KR20110132519A

KR20110132519A - 전기저항 석재 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20110132519A
Application number: KR1020110051339A
Authority: KR
Inventors: 요시토 오사와; 유키히로 스즈키
Original assignee: 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤; 가부시키가이샤 그라스논
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2011-12-08
Also published as: TW201223920A; JP2011251875A; CN102432213A

Abstract

(A) 1분자중에 Si-H 결합을 적어도 3개 함유하는 오르가노폴리실록산 100질량부,
(B) 백금 촉매 0.0001~10질량부
를 함유하여 이루어지는 조성물을 입경 5~50mm의 건조자연석의 표면에 부착시켜 가열 처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기저항 석재.
본 발명에 의하면, 내마모성이 우수하고, 환경면, 독성면에서 문제가 없는 실리콘 발수층에 의해 발수성과 비보수성이 얻어지기 때문에, 사람이 걸어도, 물에 노출되어도, 건조한 자연석이 물을 머금지 않고, 물을 튕겨내며, 장기에 걸쳐 높은 전기저항을 유지할 수 있어, 그 자연석을 전기 관계 등의 시설의 주위에 부설함으로써, 보폭전압이나 접촉전압을 저감할 수 있다.

Description

전기저항 석재 및 그 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRIC REGISTANCE STONE}

본 발명은 높은 전기저항 값을 장기간 유지하는 전기저항 석재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

전력, 통신이나 철도 등의 보수·점검·관리 등에 있어서는, 감전 등으로부터 작업자를 방호하는 안전한 작업 환경을 확보할 필요가 있다. 그리고, 그것을 위한 하나의 방법으로서, 낙뢰로부터 신체를 보호하기 위한 야외활동용의 내전복(耐電服) 등이 제안되어 있는(일본 특허 공개 평6-235102호 공보 : 특허문헌 1) 점에서, 특수한 작업복에 의해 감전 등을 방지하는 것이 생각된다.

그런데, 전력, 통신이나 철도 등의 시설의 주위에서는, 이상 전압 등이 발생한 경우의 안전을 확보하기 위해서, 지락전류를 대지에 방류하는 경우가 있어, 시설 주위에서 작업하는 작업자에게 보폭전압이나 접촉전압이 가해질 우려가 있다. 또한, 보폭전압은 접지극에 대전류가 흐를 때, 대지의 전위의 경사에 의해 지표 표면의 2점간에 전위차가 생기고, 이것에 의해 인체의 양 다리 사이에 가해지는 전압이며, 상기 접촉전압은 접지극에 대전류가 흐를 때, 대지의 전위의 경사에 의해, 접지한 물체와 그 물체로부터 조금 떨어진 지표면과의 사이에 전위차가 생기고, 접지한 물체에 인체가 접촉한 경우에 인체에 가해지는 전압이다. 그리고, 이들을 방지하기 위해서는, 내전복 등을 사용하는 것이 생각되는데, 특수한 내전복을 상시 착용하는 것은 작업성의 저하를 초래하는 등의 문제가 있고, 또, 보다 안전성을 확보하기 위해서는, 상기 보폭전압이나 접촉전압을 저감하는 것이 바람직하다. 본 발명자들은 보폭전압이나 접촉전압을 저감할 수 있는 전기저항 석재로서 자연석의 표면을 실리콘계 발수 피막으로 처리한 것이 유효한 것을 제안했다(일본 특허 공개 2007-191371호 공보 : 특허문헌 2). 그러나, 마모에 대한 효과의 내구성에 과제가 있었다. 또한, 구체예로서 나타낸 Si-H 함유 실록산과 주석 촉매로 이루어지는 피막은 주석 화합물을 함유하고 있는 점에서 환경면, 독성면에서도 과제가 남는 것이었다.

또, 본 발명자들은 Si-H 함유 실록산과 백금 촉매를 처리한 발수 자갈을 제안하고 있(일본 특허 제3804759호 공보 : 특허문헌 3)는데, 전기저항성이나 내마모성의 지견은 전혀 없었다.

일본 특허 공개 평6-235102호 공보 일본 특허 공개 2007-191371호 공보 일본 특허 제3804759호 공보

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 전기저항 값의 마모에 의한 열화가 적고, 환경면, 독성면에서도 문제가 없는 전기저항 석재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 검토를 행한 결과, 1분자중에 Si-H 결합을 적어도 3개 함유하는 오르가노폴리실록산과 백금 촉매, 바람직하게는 이들에 더하여 반응제어제를 주성분으로 하여 이루어지는 조성물을, 건조한 입경 5~50mm의 자연석의 표면에 부착시켜, 50~250℃에서 가열 처리함으로써, 장기간 안정적인 고전기저항을 유지할 수 있고, 전기 관계 시설의 주위에 부설하여 보폭전압, 접촉전압의 저감에 유효한 전기저항 석재가 얻어지는 것을 알아내어, 본 발명을 이루기에 이르렀다.

