KR20090107540A - 산-촉매화 유전성 증진 유체 및 이를 이용한 케이블 복구방법 - Google Patents

산-촉매화 유전성 증진 유체 및 이를 이용한 케이블 복구방법 Download PDF

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Abstract

1종 이상의 유기알콕시실란 및 pKa 값이 약 2.1 미만인 산 촉매를 갖는 유전성 증진 유체 조성물, 및 이를 사용하여 중앙 연선형 컨덕터가 폴리머 절연체에 싸여있고 컨덕터의 영역에 공극을 갖는 전기 케이블의 유전특성 증진 방법으로서, 케이블의 공극을 상기 조성물로 적어도 부분적으로 충전시키는 단계를 포함하는 전기 케이블의 유전특성 증진 방법. 유체 조성물은 유기금속 촉매 및 부식 억제제를 추가로 포함할 수 있다.
유전특성, 유기알콕시실란, 산 촉매, 케이블, 컨덕터

Description

산-촉매화 유전성 증진 유체 및 이를 이용한 케이블 복구방법{ACID-CATALYZED DIELECTRIC ENHANCEMENT FLUID AND CABLE RESTORATION METHOD EMPLOYING SAME}
본 발명은 촉매화된 유전성 증진 유체 조성물을 케이블의 내부에 주입하는 단계를 포함하는, 전기 케이블의 유전특성 복원방법에 관한 것이다.
가동(in-service)중인 송전선의 유전특성 복원에 대해서는 익히 알려져 있다. 이를 위한 일반적인 방법은 유전성 증진 유체를 케이블의 컨덕터 지오메트리와 연관된 공극 중으로 주입하는 단계를 포함한다. 통상적으로, 주입되는 유체는 유기알콕시실란 모노머로서, 주입되고 나면 폴리머 절연 재킷을 통해 방사상으로 외향 확산하여, 고-전기장 및/또는 외래성 수분(adventitious water)에의 노출로 인하여 재킷 내부에 형성되는 유해한 미소공동("트리(trees)")을 충전하게 된다. 유기알콕시실란은 외래성 수분과 1차로 반응하여 케이블의 절연체, 실드(shield) 및 공극(interstitial void volume) 내에 올리고머를 형성할 수 있다. 후술되는 바와 같이, 가동중인 케이블의 경우에, 수분은 컨덕터 스트랜드뿐만 아니라, 폴리머 성분의 분자간 공간 및 이들 성분과 연관된 충전제(예를 들면, 대부분의 컨덕터와 절연 실드의 경우에 카본 블랙; 대부분의 고무 절연 제형의 경우에 점토)에도 존재할 수 있다. 수분은 또한 케이블의 제조 중에 형성되는 미소공동 및 노화(aging) 중에 형성된 것들(예를 들면, 워터 트리(water tree) 및 할로(halo))에도 주재할 수 있다. 더욱이, 수분은 환경으로부터 케이블 중으로 확산할 수도 있다. 유기알콕시실란의 올리고머화는 케이블의 절연체 및 미소공동으로부터의 유체 삼출(exudation)을 지연시킨다. 유전성 증진 유체로서 방향족 알콕시실란을 사용하였던 이러한 유형의 초기 방법은 Vincent 등의 미국 특허 No. 4,766,011에 기재되어 있다. 상기 특허문헌은 전술한 올리고머화를 촉진하기 위하여 처리 유체 제형의 일부로서 "가수분해 축합 촉매"의 선택적인 혼입을 교시하고 있다. 유기알콕시실란 같은 안티트리제(antitreeing agent)와 유전성 증진 유체로서 고속 확산 수-반응성 성분의 혼합물을 사용하는, 상기 미국 특허 No. 4,766,011에 기재된 방법의 변법 또한 비중은 덜하지만 그러한 촉매의 혼입을 교시하고 있다. 이 방법은 10년 이상 상업적인 성공을 향유하였다(미국 특허 No. 5,372,841 참조).
그러나, 비록 상기 특허문헌들은 촉매의 혼입을 통해 얻어지는 이점과 케이블로부터 유전특성-증진 유체의 삼출 방지의 중요성을 간파하고 있지만, 이들 문헌들은 단지 특정 유기금속 촉매의 사용을 개시하고 있을 뿐이다.
발명의 요약
본 명세서에서는 중앙 연선형(stranded) 컨덕터가 폴리머 절연 재킷에 싸여있고 컨덕터의 영역에 공극을 갖는 전기 케이블의 유전특성을 증진시키는 방법이 개시되며, 상기 방법은 유전성 증진 유체 조성물을 공극에 도입하는 단계를 포함하며, 상기 조성물은 1종 이상의 (a) 유기알콕시실란; 및 (b) 약 2.1 미만의 pKa 값을 갖는 산 촉매를 포함한다.
또한, 상기 케이블 복구방법은 상기 조성물을 고압(elevated pressure)으로 케이블 중으로 주입한 다음, 주입된 조성물을 잔류 고압에서 케이블의 공극에 구속시킴으로써 실시될 수 있다.
발명의 상세한 설명
당업자라면, 전술한 복구방법에서 유기알콕시실란 유전성 증진 유체로부터 모든 이득을 도출해내기 위해서는, 상기 유체를 절연 재킷에 공급하여 그 안에 유지시켜야 함을 인식할 것이다. 심지어 이러한 유체의 일부가 절연체를 관통하여 완전히 확산하여 케이블 세그멘트로부터 조기에 유출되어도, 케이블은 절연체에 보유된 유체가 실현하게 될 것보다 불량한 교류(AC) 절연파괴(breakdown)성능과 더 짧은 후-처리 수명을 피할 수 없게 된다. 전술한 바와 같이, 이러한 점은 선행기술에서는 촉매를 혼입시켜 유기알콕시실란과 케이블 중의 외래성 수분과의 반응을 촉진한 다음, 생성되는 가수분해물을 축합하여 유기알콕시실란을 올리고머화시킴으로써 절연체를 통한 유체의 추가 확산을 지연시키는 방식으로 다루고 있다. 본 발명에 이르러, 주입된 조성물에 특정 부류의 산 촉매의 혼입을 통하여, 전술한 방법에 따라 케이블 중으로 주입된 유기알콕시실란의 더 많은 양을 케이블 절연체 내에 잔류시켜 케이블의 한층 더 효과적인 복구를 제공할 수 있음이 발견되었다.
따라서, 본 발명의 일 실시양태에서, 중앙 연선형 컨덕터가 폴리머 절연체에 싸여있고 컨덕터의 영역에 공극을 갖는 전기 케이블의 유전특성 증진 방법으로서, 공극을 (a) 유기알콕시실란; 및 (b) 약 2.1 미만의 pKa 값을 갖는 산 촉매를 포함하는 유전성 증진 유체 조성물(본 명세서에서는 "유전특성-증진 유체 조성물"로도 언급된다)로 적어도 부분적으로 충전하는 단계를 포함하는 전기 케이블의 유전특성 증진 방법이 개시된다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "가동중인(in-service)"는 전기 부하가 걸려있고, 통상적으로 장기간(예를 들면, 10 내지 40년) 동안 다수의 소자에 노출되어 있는 케이블을 말한다. 이러한 케이블에서, 케이블 절연체의 전기적 완전성은, 당업계에 익히 공지되어 있는 바와 같이, 워터 트리 또는 전기 트리의 형성에 기인하여 일반적으로 어느 정도까지는 저하되기 마련이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어 케이블 "세그멘트"란 두 터미날 커넥터 간의 케이블의 스팬(span)을 의미하는 반면, 케이블 "서브-세그멘트"는 케이블 양단간에 연장하는 연속된(즉, 절단되지 않은) 케이블의 물리적 길이로서 정의된다. 따라서, 두 커넥터간에 스플라이스가 존재하지 않을 경우, 케이블 세그멘트는 서브-세그멘트와 동일하다. 이와 달리, 서브-세그멘트는 터미날 커넥터와 스플라이스 커넥터 사이, 또는 두 스플라이스 커넥터 사이에 존재할 수 있으며, 케이블 세그멘트는 하나 이상의 서브-세그멘트를 포함할 수 있다. 본 명세서에서의 효율상, 일반 용어 "케이블"은 케이블 세그멘트 또는 케이블 서브-세그멘트 중 어느 하나를 지칭하는 데 사용하기로 한다.
