(57)【要約】導電性ポリマー充填組成物および電柱を設置または再設置するための使用の方法が記載される。この充填材料は、電柱の補強および電気的接地を同時に行う際に有効である。この方法は、該ポリマー組成物を形成する工程、該ポリマー組成物全体に導電性材料を分散する工程、および該ポリマー組成物を該電柱、構造物などに付与する工程を包含する。また、この形成する工程、分散する工程および付与する工程は、同時にまたは逐次的に実施され得る。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー組成物で、地面に電柱、構造物などを設置または再設置する方法であって、該ポリマー組成物を形成する工程、該ポリマー組成物全体に導電性材料を分散する工程、および該ポリマー組成物を該電柱などに付与する工程を包含する、方法。
【請求項２】
前記形成する工程が、発泡ポリウレタン組成物を形成することを包含し、そして前記付与する工程が、該発泡ポリウレタン組成物を付与することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記発泡ポリウレタン組成物を現場で形成する工程をさらに包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記発泡ポリウレタン組成物を現場で形成する工程が、ポリイソシアネート、有機アルコール成分、アスファルト成分、液体の水非混和性成分を、水、触媒、非イオン性界面活性剤、難燃剤、および導電性材料の存在下で、前記電柱を保持するために十分な強度の泡の形成を可能にするために有効な量で組み合わせることを包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記組成物が、１立方フィートあたり約４〜１７ポンドの密度、および少なくとも約３０ＰＳＩの圧縮を有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記発泡ポリウレタン組成物を形成する工程が、約３０〜５０％の４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート；約０．０１〜３０％のアスファルト成分；約１５〜３５％のフェノールアミンまたはポリエーテルポリオールまたは両方の組み合わせ；約４〜１５％の水非混和性成分；約２％までのシリコーングリコールコポリマー；１％より少ない水；約１％までの、アミンベース触媒、錫ベース触媒、およびアミンベース触媒と錫ベース触媒との混合物からなる群から選択される触媒；約２％までの難燃剤、および約１〜２０％の導電性材料を組み合わせる工程をさらに包含する、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートが約３９．８％、前記アスファルト成分が約１１．８％、前記フェノールアミンまたはポリエーテルポリオールまたは両方の組み合わせが約２５％、前記水非混和性成分が約１２．６％、シリコーングリコールコポリマーが約１．３％、水が約０．２％、前記触媒が約０．３３％、約１．６％の難燃剤、および約７．３％の前記導電性材料である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記導電性材料を分散する工程が、炭素粒子を分散すること、または炭素繊維を分散すること、または炭素粒子および炭素繊維の両方を分散することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記炭素繊維が、前記総組成物の０．１〜２０％（ｗ／ｗ）で存在する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記導電性材料を分散する工程が、ドーピング剤およびカップリング剤を分散することをさらに包含する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ドーピング剤およびカップリング剤が、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、クラウンエーテル、およびリガンドの１つ以上を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記導電性材料を分散する工程が、金属または金属合金を分散することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ポリマー組成物にドーピング材料を添加する工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ドーピング材料が、クラウンエーテルおよびＴＭＡＩからなる群から選択される材料を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記クラウンエーテルが、１８−クラウン−６である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記再設置する工程が、電柱の周りを掘削すること、および掘削された材料を前記ポリマー組成物で置換することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