따라서, 본 발명은 하기 전기저항 석재 및 그 제조 방법을 제공한다.

청구항 1 :

(A) 1분자중에 Si-H 결합을 적어도 3개 함유하는 오르가노폴리실록산 100질량부,

(B) 백금 촉매 0.0001~10질량부

를 함유하여 이루어지는 조성물을 입경 5~50mm의 건조자연석의 표면에 부착시켜 가열 처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기저항 석재.

청구항 2 :

조성물이 또한 (C) 반응제어제를 (A)성분 100질량부에 대하여 0.01~10질량부 함유하는 청구항 1에 기재된 전기저항 석재.

청구항 3 :

(B) 백금 촉매 0.0001~10질량부

를 함유하여 이루어지는 조성물을 입경 5~50mm의 건조자연석의 표면에 부착시키고, 50~250℃에서 가열 처리하는 것을 특징으로 하는 전기저항 석재의 제조 방법.

청구항 4 :

조성물이 또한 (C) 반응제어제를 (A)성분 100질량부에 대하여 0.01~10질량부 함유하는 청구항 3에 기재된 전기저항 석재의 제조 방법.

청구항 5 :

회전 구동 수단에 의해 회전하는 회전 드럼내에 입경 5~50mm의 자연석을 투입하고, 회전 드럼에 부착설치된 가열 수단에 의해 상기 자연석을 건조, 가열함과 아울러, 회전 드럼에 부착설치된 분무 수단에 의해 청구항 3 또는 4에 기재된 조성물을 상기 자연석에 분무하여, 자연석을 처리하도록 한 청구항 3 또는 4에 기재된 전기저항 석재의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 내마모성이 우수하고, 환경면, 독성면에서 문제가 없는 실리콘 발수층에 의해 발수성과 비보수성(非保水性)이 얻어지기 때문에, 사람이 걸어도, 물에 노출되어도, 건조한 자연석이 물을 머금지 않고, 물을 튕겨내며, 장기에 걸쳐 높은 전기저항을 유지할 수 있어, 그 자연석을 전기 관계 등의 시설의 주위에 부설함으로써, 보폭전압이나 접촉전압을 저감할 수 있다.

또한, 전기 관계 시설은 전력, 통신이나 철도의 주위에 전류를 방류할 가능성이 있는 시설을 나타낸다.

이 경우, 조성물에 반응제어제를 함유시키면, 처리할 때의 경화 반응 시간을 제어할 수 있으므로 자연석 표면에 균일한 코팅 피막을 부여하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 전기저항 석재의 단면도이다.
도 2는 동 전기저항 석재를 얻기 위한 일부를 단면으로 한 제조 장치의 측면도이다.
도 3은 동 제조 장치의 평면도이다.
도 4는 동 사용예를 설명하는 단면도이다.
도 5는 전기저항의 측정 장치의 사시도이다.
도 6은 실시예 1에 있어서의 실험품과 비교품과 모래의 저항율을 비교하는 그래프도이다.
도 7은 동 실험품과 비교품의 함수(含水) 특성을 나타내는 그래프도이다.
도 8은 동 제조 공정을 설명하는 타임차트도이다.

본 발명의 전기저항 석재에 있어서, 자연석으로서는, 화강암, 사암, 점판암 등을 들 수 있고, 강자갈이 바람직하다. 입경은 5~50mm, 특히 20~40mm의 것이 사용된다. 입경이 5mm보다 작아도, 50mm보다 커도 목표로 하는 접지저항값이 얻어지지 않는 경우가 있다. 또한, 입경은 평균 외경을 말하고, 구체적으로는 노기스에 의해 측정할 수 있다.

또, 본 발명의 전기저항 석재에 있어서, 자연석을 처리하는 조성물을 구성하는 오르가노폴리실록산(A)은 1분자중에 Si-H 결합을 적어도 3개 함유하는 오르가노하이드로젠폴리실록산이며, 1분자중에 Si-H 결합을 적어도 3개 함유하는 오르가노하이드로젠폴리실록산이면 특별히 제한되지 않지만, 하기 일반식에서 나타내는 것이 바람직하다.

