を混合すること及び第２組成物を混合することによって組成物キットを提供するステップであって、第１組成物と第２組成物は分離されている、ステップと；その後、被覆組成物を形成するために第１組成物及び第２組成物を一緒に混合するステップと、その後、架空導体を形成するために裸導体の表面上に被覆組成物を提供するステップと、を含む。第１組成物は、組成物キットの乾燥重量で、約２％から約５５％の充填剤、組成物キットの乾燥重量で、約５％から約２０％の架橋剤、及び、組成物キットの乾燥重量で、約６％から約４２％の放射率剤を含む。第２組成物は、組成物キットの乾燥重量で、約２０％から約６５％の金属ケイ酸塩バインダを含む。金属ケイ酸塩バインダの金属は、アルカリ土類金属（ａｌｋａｌｉ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ）又はアルカリ土類金属（ａｌｋａｌｉｎｅ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ）の内の一つである。

一実施形態による、複数のコアワイヤを有する裸導体の断面図を示す。 一実施形態による、コアワイヤ無しの裸導体の断面図を示す。 一実施形態による、台形形状の導電性ワイヤで形成され、複数のコアワイヤを有する裸導体の断面図を示す。 一実施形態による、台形形状の導電性ワイヤから形成され、コアワイヤ無しの裸導体の断面図を示す。 一実施形態による、導体に関する連続被覆プロセスを示す。 一実施形態による、フラデッドダイ（ｆｌｏｏｄｅｄ ｄｉｅ）の断面図を示す。 図６のフラデッドダイの斜視図を示す。 図６のフラデッドダイの切断図を示す。 所定の印加電流に関して金属基板の温度を測定するために用いられる試験配置を示す。

導体の温度は、導体の電気的特性、導体の物理的特性、及び局所的な天候条件を含む多数の要因に依存する。例えば、導体の温度は、太陽放射に起因する太陽からの熱を吸収することによって増加し得る。吸収される熱の量は、導体の表面、つまり、表面の吸収率の係数（“吸収率”）に依存する。低い吸収率は、導体が、太陽放射に起因する少量の熱のみを吸収することを示す。

導体は一般的に、放射を通して熱を放出することによってその温度を下げ得る。放射された熱の量は、導体表面の放射率の係数（“放射率”）に依存する。高い放射率は、導体が、より低い放射率を有する導体よりも多くの熱を放射していることを示す。

従って、特定の実施形態では、放熱剤を含む架空導体は、ＡＮＳＩ Ｃ１１９．４−２００４に従って試験されるときに、放熱剤無しの同じ導体の温度よりも低い温度で動作し得る。放熱剤は、導体内に直接組み込まれ得る、又は導体上に被覆され得る。一実施形態では、動作温度は、約５℃以上低下され得る。

加えて、放熱剤無しの同じ導体の温度と比較して導体の動作温度を低下させる、無機の、非白色の、柔軟な被覆で架空導体を被覆するための方法もまた、本明細書で説明される。

特定の実施形態では、架空導体上の配された被覆層は、導体の耐腐食性、導体の耐コロナ性、導体の寿命、並びに、導体上の氷及びゴミの減少の内の一以上における改善を含む他の有益な特性を有し得る。

特定の実施形態では、二成分被覆組成物（組成物キットとも本明細書で呼ばれる）は、架空導体上に被覆されて、ＡＮＳＩ Ｃ１１９．４−２００４に従って試験されるときに、放熱剤無しの同じ導体の温度と比較して導体の動作温度を低下させ得る。一実施形態では、動作温度は、測定された動作温度が約６０℃以上であるとき、未被覆の架空導体の動作温度と比較するとき、約５℃以上低下され得る。特定の実施形態では、動作温度は、測定された動作温度が約１００℃以上であるとき、未被覆の架空導体の動作温度と比較するとき、約１０℃以上低下され得る。理解され得るように、動作温度における低下は、より薄い導体が所定の通電容量に関して利用されること、又は、増加した通電容量が従来のサイズの導体上で用いられることのいずれかを可能にし得る。例えば、二成分被覆組成物によって被覆されたケーブルは、１５００アンペアのみを伝導する同様の、未被覆のケーブルよりも、１９００アンペアを伝導しながら、より低い温度で動作し得る。

特定の実施形態では、二成分被覆組成物又は組成物キットは、充填剤、架橋剤（例えば、反応剤）及び放射率剤を含む第１組成物部分；並びに、ケイ酸塩バインダを含む第２組成物部分を含み得る。二成分（例えば、第１及び第２組成物部分）は、使用まで分離されて維持され得る。本発明者は、二つの部分の混合時に、結果として得られる被覆組成物が、硬化し始め得る、且つ時間経過とともに粘度の増加を示し得ることの両方を、予想外に発見した。如何なる特定の理論によっても縛られるものではないが、硬化は、架橋剤とケイ酸塩バインダとの間の反応に起因して生じると理論化される。理解され得るように、粘度が増加するにつれて、架空導体を被覆するための被覆組成物の能力は、より難しくなる。このように、二つの組成物部分を使用まで分離して維持することは有利であり得る。

本明細書で用いられるとき、全てのパーセンテージ（％）は、特に断りのない限り、全組成物の重量パーセントであり、重量／重量％、％（ｗ／ｗ）、ｗ／ｗ、ｗ／ｗ％、又は単純に％とも表される。また、本明細書で用いられるとき、“ウェット”との用語は、分散媒体（例えば、水）における被覆組成物の相対的割合を指し；“ドライ”は、分散媒体の追加の前のドライ被覆組成物の相対的割合を指す。言い換えると、乾燥割合は、分散媒体を考慮しないで存在するものである。ウェット混和剤は、加えられた分散媒体を備える被覆組成物を指す。“ウェット重量パーセント”又は同様のものは、ウェット混合物における重量であり；“乾燥重量パーセント”、又は同様のものは、分散媒体無しの乾燥組成物における重量パーセントである。特に断りのない限り、本明細書で用いられるパーセンテージ（％）は、全組成物の重量に基づいた乾燥重量パーセントである。

