【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は電気通信機器、送電線等に用いる接地
抵抗低減剤に関するものである。
従来、電気設備には保安のため接地工事が施行
されているが、電気事業法に伴う省令即ち電気設
備基準に定められている接地抵抗値を保つことが
困難な土壤が多い。そのため導電性ゲル物質を土
中へ注入しそこにアース棒を埋込んで接地するこ
とが広く行われているが多くの問題点を有してい
る。即ち、従来の導電性ゲル物質としては、リグ
ニンとクロムとを混合したもの、石膏に電解質を
加えたもの、アクリル樹脂に導電剤を加えたもの
等が用いられているが、これらは使用材料の毒性
による環境汚染を招くことがある、アース棒を腐
食させやすい、導電性の保持が悪い、作業性に劣
る等の欠点を有しているのである。また、土木工
事において硬化剤として広く利用されている水溶
性硅酸塩を導電性塩類と併用して接地抵抗低減剤
に用いることも考えられており、水溶性硅酸塩を
ゲル化して土中で適切な状態に硬化させることが
重要な課題となつている。例えばアクリル酸塩を
用いて水溶性硅酸塩と互いの欠点を改良させるこ
とが特公昭47−40955号公報に提案されている
が、水ガラスのような水溶性硅酸塩をそのままゲ
ル化したものは粘度が高く土中への滲透性がよく
ないという欠点があり、滲透性を良好ならしめる
ため稀釈するとゲル化能力を失つて硬化しないと
いう問題を生じる。
本発明はこれらの欠点を伴わない、即ち無毒性
にして安定した導電性を保持し且つ土中へ容易に
注入することが可能であるとともに必ず硬化して
アース棒を確実に埋込むことができる接地抵抗低
域剤を提供するもので、水溶性硅酸塩を酸性液剤
で処理して得られた酸性シリカゾルと、導電性塩
類と、前記酸性シリカゾルを中性乃至弱酸性領域
でゲル化させるためのアルカリ剤とからなること
を特徴とし、これらの混合液を土中へ注入して中
性領域乃至中性−酸性領域でゲル化させることに
より所要の導電性ゲル物質を得るようにしたもの
である。
即ち本発明に係る接地抵抗抵減剤は主剤である
酸性シリカゾルと中性乃至弱酸性領域でゲル化を
行わせる硬化剤であるアルカリ剤とを必須成分と
するもので、水溶性硅酸塩を酸性液材で処理する
ことによつて得られた酸性シリカゾルが用いられ
る。
水溶性硅酸塩としてはJIS Ｋ−1408に規定され
る３号硅酸ソーダが好ましいが、他の硅酸ソー
ダ、硅酸カリならびにそれらの混合物を用い得る
ことは勿論である。水溶性硅酸塩より酸性シリカ
ゾルを製造する酸性液剤としては有機酸、無機酸
およびそれらの塩類の一種または二種以上の水溶
液が使用可能であるが、有害性、腐食性、経済性
の点から塩酸、燐酸、硫酸等の無機酸およびそれ
らの塩類を用いるのがよい。また、この酸性液剤
は酸性シリカゾルの硬化速度に影響を与えるもの
で、水溶性硅酸塩100重量部に対し固形分を10重
量部以下の適宜量を用いる。導電性塩類は導電性
ゲル物質に安定した導電性を与えるもので、水溶
性の塩類であればいずれも使用可能であるが、経
済性の面から塩化アンモニウム、塩化ナトリウ
ム、硫酸アンモニウム等の無機塩類が好ましく、
水溶性硅酸塩100重量部に対し５重量部以下の適
宜量を加えるのがよい。
前記の各物質からなる主剤は、一般に水溶性硅
酸塩の水溶液に導電性塩類をそのまま或いは水溶
液として酸性液剤とともに加え撹拌混合すること
によつて作られるもので、水溶液を作る水は水道
水、井戸水、雨水、河川水のいずれであつてもよ
く、また人力、動力のいずれの手段で撹拌混合し
てもよい。
水溶性硅酸塩殊に水硝子を酸性液剤で処理して
得た酸性シリカゾルは活性化しているため一定時
間後に必ずゲル化するが、その時間はシリカゾル
の濃度、温度、PH値によつて異なるのでゲル化時
間をなるべく一定化してゾルの状態を長時間安定
よく保持するようにPH値を1.0乃至1.5程度に調整
しておくのが実用上好ましい。もつとも、主剤の
原料を施工現場で混合して酸性シリカゾルを作り
直ちにアルカリ剤を加えて調合することもあり、
この場合は前記のPH値に拘わらない。
このように本発明の主剤である酸性シリカゾル
はゲル化時間の長い薬液と同様にゲル化能力を有
して居り、施工現場で土中へ注入したとき短時間
でゲル化させるためアルカリ剤が用いられる。酸
性シリカゾルを中和反応を利用して中性領域乃至
中性−酸性領域一般には中性領域でゲル化させる
ためのゲル化剤として使用されるアルカリ剤とし
ては酸性シリカゾルを中和可能であつて水に可溶
性のすべてのアルカリ剤を使用することができる
が、ゲル化時間の調整の容易性、経済性から水硝
子、炭酸ソーダ、重炭酸ソーダ、カセイソーダ等
が好ましく、その一種または二種以上を所望のPH
値、ゲル化時間に応じ調節して用いる。
尚、本発明の抵抗低減剤に含有される硅酸
（SiO2）はほぼ0.5乃至20％の範囲内とするのがよ
い。即ち、0.5％以下では電気抵抗値の持続性が
失われやすく、また20％以上では酸性シリカゾル
が析出するため作業性に難点を生じるからであ
る。またアルカリ剤として水硝子は強アルカリ性
を示しゲル化時間の調整が困難な傾向を有してい
るので少量使用するのがよく、これに対し重炭酸
ソーダは最も弱アルカリ性であるためゲル化時間
の調整がきわめて容易である。炭酸ソーダはこれ
らの中間のアルカリ剤であるため瞬結領域も含め
たゲル化時間の調整が可能である。もつとも、土
壤の地質、含有水分、温度更に注入方法によつて
主剤に対する硬化剤の配合割合を調整することは
勿論であり、これらを混合して５乃至10分間程度
で硬化が完了し且つ得られた導電性ゲル物質は中
性領域乃至中性−酸性領域であるようにする。
以上のように本発明は水溶性硅酸塩を酸性液剤
で処理して得られた酸性シリカゾルと、導電性塩
類と、前記酸性シリカゾルを中性乃至弱酸性領域
でゲル化させるためのアルカリ剤とからなるもの
であるから、無臭性であると共に原料、製品に有
害物質を含有して居らず、且つ耐水性に富んでい
ることから従来のアルカリ領域または強酸領域の
抵抗低減剤のように環境汚染を招くということが
ないばかりか金属に対する腐食性が少ないためア
ース棒を腐食させ難く、更に導電性の保持が良好
で接地抵抗の低減効果が安定しているものであ
る。そして、酸性シリカゾルは一般式SiO2・
nH2SO4であたえられ、コロイド化学的にみれば
Si+++を生成するするものであつて、これをアル
カリ性の硬化剤を用いて中和して硬化させるた
め、従来のように強アルカリ性を呈しコロイド化
学的にみればSiO- 3を生成する水溶性硅酸塩（水
硝子）を酸性の硬化剤を用いて中和して硬化させ
るものに比べて硬化の際の反応性が低いので硬化
時間の調整が容易で取扱い易く、且つ固結性、固
結強度が優れているのでアース棒を埋込んで耐久
性ある接地抵抗低減効果が期待でき、更に粘性が
低くしかも稀釈しても必ずゲル化して硬化するの
で土中への注入と浸透とが容易且つ良好に行なわ
れるものである等のすぐれた諸効果を有するもの
である。
次に本発明の実施例を述べる。
尚、比較品として市販の尿素系抵抗低減剤（比
較品Ａ）、石膏系抵抗低減剤（比較品Ｂ）、黒鉛系
抵抗低減剤（比較品Ｃ）を用いた。
実施例 １
JIS3号硅酸ソーダ８％水溶液（4.5）、燐酸45
％水溶液（1.6）、塩化ナトリウム10％水溶液
（4.5）からなる主剤とJIS3号硅酸ソーダ33.3％
水溶液（9.4）との混合物からなる本発明品20
および比較品Ａ、Ｂ、Ｃの各20を銅棒電極を
打込んだローム層の深さ75cm、直径60cmの入口穴
へそれぞれ流し込み埋戻した後にそれらの接地抵
抗の経時変化を調べた所、下表の結果を得た。
尚、施工前の接地抵抗は110（Ω）であつた。