[SiO₂]_p[RSiO_3/2]_q[R₂SiO]_r[R₃SiO_1/2]_s

여기서, R은 수소 원자, 동일 또는 이종의 탄소수 1~20의 알킬기, 또는 탄소수 1~20의 아릴기이며, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 데실기, 테트라데실기, 옥타데실기, 페닐기, 톨릴기, 나프틸기 등을 들 수 있지만, 수소 원자 이외에는 바람직하게는 메틸기이다. p, q, s는 각각 0 이상의 정수, r은 3 이상의 정수이며, 바람직하게는 p는 0~5, q는 0~10, s는 0~50, r은 3~1,000이며, 더욱 바람직하게는 p는 0~2, q는 0~5, s는 0~10, r은 3~500이다.

본 발명에 있어서, 기재에 대한 밀착성은 규소 원자에 결합한 수소 원자에 의해 발현되고 있다고 생각되기 때문에, 상기 오르가노폴리실록산은 수소 원자가 직결하고 있는 규소 원자의 비율이 전체의 50질량% 이상인 것이 바람직하고, 특히 70질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 수소 원자가 직결하고 있는 규소 원자의 비율은 100질량%여도 된다. 이 오르가노폴리실록산의 분자 구조에 대해서는 특별히 제한은 없으며, 쇄상, 분기상, 환상의 어느 것이어도 되는데, 작업성의 관점에서 25℃에 있어서의 점도가 5~50,000mPa·s가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~5,000mPa·s이다. 또한, 이 점도는 회전 점도계를 사용한 경우의 값이다.

이러한 오르가노폴리실록산의 구체예로서는 하기 식(1)~(4)의 것을 들 수 있다.

이들 중에서, 식 (1)~(3)의 것이 바람직하고, 특히 식 (1)의 것이 바람직하다.

이러한 오르가노폴리실록산은 공지의 방법에 의해 합성할 수 있다. 예를 들면, 황산과 같은 촉매의 존재하에, Si-H 결합 함유 환상 실록산과 옥타메틸시클로테트라실록산 등의 환상 실록산, 헥사메틸디실록산, 1,1,3,3-테트라메틸디실록산 등을 평형화 반응시킴으로써 얻어진다. 또, 메틸디클로로실란, 트리메틸클로로실란, 디메틸클로로실란 등의 공가수분해 축합 반응에 의한 종래 공지의 방법에 의해 합성할 수도 있다.

다음에, (B)성분인 백금 촉매는 Si-H 결합 함유 오르가노폴리실록산을 가교 경화시키기 위해서 배합하는 것이며, 구체적으로는, 예를 들면 염화백금산, 알코올변성염화백금산, 염화백금산-비닐실록산착체 등을 들 수 있다. 이들 백금 화합물 중에서도 비닐실록산과 백금 화합물과의 착체, 이것을 또한 알코올변성한 것이 바람직하고, 특히 일본 특허 공고 소33-9969호 공보에 기재된 염화백금산, 또는 비닐실록산과 염화백금산과의 착체가 바람직하다. (B)성분의 배합량은 (A)성분 100질량부에 대하여 0.0001~10질량부이며, 0.0001질량부 미만에서는 가교 촉매 효과가 없고, 10질량부를 넘어도 이점은 없어 비경제적이 된다. 바람직하게는 0.005~1질량부이다.

또한, 이 (A)성분과 (B)성분은 혼합과 동시에 탈수소에 의한 가교 반응이 진행되어버리기 때문에, 반응을 억제하는 제어제를 첨가하는 것이 바람직하다. 반응제어제로서는 아세틸렌계 알코올이나 일본 특허 공고 소44-31476호 공보, 일본 특허 공고 평1-12786호 공보에 기재된 아세틸렌계 화합물 등을 들 수 있다.

이 반응제어제의 배합량은 (A)성분 100질량부에 대하여 0.01~10질량부이며, 특히 0.05~3질량부인 것이 바람직하다. 0.01질량부보다 적으면, 반응제어제 배합의 효과가 충분히 얻어지지 않는 경우가 있고, 10질량부보다 많으면, 가교 경화 반응이 지나치게 늦어져버리는 경우가 있다.