特定の実施形態によると、第１組成物に関する適切な充填剤は、金属酸化物であり得、石英、酸化アルミニウム、マイカ、焼成カオリン、珪灰石、方解石、ジルコニア、ジルコン、雲母状酸化鉄、酸化鉄、ケイ酸アルミニウム、タルク（時々、水和ケイ酸マグネシウムと呼ばれる）、硫酸バリウム、リトポン、及びそれらの組み合わせを含むがそれらに限定されるものではない。特定の実施形態では、適切な充填剤のより具体的な例が、タルク、焼成カオリン、酸化アルミニウム及び／又は石英から選択され得る。特定の実施形態では、適切な充填剤は、約５０マイクロメートル以下、特定の実施形態では約２０マイクロメートル以下、及び特定の実施形態では約５マイクロメートル以下の平均粒子サイズを有し得る。組成物キットにおける充填剤の総量は、約２％から約５５％、特定の実施形態では、約１０％から約４０％、及び特定の実施形態では、約１５％から約３０％であり得る。

特定の実施形態によると、適切な架橋剤（例えば、反応剤）は、特に水性スラリーにおいて、バインダと混合されるときに、組成物の硬化を促進し得る化合物であり得る。適切な架橋剤の例は、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛又はそれらの組み合わせを含み得るが、それらに限定されるものではない。特定の実施形態では、適切な架橋剤の特定の例は、水酸化マグネシウム及び／又は酸化マグネシウムを含み得る。特定の実施形態では、組成物キットに存在する架橋剤の総量は、約５％から約２０％まで、特定の実施形態では約７％から約１５％まで変動し得る。

放射率剤は、架空導体から熱を放射するための組成物の能力を改善し得る。適切な放射率剤の例は、酸化ガリウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、六ホウ化ケイ素、四ホウ化炭素、四ホウ化ケイ素、炭化ケイ素、二ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステン、二ホウ化ジルコニウム、酸化亜鉛、第二銅クロマイト、酸化マグネシウム、二酸化ケイ素、酸化クロム、酸化鉄、炭化ホウ素、ケイ素ホウ素、銅クロム酸化物、二酸化チタン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、アルミナ及びそれらの組み合わせを含み得るが、それらに限定されるものではない。特定の実施形態では、適切な放射率剤の特定の例は、酸化ホウ素、酸化セリウム及び／又は二酸化チタンから選択され得る。特定の実施形態では、組成物キットにおける放射率剤の総量は、約６％から約４２％、特定の実施形態では、約１０％から約３２％、特定の実施形態では、及び約１５％から約２８％であり得る。

適切なケイ酸塩バインダは、アルカリ（ａｌｋａｌｉ）／アルカリ（ａｌｋａｌｉｎｅ）土類金属ケイ酸塩、例えば、ケイ酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カルシウム又はそれらの組み合わせであり得るが、それらに限定されるものではない。特定の実施形態では、ケイ酸塩バインダはまた、水性コロイドシリカであり得る。特定の実施形態では、バインダは、ケイ酸カリウムであり得る。特定の実施形態では、適切な金属ケイ酸塩はまた、水溶液として提供され得る。当業者によって理解され得るように、適切な水溶液、例えばケイ酸カリウム及び酸化カリウムで形成される溶液は、例えば、特定の実施形態では約１：１から約１：６の金属酸化物対シリカ比、又は、特定の実施形態では約１：２から約１：４の比を有し得る。ケイ酸塩バインダは、約２０％から約６５％で、特定の実施形態では、約２０％から約５０％で、及び特定の実施形態では約２５％から約３５％で、組成物キットにおいて存在し得る。

理解され得るように、組成物キットは、安定剤、消泡剤及び乳化剤の内の一以上を含む他の添加剤を追加で含み得る。このような添加剤は、組成物キットの第１組成物の部分又は第２組成物の部分の何れかに加えられ得る。適切な安定剤の例は、ベントナイト、カオリン、マグネシウムアルミナシリカクレイ及び安定化された酸化ジルコニウムを含み得るが、それらに限定されるものではない。加えて、又は代わりに、他のボールクレイ安定剤もまた、適切な安定剤として含まれ得る。特定の実施形態では、安定剤は、ベントナイトであり得る。安定剤は、約０．１％から約２％で加えられ得る。

消泡剤は、水が乾燥組成物へ加えられるときに、泡の形成を阻害する又は遅らせるために含まれ得る。消泡剤の適切な例は、シリコン系消泡剤及び非シリコン系消泡剤を含み得る。特定の界面活性剤もまた、消泡剤として用いられ得る。このような界面活性剤の例は、カチオンの、アニオンの又は非イオンの界面活性剤、及び脂肪酸塩を含み得るが、それらに限定されるものではない。消泡剤は、約０．２％から約１．５％で加えられ得る。