The present invention relates to a grounding resistance reducing agent used in telecommunications equipment, power transmission lines, etc. Conventionally, electrical equipment has been grounded for safety reasons, but in many cases, it is difficult to maintain the grounding resistance value specified in the ministerial ordinances accompanying the Electricity Business Law, that is, the electrical equipment standards. For this reason, it is widely practiced to inject a conductive gel material into the soil and bury a grounding rod therein for grounding, but this method has many problems. In other words, conventional conductive gel materials include mixtures of lignin and chromium, gypsum with electrolytes added, and acrylic resins with conductive agents. It has disadvantages such as it may cause environmental pollution due to toxicity, it tends to corrode the grounding rod, it has poor conductivity, and it has poor workability. It is also being considered that water-soluble silicates, which are widely used as hardening agents in civil engineering work, can be used in combination with conductive salts to reduce ground resistance. Curing it to an appropriate state has become an important issue. For example, it has been proposed in Japanese Patent Publication No. 47-40955 to use acrylate to improve the drawbacks of water-soluble silicates, but it has been proposed that water-soluble silicates such as water glass be directly gelled. The problem is that it has a high viscosity and does not penetrate well into the soil, and if it is diluted to improve its permeability, it loses its gelling ability and does not harden. The present invention does not have these disadvantages, that is, it is non-toxic, maintains stable conductivity, can be easily injected into the soil, and can always harden to embed the earth rod reliably. This product provides a grounding resistance low range agent, which includes an acidic silica sol obtained by treating a water-soluble silicate with an acidic liquid, conductive salts, and gels the acidic silica sol in a neutral to weakly acidic region. The mixture is injected into the soil and gelled in a neutral region or neutral-acidic region to obtain the required conductive gel material. be. That is, the grounding resistance reducer according to the present invention has as essential components an acidic silica sol as a main ingredient and an alkaline agent as a hardening agent that causes gelation in a neutral to weakly acidic region. An acidic silica sol obtained by treatment with an acidic liquid material is used. As the water-soluble silicate, No. 3 sodium silicate specified in JIS K-1408 is preferred, but other sodium silicate, potassium silicate, and mixtures thereof may of course be used. As the acidic liquid for producing acidic silica sol from water-soluble silicate, an aqueous solution of one or more of organic acids, inorganic acids, and their salts can be used, but from the viewpoint of toxicity, corrosivity, and economic efficiency, Inorganic acids such as hydrochloric acid, phosphoric acid, and sulfuric acid and their salts are preferably used. Furthermore, this acidic liquid agent affects the curing speed of the acidic silica sol, and is used in an appropriate amount with a solid content of 10 parts by weight or less per 100 parts by weight of the water-soluble silicate. Conductive salts provide stable conductivity to conductive gel substances, and any water-soluble salt can be used, but from an economic standpoint, inorganic salts such as ammonium chloride, sodium chloride, and ammonium sulfate are preferred. Preferably,