전기저항 석재의 제조 방법은, 상기 조성물(처리액)을 직접 또는 용제로 희석하거나 에멀전 상태로 하여 석재에 도포 또는 첨가 혼합후, 표면에 가교 피막을 형성시키기 위해서 50~250℃에서 가열 처리하는 것이다. 이 때 사용 가능한 용제에 특별히 제한은 없지만, Si-H 결합 함유 오르가노폴리실록산이 용해하는 것이면 된다. 방향족 탄화수소(톨루엔, 크실렌), 지방족 탄화수소(석유에틸, 미네랄스피릿, 케로신 등), 이소프로필알코올 등이 예시된다. 에멀전화할 때의 유화제도 특별히 제한은 없으며, 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양성 계면활성제 등을 사용할 수 있다. 처리 온도는 50℃ 미만에서는 반응에 너무 시간이 걸리기 때문에 비실용적이며, 250℃보다 높은 경우에는 실리콘의 분해가 일어날 가능성이 있기 때문에 50~250℃일 필요가 있다. 이 때, 상기 조성물(처리액)의 처리량은 석재에 대하여 0.1~20질량%가 바람직하다. 처리량이 0.1질량%보다 적으면 내마모성이 떨어지고, 20질량%보다 많게 해도 그 이상의 내마모 효과는 얻어어지지 않아, 비경제적이 되는 경우가 있다. 또한, 처리 시간은 적당히 선정되는데, 1~8시간, 특히 3~5시간으로 하는 것이 바람직하다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 전기저항 석재를 나타내고, 동 도면에 나타내는 바와 같이, 전기저항 석재(1)에는 입경 5~40mm의 자연석(2)을 건조시키고, 이 건조시킨 자연석(2)의 표면에 오르가노폴리실록산과 백금 촉매로 이루어지는 경화 피막(3)을 형성한 것으로, 상기 경화 피막은 자연석(2)에 발수성과 비보수성을 부여하는 것이다.

[실시예 1]

상기 전기저항 석재(1)의 제조 장치(11)와 이것을 사용한 제조 방법에 대해 설명하면, 도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제조 장치(11)는 고정하여 설치되는 혼합 장치(12)를 구비하고, 이 혼합 장치(12)는 회동 가능하게 경사설치된 회전 드럼(13)과, 이 회전 드럼(13)을 회전 구동하는 회전 구동 수단(14)을 구비하고, 이 회전 구동 수단(14)에는 상기 혼합 장치(12)의 엔진을 동력으로 하여 회전하는 유압 모터 등이 사용된다. 또한, 회전 드럼(13)의 길이 방향 상측에는 상기 자연석(2)을 투입하는 투입구(13A)가 설치되어 있다.

상기 혼합 장치(12)의 후방에, 베이스(15)를 설치하고, 이 베이스(15)상에는 상기 회전 드럼(13)내의 자연석(2)을 가열하는 가열 수단(16)이 설치되어 있다. 이 가열 수단(16)은 등유를 연료로 하는 히터(17)와, 이 히터(17)의 화염으로 가열된 공기를 상기 회전 드럼(13)내에 송풍하는 송풍기(18)와, 이 송풍기(18)와 상기 회전 드럼(13)내를 접속하는 송풍로인 송풍관로(19)를 구비한다.

또, 상기 베이스(15)상에는 상기 회전 드럼(13)내의 자연석(2)에 오르가노폴리실록산, 백금 촉매를 포함하는 혼합액을 분무하는 분무 수단(21)이 설치되어 있다. 이 분무 수단(21)은 오르가노폴리실록산, 백금 촉매를 포함하는 혼합액을 저장하는 약제 탱크(22)와, 이 약제 탱크(22)내와 상기 회전 드럼(13)내 사이에 설치된 약제로인 약제관로(23)와, 이 약제관로(23)의 상기 약제 탱크(22)측에 설치된 약제 펌프(24)와, 상기 약제관로(23)의 상기 회전 드럼(13)측에 설치된 압력 계량 탱크(25)와, 상기 약제관로(23)에 설치되고 상기 회전 드럼(13)내의 자연석(2)의 오르가노폴리실록산, 백금 촉매를 포함하는 혼합액을 연무상으로 분사하는 복수의 노즐(26)과, 상기 약제 펌프(24)의 동력원이 되는 콤프레서(27)를 구비하고, 상기 복수의 노즐(26)은 회전 드럼(13)의 회전축 방향으로 늘어서서 배치되어 있다.

그리고, 상기 송풍관로(19)와 약제관로(23)의 종단측은 투입구(3A)를 삽입통과하여, 상기 회전 드럼(13)내에 이르고, 그 회전 중심측에 캔틸레버 형상으로 베이스(15)에 의해 지지됨으로써 회전 드럼(13)의 회전에 방해가 되지 않도록 배치되어 있다.