일반적으로, 본 명세서에서 고려되는 (a) 유기알콕시실란("트리 지연제" 또는 "안티-트리제"로도 언급됨)은 절연재 중으로 배합되고/되거나 미사용 케이블 또는 가동중인 케이블 중으로 주입될 때 폴리머 절연체에서 워터 트리의 발생을 방지하기 위하여 당업계에 공지된 것들로부터 선택될 수 있다. 이러한 유기알콕시실란의 일반적인 예는 하기식 1로 표시될 수 있다:
(RO)xSiR'yR"zR'"(4-x-y-z) (1)
상기식에서, R은 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 탄소수 1 내지 2의 알킬 그룹을 나타내고, R', R", 및 R'"는 각각 독립적으로 탄소수 12 이하의 지방족, 불포화 지방족 또는 방향족 그룹을 나타낸다. 아래첨자 x는 1 내지 3의 값을 갖는 정수이고, 아래첨자 y 및 z는 각각 0 내지 3의 값을 갖는 독립적인 정수이다. 바람직하게는, R은 메틸 그룹이고, x는 2 또는 3이고, 실리콘 원자 상의 적어도 하나의 다른 치환기(즉, R', R" 또는 R"')는 방향족 그룹 또는 불포화 지방족 그룹이고, 후자는 바람직하게는 2 내지 3개의 탄소 원자를 갖는다. 또한, R', R" 및 R'" 그룹 중 어느 하나 또는 전부는 할로겐, 하이드록실 또는 기타 그룹으로 독립적으로 치환될 수 있다.
적당한 유기알콕시실란의 구체적이고 비-제한적인 예로는 하기의 화합물을 포함한다:
페닐메틸디메톡시실란;
페닐트리메톡시실란;
디페닐디메톡시실란;
페닐메틸디에톡시실란;
트리메틸메톡시실란;
비닐메틸디메톡시실란;
비닐페닐디메톡시실란;
알릴메틸디메톡시실란;
N-메틸아미노프로필메틸디메톡시실란;
N-(3-메타크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란;
N-에틸아미노이소부틸트리메톡시실란;
3-(2,4-디니트로페닐아미노)프로필트리에톡시실란;
N,N-디메틸아미노프로필)트리메톡시실란;
(N,N-디에틸-S-아미노프로필)트리메톡시실란;
N-부틸아미노프로필트리메톡시실란;
비스(2-하이드록시에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란;
3-아미노프로필트리스(메톡시에톡시에톡시)실란;
3-아미노프로필트리메톡시실란;
3-아미노프로필메틸디에톡시실란;
3-아미노프로필디메틸에톡시실란;
p-아미노페닐트리메톡시실란;
m-아미노페닐트리메톡시실란;
3-(m-아미노페녹시)프로필트리메톡시실란;
N-(2-아미노에틸)-11-아미노운데실트리메톡시실란;
N-(6-아미노헥실)아미노프로필트리메톡시실란;
N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란;
N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란;
N-(2-아미노에틸)-3-아미노이소부틸메틸디메톡시실란;
3-(N-알릴아미노)프로필트리메톡시실란;
3-(트리에톡시실릴프로필)-p-니트로벤즈아미드;
2-(디페닐포스피노)에틸트리에톡시실란;
페닐옥틸디알콕시실란;
도데실메틸디알콕시실란;
n-옥타데실디메틸메톡시실란;
n-데실트리에톡시실란;
도데실메틸디에톡시실란;
도데실트리에톡시실란;
헥사데실트리메톡시실란;
7-옥테닐트리메톡시실란;
2-(3-사이클로헥세닐)에틸)트리메톡시실란;
(3-사이클로펜타디에닐프로필)트리에톡시실란;
21-도코세닐트리에톡시실란;
(p-톨릴에틸)메틸디메톡시실란;
4-메틸펜에틸메틸디메톡시실란;
디비닐디메톡시실란;
o-메틸(페닐에틸)트리메톡시실란;
스티릴에틸트리메톡시실란;
(클로로 p-톨릴)트리메톡시실란;
p-(메틸펜에틸)메틸디메톡시실란;
2-하이드록시-4-(3-트리에톡시실릴프로폭시)디페닐케톤;
디메시틸디메톡시실란;
디(p-톨릴)디메톡시실란;
(p-클로로메틸)페닐트리메톡시실란;
클로로페닐메틸디메톡시실란;
클로로페닐트리에톡시실란;
펜에틸트리메톡시실란;
펜에틸메틸디메톡시실란;
N-페닐아미노프로필트리메톡시실란;
3-시아노프로필메틸디메톡시실란;
2-시아노부틸메틸디메톡시실란; 및
3-시아노부틸메틸디메톡시실란.
또한, 본 명세서에서는 상기 인용된 미국 특허 No. 5,372,841에 기재된 바와 같이, 유전성 증진 유체가 페닐메틸디메톡시실란과 트리메틸메톡시실란의 혼합물과 같은 2종 이상의 유기알콕시실란 혼합물을 포함할 수 있음이 고려된다. 바람직하게는, 유기알콕시실란은 톨릴에틸메틸디메톡시실란, 시아노프로필메틸디메톡시실란, 시아노부틸메틸디메톡시실란, 페닐메틸디메톡시실란, 또는 페닐트리메톡시실란 중에서 선택된다.
본 발명방법의 유전특성-증진 유체 조성물에 포함될 (b) 산 촉매는 약 2.1 미만의 pKa 값을 가지며, 유기알콕시실란과 물의 가수분해 반응 및 생성되는 가수분해 산물의 후속 축합을 촉진하기 위한 유효량으로 첨가된다. 본 명세서에서의 목적상, pKa는 산의 해리에 대한 평형상수(Ka)의 음의 대수(negative logarithm, 기수(基數): 10)의 일반적인 정의를 갖는다. 바람직하게는, 본 발명방법에 사용되는 산은 약 -14 내지 약 0의 pKa 값을 갖는다. 최적의 산 촉매 함량은 예를 들면, 후술되는 모델 케이블 테스트를 이용하여 실험적으로 결정될 수 있다. 당업자라면 본질적으로 모든 가수분해/축합 산물의 모델 케이블내 잔류를 초래하는 양의 산 촉매를 사용하는 것이 바람직함을 감지할 것이다. 그러나, 이러한 양은 촉매의 비용과 부합하여야 한다. 더욱이, 산은 케이블 컨덕터 부식의 원인이 될 수 있으므로 산의 함량을 가능한 한 낮게 유지시켜야 하며, 이러한 인자는 미결정 상태에서(in the balance) 고려되어야 한다. 비록 촉매와 유기알콕시실란이 몰 기준으로 상호작용함이 인정되지만, (b) 산 촉매는 일반적으로 (a) 유기알콕시실란 성분의 중량을 기준으로 약 0.02 내지 약 1%의 수준으로 첨가되어야 한다. 좀더 일반적으로는,
(b) 산 촉매는 약 0.05 wt.% 내지 약 0.6 wt.%, 바람직하게는 약 0.06 wt.% 내지 약 0.5 wt.%의 수준으로 공급되어야 한다. 바람직하게는, (b) 산 촉매는 본질적으로 수용액에서 완전히 해리되는 강산 중에서 선택된다. 본 명세서에서의 목적상, 바람직한 산은 메탄설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 벤젠설폰산, 황산, 질산, 트리플루오르아세트산, 디클로로아세트산 및 인산을 포함한다.