その全体に亘って分散された導電性材料を有するポリマー組成物を含む、組成物。
【請求項１８】
前記ポリマー組成物が発泡ポリウレタン組成物であり、そして前記導電性材料が炭素粒子または炭素繊維、または炭素粒子および炭素繊維の両方である、請求項１７に記載の組成物。
【請求項１９】
前記導電性材料が金属または金属合金である、請求項１７に記載の組成物。
【請求項２０】
前記発泡ポリウレタン組成物が：
ポリイソシアネート、有機アルコール成分、アスファルト成分、液体の水非混和性成分を、水、触媒、非イオン性界面活性剤、および難燃剤の存在下、前記電柱を保持するために十分な強度の泡の形成を可能にするために有効な量で組み合わせる工程、および
該ポリイソシアネート、該有機アルコール成分、該アスファルト成分、該液体の水非混和性成分、該触媒、該難燃剤、および該非イオン性界面活性剤からなる群から選択される１つ以上の成分の全体に導電性材料を分散する工程を包含する方法によって生産される、請求項１９に記載の組成物。
【請求項２１】
１立方フィートあたり約４〜１７ポンドの密度、および少なくとも約３０ＰＳＩの圧縮を有する、請求項２０に記載の組成物
【請求項２２】
前記発泡ポリウレタン組成物が、導電性材料を４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートの全体に亘って分散する工程を包含する方法によって生産される、請求項２０に記載の組成物。
【請求項２３】
ドーピング剤およびカップリング剤をさらに含む、請求項２０に記載の組成物。
【請求項２４】
前記ドーピング剤およびカップリング剤が、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、クラウンエーテル、およびリガンドの１つ以上を含む、請求項２３に記載の組成物。
【請求項２５】
前記組み合わせる工程が、約３０〜５０％の４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、約０．０１〜３０％のアスファルト成分、約１５〜３５％のフェノールアミンまたはポリエーテルポリオールまたは両方の組み合わせ、約４〜１５％の水非混和性成分、約２％までのシリコーングリコールコポリマー、約２％までの難燃剤、１％より少ない水、および約１％までの、アミンベース触媒、錫ベース触媒、およびアミンベース触媒と錫ベース触媒との混合物からなる群から選択される触媒を組み合わせることを包含し；そして
前記分散する工程が、該約３０〜５０％の４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、該約０．０１〜３０％のアスファルト成分、該約１５〜３５％のフェノールアミンまたはポリエーテルポリオールまたは両方の組み合わせ、該約４〜１５％の水非混和性成分、該約２％までのシリコーングリコールコポリマー、該約２％までの難燃剤、該１％より少ない水、および該約１％までの、アミンベース触媒、錫ベース触媒、およびアミンベース触媒と錫ベース触媒との混合物からなる群から選択される触媒からなる群から選択される１つ以上の成分の全体に、最終組成物が、約０．１％〜約２０％までの該導電性材料からなるように、所定量の導電性材料を分散することを包含する、請求項２０に記載の組成物。
【請求項２６】
前記発泡ポリウレタン組成物が、導電性材料を、前記約３０〜５０％の４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート全体に分散することを包含する、請求項２５に記載の組成物。
【請求項２７】
ドーピング剤およびカップリング剤をさらに含む、請求項２５に記載の組成物。
【請求項２８】
前記ドーピング剤およびカップリング剤が、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、クラウンエーテル、およびリガンドの１つ以上を含む、請求項２７に記載の組成物。
【請求項２９】
前記導電性材料が、炭素粒子または炭素繊維、または両方を含む、請求項２５に記載の組成物。
【請求項３０】
前記導電性材料が、ヨウ化テトラメチルアンモニウムを含む、請求項１８に記載の組成物。
【請求項３１】
前記導電性材料が、炭素粒子およびヨウ化テトラメチルアンモニウムの混合物を含む、請求項１８に記載の組成物。
【請求項３２】
前記導電性材料が、金属または金属合金を含む、請求項１８に記載の組成物。
【請求項３３】
変電所地面マットおよび／またはグリッドを接地および設置する方法であって、該地面マットおよび／またはグリッドの領域を掘削する工程、および連結銅ワイヤ上３〜６インチに請求項１８に記載の組成物を配置する工程、を包含する、方法。
【請求項３４】
一時的変電所を接地する方法であって、該変電所の穴を予想する工程、および該穴間の伝導接続の上に、請求項１８に記載の組成物を付与する工程を包含する、方法。
【請求項３５】
ビルディングを再設置および／または接地する方法であって、該ビルディグの土台またはその近傍に請求項１８に記載の組成物を付与する工程を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、一般に、地面に電柱を設置または再設置する方法、および剛直な発泡ポリウレタン樹脂を用いて地面のアースを改良することに関する。本発明は、より詳細には、電柱を設置または再設置する際に用いられる組成物の改良、および電柱を設置または際設置するためにこの組成物を用いる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