It is preferable to add an appropriate amount of 5 parts by weight or less to 100 parts by weight of the water-soluble silicate. The base agent consisting of each of the above-mentioned substances is generally made by adding conductive salts to an aqueous solution of water-soluble silicate as it is or as an aqueous solution together with an acidic liquid and stirring and mixing.The water for making the aqueous solution is tap water, It may be well water, rain water, or river water, and may be stirred and mixed by either manual or power means. Acidic silica sol obtained by treating water-soluble silicates, especially water glass, with an acidic solution is activated and will necessarily gel after a certain period of time, but this time will vary depending on the concentration, temperature, and pH value of the silica sol. Therefore, it is practically preferable to adjust the pH value to about 1.0 to 1.5 in order to keep the gelation time as constant as possible and maintain the sol state stably for a long time. However, sometimes the raw materials for the main agent are mixed at the construction site to create an acidic silica sol, and then an alkaline agent is added immediately.
In this case, the above PH value does not matter. As described above, the acidic silica sol, which is the main ingredient of the present invention, has the same gelling ability as a chemical solution with a long gelling time, and an alkaline agent is used to gel it in a short time when it is injected into the soil at a construction site. It will be done. An alkaline agent used as a gelling agent to gel an acidic silica sol in a neutral region or a neutral-acidic region, generally in a neutral region, by utilizing a neutralization reaction, is capable of neutralizing acidic silica sol. All alkaline agents soluble in water can be used, but water glass, soda carbonate, bicarbonate soda, caustic soda, etc. are preferred from the viewpoint of ease of adjusting gelation time and economical efficiency, and one or more of them can be used as desired. PH
Adjust and use depending on the value and gelation time. The amount of silicic acid (SiO 2 ) contained in the resistance reducing agent of the present invention is preferably within the range of approximately 0.5 to 20%. That is, if it is less than 0.5%, the sustainability of the electrical resistance value is likely to be lost, and if it is more than 20%, acidic silica sol will precipitate, causing difficulties in workability. As an alkaline agent, water glass is strongly alkaline and tends to make it difficult to adjust the gelation time, so it is best to use a small amount.On the other hand, bicarbonate of soda is the weakest alkaline, so it is difficult to adjust the gelation time. It's extremely easy. Since soda carbonate is an alkaline agent between these, it is possible to adjust the gelation time including the instantaneous setting range. However, it is of course necessary to adjust the ratio of curing agent to the main agent depending on the geology of the pot, the moisture content, the temperature, and the injection method. The conductive gel material is in a neutral region or a neutral-acidic region. As described above, the present invention comprises an acidic silica sol obtained by treating a water-soluble silicate with an acidic solution, a conductive salt, and an alkaline agent for gelling the acidic silica sol in a neutral to weakly acidic region. Because it is odorless and contains no harmful substances in raw materials or products, it is also highly water resistant, so it does not pollute the environment like conventional resistance reducers in the alkaline or strong acid range. Not only does it not cause corrosion, it is less corrosive to metals, so it is difficult to corrode the earth rod, and it also maintains good conductivity and has a stable earthing resistance reduction effect. And acidic silica sol has the general formula SiO 2