상술한 바와 같이, 메탄설폰산과 같은 강산을 함유하는 조성물은 케이블의 전형적인 알루미늄 컨덕터를 부식시키는 경향이 있으므로, 이에 따라 부식 억제제 또한 혼입시켜야 함이 인지된다. 그러한 환경에서 적합한 부식 억제제로 작용하는 화합물로는 아세토페논, 아세톤, 및 티누빈®(Tinuvin®) 123 제품(Ciba®, CAS#: 129757-67-1)을 들 수 있다. 그러한 억제제가 사용될 경우, 상기에서 논의된 바와 같이, 우선 (b) 산 촉매를 테트라글라임과 같은 폴리에테르와 약 1:1의 몰비로 혼합하여 복합체를 형성한 다음, 생성되는 복합체를 (a) 유기알콕시실란에, 최종 조성물에 목적하는 산 함량을 제공하기에 충분한 양으로 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 본 명세서에서는 전술한 (b) 산 촉매 이외의 1종 이상의 (c) 가수분해/축합 촉매가 본 발명방법의 유전특성-증진 유체 조성물에 포함될 수도 있음이 고려된다. 이러한 부가적인 촉매는 유기알콕시실란의 가수분해 및 축합을 촉진하는 것으로 알려진 것들 중에서 선택될 수 있으며, 단 선택된 촉매는 케이블 성분에 악영향을 주지 않아야 한다. 통상적으로, 이들 부가적인 촉매는 주석, 망간, 철, 코발트, 니켈, 납, 티타늄 또는 지르코늄의 유기금속 화합물 중에서 선택된다. (c) 부가적인 촉매의 예로는 알킬 티타네이트, 아실 티타네이트 및 상응하는 지르코네이트가 포함된다. 촉매의 구체적이고 비-제한적인 예로는 디부틸틴디아세테이트(DBTDA), 디부틸틴디라우레이트(DBTDL), 테트라이소프로필 티타네이트(TIPT), 디부틸틴디옥토에이트, 스태너스 옥토에이트, 디메틸틴네오데코노에이트, 디-N-옥틸틴-S,S-이소옥틸머캅토아세테이트, 디부틸틴-S.S-디메틸머캅토아세테이트, 및 디에틸틴-S,S-디부틸머캅토아세테이트가 포함된다. 이러한 (c) 부가적인 촉매는 유기알콕시실란 성분의 중량을 기준으로 통상적으로 약 0.03 내지 약 2%의 수준으로 첨가된다. 좀더 일반적으로는, (c) 촉매는 (a) 유기알콕시실란의 함량을 기준으로 약 0.1 내지 약 1 중량%, 바람직하게는 약 0.2 내지 0.6 중량%의 수준으로 공급되어야 한다. (b) 산 촉매, (c) 부가적인 촉매, 및 부식 억제제를 함유하는 구체적인 유전특성-증진 유체 조성물의 예를 하기 표 1에 수록하였다.
제형 중량%
1 2 3 4 5 6
성분
아세토페논 18.985% 15.402% 12.368% 9.343% 5.309% 2.284%
프로필렌 카보네이트 1.000% 1.100% 1.200% 1.300% 1.400% 1.500%
톨릴에틸메틸디메틸옥시실란 62.000% 60.000% 52.000% 43.000% 35.000% 26.000%
2-시아노부틸메틸디메톡시실란 12.000% 16.000% 25.000% 35.000% 45.000% 55.000%
티누빈®123 1.000% 1.200% 1.400% 1.600% 1.800% 2.000%
티누빈®1130 1.000% 1.200% 1.400% 1.600% 1.800% 2.000%
제라닐 아세톤 1.000% 1.200% 1.400% 1.600% 1.800% 2.000%
IRGASTAB®KV10 2.000% 2.400% 2.800% 3.200% 3.600% 4.000%
페로센 0.500% 1.000% 2.000% 3.000% 4.000% 5.000%
트리플루오로메탄 설폰산 0.161% 0.156% 0.135% 0.112% 0.091% 0.068%
테트라글라임 0.229% 0.222% 0.192% 0.159% 0.130% 0.096%
DBTDL 0.124% 0.120% 0.104% 0.086% 0.070% 0.052%
총 100.000% 100.000% 100.000% 100.000% 100.000% 100.000%
티누빈®123 = Ciba®제품, CAS # 129757-67-1; 티누빈®1130 = Ciba®제품, CAS # 104810-47-1; IRGASTAB®KV10 = Ciba®제품, CAS # 110553-27-0; DBTDL = 디부틸틴디라우레이트.
또한, 도 1에 도시된 스웨이징 가능한(swagable) 커넥터와 같은, 미국 특허출원 공개 No. 2005/019190 A1에 기재된 고압 커넥터 중 하나를 사용하는 미국 특허출원 공개 No. 2005/0192708 A1 및 2005/0189130 A1에 교시된 바와 같이, 앞서 기술된 변법을 포함한 상기 케이블 복구방법은 고압에서 실시될 수 있음이 고려된다. 간단히 말하면, 이러한 고압법은 케이블의 공극을 전술한 바와 같이 1종 이상의 유전특성-증진 유체 조성물로, 폴리머 절연 재킷의 탄성한계 이하의 압력에서 충전한 다음, 충전된 유전특성-증진 유체를 약 50 psig 이상의 잔류압력에서 공극내에 구속시키는 단계를 포함하며, 여기에서 압력은 케이블의 전장을 따라 부여되며, 탄성한계 이하이다. 본 명세서에서 사용되는 용어인 케이블 절연 재킷의 "탄성한계"는, 케이블 성분에 용해된 유체에 기인한 임의의 팽창(팽윤)을 제외한, 절연 재킷의 외경이 25℃에서 2% 이상의 영구변형(permanent set)을 나타내는 공극 내압으로서 정의된다(즉, OD는 이의 최초값의 1.02배까지 증가한다). 이러한 탄성한계는 예를 들면, 케이블 시료를, 우선 절연 실드 및 와이어 랩과 같은 피복물을 제거한 후, 컨덕터 실드 및 절연 재킷(예를 들면, 물)에서의 용해도가 0.1 중량% 미만인 유체로 약 24시간 동안 가압함으로써 실험적으로 결정될 수 있다. 압력 해제 24시간 후, 최종 OD를 상기 측정 수행시의 초기 OD와 비교한다. 따라서, 또다른 실시양태는 중앙 연선형 컨덕터가 폴리머 절연 재킷에 싸여있고 컨덕터의 영역에 공극이 있는 전기 케이블 세그멘트의 유전특성 증진 방법에 관한 것으로,
(i) 공극을 1종 이상의 유전특성-증진 유체 조성물로, 폴리머 절연 재킷의 탄성한계 이하의 압력에서 충전하는 단계; 및
(ii) 충전된 유전특성-증진 유체 조성물을 약 50 psig 이상의 잔류압력에서 공극내에 구속시키는 단계를 포함하며, 여기에서 압력은 케이블 섹션의 전장을 따라 부여되고, 탄성한계 이하이며, 상기 조성물은 (a) 유기알콕시실란; 및 (b) 약 2.1 미만의 pKa 값을 갖는 산 촉매를 포함한다.