또한, 상기 제조 장치(11)의 구동을 제어하는 제어 수단(31)을 구비하고, 이 제어 수단(31)으로서는 계량, 온도 제어반 등이 사용된다. 또, 상기 회전 드럼(13)내의 온도를 측정하는 온도 센서(20)를 구비하고, 이 온도 센서(20)는 상기 회전 드럼(13)내의 상기 송풍관로(19) 또는 약제관로(23) 등에 설치되며, 상기 온도 센서(20)에 의해 측정한 온도 데이터가 상기 제어 수단(31)에 출력되고, 회전 드럼(13)내가 소정의 온도가 되도록 가열 수단(16)을 제어하고, 구체적으로는, 제트 히터(17)의 화력과 송풍기(18)의 송풍을 제어한다. 또, 상기 압력 계량 탱크(25)로 측정한 오르가노폴리실록산, 백금 촉매를 포함하는 혼합액의 압력 데이터와 계량 데이터가 상기 제어 수단(31)에 출력되고, 상기 제어 수단(31)은 상기 노즐(26)에 보내는 오르가노폴리실록산, 백금 촉매를 포함하는 혼합액의 압력을 조정함과 아울러, 회전 드럼(13)내에 분무하는 오르가노폴리실록산, 백금 촉매를 포함하는 혼합액의 양을 조절하도록 분무 수단(21)을 제어한다.

다음에, 상기 제조 장치(11)를 사용한 전기저항 석재(1)의 제조 방법의 일례에 대해서 설명한다.

1톤의 자연석(2)에 대하여, 하기 식

으로 나타내는 Si-H 결합 함유 오르가노폴리실록산 10kg과 에티닐시클로헥사놀의 10질량% 톨루엔 용액 100g을 혼합하고, 또한 염화백금산-비닐실록산착체의 0.5질량% 톨루엔 용액 50g을 첨가한 것을 처리액으로 했다.

실험에서는, 1회에 약4~5톤의 자연석(2)을 회전 드럼(13)에 투입했다. 따라서, 오르가노폴리실록산 처리액의 성분 비율은 상기 값의 4~5배로 했다. 자연석(2)은 플랜트 공장에서 건조 처리한 것을 회전 드럼(13)에 투입하고, 약120℃에서 약4~5시간 가열 처리를 행하고, 이 가열 처리 공정에 있어서는, 회전 드럼(13)을 연속해서 회전했다. 가열 처리의 제1 공정의 약2시간은 오르가노폴리실록산 처리액을 분무하지 않고, 가열 수단(16)에 의해 회전 드럼(13)내의 자연석(2)을 가열 건조하여, 함수율을 대략 0질량%로 했다. 계속해서, 가열 처리의 제2 공정의 약2~3시간정도는 자연석(2)의 표면이 100~120℃가 되도록 가열하고, 이 제2 공정의 처음부터 약30~60분 사이에, 복수의 노즐(26)로부터 오르가노폴리실록산 처리액을 회전하는 자연석(2)에 분무하고, 오르가노폴리실록산 처리액을 자연석(2)의 표면에 소부하여 오르가노폴리실록산과 백금 촉매로 이루어지는 경화 피막(3)을 형성했다. 가열 처리의 제2 공정에 이어, 냉각 공정을 행하고, 이 냉각 공정에서는 가열 수단(16)에 의해 가열을 정지하고, 약1시간 자연 냉각했다.

또한, 오르가노폴리실록산 처리액에 자연석(2)을 침지하고, 이 후, 소부 처리하는 것도 가능하지만, 회전하는 회전 드럼(13)내의 자연석(2)에 오르가노폴리실록산 처리액을 분무하기 때문에, 자연석(2)의 표면에 균등하고 또한 균일한 품질로 오르가노폴리실록산 처리액을 널리 퍼지게 할 수 있어, 안정적인 품질의 오르가노폴리실록산과 백금 촉매로 이루어지는 경화 피막(3)을 형성할 수 있다. 또, 가열 처리의 제2 공정에 있어서의 오르가노폴리실록산 처리액을 분무하는 시간을 제외한 시간은 1~2.5시간으로 하는 것이 바람직하고, 1시간 미만에서는 1톤 이상의 자연석(2)의 처리에서는 소부가 불충분한 개소가 발생할 우려가 있고, 한편, 2.5시간을 넘으면 이 이상 행해도 변화는 없으며, 제조 비용이 상승할뿐이므로, 상기한 범위의 시간으로 했다.