本発明は、地面に電柱を設置または際設置する既知の方法、現場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）で形成される剛直な発泡ポリウレタンの電柱のアースライン保護または電柱処理化学物質、および密度比に対する強度の増加における改良である。この改良は、電気伝導度を有する組成物の使用にある。地面に対する電柱の得られる電気接触表面積は、従来の接地技法に対して大いに増加する。
【０００３】
本発明は、Ｈａｎｎａｙによる米国特許第３，９６８，６５７号、Ｋｉｒｂｙらによる第５，４６６，０９４号、Ｇｏｏｄｍａｎによる第３，５６４，８５９号、Ｇｏｏｄｍａｎによる第３，４０３，５２０号およびＫｉｒｂｙによる第４，９６６，４９７号に開示される技法における改良であり、これらは、発泡プラスチックを用いる電柱を設置するための関連する方法を記載している。米国特許第３，９６８，６５７号、同第３，５６４，８５９号、第３，４０３，５２０号、第４，９６６，４９７号、および同第５，４６６，０９４号の全体の開示は、本明細書中に全体が提示されるように参考として援用される。
【０００４】
簡単に述べれば、米国特許第３，４０３，５２０号は、穴に設置されるべき電柱のバットよりほんのわずかに大きい穴を掘ること、この穴中に所望の位置で電柱を配置すること、合成樹脂と発泡剤を含む反応性成分の混合物でこの穴を部分的に充填すること、および電柱と穴の側面との間のすべてのスペース中に発泡樹脂を膨張するように反応を完了させることによる地面中に電柱を設置する方法を記載している。膨張した発泡樹脂は、電柱の埋包されたセクションの表面に接着し、そしてそれをシールして、それを、湿気、化学物質、およびげっ歯類から保護し、そして電柱を穴中に設置する。この膨張する発泡樹脂は、穴の側面および底にあるすべての空隙、表面、裂け目およびノッチを充填する。
【０００５】
米国特許第３，５６４，８５９号は、穴を真っ直ぐにし、かつ再充填するための手順を記載している。それは、泡を生成するため、および現存する設置された電柱が、それが傾くか、または斜めになった後、再整列されたとき生じる空隙を充填するために、米国特許第３，４０３，５２０号と同じ方法を利用する。
【０００６】
米国特許第３，９６８，６５７号は、充填材料を調製するために用いられる現場反応化学に基づく改良であった。この’６５７特許は、得られる産物の性質が地下水の存在下で過度に影響されないように、上記混合物への不揮発性の水非混和性材料の添加を開示した。
【０００７】
充填発泡化学におけるさらなる改良が、米国特許第４，９６６，４９７号に記載された。この’４９７特許は、上記の方法に関する改良である手順を記載している。なぜなら、ハロゲン化炭化水素、より詳細にはクロロフルオロカーボン類が必要とされないからである。さらに、この組成物は、発泡ポリウレタンの単位あたりのコストを低減した。
【０００８】
米国特許第５，４６６，０９４号は、別の改良電柱設置または再設置組成物および方法を提示した。この’０９４特許では、上記ポリウレタン発泡化学は、プレポリマーを形成するための予備反応によって、高度に反応性のイソシアネート成分を安定化することによって改変された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許のすべては、電柱の設置または再設置と、電柱の電気的アースにおける支援とを同時に行う充填組成物および方法を説明する任意の教示を欠いている。良好な接地接続は、雷光打撃から地面への過剰電流を効果的に処理する。適正なアースはまた、電圧スパイクおよびＲＦ信号のような妨害が、高感度の電子設備に悪影響を及ぼすことをなくすか、または最小にすることを支援することによって、伝達されるべき電力の質を確実にすることを支援する。
【００１０】
アースは、電気システムの重要な「安全弁」であり、このシステムおよびこのシステム上で働く人々の両方を保護する。適正なアースは、多くの理由のために重要である。すべての電気設備は、上記システム内の可能な短絡回路のために、アースを必要とする。リレーのような電気センサーは、しばしば接地である参照を必要とする。半導体設備により発生する高調波および不均整負荷は、上記システムを安定化するための良好な接地に依存している。米国における標準的なＡＣシステムは、６０サイクル／秒（Ｈｚ）で作動する。高調波は、６０Ｈｚサイクルカーブ上に重ね合わされる、さらなるサイクルである。総負荷は、予期されるシステム負荷の基礎正弦波プラス生成された高調波を含み、予期される負荷よりかなり大きい総負荷を生じる。高調波は、単相モーター、配線または設備に関する暫間フォールトおよび半導体の使用によってなどによるような不均整負荷によって、しばしば引き起こされる。高調波は、それらを、変圧器バンクにおける「Ｙ」−デルタ接続の接地された「Ｙ」上の接地に向けることによりなくされ得る。これは、変圧器バンクにおける強力な設置を必要とする。先に記載されるように、良好な接地は、電光が電柱を打つとき有用である。雷光打撃を放電する速度は、システムコンポーネントへの損害を最小にする。雷光打撃は、５０００アンペアを超え得る。従って、強力な接地は、このような高電流を収容するために必須である。本発明は、前述の問題の任意かつすべてに適用可能である。種々のポリマー充填材料が好適であるが、本発明の方法は、広範な種類のポリマー充填材料の接地性能を、有用な電柱設置剤および／または再設置剤に改良する。