상기 정의한 탄성한계에 이르지 않는 한, 공극의 충전에 사용되는 실제 압력은 중요하지 않다. 목적하는 양의 유체를 도입한 후, 유체는 약 50 psig 이상의 지속적인 잔류압력에서 공극내에 구속시킨다. 바람직하게는 잔류압력은 약 100 psig 내지 약 1000 psig, 가장 바람직하게는 약 300 psig 내지 600 psig이다. 또한, 주입 압력은 케이블의 효율적인 충전을 제공하기 위하여 적어도 잔류압력 정도는 되어야 바람직하다(예를 들면, 550 psig 주입압력 및 500 psig 잔류압력). 본 방법의 또다른 실시양태에서, 잔류압력은 케이블 섹션의 전장을 따라 공극을 적어도 5%까지 팽창시키는데 충분하며, 이 역시도 폴리머 절연 재킷의 탄성한계 이하이다. 유전특성-증진 유체 조성물은 공극에 내포되기 전에 약 2시간 이상 동안 약 50 psig 이상의 압력으로 공급될 수 있음이 고려된다. 유전특성-증진 유체 조성물은, 미국 특허출원 공개 No. 2005/0192708 A1 및 2005/0189130 Al에 논의된 바와 같이, 잔류압력이 컨덕터 실드 중으로 및 케이블의 절연 재킷 중으로의 확산에 기인하여 본질적으로 제로(0) psig로 강하하도록 선택되는 것이 또한 바람직하다. 이러한 압력 강하는 일반적으로 약 2시간 이상, 바람직하게는 다수의 경우에 약 24시간 이상, 및 대부분의 경우에는 유체 조성물을 함유하는 약 2년 내의 기간에 걸쳐서 발생한다. 이러한 압력 강하는 터미날 또는 스플라이스 커넥터를 통한 누출에 의한다기보다는, 공극 밖으로 및 케이블의 절연 재킷을 통한 유체 조성물의 각종 성분의 확산으로 인해 발생함을 숙지하여야 한다.
US 특허출원 공개 No. 2005/0191910에 개시된 유형의 특정 스웨이징 가능한 고압 터미날 커넥터, 및 유체를 케이블에 주입하기 위한 이의 용도를 이하에서 기술하기로 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 케이블(10)의 절연 재킷(12)은 커넥터(110)의 하우징(130)의 제 1 단부 내에 수용된다. 하우징(130)의 제 1 단부는 이의 내경(ID)이 절연 재킷(12)의 외경(OD)보다 단지 약간 더 크도록 설정된다. 이하에서 좀더 상세히 기술되는 바와 같이, 스웨이지(swage)는 하우징(130)내 내주방향으로 연장하는 O-링 그루브(135), 하우징내 복수개의 내주방향으로 연장하는 Acme 나사산(thread) 형상의 그루브(138), 및 하우징내 내주방향으로 연장하는 대략 사다리꼴 그루브(136)에 주재하는 O-링(134) 위에 위치한 하우징(130)의 제 1 단부의 외부에 적용된다. 이러한 절연 스웨이징 영역은 도 1의 DETAIL A 및 도 2의 확대도에 상세하게 도시하였다.
도 1 및 2를 참조하면, 사다리꼴 그루브(136)는 한 쌍의 반대방향으로 배향되고 축방향으로 돌출하는(oppositely-oriented, axially-projecting) 원주방향-연장 스퍼(spur, 210,212)를 구비한다. 스퍼(210,212)는 본질적으로 하우징(130)의 내벽에 배치되고, 상대방을 향하여 대향하는 축방향으로 돌출한다. 스퍼(210,212)는 원주상 그루브(136)를 하우징(130)의 내벽에, 절연 재킷 상의 상기 절연 스웨이징 영역내(즉, 하우징의 연동부내) 하우징의 제 1 단부를 따라 축 위치에 형성함으로써 제공된다. 원주방향 그루브(136)와 스퍼(210,212)는 하우징(130) 내벽의 내주면 주위로 완전히 연장한다. 각각의 스퍼(210,212)는 그루브 내에 위치한 하우징(130)의 방사상으로 내향하는 오목벽부(216)로부터 방사상으로 내향 이격된 대략 방사상으로 외향하는 벽(214)을 갖는다. 그루브(136)내 한 쌍의 원주방향으로 연장하는 리세스(218)는 스퍼(210,212)의 방사상 외향벽(214)과 하우징(130)의 방사상 내향 오목벽부(216) 사이에 형성된다. 리세스(218)는 케이블(10)의 절연 재킷(12)의 일부가 가압되고 전술한 절연 스웨이징 영역에서 하우징(130)의 제 1 단부의 외부에 적용된 스웨이지의 결과로서 적어도 부분적으로 유동하는 스퍼에서 방사상으로 외향하여 위치한 축방향-개방 언더컷 공간(axially-opening undercut space)을 형성한다. 이러한 작업은 절연 재킷(12)의 적어도 일부 폴리머를 그루브(136) 중으로 및 또한 리세스(218) 중으로(즉, 언더컷 중으로) 강제로 밀어넣는다. 따라서, 절연 스웨이징 영역에서의 스웨이징 후, 그루브(136)내 절연 재킷(12)의 폴리머 및 그루브 자체는 마치 열장 장부 이음(dovetail mortise and tenon joint) 또는 접합처럼 연결금구(interlocking joint)를 형성한다. 그 결과, 유체밀봉 시일(fluid-tight seal)이 절연 재킷(12)과 하우징(130) 사이에 형성되어 절연 재킷의 푸쉬백(pushback)을 방지할 뿐만 아니라, 케이블이 고압으로 유체를 담지하고, 절연 재킷과 하우징의 상대적인 방사상 운동과 분리 및 그에 따라 열 사이클의 냉각기 동안 유체 누출을 초래할 수 있는 실질적인 열 사이클링에 투입될 때 무-유출(leak-free) 작업을 제공한다. 본 명세서에서의 목적상, "실질적인 열 사이클링(substantial thermal cycling)"이란 고/저 컨덕터 온도간의 차이인 시간 ΔT에 대한 분포의 모드(즉, 피크)가 적어도 약 20℃인 열 사이클링을 의미한다. 도 1은, 이하에서 좀더 상세히 설명하는 바와 같이, 케이블(10) 중으로 유전성 증진 유체의 주입 직전 스웨이징 가능한 고압 터미날 커넥터(110) 상의 적소에 클램핑된 주입 툴(139)의 부분 단면도를 도시한다.