乳化剤は、水が乾燥組成物へ加えられるとき、均一な分散を維持するために含まれ得る。乳化剤の適切な例は、ラウリル硫酸ナトリウム、ドデシルフェニルスルホン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ナトリウムジオクチルスルホコハク酸塩、ドデシルジフェニルオキシジスルホネート、アンモニウムノニルフェノキシエチルポリ（１）エトキシエチル硫酸塩、ナトリウムスチリルスルホン酸塩、ナトリウムドデシルアリルスルホコハク酸塩、アマニ油脂肪酸、エトキシル化ノニルフェノールホスフェートのナトリウム又はアンモニウム塩、ナトリウムオクトキシノール−３−スルホン酸塩、ナトリウムココナッツクレアチン酸塩、ナトリウム１−アルコキシ−２−ヒドロキシプロピルスルホン酸塩、ナトリウムαオレフィン（Ｃ_１４−Ｃ_１６）スルホン酸塩、ヒドロキシアルカノール硫酸塩、テトラナトリウムＮ−（１，２−ジカルボキシエチル）−Ｎ−オクタデシルスルホサリチロイルアミン塩、Ｎ−オクタデシルスルホサリチロイルアミノ酸二ナトリウム塩、二ナトリウムアルキルアミドポリエトキシスルホコハク酸塩、二ナトリウムエトキシ化ノニルフェノールスルホコハク酸塩半エステル、ナトリウムエトキシエチル硫酸塩を含み得る。用いられる乳化剤の量は、約２％から約３％であり得る。

組成物キットは、基板への適用後の被覆層の柔軟性を改善するために可塑剤を追加で含み得る。可塑剤の適切な例は、グリセロール、砂糖及びセルロースの内の一以上を含む。

特定の実施形態では、第１組成物部分は、約１％から約１８％のタルク、約１％から約１５％の焼成カオリン、約０％から約１０％の酸化アルミニウム、約０％から約１２％の石英、約５％から約２０％の水酸化マグネシウム及び／又は酸化マグネシウム、約１〜１２％の酸化ホウ素、炭化ケイ素及び酸化セリウム、並びに、約５％から約３０％の二酸化チタンを含み得；第２部分は、約２０％から約６５％のケイ酸カリウムを含む。

理解され得るように、第１及び第２組成物の部分は、別々に混合され得、使用の直前まで分離されたままであり得る。第１組成物の部分の成分は、混合され得、その後乾燥又はウェットで保管され得る。ウェットの場合、分散媒体は水であり得る。結果として得られる第１組成物の部分は、ウェット混合物として、約３０％から約５５％、特定の実施形態では約３５％から約５０％、及び特定の実施形態では約４３％から約５０％の全固形分を備える懸濁液であり得る。有機分散剤が、分散媒体として用いられ得ることもある。このような有機分散剤の適切な例は、アルコール、ケトン、エステル、炭化水素及びそれらの組み合わせを含み得るが、それらに限定されるものではない。特定の実施形態では、有機分散剤は、水混和性であり得る。ウェットの第２組成物の部分は、同様に準備され得る。第２組成物の部分は、ウェット混合物として、約２０％から約５０％、特定の実施形態では、約２５％から約４５％、及び特定の実施形態では約３０％から約３８％の全固形分を備える懸濁液であり得る。組成物キットの二成分は、乾燥又はウェットにかかわらず、保管されるときに接触するべきではない。組成物キットは、二つの組成物の部分が混合されるとすぐに硬化を開始し得る。硬化プロセスの結果として、被覆組成物の粘度は時間と共に増加し得る。高い粘度は、それが裸導体上へ被覆されるときに被覆組成物へ悪影響を与えるので、第１及び第２部分（組成物）の混合は、適用の直前まで遅らされ得る。

二つの組成物の部分の混合時に、被覆組成物は、裸導体を被覆するために用いられ得る。特定の実施形態では、被覆組成物は、混合後約２４時間以内、特定の実施形態では約１２時間以内、及び特定の実施形態では約８時間以内に用いられ得る。ウェット混合物における二つの部分の混合時に、ウェット混合物の粘度は、ＡＳＴＭ Ｄ１２００ （２０１０）に従ってＢ４フォードカップを用いることによって測定されるときに、約１０秒から約３０秒、特定の実施形態では約１３秒から約２５秒、及び特定の実施形態では約１５秒から約２０秒であり得る。加えて、ウェット混合物の粘度は、第１及び第２組成物の部分を一緒に混合する約８時間以内に６５％未満増加し得る。ウェット混合物は、高速分散機（“ＨＳＤ”）、ボールミル、ビーズミル、又は当該技術分野において既知の他の技術を用いて準備され得る。実例として、ＨＳＤは、第１及び第２組成物部分を一緒にゆっくり追加して、成分の所望の分散が達成されるまで混合して、被覆組成物を作製するために用いられ得る。特定の実施形態では、ミキサー速度は、所望の被覆組成物を達成するために、約１０ｒｐｍ以上であり得る。

一旦、導体上に適用されて硬化されると、被覆は、約５インチ以下の直径のマンドレル上で曲げられるときに、目に見えるクラックを示さない柔軟な被覆を提供し得る。特定の実施形態では、柔軟な被覆は、０．５インチから５インチの範囲のマンドレル直径上で曲げられるときに目に見えるクラックを示さないことがある。硬化された被覆は、耐熱性でもあり得、７日間９０℃での熱エージング後、同じマンドレル曲げ試験を合格し得る。硬化された被覆は、屋外気候耐性でもあり得、４，０００時間の屋外気候条件（例えば、ＵＶ光、水噴霧及び熱印加の組み合わせ）への暴露後に同じマンドレル曲げ試験を合格し得る。