그리고, 플랜트에서 가열 건조한 자연석(2)이라도, 투입 작업중 등에 다소의 수분을 흡수할 우려가 있으므로, 상기 서술한 바와 같이, 오르가노폴리실록산 처리액을 분무하기 전에, 자연석(2)을 가열 건조함으로써, 함수율이 대략 0질량% 상태의 자연석(2)의 표면에 오르가노폴리실록산과 백금 촉매로 이루어지는 경화 피막(3)을 형성할 수 있다.

상기한 제조 방법에서, 가열 처리의 제2 공정을 2시간은, 제2 공정의 처음부터 약45분 사이에 오르가노폴리실록산 처리액을 분무하여 얻어진 전기저항 석재(1)를 실험품으로 했다.

[비교예 1]

실시예 1의 염화백금산-비닐실록산착체의 0.5질량% 톨루엔 용액 50g 및 에티닐시클로헥사놀의 10질량% 톨루엔 용액 100g을 디옥틸주석디라우레이트의 50질량% 톨루엔 용액 1kg으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 얻어진 전기저항 석재(2)를 비교품으로 했다.

여기서, 상기 실험품과 비교품의 저항율을 측정했다. 또한, 체적비농도의 원리를 사용하여 저항율(저항값)을 측정했다. 우선, 측정 원리를 설명하면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 측정 장치는 아크릴제 수조(51)의 양측에 구리제의 전극판(52, 52)을 배치하고, 이들 전극(52, 52) 사이에 상용 전원을 인가하고, 회로 전류와 전극판(52, 52)의 양단의 전압에 의해 저항값을 측정했다. 이 저항(R)은 하기한 (식 1)로 나타난다. 또한, 상기 전극판(52)의 폭×높이는 100mm×100mm이다.

R=ρL/A (식 1)

여기서, ρ : 수조의 촉매의 저항율

L : 수조의 길이

A : 전극판의 면적

도 5에 나타낸 측정 장치의 치수를 (식 1)에 대입하면, 저항율(R)은 하기한 (식 2)가 된다.

ρ=RA/L=0.05×R (식 2)

매질이 유체나 점토이면, 매질을 수조에 넣고, 저항을 측정함으로써 저항율을 용이하게 추정할 수 있지만, 실험품이나 비교품의 경우는 간극이 생기기 때문에, 직접적인 측정이 불가능하다.

그래서, 수조안에 넣는 매질의 양을 체적비농도로 환산한다. 체적비농도(γ)의 정의는 하기한 (식 3)에 따른다.

γ=Vs/Vo (식 3)

여기서, Vs : 매질의 체적

Vo : 수조의 체적

매질인 자연석의 체적비농도가 100%가 되는 일은 없기 때문에, 외삽법에 의해, 100%로 간주했을 때의 저항율을 측정했다.

상기 서술한 측정 원리에 기초하는 측정 방법의 유용성을 확인하기 위해서 매질로서 모래를 사용하여 실험을 했다.

도 5에 나타낸 측정 장치에 상용 전원(10V)을 가하고, 수조(51)에 수도수를 채우고, 모래를 넣었다. 이 때, 수도수로부터 넘친 물의 체적을 측정하고, 이것에 의해 모래의 체적을 구하고, 아울러 전류를 측정하여 저항을 구하고, 상기(식 2)의 역산식에 의해 저항율을 구했다. 이 결과를 도 6에 나타낸다. 여기서, 수조(51)에 건조시킨 모래를 채운 경우, 즉 체적비농도(γ)가 100%의 저항율을 측정한 결과, 7,000Ω·m이 되었다.

도 6에 나타낸 실험 결과로부터, 지수 회귀에 의한 데이터 해석을 행했다. 해석을 행할 때, 모래의 저항율(y)과 체적비농도(x)의 관계는, 하기의 (식 4)와 같이 가정했다.

y=ae^bx+c (식 4)

해석한 결과, 다음의 상수가 되었다.

a=4.36×10^-3, b=0.14, c=58, c≒2.7

그리고, 체적비농도 x=0인 경우는, y=c=58이 되고, 수조(51)의 물의 저항율이 된다. 또, 체적비농도 x=100인 경우는, y=7,000이 되고, 모래의 저항율이 된다.

상기 실험품과 비교품의 경우는, 간극이 생기므로, 체적비농도가 60%정도이다. 그래서, 모래의 경우의 식을 참고로 하여, 지수 회귀 곡선의 상수(a)를 추정했다. 여기서, (식 4)의 b, c는 일정하게 했다.