상기 실시양태를 이용하는 전형적인 조립 절차에서, US 특허출원 공개 No. 2005/0191910에 기재된 바와 같이, 터미네이션 크림프 커넥터(131)를 수용하기 위한 케이블(10)의 절연 재킷(12)을 먼저 제조한다. 커넥터(110)의 하우징(130)은 주입구(48)(도 3의 상세도 B 참조)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 하우징은 하우징(130)의 제 1 단부에서의 이의 좀더 큰 내경(ID)이 절연 재킷(12)의 외경(OD)보다 단지 약간 더 크고, 대향하는 제 2 단부에서의 이의 좀더 작은 ID가 터미네이션 크림프 커넥터(131)의 OD보다 단지 약간 더 크도록 설정된다. 하우징(130)은 케이블(10)의 컨덕터(14) 위와 케이블의 절연 재킷(12) 위로 슬라이딩되며, 이어서 터미네이션 크림프 커넥터(131)는 컨덕터(14)의 단부 위와 하우징 내부에서 슬립된다. 그루부 내부에 주재하는 제 1 O-링(104)을 갖는 하우징(130)의 제 2 단부를 먼저 터미네이션 크림프 커넥터(131)에 대하여 스웨이징시킨다. 이러한 1차 스웨이지는 제 1 O-링(104)과 하우징(130)의 제 2 단부의 본질적으로 정사각형의 기계가공된 내부 치형부(108) 위에 적용된다. 스웨이징은 컨덕터(14)와 터미네이션 크림프 커넥터(131)의 동반 스웨이징, 및 하우징(130)과 터미네이션 크림프 커넥터(131)의 동반 스웨이징을 도출하도록 단일 작업으로 수행될 수 있다. 이와 달리, 스웨이징은 하우징(130)이 생성되는 터미네이션 크림프 커넥터/컨덕터 결합체와 함께 스웨이징되기 전에, 터미네이션 크림프 커넥터(131)가 컨덕터(14)와 함께 스웨이징되는 다단계로 수행될 수 있다. 이러한 스웨이징 작업은 컨덕터(14), 터미네이션 크림프 커넥터(131), 및 하우징(130)을 긴밀한 기계적, 열적 및 전기적 접합 상태로 이어주고, 가외의 시일(redundant seal)을 O-링(104)에 제공하여 하우징(130)과 터미네이션 크림프 커넥터(131) 사이에 유체밀봉 시일을 형성한다. 도 1에서, 구리 터미네이션 러그(133)는 알루미늄 터미네이션 크림프 커넥터(131)에 스핀-용접되어 통상의 전기적 접속을 제공한다. 이어서, 스웨이징된 조립체는 (선택적으로) 트위스팅시켜 컨덕터(14)의 외부 스트랜드의 레이(lay)를 곧게하여 스트랜드 간극 중으로의/간극으로부터의 유체 유동을 조장한다. 이어서, 2차 스웨이지를 제 2 O-링(134)(하우징(130)내 별도의 내부 그루브(135)에 주재함), Acme 나사산 형상의 그루브(138), 및 사다리꼴 그루브(136) 위(즉, 도 1의 DETAIL A에 나타내고 및 도 2에 확대 도시한 절연 스웨이징 영역 위) 하우징(130)의 제 1 단부의 외부에 적용한다. O-링(104,134)은 에틸렌-프로필렌 러버(EPR), 에틸렌-프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 러버, 또는 바람직하게는, Viton®같은 플루오로엘라스토머로 제조될 수 있는 반면에, 하우징(130)은 바람직하게는 스테인레스강으로 제조된다. 이러한 2차 스웨이징 작업은 절연 재킷(12)의 적어도 일부 폴리머를 사다리꼴 그루브(136) 및 Acme 쓰레드 그루브(138) 중으로 강제로 밀어넣는 동시에 O-링(134)을 도 2에 도시한 근사 형상(approximate shape)으로 변형시킨다. 그 결과, 유체밀봉 시일이 절연 재킷(12)과 하우징(130)의 제 1 단부 사이에 형성되며, 이렇게 형성된 시일은 절연체의 푸쉬백을 방지하고, 케이블(10)이 고압으로 유체를 담지하고 전술한 바와 같은 실질적인 열 사이클링에 투입될 때 무-유출 작업을 제공한다. 컨덕터 위에 스웨이징 하기 전에 절연체 위에 스웨이징 작업을 수행하는 것도 가능하지만, 상기에서 설명한 순서가 바람직하다. 이때, 스웨이징된 커넥터(110), 및 커넥터(110)가 부착되는 케이블(10)은 고압에서 유전성 증진 유체로 주입될 준비가 된다.
통상적인 주입 절차에서, (이하에서 좀더 상세히 설명되는) 플러그 핀(140)은 도 3에 도시된 바와 같이 스프링 콜릿(spring collet, 166)에 의해 적소에 유지되도록 주입 툴(139)의 시일 튜브 인젝터 팁(160) 중으로 로딩된다. 스프링 콜릿(166)은, 플러그 핀(140)이 취급중이나 유체의 유동에 의해서는 이탈되지(dislodged) 않지만, 플러그 핀(140)이 주입구(48)에 삽입되는 경우에는 이탈될 수 있도록, 플러그 핀(140)을 충분한 힘으로 붙잡아두는 두 개의 180°로 마주보는 "핑거"(비도시)를 구비하는 부분 절개된 실린더를 포함한다. 이하에서 좀더 상세히 설명되는 바와 같이, 주입될 유체는 스프링 콜릿(166)의 그러한 핑거들 사이를 유동할 수 있다. 도 1 내지 3을 참조하면, 요크(148)는 하우징(130) 위에 위치되고, 이의 중앙선은 정밀 정렬 핀(비도시)을 사용하여 주입구(48)와 일직선으로 정렬되며, 주입구(48)는 요크(148)에 나사결합된다. 정밀 정렬 핀(비도시)은 클램프 노브(150)와 주입구(48)의 축이 정확하게 정렬되도록 한다. 요크(148)의 일측에 부착되는 클램프 체인(142)은 하우징(130) 둘레를 감싼 다음에 다시 요크(148)의 타측 상에 위치한 후크에 부착된다. 이렇게 느슨하게 부착된 체인은 클램프 노브(150)를 돌려 (나사산(비도시)에 의해) 단단히 죄어진다. 정밀 정렬 핀에는 나사산을 내지 않으며, 요크(148)로부터 제거된다. 주입 툴(139)은 요크(148)에 나사결합되고, 이어서 시일 노브(146)를 클램프 노브(150)에 나사결합시켜 하우징(130)의 외부에 대하여 폴리머 시일(162)을 압착하며, 이에 따라 전체 주입 툴(139)은 주입구(48)와 정확한 일직선상에 놓이게 된다. 이때, 시일 튜브 인젝터 팁(160)과 하우징(130) 사이에는 유체밀봉 시일이 존재하게 되고, 따라서 도 3에 도시된 바와 같이 주입 툴(139)의 내부와 하우징(130)의 내부 사이에는 주입구(48)를 관통하여 (유체를 위한) 유로가 제공된다.
도 4와 5는 주입 툴의 축방향의 방향에서 취한 주입 툴(139)의 확대 단면도를 도시한다. 이들 도면은 체인(142)의 장력과 동등하거나 2배에 해당하는 힘으로 하우징(130)을 가압하는 슬라이드 블록(318)을 보여준다. 가이드 핀(316)은 시일 튜브 인젝터 팁(160)의 슬롯과 일직선을 이루고 인젝터 팁(160)을 하우징(130)에 대하여 배향시킴에 따라 이들의 각 곡률의 축이 일직선상에 정렬되며, 이에 따라 유체 밀봉 시일이 형성되도록 한다. 이어서, 가압된 유체는 튜브(158), 시일 튜브 입구(154), 및 시일 튜브 인젝터 팁(160)과, 프레스 핀(152)과 플러그 핀(140)의 조립체 사이에 형성된 고리(비도시)를 통해 커넥터(110)의 내부와 케이블(10)의 공극에 도입된다. 소정량의 유체가 도입된 후(또는 상기 인용한 US 특허출원 공개 No. 2005/0191910에 상세히 기술된 바와 같이, 케이블의 전장을 따라 소정의 균일 압력이 달성된 후), 프레스 핀 액츄에이터 노브(144)를 (주입 툴(139)에 새긴 짝을 이룬 나사산(비도시)을 이용하여) 단단히 죄어 프레스 핀(152)이 주입구(48)쪽으로 전진하게 함으로써 플러그 핀(140)을 주입구(48)로 밀어넣으면, 플러그 핀의 제 1 모따기 처리된 단부(141)에 인접하여 위치한, 플러그 핀(140)의 대략적으로 원형인 단부면은 하우징(130)의 외면과 본질적으로 동일 평면상에 놓이게 된다. 도 6에 사시도로 도시한 플러그 핀(140)의 제 1 모따기 처리된 단부(141)는 하우징(130)의 완성된 조립체에 대해 주입후 "무-스내그(snag) 외면을 보장한다. 플러그 핀(140)은 주입구(48)의 직경보다 약간 더 큰 직경을 가져 그 내부에 억지끼워맞춤(force fit)을 제공한다. 최종적으로, 플러그 핀(140)은 또한 제 2 모따기 처리된 단부(143)를 구비하여 주입구(48) 중으로의 자기 안내(self-guidance) 및 유체밀봉 시일을 생성하도록 주입구(48)와의 억지끼워맞춤이 이루어지게 한다. 이때, 가압 유체 공급은 중지되고, 주입 툴(139)은 커넥터(110)와 분리되어 주입 공정이 완료된다. 부가적인 유체가 주입되거나, 어떤 이유로 해서 시스템을 비울(bleed) 필요가 있는 경우에는 플러그 핀(140)은 이어서 커넥터(110) 내부로 밀어넣어질 수 있으며, 추후에는 약간 더 큰 플러그 핀이 재-삽입될 수 있다.
도 1은 사다리꼴 오목 그루브를 구비한 스웨이징 가능한 고압 터미날 커넥터 상의 적소에 클램핑되어 있는 주입 툴의 단면도이다.