被覆は、高電圧架空送電線を含む様々なケーブルの周りに適用され得る。理解されるように、このような架空送電線は、様々な構成において形成され得、一般的に、複数の導電性ワイヤから形成されたコアを含み得る。例えば、鋼心アルミより線（“ＡＣＳＲ”）ケーブル、鋼心アルミより線（“ＡＣＳＳ”）ケーブル、アルミ導体複合コア（“ＡＣＣＣ”）ケーブル、及びすべてアルミニウム合金の導体（“ＡＡＡＣ”）ケーブル。ＡＣＳＲケーブルは、高強度のより線であり、外側の導電性ストランド及び支えの中心ストランドを含む。外側の導電性ストランドは、高い導電率及び低い重量を有する高純度アルミニウム合金から形成され得る。中心の支えのストランドは、鋼であり得、より延性のある外側の導電性ストランドを支持するのに必要な強度を有し得る。ＡＣＳＲケーブルは、全体的に高い引張強度を有し得る。ＡＣＳＳケーブルは、同心より線であり、その周りにアルミニウム又はアルミニウム合金ワイヤの一以上の層がよられる鋼の中心コアを含み得る。ＡＣＣＣケーブルは逆に、カーボン、ガラス繊維、酸化アルミニウム繊維又はポリマー材料の内の一以上から形成された中心コアによって強化される。高い引張強度及び低い熱的たわみの、複合コアの組み合わせがより長いスパンを可能にするので、複合コアは、すべてアルミニウムの又は鋼で強化された従来のケーブルに対して様々な優位点を提供し得る。ＡＣＣＣケーブルは、より少ない支持構造を有する新しい線を構築することを可能にし得る。ＡＡＡＣケーブルは、アルミニウム又はアルミニウム合金ワイヤによって作製される。ＡＡＡＣケーブルは、それらが大部分又は完全にアルミニウムであるという事実に起因して、より良い腐食耐性を有し得る。ＡＣＳＲ、ＡＣＳＳ、ＡＣＣＣ及びＡＡＡＣケーブルは、架空配電及び伝送線のための架空ケーブルとして用いられ得る。

理解されるように、ケーブルはまた、ギャップ導体であり得る。ギャップ導体は、高強度鋼コアを囲む台形形状の耐熱性アルミニウムジルコニウムワイヤで形成されるケーブルであり得る。

図１、２、３及び４は各々、特定の実施形態による様々な裸架空導体を示す。架空導体１００、２００、３００及び４００は一般的に、一以上の、図２及び４におけるような導線２１０及び４１０、又は、図１及び３におけるようなコア１１０及び３１０を囲む導線１２０、２１０、３２０及び４１０のみを含み得る。図１〜４に示される各架空導体は、二つの組成物の部分から形成された被覆（１３０、２２０、３３０及び４２０）を含み得る。加えて、図１及び３は、特定の実施形態において、コアのための鋼、及び導電性ワイヤのためのアルミニウムの選択を介してＡＣＳＲケーブルとして形成され得る。同様に、図２及び４は、特定の実施形態において、導電性ワイヤのためのアルミニウム又はアルミニウム合金の適切な選択を介してＡＡＡＣケーブルとして形成され得る。

代替実施形態では、コア１１０、３１０は、導体へ強度を提供し得る、鋼、インバー鋼、複合材料、任意の他の材料であり得る。他の代替実施形態では、導線１２０、２１０、３２０、４１０は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウムタイプ１３５０、６０００シリーズ合金アルミニウムを含むアルミニウム合金、アルミニウム−ジルコニウム合金、カーボンナノチューブ、グラフェン、又は任意の他の導電性材料を含む任意の適切な導電性材料で作製され得る。

複合コア導体は、より高い動作温度でのより低いたるみ、及びそれらのより高い強度対重量比を有することに起因して有用である。複合材料は、ガラス繊維、炭素繊維、ポリマー繊維、アルミニウムにおいて強化された酸化アルミニウム繊維、又は、導体へ強度及びより低いたるみを提供し得る任意の他の材料に基づく。ポリマー被覆はまた、又は代わりに、複合コア導体設計において利用され得る。理解され得るように、組成物キットから形成される被覆を備える複合コア導体は、被覆に起因して導体動作温度におけるさらなる減少を有し得、且つ、より低い動作温度からの複合材料における特定のポリマー樹脂のより低いたるみ及びより低い劣化の両方を有し得る。複合コアの非限定的例は、米国特許第７，０１５，３９５号明細書、米国特許第７，４３８，９７１号明細書、米国特許第７，７５２，７５４号明細書、米国特許出願公開第２０１２／０１８６８５１号明細書、米国特許第８３７１０２８号明細書、米国特許第７，６８３，２６２号明細書、及び米国特許出願公開第２０１２／０２６１１５８において見出され得、その各々は、参照によって本明細書に組み込まれる。

特定の実施形態では、架空導体の表面は、被覆組成物の適用の前に準備され得る。準備プロセスは、化学的処理、加圧空気洗浄、熱水又は蒸気洗浄、ブラシ洗浄、熱処理、サンドブラスト、超音波、デグレアイング（ｄｅｇｌａｒｉｎｇ）、溶媒拭き取り、プラズマ処理、及び同様のものの内の一以上を含み得る。特定のプロセスでは、架空導体の表面は、サンドブラストによってデグレア（ｄｅｇｌａｒｅｄ）され得る。

特定の実施形態によると、被覆組成物は、制御された空気圧を用いる約１０ｐｓｉから約４５ｐｓｉ圧力でのスプレーガンによって適用され得る。このような実施形態では、スプレーガンノズルは、導体製品上の均一な被覆を得るために導体の方向に対して垂直（例えば、およそ９０度）に配され得る。特定の場合では、二つ以上のガンが、より効果的な被覆を得るために用いられることもある。被覆厚さ及び密度は、混合剤粘度、ガン圧力、及び導体ライン速度によって制御される。被覆適用の間、架空導体温度は、導体の材料に応じて１０℃から９０℃の間に維持され得る。

代わりに、特定の実施形態では、被覆組成物は、ディッピング、ブラシの内の一以上によって、又はローラーによって架空導体へ適用され得る。例えば、ディッピングプロセスでは、洗浄され且つ乾燥された導体は、被覆組成物内にディップされ得て、被覆組成物が導体を完全に被覆することを可能にする。導体はその後、被覆組成物から取り除かれ得、乾燥することが許可され得る。