우선, 실험품의 경우의 체적비농도 60%일 때의 저항율 111Ω·m을 기초로 a를 구하면 a=0.010이 되었다. 마찬가지로 비교품의 경우의 체적비농도 60%일 때의 저항율 111Ω·m을 기초로 a를 구하면 a=O.010이 되었다. 이들에 의해, 실험품과 비교품의 식의 상수를 구하고, 이것을 하기의 표 1에 나타낸다.

	a	b	c
실험품	0.01	0.143	58
비교품	0.01	0.143	58

실험품과 비교품의 경우는, 체적비농도가 100%가 되지 않는다. 그래서, (식 4)의 실험식을 사용하여, 외삽법에 의해 체적비농도를 100%로 하고, 저항율(R)을 추정했다.

(식 4)에 있어서, x=100으로 하여, 표 1에 나타낸 상수를 대입하면, 실험품, 비교품 모두 저항율은 24,000Ω·m이 되었다. 또한, 저항율은 복수회의 실험에 있어서, 대략 ±5%의 값을 나타냈다.

또한, 도 7은 실험품과 비교품의 함수 특성을 나타내는 그래프도이며, 도 8은 제조 공정을 설명하는 타임차트도이다.

다음에, 전기저항 석재의 내마모성을 평가할 목적에서, 직경 15cm, 높이 30cm의 원기둥형 용기에 실험품을 용기의 절반만큼 넣고, 이 용기를 굴려 20회전하여 마모 시험후의 실험품으로서 취출했다. 마찬가지로 하여 마모 시험후의 비교품도 준비했다.

이 마모 시험후의 실험품과 비교품을 사용하여, 도 5에 나타낸 측정 장치의 수조(51)에 수도수를 채우고, 저항율의 경시 변화를 측정했다. 마모 시험후의 실험품과 마모 시험후의 비교품이 수도수에 노출됨으로써, 마모 시험후의 비교품은 물을 머금고, 저항율이 감소하는 경향을 나타냈지만, 마모 시험후의 실험품은 오르가노폴리실록산과 백금 촉매로 이루어지는 경화 피막(3)에 의한 발수성이 유지되고 있어 함수하지 않고, 저항은 일정했다.

그리고, 비교품에서는, 초기 저항율은 24,000Ω·m이지만, 수분을 포함함으로써, 약15%의 저항율의 감소가 보였다. 이것에 대해, 실험품에서는, 초기 저항율은 24,000Ω·m이며, 발수성이 있기 때문에, 저항율의 감소는 보여지지 않았다.

다음에, 상기 전기저항 석재(1)의 사용 방법의 일례에 대해서 설명하면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 전력, 통신, 철도 등의 전기 관계 시설(30) 및 그 주위의 지표면(31)에 방초 시트(32)를 깔고, 이 방초 시트(32)상에 전기저항 석재(1)를 층형상으로 부설한다. 상기 방초 시트(32)로서는 통기성 및 통수성을 구비한 폴리에스테르 부직포 등의 시트가 사용되고, 상기 전기저항 석재(1)의 층의 두께는 30~50mm정도로 하여, 발생하는 전압 등에 의한 사용 조건에 의해 설정한다. 또한, 상기 지표면(31)은 성토나 객토 등으로 이루어지고, 통수성을 구비한다. 또한, 도 4에서는, 전기 관계 시설(30)로서, 변전소와 송전선의 철탑을 도시하고 있으며, 또, 동 도면에 나타내는 바와 같이, 방초 시트(32, 32)끼리의 단부는 겹쳐져 중합부(32A)를 형성하고, 접착제 등에 의해 단부끼리를 접착한다.

이와 같이 저항율이 높고, 저항율이 감소하지 않는 전기저항 석재(1)의 층을 설치함으로써, 시설에 의해 이상 전압이 발생하고, 지표면에 전류가 새어도, 전기저항 석재(1)의 층의 저항에 의해, 보폭전압과 접촉전압을 저감할 수 있다.

본 실시예에서는, 건조한 입경 5~40mm의 자연석(2)의 표면에 내마모성이 우수한 오르가노폴리실록산과 백금 촉매로 이루어지는 경화 피막(3)을 형성했으므로, 발수성과 비보수성이 얻어지기 때문에, 물에 노출되어도, 건조한 자연석(2)이 물을 머금지 않고, 물을 튕겨내며, 장기에 걸쳐 높은 전기저항을 유지하기 때문에, 그 자연석(2)을 통상의 자갈 등과 마찬가지로 하여, 시설의 주위에 부설함으로써, 보폭전압이나 접촉전압을 저감할 수 있다.