도 2는 절연 재킷 상의 스웨이징 영역을 도시하는 도 1의 DETAIL A의 단면도이다.
도 3은 시일 튜브와 인젝터 팁을 도시하는 도 1의 DETAIL B의 단면도이다.
도 4는 주입 툴의 축방향을 따라 취한, 도 1에 도시한 주입 툴의 하부 확대 단면도이다.
도 5는 주입 툴의 축방향을 따라 취한, 도 1에 도시한 주입 툴의 확대 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시한 커넥터의 주입구 밀봉에 사용한 플러그 핀의 사시도이 다.
도 7은 55℃의 물에 침지시킨 실험용 모델 케이블에 대하여 시간의 함수로서 표현한 유체 잔류%의 플롯이며, 여기에서 모델 케이블은 톨릴에틸메틸디메톡시실란 및 각종 촉매를 포함하는 조성물을 함유한다.
도 8은 55℃의 물에 침지시킨 실험용 모델 케이블에서 각종 산으로 촉매화된 톨릴에틸메틸디메톡시실란 조성물에 대하여 산 촉매 pKa의 함수로서 표현한 유체 잔류 플래토(retention plateau)%의 플롯이다.
도 9는 55℃의 물에 침지시킨 실험용 모델 케이블에서 톨릴에틸메틸디메톡시실란의 촉매화에 사용되는 메탄설폰산의 중량%의 함수로서 표현한 유체 잔류 플래토%의 플롯이다.
대략 1/16 인치의 내경(ID)과 약 1/8 인치의 외경(OD)을 갖는 대략 12 인치 길이의 폴리에틸렌(LDPE) 튜브를 납땜인두를 이용하여 단부를 용융폐쇄하여 튜브의 일단을 밀봉시켰다. 튜브를 칭량하고, 직경이 약 0.0508 인치인 대략 11.5 인치 길이의 알루미늄 와이어를 칭량한 다음 튜브에 삽입시켰다. 이렇게 하여 생성되는 결합체는 공극부피:폴리에틸렌 부피의 비에 관하여 일반적인 AWG 1/0, 15kV, 100% 절연 케이블과 거의 동일한 상대적 지오메트리를 가지며, 따라서 후자에 대한 양호한 대용물이다; 본 명세서에서는 "모델 케이블"로 지칭한다. 또한, 케이블류에 통용되는 XLPE(가교 폴리에틸렌)는 LDPE(저밀도 폴리에틸렌)임을 알아야 하며, 이들 두 폴리머의 투과성간에는 별다른 차이가 없는 것으로 알려져 있다. 번호를 매긴 정사 각형의 알루미늄 식별 태그를 칭량하고, 튜브/와이어 결합체를 태그에 있는 두 개의 구멍 중 하나를 통해 삽입하였다. 튜브, 와이어 및 식별 태그를 조립체로서 다시 칭량하였다. 유체 조성물(즉, 톨릴에틸메틸디메틸옥시실란 대조군 유체, 또는 약 0.13 몰%의 촉매를 함유하는 톨릴에틸메틸디메틸옥시실란 조성물, 이하에서 좀더 상세히 기술됨)을 피하 주사기를 이용하여 튜브의 개방 단부에 주입하였다. 조립체를 다시 칭량하여 와이어/튜브 중의 유체 중량을 구하였다. 튜브의 개방 단부를 태그의 제 2 구멍을 통해 삽입한 다음 전술한 바와 같이 용융폐쇄하고, 조립체를 다시 칭량하여 튜브내에 밀봉된 유체의 최종량을 구하였다. 3개의 이러한 와이어/튜브 조립체를 하기에서 시험되는 각각의 유체 조성물에 대하여 제조하고, 이어서 이들을 55℃에서 유지시킨 수조에 넣었다. 주기적으로, 각각의 조립체를 수조로부터 제거하고, 블로팅 건조한 다음(blotted dry), 실온에서 칭량하여 튜브에 잔류하는 유체 조성물(즉, 초기 톨릴에틸메틸디메틸옥시실란+튜브 밖으로 확산하지 않은 이의 가수분해/축합산물)의 양을 (초기 유체 중량의 퍼센티지로 환산하여) 구하였다. 튜브에 잔류하는 %유체의 전형적인 결과를 시간의 함수로서 다양한 유체에 대하여 도 7에 나타내었으며, 각각의 포인트는 이러한 측정들의 평균을 나타낸다. 도 7로부터 알 수 있듯이, 예상대로, 대조군 유체(촉매가 없는 톨릴에틸메틸디메톡시실란; □로 표시)는 축합이 대부분 배제되었기 때문에 유체를 지속적으로 삼출하였다(예를 들면, 약 20% 이하 잔류). 이와는 반대로, 테트라이소프로필티타네이트(TIPT)와 같은 촉매가 톨릴에틸메틸디메톡시실란에 0.13 몰%로 첨가되었을 때(+로 표시), 잔류 유체 중량은 약 100시간 후 약 52%에서 변동이 없었으며, 따라서 " 잔류 플래토"를 나타내었다. 이러한 잔류 플래토 값은 약 140 및 400 경과시간 사이의 모든 측정 데이터의 평균치로 산정되었다. 이와 유사하게, 톨릴에틸메틸-디메톡시실란을 1종의 산 촉매뿐만 아니라 수종의 다른 유기금속 촉매와도 역시 약 0.13 몰%로 조합시켰으며, 이들 조성물의 평균 유체 잔류정도를 시간의 함수로서 또한 도 7에 나타내었다. 도 7에서, 시험되는 각종 촉매를 식별하기 위하여 하기의 표기법을 사용한다:
부호 촉매
◇ 트리플루오로메탄설폰산
+ 테트라이소프로필티타네이트(TIPT)
● 테트라에틸오르토티타네이트(0.12 몰%)
＊ 디부틸틴디아세테이트
X 디부틸틴디라우레이트
▲ 디부틸틴디올리에이트(0.14 몰%)
□ 없음(55℃의 수중 대조군)
◆ 없음(건조 오븐내 55℃에서 유지시킨 샘플)
강산 촉매 트리플루오로메탄설폰산(◇로 표시)은 도 7의 유기금속 촉매들 중 어느 것보다도 상당히 더 큰 잔류 플래토를 초래하였음을 알 수 있다. 더욱이, 가수분해/축합 및 생성되는 메탄올의 후속 삼출에 기인하여, 모델 케이블에 초기에 도입된 톨릴에틸메틸디메톡시실란 그램당 많아야 약 0.79 그램의 올리고머 종이 생성됨을 이해하여야 한다. 따라서, 실라놀 또는 메톡시 그룹을 갖지 않는 소정 가수 분해물의 이론적으로 가능한 잔류%에 도달하기 위해서는 본 명세서에서 보고된 유체 잔류값을 약 0.79로 나누어야 한다. 예를 들면, 55%의 실험적 잔류 플래토는 55/0.79, 또는 이론적 최대치 기준으로 가수분해물의 약 70% 잔류에 해당하게 된다.
다른 산 촉매들 역시 약 0.13 몰%의 수준에서 상기 절차에 따라 평가하였으며, 각각의 평균 잔류 플래토 값을 하기 표 2에 수록하였다.
산 촉매 pKa 톨릴에틸메틸디메틸옥시실란+0.13 몰% 산 촉매의 조성물에서의 잔류 플래토
트리플루오로메탄설폰산 -14.00 75.3%
황산 -4.00 75.7%
벤젠설폰산 -2.65 77.5%
메탄설폰산 -1.65 75.9%
질산 -1.29 68.4%
트리플루오로아세트산 -0.07 69.6%
디클로로아세트산 1.39 71.1%
인산 2.06 62.3%
아세트산 4.76 14.3%
아세트산 4.76 11.8%
물 15.74 13.6%
잔류 플래토는 약 2.1 미만의 pKa 값을 갖는 촉매에 대해 상당히 더 큼을 알 수 있다. 이러한 관찰 결과는 도 8에 그래프로 도시하였으며, 여기에서 잔류 플래토%는 산 pKa에 대하여 작도하였다.
