TWI391957B - Method for manufacturing semi - conductive waterproof filling composition for submarine cable - Google Patents

Description

海底電纜之半導電性防水充填組成物的製造方法

本發明係有關於一種海底電纜之半導電性防水充填組成物的製造方法，特別是指利用矽油、鈦白粉及導電性碳黑依一定之重量百分比，混合而成一具有耐熱性、防水性、不會殘留水氣及避免銅線變黑之半導電性防水充填組成物及海底電纜。

目前一般對於離島之供電，通常需要藉由海底電纜進行傳輸，由於海底電纜深埋海中，故必需具有極佳的防水性，才能使電力之供輸穩定。

但由於電纜線之製造通常係採用數條銅線互相絞接而成一纜芯，再於纜芯之周緣以三重一次押出方式，將內半導電層、絕緣層及外半導電層包覆於纜芯的外緣，藉以達到防止半導電層吸濕，並能免除押出過程中雜質附著，絕緣層與內、外半導電層間之密著良好無氣孔發生。但是由於纜芯在絞接的過程中，而銅線之間雖經纏繞絞接仍然會留存有間隙，並蓄積空氣於其中，所以在進行三重一次押出成型的過程中，會產生150℃以上的高溫，而使各銅線之間的空氣因受熱而轉變成水氣，而留存於電纜內部，日後將會將成銅線氧化鏽蝕，使其導電性變差，並因阻抗過大而發熱，以致於短路發生危險，同時各個銅線也會因受到150℃以上的高溫影響，而使其表面顏色變深或變黑，以致於影響到傳輸的品質。

因此，為改善上述缺點，則會在電纜填料中採用防水成份配方，其中以橡膠充當膠凝劑使用，目的在於長時間儲存期間及不同溫度狀況下，能 使結晶結構產生穩定作用；又可充當防溼層使用具有極佳特性，以避免污染物質滲入，並能防止電纜因作業當中機械力所產生的斷裂，同時，由於其黏性適當，能在押(射)出、填充電纜空隙並賦與適合支撐電線之產品特性。

其中，如中華民國93年5月21日所公告之發明第588382號「電纜填料成份」專利案，其係揭露包括一種礦物油及一種放射性氫化苯乙烯-丁二烯塊共聚物之合成橡膠，其成份之比例為：(a)礦物油從70%至90%；(b)放射性氫化苯乙烯-丁二烯塊共聚物之合成橡膠從2%至15%。

又如中華民國94年10月21日所公告之發明第I242028號「電纜凝膠」專利案，其係揭露在於除了聚丙二醇和聚醇之外，它們尚含有1至15重量%之已用矽酮油使之成為疏水性的經壓縮烟矽石〔fumed silica〕，藉以能顯著縮短產製電纜凝膠所需之時間，同時觸變的電纜凝膠的流變性及與應用有關之性質仍保持一樣好。當產製電纜凝膠時此種時間上之節省使成本能減低。

另如中華民國96年4月1日所公開之發明第200713336號「以聚丙烯為主之導線及電纜絕緣體或封套」專利案，其係揭露一種導電裝置的絕緣塗層或封套可以包括結合有一種或多種添加劑的聚合物摻合物。典型地，聚合物摻合物包括至少約30wt%的絕緣塗層或封套，較佳地是至少約40wt%的絕緣塗層或封套，更佳地是約50wt%的絕緣塗層或封套。其中典型的添加劑包括的物質像填料、顏料、交聯劑、加工助劑、金屬減活劑、增量油、抗氧化劑、穩定劑、潤滑劑、阻燃劑等等。當使用填料時，絕緣體或封套較佳地包括從大於0至約70wt%的至少一種填料，更佳地是約從10wt%至約70wt%的至少一種填料，更佳地從約20wt%至70wt%的至少一種填料。代表性的填料包括碳黑、二氧化矽(例如，玻璃珠)、滑石、碳酸鈣、黏土、氟碳化物、矽氧烷等等。適當的增量油包括(或塑化劑)包括芳香油、環烷烴 油、石蠟油或氫化(白)油和這些物質中兩種或更多的混合物。如果增量油被加入絕緣體或封套組成中，那麼典型地加入標準是每一百重量份中加入從約0.5至約25重量份，較佳地是每一百份重量份中加入從約5至約15份重量份。