Given by nH 2 SO 4 , from a colloidal chemical perspective
It produces Si +++ , which is neutralized and hardened using an alkaline curing agent, so it exhibits strong alkalinity like conventional methods and from a colloidal chemical perspective, it produces SiO - 3 . Compared to those that are cured by neutralizing water-soluble silicates (water vitreous) using an acidic curing agent, the reactivity during curing is lower, so the curing time can be easily adjusted, and the curing time is easier to handle. It has excellent consolidation strength, so you can expect a durable ground resistance reduction effect by embedding a grounding rod.Furthermore, it has a low viscosity and always gels and hardens even when diluted, so it is easy to inject into the soil and penetrate. It has various excellent effects such as being easily and satisfactorily carried out. Next, examples of the present invention will be described. In addition, a commercially available urea-based resistance reducing agent (comparative product A), a gypsum-based resistance reducing agent (comparative product B), and a graphite-based resistance reducing agent (comparative product C) were used as comparative products. Example 1 JIS No. 3 sodium silicate 8% aqueous solution (4.5), phosphoric acid 45
% aqueous solution (1.6), base agent consisting of 10% sodium chloride aqueous solution (4.5) and JIS No. 3 sodium silicate 33.3%
Inventive product 20 consisting of a mixture with an aqueous solution (9.4)
And after pouring 20 pieces each of comparative products A, B, and C into an entrance hole with a depth of 75 cm and a diameter of 60 cm in a loam layer into which a copper rod electrode had been implanted and backfilling, the change in ground resistance over time was investigated. The results shown in the table below were obtained.
The ground resistance before construction was 110 (Ω).
【表】
実施例 ２
実施例１と同一配合の本発明品20および比較
品Ａを銅棒電極を打込んだ砂地層の深さ75cm、直
径60cmの入口穴へそれぞれ流し込み埋戻した後に
それらの接地抵抗の経時変化を調べた所、下表の
結果を得た。尚、施工前の接地抵抗は1000（Ω）
以上であつた。[Table] Example 2 Inventive product 20 and Comparative product A having the same composition as in Example 1 were poured into the entrance hole of 75 cm depth and 60 cm diameter in the sand layer into which the copper rod electrode was implanted, and the holes were backfilled. When we investigated the change in ground resistance over time, we obtained the results shown in the table below. In addition, the ground resistance before construction is 1000 (Ω)
That's all.
【表】
実施例 ３
JIS3号硅酸ソーダ８％水溶液（900ml）、燐酸45
％水溶液（32ml）、塩化ナトリウム10％水溶液
（900ml）からなる主剤とJIS3号硅酸ソーダ33.3％
水溶液（1880ml）との混合物からなる本発明品
400mlを鉄、銅、亜鉛の25×80×0.5（mm）の各板
を予め入れておいた各ビーカーに注入して硬化さ
せ腐食状況を調べた。前記と同じ金属板の比較品
Ａ、Ｂによる腐食状況をそれぞれビーカー内で調
べた。各金属板は抵抗低減剤からとり出し水洗し
て重量を秤量し腐食による減量比を測定し下表の
結果を得た。但し、イは鉄、ロは銅、ハは亜鉛、
数値は％である。[Table] Example 3 JIS No. 3 sodium silicate 8% aqueous solution (900ml), phosphoric acid 45
% aqueous solution (32ml), base agent consisting of 10% sodium chloride aqueous solution (900ml) and JIS No. 3 sodium silicate 33.3%
The product of the present invention consists of a mixture with an aqueous solution (1880ml)
400 ml was poured into each beaker containing 25 x 80 x 0.5 (mm) plates of iron, copper, and zinc, allowed to harden, and the corrosion status was examined. The corrosion status of comparative products A and B of the same metal plates as above was examined in a beaker. Each metal plate was taken out from the resistance reducing agent, washed with water, weighed, and the weight loss ratio due to corrosion was determined, and the results shown in the table below were obtained. However, A is iron, B is copper, C is zinc,
Values are in %.
【表】【table】