최종적으로, 상기 모델 케이블 실험을 이용하여 톨릴에틸메틸디메톡시실란내 메탄설폰산(MSA)의 농도가 잔류 플래토 값에 미치는 영향을 측정하였으며, 이러한 상관관계는 도 9에 도시하였으며, 여기에서 곡선은 포인트의 최소 자승법(least-squares fit)이다. 이러한 작도는 그러한 강산 촉매를 예를 들면, 약 0.2 내지 0.4 중량%를 벗어나는 수준으로 첨가해서는 별 소득이 없다는 전술한 권고내용을 예증한다.

Claims (40)

  1. 폴리머 절연체에 싸여있는 중앙 연선형 컨덕터 및 컨덕터의 영역에 공극을 갖는 전기 케이블의 유전특성 증진 방법으로서,
    (a) 1종 이상의 유기알콕시실란; 및 (b) 약 2.1 미만의 pKa 값을 갖는 산 촉매를 포함하는 유전성 증진 유체 조성물로 상기 공극을 일부 또는 전부 충전하는 단계를 포함하는, 전기 케이블의 유전특성 증진 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 유전성 증진 유체 조성물은 (c) 유기금속 촉매를 추가로 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 유기금속 촉매가 디부틸틴디아세테이트, 디부틸틴디라우레이트, 테트라이소프로필 티타네이트, 디부틸틴디옥토에이트, 스태너스 옥토에이트, 또는 디메틸틴네오데코노에이트 중에서 선택되는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 유기알콕시실란이 하기식으로 표시되는 방법:
    (RO)xSiR'yR"zR'"(4-x-y-z)
    상기식에서,
    R은 탄소수 1 내지 12의 알킬 그룹을 나타내고,
    R', R", 및 R'"는 각각 독립적으로 탄소수 12 이하의 치환 또는 비치환 지방족, 불포화 지방족 또는 방향족 그룹 중에서 선택된 그룹을 나타내며,
    x는 1 내지 3의 값을 갖는 정수이며,
    y 및 z는 각각 0 내지 3의 값을 갖는 정수이다.
  5. 제 3 항에 있어서, 유기알콕시실란이 (p-톨릴에틸)메틸디메톡시실란, 페닐메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 3-시아노프로필메틸디메톡시실란, 3-시아노부틸메틸디메톡시실란, 또는 2-시아노부틸메틸디메톡시실란 중에서 선택되고, 산 촉매가 메탄설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 벤젠설폰산, 황산, 질산, 트리플루오르아세트산, 디클로로아세트산, 또는 인산 중에서 선택되는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 산 촉매가 메탄설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 벤젠설폰산, 황산, 질산, 트리플루오르아세트산, 디클로로아세트산 또는 인산 중에서 선택되는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 유전성 증진 유체 조성물이 아세토페논 또는 CAS# 129757-67-1로 표시되는 물질 중에서 선택된 부식 억제제를 추가로 포함하고, 상기 산 촉매가 테트라글라임과 먼저 복합체를 형성하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 산 촉매가 -14 내지 0의 pKa를 갖고, 유전성 증진 유체 조성물이 아세톤, 아세토페논, 또는 CAS# 129757-67-1로 표시되는 물질 중에서 선택된 부식 억제제를 추가로 포함하며, 상기 산 촉매가 테트라글라임과 먼저 복합체를 형성하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 유기알콕시실란이 하기식으로 표시되는 방법:
    (RO)xSiR'yR"zR'"(4-x-y-z)
    상기식에서,
    R은 탄소수 1 내지 12의 알킬 그룹을 나타내고,
    R', R", 및 R'"는 각각 독립적으로 탄소수 12 이하의 치환 또는 비치환 지방족, 불포화 지방족 또는 방향족 그룹 중에서 선택된 그룹을 나타내며,
    x는 1 내지 3의 값을 갖는 정수이며,
    y 및 z는 각각 0 내지 3의 값을 갖는 정수이다.
  10. 제 9 항에 있어서, R은 메틸 그룹이고, x는 2 또는 3이며, 실리콘 원자 상의 하나 이상의 다른 치환기는 방향족 그룹 또는 불포화 지방족 그룹 중에서 선택되는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 유기알콕시실란이 (p-톨릴에틸)메틸디메톡시실란, 페닐메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 3-시아노프로필메틸디메톡시실란, 3-시아노 부틸메틸디메톡시실란, 또는 2-시아노부틸메틸디메톡시실란 중에서 선택되고, 산 촉매가 메탄설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 벤젠설폰산, 황산, 질산, 트리플루오르아세트산, 디클로로아세트산, 또는 인산 중에서 선택되는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 유전성 증진 유체 조성물이 아세톤, 아세토페논, 또는 CAS# 129757-67-1로 표시되는 물질 중에서 선택된 부식 억제제를 추가로 포함하고, 상기 산 촉매가 테트라글라임과 먼저 복합체를 형성하는 방법.
  13. 폴리머 재킷에 싸여있는 중앙 연선형 컨덕터 및 컨덕터의 영역에 공극을 갖는 전기 케이블 세그멘트의 유전특성 증진 방법으로서,
    (i) 폴리머 절연 재킷의 탄성한계 이하의 압력에서 1종 이상의 유전특성-증진 유체 조성물로 상기 공극을 실질적으로 충전하는 단계; 및
    (ii) 충전된 유전특성-증진 유체 조성물을 약 50 psig 이상의 잔류압력에서 공극내에 구속시키는 단계를 포함하며, 여기에서 압력은 케이블 섹션의 전장을 따라 부여되고, 탄성한계 이하이며,
    여기서 상기 조성물이 (a) 유기알콕시실란; 및 (b) 약 2.1 미만의 pKa 값을 갖는 산 촉매를 포함하는, 전기 케이블 세그멘트의 유전특성 증진 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 유전특성-증진 유체 조성물이 (c) 유기금속 촉매를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 유기금속 촉매가 디부틸틴디아세테이트, 디부틸틴디라우레이트, 테트라이소프로필 티타네이트, 디부틸틴디옥토에이트, 스태너스 옥토에이트, 또는 디메틸틴네오데코노에이트 중에서 선택되는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 유기알콕시실란이 하기식으로 표시되는 방법:
    (RO)xSiR'yR"zR'"(4-x-y-z)
    상기식에서,
    R은 탄소수 1 내지 12의 알킬 그룹을 나타내고,
    R', R", 및 R'"는 각각 독립적으로 탄소수 12 이하의 치환 또는 비치환 지방족, 불포화 지방족 또는 방향족 그룹 중에서 선택된 그룹을 나타내며,
    x는 1 내지 3의 값을 갖는 정수이며,
    y 및 z는 각각 0 내지 3의 값을 갖는 정수이다.
  17. 제 15 항에 있어서, 유기알콕시실란이 (p-톨릴에틸)메틸디메톡시실란, 페닐메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 3-시아노프로필메틸디메톡시실란, 3-시아노부틸메틸디메톡시실란, 또는 2-시아노부틸메틸디메톡시실란 중에서 선택되고, 산 촉매는 메탄설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 벤젠설폰산, 황산, 질산, 트리플루오르아세트산, 디클로로아세트산, 또는 인산 중에서 선택되는 방법.
  18. 제 13 항에 있어서, 산 촉매가 메탄설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 벤젠설폰산, 황산, 질산, 트리플루오르아세트산, 디클로로아세트산 또는 인산 중에서 선택되는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 유전성 증진 유체 조성물이 아세톤, 아세토페논, 또는 CAS# 129757-67-1로 표시되는 물질 중에서 선택된 부식 억제제를 추가로 포함하고, 상기 산 촉매가 테트라글라임과 먼저 복합체를 형성하는 방법.