被覆の適用後、架空導体上の被覆は、室温で又は高温でのいずれかで蒸発によって硬化／乾燥することが許可され得る。特定の実施形態では、被覆は、オーブン加熱によって乾燥され得る。特定のこのような実施形態では、オーブンは、約３２５℃、特定の実施形態では約２００℃から約２５０℃であり得る。特定の実施形態では、被覆はまた、又は代わりに、激しい加熱へ被覆を晒す直接火炎曝露を受けることがある。例えば、特定の実施形態では、直接火炎は、約０．１秒から約６０秒、特定の実施形態では約０．５秒から約３０秒の間適用され得る。さらに別の実施形態では、ケーブルは、オーブン加熱され得て、その後直接火炎曝露が続き得る。ここで、二つの加熱プロセスが生じ得る：連続的にオンラインの、つまり、ケーブルがオーブンを出ることがあり、その後火炎へ直接導かれ得る、又は、代わりに、バッチ式において生じ得る。例えば、オーブン加熱後、ケーブルは、ボビン上へ巻かれ得て、その後、火炎装置へ輸送され得て、ケーブルがボビンからほどかれて、被覆をさらに硬化／乾燥するために火炎を通り抜ける。特定の実施形態では、オーブン及び火炎で加熱された後、ケーブルは、ボビン上で巻かれ得て、オーブンにおいてさらに加熱され得る。このような実施形態では、オーブンは、特定の実施形態では約２００℃から約３２５℃、及び特定の実施形態では約２００℃から約２５０℃であり得る。ボビンは、特定の実施形態では約０．１時間から約２４時間の間、及び特定の実施形態では約１時間から約１５時間の間、オーブンにおいて加熱され得る。

理解され得るように、被覆はまた、すでに取り付けられていて、現在使用中である導体へ適用され得る。既存の導体は、自動の又は半自動の被覆に関するロボットシステムによって被覆され得る。自動システムは、３つのステップにおいて機能する：（１）導体表面を洗浄するステップ；（２）導体表面上に被覆を適用するステップ；及び（３）被覆を乾燥するステップ。

加えて、被覆は、架空送電線付属品へ適用され得る。例えば、変電所は、ブレーカー、及び電流結合変圧器等の変圧器を含む、熱を生成する様々な付属品を含み得る。本明細書で記載される被覆は、同様の、しかし未被覆の、付属品と比較して、被覆した付属品の動作温度を減少させるために、これらの付属品の内の一以上に適用され得る。理解され得るように、追加の送電線付属品はまた、非限定的な例として、行き止まり／終端製品、スプライス／ジョイント、サスペンション及びサポート製品、モーション制御／振動製品（時々ダンパーと呼ばれる）、控え（ｇｕｙｉｎｇ）製品、野生動物保護及び抑止製品、導体及び圧縮継手修理部品、変電所製品、クランプ並びにコロナリングを含む被覆等から恩恵を受け得る。被覆は、任意の適切な方法でこのような付属品へ適用され得る。例えば、被覆は、付属品の表面を洗浄後、新しい付属品へ適用され得る。代わりに、被覆はまた、付属品の表面を洗浄後、既存の付属品へ適用され得る。各このような実施形態では、被覆は、室温、又は、例えば直接火炎によって提供される高温への暴露によって、乾燥され硬化され得る。

被覆は、いくつかの方法で導体へ適用され得る。例えば、被覆は、裸架空導体におけるそれらの組み立て前に、個別のワイヤを被覆することによって適用され得る。理解され得るように、導体の全てのワイヤを被覆すること、又は、より経済的には、導体の最も外側のワイヤのみを被覆することが可能である。代わりに、被覆は、個別のワイヤの代わりに裸架空導体の外表面のみへ適用され得る。特定の実施形態では、裸導体の全部の外表面は、被覆され得る。他の実施形態では、裸導体の一部のみが被覆され得る。

理解され得るように、被覆は、バッチプロセス、半バッチプロセス、又は連続プロセスにおいて適用され得る。図５は、連続被覆プロセスを示し、吸入巻き取りロール５０２から前処理ユニット５０４及び被覆ユニット５０６へ通過する導体５１２を示す。前処理ユニット５０４は、被覆ユニット５０６における被覆の適用のために導体の表面を準備する。被覆が適用された後、導体は、乾燥／硬化ユニット５０８を介して乾燥され得る。一旦、乾燥されると、ケーブルは、ローラー５１１上で巻かれ得る。

前処理ユニット５０４では、導体５１２の表面は、媒体ブラストによって準備され得る。このような媒体は、砂、ガラスビーズ、イルメナイト、スチールショット及び他の適切な媒体を含み得る。媒体ブラストは、その後空気拭き取りが続き得て、導体５１２から粒子状材料を吹き飛ばす。空気拭き取りは、ある角度で、導体１１２の進行方向とは反対の方向において導体５１２上へ空気を吹き付けるためのジェットを用いる。空気ジェットは、導体５１２の周囲に付着する３６０度の空気のリングを生成し、高速の空気によって表面を拭きとる。このような例では、導体が前処理ユニット５０４を出るとき、導体５１２に付着した任意の粒子は、拭き取られ得て、前処理ユニット５０４内に送り返され得る。適切な空気ジェットは、特定の実施形態では、約６０から１００ＰＳＩで、特定の実施形態では約７０ＰＳＩから約９０ＰＳＩで、及び特定の実施形態では、約８０ＰＳＩで動作し得る。空気ジェットは、特定の実施形態では約１２５ｍｐｈから約５００ｍｐｈ、特定の実施形態では約１５０ｍｐｈから約４００ｍｐｈ、及び特定の実施形態では約２５０ｍｐｈから約３５０ｍｐｈの（ノズルから出てくる）速度を有し得る。空気拭き取り後、導体の表面上に残っているサイズが約１０マイクロメートルより大きい粒子の数は、特定の実施形態では平方フィート当たり約１，０００個以下の粒子、又は特定の実施形態では、平方フィート当たり約１００個以下の粒子であり得る。空気拭き取りの後、導体は、例えば、加熱オーブン、ＵＶ、ＩＲ、Ｅ−ビーム、誘導加熱、加圧蒸気加熱、直火及び同様のものによって加熱され得る。加熱は、単一の又は複数のユニットによって達成され得る。一実施形態では、直接火炎の適用は、導体を予め加熱するために用いられ得る。ここで、ケーブルは、周囲温度より上の温度へケーブル表面を加熱するために火炎を直接通り抜け得る。前処理における高い加熱温度は、乾燥／硬化ユニットにおいて、より低い加熱温度が利用されることを可能にし得る。しかしながら、加熱は、それが（付着、均一性、膨れ等を通して）被覆の品質に影響を与えるほど激しくし過ぎないべきである。特定の実施形態では、導体５１２は、約１４０℃より上には、及び特定の実施形態では約１２０℃を超えて加熱されないべきである。