【００１１】
本発明は、現代の電気伝送配線およびその他の電柱の、安定性および接地を同時に改善する。電気システムは、戻りコンダクターの一部としてアースの外被を使用している。この接地されたシステムニュートラルは、過剰の電流および電圧から相導体を保護し、かつ平衡相電圧および高調波を補助する。連続的に接地された「静電」シールドワイヤの目的は、可能な限り迅速にシールドコンダクターへの損傷を避けるために地中への雷光の過剰電流を得ることである。良好な接地は、現在広く広まった高性能電子設備にともない今日特に重要である。さらに、良好な接地は、サービス中断を最小にすることを支援する。伝送線電柱を設置および再設置するための良好な充填材料の必要性は、この分野においてかなりの期間の間よく知られ、そして良好な進展がなされてきた。現在使用されている任意の充填剤材料導電性にすることにより、アースに「接続」された表面領域は大いに改善され得る。
【００１２】
例えば、アースに接続する従来方法は、アース中に突進される５／８インチ×１０フィートの設置ロッドである。この方法は、２３５インチ２の表面積を有する。１０インチ×１０インチ銅プレートは、１００インチ２の表面積を有している。電柱の周りに巻きつけられた、Ｎｏ．６の銅ワイヤ、２０フィート長さのバット巻き付け接地は、７５インチ２の表面積を与える。これは、それぞれ１９倍および６０倍より大きい、４５００インチ２までアースと接触する表面積を与える、約２０インチ直径の穴、６フィート深さである充填物の表面積と比較される。従って、地面との電気的接触は増加される。これは、乏しい土壌伝導性の領域では重要である。上記の背景のセクションで論議されたように、米国特許第４，９６６，４８７号は、電柱充填材料として改変されたウレタンを用いる使用を教示している。電気的伝導度能力を含むこの充填材料の物理的性質を拡大することにより、接地の表面積および能力は、物理的接地に加えて電気的接地を含み、大きく改善される。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（発明の簡単な要旨）
本発明は、電柱、構造物などを設置または再設置するため、および適切に接地されるように設置または再設置ことを確実にするための充填物として導電性ポリマーの組成物およびそれを用いる方法に関する。この方法は、該ポリマー組成物を形成する工程、該ポリマー組成物全体に導電性材料を分散する工程、および該ポリマー組成物を該電柱、構造物などに付与する工程を包含する。この形成する工程、分散する工程および付与する工程は、同時にまたは逐次的に実施され得る。１つの実施形態では、上記導電性材料を分散する工程は、上記ポリマー組成物を付与する工程の前に実施される。好ましくは、この分散する工程は、上記付与する工程の前または同時に生じる。代表的には、この実施形態はその他の成分と組み合わせられるとき、上記組成物を形成する成分の１つに上記導電性材料を分散する形態をとる。代替の実施形態では、この導電性材料を分散する工程は、上記ポリマー組成物を付与する工程の後で実施される。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態では、ポリマー組成物で、地面にある電柱、構造物などを設置または再設置する方法は、発泡ポリウレタン組成物で設置または再設置する工程を包含し；前記形成する工程は、発泡ポリウレタン組成物を形成すること、前記付与する工程は、上記発泡ポリウレタン組成物を付与することを包含する。
【００１５】
本発明の方法の好ましい実施形態では、その全体に分散された導電性材料を有する発泡ポリウレタンは、現場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で形成される。
【００１６】
本発明の１つの実施形態では、上記その全体に分散された導電性材料を有する発泡ポリウレタン組成物は、電柱の現場で、ポリイソシアネート、有機アルコール成分、アスファルト成分、液体の水非混和静性成分を、水、触媒、非イオン性界面活性剤、難燃剤、および導電性材料の存在下で、前記電柱を保持するために十分な強度の泡の形成を可能にするために有効な量で組み合わせることによって形成される。好ましくは、上記組成物は、１立方フィートあたり約４〜１７ポンドの密度、および少なくとも約３０ＰＳＩの圧縮を有する。
【００１７】
特定の実施形態では、上記発泡ポリウレタン組成物を形成する工程は、約３０〜５０％の４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート；約０．０１〜３０％のアスファルト成分；約１５〜３５％のフェノールアミンまたはポリエーテルポリオールまたは両方の組み合わせ；約４〜１５％の水非混和性成分；約２％までのシリコーングリコールコポリマー；１％より少ない水；約１％までの、アミンベース触媒、錫ベース触媒、およびアミンベース触媒と錫ベース触媒との混合物からなる群から選択される触媒；約２％までの難燃剤、および約１〜２０％の導電性材料を組み合わせる工程をさらに包含する。