  20. 제 13 항에 있어서, 산 촉매가 -14 내지 0의 pKa을 갖고, 유전성 증진 유체 조성물이 아세톤, 아세토페논, 또는 CAS# 129757-67-1로 표시되는 물질 중에서 선택된 부식 억제제를 추가로 포함하며, 상기 산 촉매가 테트라글라임과 먼저 복합체를 형성하는 방법.
  21. 제 13 항에 있어서, 유기알콕시실란이 하기식으로 표시되는 방법:
    (RO)xSiR'yR"zR'"(4-x-y-z)
    상기식에서,
    R은 탄소수 1 내지 12의 알킬 그룹을 나타내고,
    R', R", 및 R'"는 각각 독립적으로 탄소수 12 이하의 치환 또는 비치환 지방 족, 불포화 지방족 또는 방향족 그룹 중에서 선택된 그룹을 나타내며,
    x는 1 내지 3의 값을 갖는 정수이며,
    y 및 z는 각각 0 내지 3의 값을 갖는 정수이다.
  22. 제 21 항에 있어서, R은 메틸 그룹이고, x는 2 또는 3이며, 실리콘 원자 상의 하나 이상의 다른 치환기는 방향족 그룹 또는 불포화 지방족 그룹 중에서 선택되는 방법.
  23. 제 13 항에 있어서, 유기알콕시실란이 (p-톨릴에틸)메틸디메톡시실란, 페닐메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 3-시아노프로필메틸디메톡시실란, 3-시아노부틸메틸디메톡시실란, 또는 2-시아노부틸메틸디메톡시실란 중에서 선택되고, 산 촉매는 메탄설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 벤젠설폰산, 황산, 질산, 트리플루오르아세트산, 디클로로아세트산, 또는 인산 중에서 선택되는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 유전성 증진 유체 조성물이 아세톤, 아세토페논, 또는 CAS# 129757-67-1로 표시되는 물질 중에서 선택된 부식 억제제를 추가로 포함하고, 산 촉매는 테트라글라임과 먼저 복합체를 형성하는 방법.
  25. 제 13 항에 있어서, 유전특성-증진 유체 조성물이 공극에 구속되기 전에 약 50 psig 이상의 압력으로 공급되는 방법.
  26. 제 13 항에 있어서, 유전특성-증진 유체 조성물이 잔류압력이 약 2시간 이상의 기간에 걸쳐서 본질적으로 제로(0) psig로 강하하도록 선택되는 방법.
  27. 제 13 항에 있어서, 충전 단계(i) 동안의 압력이 적어도 약 100 psig 내지 약 1000 psig이고, 단계(ii)의 잔류압력이 약 100 psig 내지 약 1000 psig인 방법.
  28. 제 27 항에 있어서, 유기알콕시실란이 (p-톨릴에틸)메틸디메톡시실란, 페닐메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 3-시아노프로필메틸디메톡시실란, 3-시아노부틸메틸디메톡시실란, 또는 2-시아노부틸메틸디메톡시실란 중에서 선택되고, 산 촉매는 메탄설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 벤젠설폰산, 황산, 질산, 트리플루오르아세트산, 디클로로아세트산, 또는 인산 중에서 선택되는 방법.
  29. 폴리머 절연체에 싸여있는 중앙 연선형 컨덕터 및 컨덕터의 영역에 공극을 갖는 전기 케이블의 유전특성을 상기 공극을 일부 또는 전부 충전시킴으로써 증진시키기 위한 유전성 증진 유체 조성물로서,
    (a) 1종 이상의 유기알콕시실란; 및
    (b) 약 2.1 미만의 pKa 값을 갖는 산 촉매를 포함하는 유전성 증진 유체 조성물.
  30. 제 29 항에 있어서, (c) 유기금속 촉매를 추가로 포함하는 유전성 증진 유체 조성물.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 유기금속 촉매가 디부틸틴디아세테이트, 디부틸틴디라우레이트, 테트라이소프로필 티타네이트, 디부틸틴디옥토에이트, 스태너스 옥토에이트, 또는 디메틸틴네오데코노에이트 중에서 선택되는 유전성 증진 유체 조성물.
  32. 제 31 항에 있어서, 유기알콕시실란이 하기식으로 표시되는 유전성 증진 유체 조성물:
    (RO)xSiR'yR"zR'"(4-x-y-z)
    상기식에서,
    R은 탄소수 1 내지 12의 알킬 그룹을 나타내고,
    R', R", 및 R'"는 각각 독립적으로 탄소수 12 이하의 치환 또는 비치환 지방족, 불포화 지방족 또는 방향족 그룹 중에서 선택된 그룹을 나타내며,
    x는 1 내지 3의 값을 갖는 정수이며,
    y 및 z는 각각 0 내지 3의 값을 갖는 정수이다.
  33. 제 31 항에 있어서, 유기알콕시실란이 (p-톨릴에틸)메틸디메톡시실란, 페닐 메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 3-시아노프로필메틸디메톡시실란, 3-시아노부틸메틸디메톡시실란, 또는 2-시아노부틸메틸디메톡시실란 중에서 선택되고, 산 촉매가 메탄설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 벤젠설폰산, 황산, 질산, 트리플루오르아세트산, 디클로로아세트산, 또는 인산 중에서 선택되는 유전성 증진 유체 조성물.
  34. 제 29 항에 있어서, 산 촉매가 메탄설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 벤젠설폰산, 황산, 질산, 트리플루오르아세트산, 디클로로아세트산 또는 인산 중에서 선택되는 유전성 증진 유체 조성물.
  35. 제 34 항에 있어서, 아세톤, 아세토페논, 또는 CAS# 129757-67-1로 표시되는 물질 중에서 선택된 부식 억제제를 추가로 포함하고, 상기 산 촉매가 테트라글라임과 먼저 복합체를 형성하는 유전성 증진 유체 조성물.
  36. 제 29 항에 있어서, 상기 산 촉매가 -14 내지 0의 pKa을 갖고, 유전성 증진 유체 조성물이 아세톤, 아세토페논, 또는 CAS# 129757-67-1로 표시되는 물질 중에서 선택된 부식 억제제를 추가로 포함하며, 상기 산 촉매가 테트라글라임과 먼저 복합체를 형성하는 유전성 증진 유체 조성물.
  37. 제 29 항에 있어서, 유기알콕시실란이 하기식으로 표시되는 유전성 증진 유 체 조성물:
    (RO)xSiR'yR"zR'"(4-x-y-z)
    상기식에서,
    R은 탄소수 1 내지 12의 알킬 그룹을 나타내고,
    R', R", 및 R'"는 각각 독립적으로 탄소수 12 이하의 치환 또는 비치환 지방족, 불포화 지방족 또는 방향족 그룹 중에서 선택된 그룹을 나타내며,
    x는 1 내지 3의 값을 갖는 정수이며,
    y 및 z는 각각 0 내지 3의 값을 갖는 정수이다.
  38. 제 37 항에 있어서, R은 메틸 그룹이고, x는 2 또는 3이며, 실리콘 원자 상의 적어도 하나의 다른 치환기는 방향족 그룹 또는 불포화 지방족 그룹 중에서 선택되는 유전성 증진 유체 조성물.
  39. 제 29 항에 있어서, 유기알콕시실란이 (p-톨릴에틸)메틸디메톡시실란, 페닐메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 3-시아노프로필메틸디메톡시실란, 3-시아노부틸메틸디메톡시실란, 또는 2-시아노부틸메틸디메톡시실란 중에서 선택되고, 산 촉매는 메탄설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 벤젠설폰산, 황산, 질산, 트리플루오르아세트산, 디클로로아세트산, 또는 인산 중에서 선택되는 유전성 증진 유체 조성물.
  40. 제 39 항에 있어서, 아세톤, 아세토페논, 또는 CAS# 129757-67-1로 표시되는 물질 중에서 선택된 부식 억제제를 추가로 포함하고, 상기 산 촉매가 테트라글라임과 먼저 복합체를 형성하는 유전성 증진 유체 조성물.
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