一旦、導体５１２の表面が準備されると、それは、被覆のための準備ができていることがある。被覆プロセスは、被覆ユニットにおいて行われ得、ケーブルは、準備された表面上へ被覆組成物の液体懸濁液を堆積させるフラデッドダイを通り抜ける。図６から８は、環状形状のフラデッドダイ６０１を示す。被覆懸濁液は、チューブ６０６を介してダイ６０１へ供給され得る。導体５１２が、フラデッドダイ６０１の中央開口部６０４を通り抜け、被覆組成物が、ダイ６０１の内部表面における一以上の開口ポート６０２を介して導体５１２を被覆する。特定の実施形態では、フラデッドダイ６０１は、内部表面の周囲の周りに等間隔で、２以上の、４以上の、又は６以上の開口ポート６０２を含み得る。一旦、導体５１２がフラデッドダイを出ると、導体５１２は、過剰の被覆懸濁液を除去するために、且つ導体の周りに均等に被覆組成物を広げるために、他の一つの空気拭き取りを通り抜け得る。よられた導体の場合では、空気拭き取りは、導体の表面上のストランド間の溝に被覆が浸透することを可能にし得る。この空気拭き取りは、前処理ユニット５０４における空気拭き取りと同様の条件を用いて動作し得る。

一旦、導体５１２が被覆されると、それは、図５に示されるように、乾燥／硬化ユニット５０８を通り抜け得る。乾燥／硬化は、空気又は加熱された空気を用いることによって達成され得る。例えば、適切な空気は、特定の実施形態では約１０００℃へ加熱され得、乾燥／硬化ユニットは、特定の実施形態では約９フィート／分から約５００フィート／分のライン速度、及び特定の実施形態では約１０フィート／分から約４００フィート／分のライン速度によって動作し得る。空気の温度及びライン速度は、導体５１２において用いられる金属合金に基づいて選択され得る。乾燥プロセスは、緩やかな乾燥プロセス、急速乾燥プロセス、及び／又は直接火炎適用プロセスであり得る。理解され得るように、乾燥又は硬化はまた、加熱オーブン、ＵＶ放射、ＩＲ放射、Ｅ−ビーム硬化、誘導加熱、化学的適用、二酸化炭素ガス又は液体噴霧及び同様のものの内の一以上の使用を含む、他の技術によって達成され得る。乾燥プロセスは、単一ユニットにおいて生じ得る、又は多数ユニットにおいて生じ得る。それはまた、垂直又は水平であり得る、又は特定の角度で生じ得る。特定の実施形態では、乾燥／硬化は、加熱、その後の直接火炎適用によって生じ得る。例えば、ケーブルは、最初に加熱オーブンを通り、その後火炎を直接通り抜けることがあり、約１５０℃以下の温度へ、及び特定の実施形態では約１２０℃以下の温度へ、ケーブル表面を加熱する。一旦、乾燥又は硬化されると、被覆導体は、保管のためにローラー５１１上に巻かれ得る。

連続プロセスは、（より線の代わりに）個別のストランドに関して作動される場合、特定の実施形態では約２５００フィート／分以下、特定の実施形態では約９フィート／分から約２０００フィート／分、特定の実施形態では約１０フィート／分から約５００フィート／分、及び特定の実施形態では約３０フィート／分から約３００フィート／分のライン速度で動作し得る。

一旦、導体５１２の上へ被覆され、乾燥／硬化されると、被覆層は、特定の実施形態では約１００マイクロメートル未満、特定の実施形態では約１０〜３０マイクロメートルであり得る。製造された被覆は、約２０以上のＬ値を有する非白色であり得る。被覆は、非導電性、半導電性、導電性であり得る。

被覆導体は、改善された熱放散を示し得る。放射率は、放射によって熱を放出するための表面の相対的な力であり、同じ温度で黒体によって放出される放射エネルギーに対する、表面によって放出される放射エネルギーの比率である。放射力は、単位面積当たりに物体の表面によって放射されるエネルギーである。放射率は、例えば、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｌａｗｒｙ等による米国特許出願公開第２０１０／００７６７１９号明細書において記載される方法によって測定され得る。被覆導体は、特定の実施形態では約０．３以上、特定の実施形態では、約０．５以上、及び特定の実施形態では約０．７５以上の放射率係数を有し得る。

さらなる説明無しで、当業者は、上記説明及び以下の例示的実施形態を用いて、本開示の組成物及び方法を作製し、利用することができると考えられる。以下の実施例は、本開示及び請求される発明を例示するために与えられる。開示及び請求される発明は、それらの実施例において記載される特定の条件又は詳細に限定されるものではないことが理解されるべきである。