上述該等專利案雖然揭露有電纜之填料、凝膠、絕緣體或封套等技術特徵，但其均無法有效克服銅線之間殘留水氣及顏色變深或變黑之缺點，故在使用上仍未盡理想。

有鑑於習知的海底電纜具有上述之缺點，故本發明提供一種海底電纜之半導電性防水充填組成物，其係由22至25wt%〔重量百分比〕之粉體與75至78 wt%之矽油組合而成一膠狀組成物，其中粉體則由91wt%之鈦白粉〔二氧化鈦(TiO2)〕與9wt%的導電性碳黑〔(C)n〕混合而成。

上述半導電性防水充填組成物之黏度值為48±10cps。

上述半導電性防水充填組成物之絕緣電阻係為1×108 Ω-cm以下。

上述半導電性防水充填組成物之耐熱溫度為150℃以上。

本發明亦為一種具有上述半導電性防水充填組成物的海底電纜製造方法，其係將該半導電性防水充填組成物利用淋膜方式成型被覆於銅線之外緣，再將至少二條以上之銅線互相絞接，使該半導電性防水充填組成物充滿於每一條銅線之間的空隙，再以刮除器刮除該等銅線外緣過多之半導電性防水充填組成物，然後以押出成型方式將內半導電層、絕緣層及外半導電層，依序包覆於該等銅線的外緣。

本發明亦為一種上述半導電性防水充填組成物的海底電纜，係於互相絞接之銅線外緣依序分別形成有內半導電層、絕緣層及外半導電層；其特徵係在於：每一條銅線之間的空隙，及該等銅線與內半導電層之間均充滿有半導電性防水充填組成物。

本發明亦為一種海底電纜之半導電性防水充填組成物的製造方法，係包含有下列步驟：A.係將91wt%之鈦白粉〔二氧化鈦(TiO2)〕與9wt%的導電性碳黑予以混合攪拌均勻；B.將混合後之粉體利用濾網進行篩選，並將大於濾網篩孔網目之粉體顆粒予以研磨；C.然後將篩選研磨過後22至25wt%之粉體與75至78 wt%之矽油共同混合；D.將其攪拌後形成一膠狀之半導電性防水充填組成物。

上述步驟B中篩網之篩孔係為60網目。

上述步驟D中之攪拌時間為30至45分鐘。

本發明具有下列之優點：

1.本發明係利用半導電性防水充填組成物，可以充滿於每一條相互絞接銅線之間的空隙，可使內半導電層、絕緣層及外半導電層與銅線間之密著性良好，無任何氣孔產生，不會因殘留有空氣而變成水氣，故能防止銅線因鏽蝕而阻抗過大，而發熱造成短路發生危險者。

2.本發明利用該半導電性防水充填組成物之耐熱性，可以於150℃高溫下，使該等銅線之顏色不會變深或變黑，以避免銅線產生質變者。

3.本發明利用半導電性防充填組成物之被覆，可以免除押出過程中造成雜質附著，而影響到導電性。

4.本發明並利用半導電性防水充填組成物之阻隔作用，可以確保海水不會滲入到海底電纜內部，以達到完全防水之功效，可以延長海底電纜之使用壽命。

(1)‧‧‧半導電性防水充填組成物

(2)‧‧‧銅線

(3)‧‧‧刮除器

(4)‧‧‧內半導電層

(5)‧‧‧絕緣層

(6)‧‧‧外半導電層

第一圖係為本發明海底電纜之半導電性防水充填組成物之製造步驟流程圖。

第二圖係為本發明所製成之海底電纜剖視圖。

第三圖係為本發明於銅線外緣被覆半導電性防水充填組成物後進行絞 接及刮除多餘防水充填組成物之簡單示意圖。

本發明係為一種海底電纜之防水充填組成物，其係由22至25wt%〔重量百分比］之粉體與75至78 wt%之矽油組合而成一膠狀組成物，其中粉體則由91wt%之鈦白粉〔二氧化鈦(TiO2)〕與9wt%具導電性的碳黑〔(C)n〕混合而成。

上述半導電性防水充填組成物係不含有任何水份，且黏度值〔轉速：50rpm〕為48±10cps，並具有半導電性質，其絕緣電阻係為1×108 Ω-cm以下，而耐熱溫度可達150℃以上。