또, 본 실시예에서는, 발수층이 내마모성이 우수한 오르가노폴리실록산과 백금 촉매로 이루어지는 경화 피막(3)이므로, 높은 발수성과 비보수성을 구비한 전기저항 석재(1)가 되고, 또한 장기에 걸쳐 저항 성능을 유지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 입경 5~40mm의 자연석(2)을 가열 건조하고, 이 건조한 자연석(2)에 오르가노폴리실록산 처리액을 분무하고, 가열하고 소부하여 자연석(2)의 표면에 오르가노폴리실록산과 백금 촉매로 이루어지는 경화 피막(3)을 형성하므로, 오르가노폴리실록산 처리액을 분무하고, 가열하고 소부함으로써, 높은 발수성과 비보수성을 구비한 전기저항 석재(1)를 제조할 수 있다.

또, 이와 같이, 본 실시예에서는, 전기저항 석재(1)의 제조 방법에 사용되고, 자연석(2)이 투입되고 회전 구동 수단(14)에 의해 회전하는 회전 드럼(13)과, 이 회전 드럼(13)내의 자연석(2)을 가열하는 가열 수단(16)과, 회전 드럼(13)내의 자연석(2)에 오르가노폴리실록산 처리액을 분무하는 분무 수단(21)을 구비하므로, 자연석(2)을 투입한 회전 드럼(13)을 회전 구동 수단(14)에 의해 회전하면서 가열 수단(16)에 의해 가열하여 건조하고, 이 가열한 자연석(2)에 분무 수단(21)에 의해 오르가노폴리실록산 처리액을 분무하고, 또한 가열 수단(21)에 의해 가열하여 오르가노폴리실록산 처리액을 소부한 오르가노폴리실록산과 백금 촉매로 이루어지는 경화 피막(3)을 자연석(2)의 표면에 간단히 형성할 수 있다.

또, 실시예상의 효과로서, 전기저항 석재(1)는 저항율 24,000Ω·m(22,800~25,200Ω·m)을 유지하므로, 이것을 부설함으로써 보폭전압이나 접촉전압에 대하여 유효한 수단이 된다. 또, 방초 시트(32)를 까는 것과 동시에 전기저항 석재(1)는 비보수성이므로, 잡초의 번식을 방지할 수 있다. 또한, 복수의 노즐(26)은 회전 드럼(13)의 회전축 방향으로 늘어서서 배치되어 있으므로, 회전 드럼(13)내의 자연석(2)에 균일하게 분무를 행할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 각종의 변형 실시가 가능하다.

1…전기저항 석재
2…자연석
3…오르가노폴리실록산과 백금 촉매로 이루어지는 경화 피막
11…제조 장치
13…회전 드럼
14…회전 구동 수단
16…가열 수단
21…분사 수단
30…전기 관계 시설

Claims

(A) 1분자중에 Si-H 결합을 적어도 3개 함유하는 오르가노폴리실록산 100질량부,
(B) 백금 촉매 0.0001~10질량부
를 함유하여 이루어지는 조성물을 입경 5~50mm의 건조자연석의 표면에 부착시켜 가열 처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기저항 석재.
제 1 항에 있어서, 조성물이 또한 (C) 반응제어제를 (A)성분 100질량부에 대하여 0.01~10질량부 함유하는 것을 특징으로 하는 전기저항 석재.
(A) 1분자중에 Si-H 결합을 적어도 3개 함유하는 오르가노폴리실록산 100질량부,
(B) 백금 촉매 0.0001~10질량부
를 함유하여 이루어지는 조성물을 입경 5~50mm의 건조자연석의 표면에 부착시키고, 50~250℃에서 가열 처리하는 것을 특징으로 하는 전기저항 석재의 제조 방법.
제 3 항에 있어서, 조성물이 또한 (C) 반응제어제를 (A)성분 100질량부에 대하여 0.01~10질량부 함유하는 것을 특징으로 하는 전기저항 석재의 제조 방법.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 회전 구동 수단에 의해 회전하는 회전 드럼내에 입경 5~50mm의 자연석을 투입하고, 회전 드럼에 부착설치된 가열 수단에 의해 상기 자연석을 건조, 가열함과 아울러, 회전 드럼에 부착설치된 분무 수단에 의해 제 3 항 또는 제 4 항에 기재된 조성물을 상기 자연석에 분무하여, 자연석을 처리하도록 한 것을 특징으로 하는 전기저항 석재의 제조 방법.