実施例
試験手順
粘度：組成物の粘度は、ＡＳＴＭ Ｄ １２００ （２０１０）に従ってＢ４フォードカップ粘度計を用いて測定された。

テープ接着：テープ接着試験は、ＡＳＴＭ Ｄ ３３５９ （２００９）に従って、被覆アルミニウムストリップ上で実施された。

被覆適用性：被覆適用性を決定するために、２つの被覆欠陥、ピンホール欠陥及び乾燥スポット欠陥が、被覆サンプル上で評価された。被覆ストリップの平方センチメートル当たりのこれらの欠陥の数が決定された。平方センチメートル当たり６個以上の被覆欠陥は、“劣った”適用性を示した；平方センチメートル当たり２個から５個の欠陥は、“中位の”適用性を示した；及び、１個又は０個の欠陥は“良い”適用性を示した。“中位の”又は“良い”適用性を有する組成物が、被覆目的に関して容認できると考えられた。

マンドレル曲げ試験：被覆の柔軟性が、マンドレル曲げ試験を用いて試験された。マンドレル曲げ試験では、被覆サンプルは、任意の目に見えるクラックに関して被覆を観測するために、（より大きい直径から小さい直径まで）異なる円筒状マンドレルサイズ上で曲げられる。目に見えるクラックの存在は、サンプルの不良を示す。

熱エージング：被覆の熱的安定性を検討するために、被覆サンプルは、７日の期間の間、９０℃の温度で空気循環オーブンに配された。熱的エージングが完了した後、サンプルは、２４時間の期間の間、室温に配された。その後、サンプルは、（より大きい直径から小さい直径まで）異なる円筒状マンドレルサイズ上で曲げられ、各々のマンドレルサイズでの任意の目に見えるクラックに関して検査された。

水エージング試験：被覆の熱水安定性を検討するために、被覆サンプルは、７日間９０℃で維持された熱水浴においてエージングされた。エージングプロセスが完了した後、サンプルは取り除かれ、試験前に２４時間の期間の間、室温で放置された。エージングされたサンプルはその後、減少する円筒状サイズの一連のマンドレル上でサンプルを曲げることによって試験され、各々のマンドレルサイズで任意の目に見えるクラックに関して検査された。サンプルはまた、エージング前後で計量されて、沸騰水エージングからの任意の重量利得／損失を決定した。

温度低下：試験は、減少した数の熱サイクルに関して試験が実施された（少なくとも５０サイクルが実施された）ことを除いて、電流サイクル試験法、ＡＮＳＩ Ｃ１１９．４−２００４に従って導体サンプルの動作温度を低下させるための被覆の有効性を測定するために実施された。実験のセットアップは、図９に示されるように用意され、以下に説明される。

図９に示されるように、一連のループが、６つの同一サイズの４フィート導体試料（３つが未被覆、３つが被覆）、及び電流変圧器を経由した追加の適切な導体によって形成された。連続ループは、３つの同一サイズの導体試料の２つのランで構成された。裸導体及び被覆導体試料は、交互に溶接された。イコライザは導体試料間に取り付けられて、抵抗測定のための等電位面を提供する。イコライザは、全ての導体ストランド間の永続的な接触を確保した。イコライザ（２／０固体アルミニウムに関して２”×３／８”×１．７５”、及び７９５ＡＡＣ Ａｒｂｕｔｕｓに関して３”×３／８”×３．５”）は、アルミ母線から製造された。接続導体のサイズにおける穴が、イコライザ内に掘られた。隣接する導体の端部は、イコライザへ溶接され、連続ループを完成させた。より大きいイコライザ（２／０固体アルミニウムに関して１０”×３／８”×１．７５”、及び７９５ＡＡＣ Ａｒｂｕｔｕｓに関して１２”×３／８”×３．５”）が、２つのランを接続するための一端部で用いられ、一方で他の端部は、電流変圧器を経由した追加の導体へ接続された。

放射率及び太陽光吸収率：被覆及び未被覆サンプルの放射率及び太陽光吸収率が、それぞれＡＳＴＭ Ｅ４０８ （２０１３）及びＡＳＴＭ Ｅ９０３ （２０１２）に従って測定された。

耐候性試験：サンプルは、チャンバーにサンプルを配すること、及び光、湿気及び熱へサンプルを暴露することを繰り返すことによって、ＡＳＴＭ Ｇ１５５−０５ａ （２０１３）に従って風雨に曝された。各サイクルは１２０分であり、６３℃で昼光フィルタリングされたキセノンアークランプからの光を１０２分、及び光及び水噴霧を１８分含んだ。サンプルは、１０，０００時間までの間曝され、試験のために２，０００時間ごとに取り除かれた。

塩噴霧試験：塩噴霧試験は、ＡＳＴＭ ５ １１７−１１／ＩＳＯ−１０２８９に従って実施された。ＡＳＣＲ導体の１フィートのサンプルが用いられた。サンプルは、塩噴霧チャンバにおいて５％ＮａＣｌの塩溶液へ曝され、錆びつき、腐食、又は任意の他の目に見える変化の出現に関して毎日観察された。

実施例
３つの被覆組成物が製造され、粘度、被覆適用性及びテープ接着に関して試験された。３つの被覆組成物（比較例１並びに発明実施例１及び２）の詳細は、乾燥重量基準で提供され、表１に挙げられる。試験結果はまた、比較例１並びに発明実施例１及び２の各々に関して提供され、表１において報告される。

発明実施例１の粘度は、二つの部分が一緒に混合された後で、経時的に試験された。経時的に増加した粘度は、表２に示される。

発明実施例１は、架空導体ケーブルに関する被覆組成物として用いられた。ケーブルは、温度低下、放射率及び太陽光吸収率を含む様々な特性に関して評価された。被覆基板と未被覆基板を比較する試験結果は、表３に示される。