本發明係為一種海底電纜之半導電性防水充填組成物的製造方法，如第一圖所示，包含有下列步驟：

A.混合粉體：係將91wt%之鈦白粉〔二氧化鈦(TiO2)〕與9wt%的導電性碳黑予以混合攪拌均勻。

B.篩選研磨：係將上述混合後之粉體置入於研磨機中，利用一具有60網目篩孔的濾網進行篩選，再將大於濾網篩孔的粉體顆粒利用研磨機予以研磨，使其粒徑可小於60網目。

C.加入矽油：然後將篩選及研磨過後22至25wt%之粉體加入75至78 wt%之矽油，再共同置入於攪拌器內。

D.混合攪拌：將已加入矽油之粉體予以充分混合攪拌，經攪拌30至45分鐘後，則可形成一灰色膠狀之半導電性防水充填組成物。

本發明係為一種海底電纜及其製造方法，如第二圖所示，其係將矽油、鈦白粉及導電性碳黑依照重量百分比〔wt%〕為77：20：2之比例，予以攪拌混合而成一半導電性防水充填組成物(1)，再將該半導電性防水充填組成物(1)，利用淋膜方式成型被覆於銅線(2)之外緣，其淋膜之方式如第三圖所示，係將半導電性防水充填組成物(1)由上往下形成一水幕狀態，再將 該銅線(2)使其通過該等半導電性防水充填組成物(1)，如此，則可於該等銅線(2)之外緣被覆有一層半導電性防水充填組成物(1)，然後將至少二條以上之銅線(2)互相絞接而成一纜芯後，可使該半導電性防水充填組成物(1)充滿於每一條銅線(2)之間的空隙，最後再以刮除器(3)包覆於該等銅線(2)之外緣，予以刮除該等銅線(2)外緣過多之半導電性防水充填組成物(1)，然後再以三重一次押出成型方式，將內半導電層(4)、絕緣層(5)及外半導電層(6)依序包覆於該等銅線(2)的外緣，藉以構成一海底電纜者。

如果係製造直徑較粗的海底電纜時，則需要絞接多條以上之纜芯，其係可再重覆上述步驟，將上述每一條已製造完成之纜芯，再利用淋膜方式於其外緣被覆有半導電性防水充填組成物(1)，然後將多條纜芯予以絞接後，再經刮除及押出成型等步驟，而製成一具有同等功效且直徑較粗之海底電纜。

如此，利用該防水充填組成物(1)之耐熱性，即使於150℃高溫下，仍使該等銅線(2)之顏色不會變深或變黑，而可由於半導電性防水充填組成物(1)係已填滿了每一條銅線(2)之間的空隙，使內半導電層(4)、絕緣層(5)及外半導電層(6)與銅線(2)間之密著性良好，而無任何氣孔產生，故不會因殘留有空氣而變成水氣的狀況發生，以避免銅線(2)因鏽蝕而阻抗過大，造成短路而發生危險；並利用半導電性防水充填組成物(1)之阻隔作用，也可確保海水不會滲入到海底電纜內部，達到完全防水，並能免除押出過程中雜質附著。

(1)‧‧‧半導電性防水充填組成物

(2)‧‧‧銅線

(4)‧‧‧內半導電層

(5)‧‧‧絕緣層

(6)‧‧‧外半導電層

Claims (3)

1. 一種海底電纜之半導電性防水充填組成物的製造方法，係包含有下列步驟：A.係將91wt%之鈦白粉〔二氧化鈦(TiO2)〕與9wt%的導電性碳黑予以混合攪拌均勻；B.將混合後之粉體利用濾網進行篩選，並將大於濾網篩孔網目之粉體顆粒予以研磨；C.然後將篩選研磨過後22至25wt%之粉體與75至78 wt%之矽油共同混合；D.將其攪拌後形成一膠狀之半導電性防水充填組成物。
2. 如申請專利範圍第1項所述海底電纜之半導電性防水充填組成物的製造方法，其中步驟B中篩網之篩孔係為60網目。
3. 如申請專利範圍第1項所述海底電纜之半導電性防水充填組成物的製造方法，其中步驟D中之攪拌時間為30至45分鐘。