発明実施例１はまた、マンドレル曲げ試験による評価に関する追加のサンプルを用意するために用いられた。被覆サンプル及び未被覆サンプルを比較する試験結果は、表４に示される。マンドレル曲げ試験上での合格するとの結果は、被覆の剥離、損傷又は除去が観察されなかったことを意味する。

本明細書で開示される寸法及び値は、特定された厳密な数値に厳格に制限されているようには理解されるべきではない。代わりに、特に指定のない限り、各このような寸法は、特定された値、及び、その範囲を囲む機能的に同等な範囲の両方を意味することが意図される。

本明細書を通して与えられるすべての最大数値限定は、すべてのより低い数値限定を、このようなより低い数値限定が本明細書で明示的に記載されたかのように、含むことが理解されるべきである。本明細書を通して与えられるすべての最小数値限定は、すべてのより高い数値限定を、このようなより高い数値限定が本明細書で明示的に記載されたかのように、含むであろう。本明細書を通して与えられるすべての数値範囲は、このようなより広い数値範囲内に入るすべてのより狭い数値範囲を、このようなより狭い数値範囲が本明細書ですべて明示的に記載されたかのように、含むであろう。

任意の相互参照又は関連特許又は出願を含む、本明細書で引用されるすべての文献は、明示的に除外されない限り、又はそうでなければ制限されない限り、そのすべてが参照によってこれにより本明細書に組み込まれる。任意の文献の引用は、それが、本明細書で開示される又は請求される任意の発明に関する従来技術である、又は、それが、単独で、又は、任意の他の参照又は複数の参照との任意の組み合わせで、任意のこのような発明を教示する、示唆する又は開示する、という許可ではない。さらに、本文献における用語の任意の意味又は定義が、参照によって組み込まれた文献における同様の用語の任意の意味又は定義と矛盾する限りでは、本文献におけるその用語に割り当てられる意味又は定義が適用される。

実施形態又は実施例の前述の説明は、説明の目的のために存在している。記載された形態に徹底する又は限定することを意図したものではない。多数の修正が、上記教示を踏まえて可能である。それらの修正の内のいくつかは議論されており、他は当業者によって理解されるであろう。実施形態は、様々な実施形態の例示のために選択され、説明された。もちろん、範疇は、本明細書に記載された実施例又は実施形態に限定されるものではなく、当業者によって任意の数の出願及び同等の文献において採用され得る。むしろ、ここでは、添付の特許請求の範囲によって定義される範疇を意図する。

Claims (10)

1. 硬化性被覆組成物を形成するための組成物キットを作製するための方法であって、
   ａ．第１組成物を混合するステップであって、前記第１組成物が、組成物キットの乾燥重量で、２％から５５％の充填剤、組成物キットの乾燥重量で、５％から２０％の架橋剤、及び、組成物キットの乾燥重量で、６％から４２％の放射率剤を含む、ステップと、
   ｂ．第２組成物を混合するステップであって、前記第２組成物が、組成物キットの乾燥重量で、２０％から６５％の金属ケイ酸塩バインダを含み、金属ケイ酸塩バインダの金属が、アルカリ土類金属（ａｌｋａｌｉ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ）又はアルカリ土類金属（ａｌｋａｌｉｎｅ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ）の内の一つである、ステップと、
   を含み、
   第１組成物と第２組成物とが、分離されており、
   ｉ）充填剤が、１％から１８％のタルク、１％から１５％の焼成カオリン、０％から１０％の酸化アルミニウム、及び０％から１２％の石英を含み；
   ｉｉ）架橋剤が、５％から２０％の、水酸化マグネシウム及び酸化マグネシウムの内の一以上を含み；
   ｉｉｉ）放射率剤が、１％から１２％の、酸化ホウ素、炭化ケイ素及び酸化セリウムの内の一以上；並びに、５％から３０％の二酸化チタンを含み；
   ｉｖ）金属ケイ酸塩バインダが、２０％から６５％のケイ酸カリウムを含む、方法。
2. 充填剤が、５０マイクロメートル以下の平均粒子サイズを有する、請求項１に記載の方法。
3. 架橋剤が、酸化亜鉛をさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 放射率剤が、酸化ガリウム、酸化ジルコニウム、六ホウ化ケイ素、四ホウ化炭素、四ホウ化ケイ素、二ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステン、二ホウ化ジルコニウム、酸化亜鉛、第二銅クロマイト、二酸化ケイ素、酸化マンガン、酸化クロム、酸化鉄、炭化ホウ素、ケイ化ホウ素、銅クロム酸化物、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、アルミナ及び酸化マグネシウムの内の一以上をさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 金属ケイ酸塩バインダが、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カルシウム及びマグネシウムアルミニウムケイ酸塩の内の一以上をさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 第１組成物及び第２組成物の内の少なくとも一つが、安定剤、乳化剤及び消泡剤の内の一以上をさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 第１組成物及び第２組成物の内の少なくとも一つへの水の追加と、ウェット混和剤を形成するために水を混合するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
8. 水が第１組成物及び第２組成物へ追加され、第１組成物が、３０％から５５％の総固形分範囲を有し、第２組成物が、２０％から５０％の総固形分範囲を有する、請求項７に記載の方法。
9. 硬化性被覆組成物を形成するために第１組成物及び第２組成物を一緒に混合するステップと；
   被覆表面を形成するために基板へ硬化性被覆組成物を適用するステップと；
   熱によって硬化性被覆組成物を乾燥させるステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記充填剤が、マイカ、珪灰石、方解石、ジルコニア、ジルコン、雲母状酸化鉄、酸化鉄、ケイ酸アルミニウム、硫酸バリウム、及びリトポンの内の一以上をさらに含む、請求項１に記載の方法。

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