【００１８】
代替の実施形態では、上記その全体に分散された導電性材料を有する発泡ポリウレタン組成物は、約３９．８％の４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、約１１．８％アスファルト成分が、約２５％のフェノールアミンまたはポリエーテルポリオールの１つまたは両方、約１２．６％の水非混和性成分が、約１．３％のシリコーングリコールコポリマー、約０．２％の水、約０．３％の触媒、約１．６％の難燃剤、および約７．３％の前記導電性材料を組み合わせることによって形成される。
【００１９】
１つの好適な実施形態では、上記導電性材料を分散する工程は、炭素粒子を分散すること、または炭素繊維を分散すること、または炭素粒子および炭素繊維の両方を分散することを包含する。特定の実施形態では、炭素繊維は、前記組成物全体の０．１〜２０％（ｗ／ｗ）で存在する。あるいは、上記導電性材料は、ドーピング剤およびカップリング剤をさらに含む。このドーピング剤およびカップリング剤は、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、１８−クラウン−６のようなクラウンエーテル、およびリガンドの任意を含み得る。
【００２０】
本発明の特定の実施形態では、上記導電性材料を分散する工程は、分散されるのは、金属または金属合金である。
【００２１】
別の実施形態では、本発明の方法は、上記ポリマー組成物にドーピング材料を添加する工程をさらに包含する。本発明の別の実施形態では、このドーピング材料は、クラウンエーテルおよびＴＭＡＩからなる群から選択される材料を含む。特定の実施形態では、このクラウンエーテルは、１８−クラウン−６である。
【００２２】
特定の実施形態においては、電柱などを再設置する方法であり、電柱などの周りを掘削すること、および掘削された材料をその全体に分散する導電性材料を有するポリマー組成物で置換することを包含する。
【００２３】
本発明の別の目的は、充填組成物であって、これは、その全体に亘って分散された導電性材料を有するポリマーを含む。好ましくは、このポリマー組成物は、発泡ポリウレタンを含み、そして上記導電性材料が炭素粒子または炭素繊維、または炭素粒子および炭素繊維の両方である。あるいは、この導電性材料は金属または金属合金である。
【００２４】
この組成物の別の実施形態では、この発泡ポリウレタン組成物は、ポリイソシアネート、有機アルコール成分、アスファルト成分、液体の水非混和性成分を、水、触媒、非イオン性界面活性剤、および難燃剤の存在下、前記電柱を保持するために十分な強度の泡の形成を可能にするために有効な量で組み合わせる工程、および該ポリイソシアネート、該有機アルコール成分、該アスファルト成分、該液体の水非混和性成分、該触媒、該難燃剤、および該非イオン性界面活性剤からなる群から選択される１つ以上の成分の全体に導電性材料を分散する工程を包含する方法によって生産される。好ましくは、この組成物は、１立方フィートあたり約４〜１７ポンドの密度、および少なくとも約３０ＰＳＩの圧縮を有する。別の実施形態では、上記方法は、導電性材料を、ポリイソシアネート、有機アルコール成分、アスファルト成分、液体の水非混和性成分を、水、触媒、難燃剤、および非イオン性界面活性剤からなる群から選択される１つ以上の成分の全体に分散する工程を包含する。好ましくは、この導電性材料は、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート成分の全体に亘って分散される。
【００２５】
特定の実施形態では、上記組成物は、ドーピング剤およびカップリング剤をさらに含む。さらなる特定の実施形態では、このドーピング剤およびカップリング剤は、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、クラウンエーテル、およびリガンドの１つ以上を含む。
【００２６】
別の実施形態では、上記発泡ポリウレタン組成物は、約３０〜５０％の４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、約０．０１〜３０％のアスファルト成分、約１５〜３５％のフェノールアミンまたはポリエーテルポリオールまたは両方の組み合わせ、約４〜１５％の水非混和性成分、約２％までのシリコーングリコールコポリマー、１％より少ない水、および約１％までの、アミノフェノール、ジブチル錫からなる群から選択される触媒、約２％までの難燃剤および１８−クラウン−６、を組み合わせる工程；および該約３０〜５０％の４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、該約０．０１〜３０％のアスファルト成分、該約１５〜３５％のフェノールアミンまたはポリエーテルポリオールまたは両方の組み合わせ、該約４〜１５％の水非混和性成分、該約２％までのシリコーングリコールコポリマー、該約２％までの難燃剤、該１％より少ない水、および該約１％までのジブチル錫からなる群から選択される触媒、該約２％までの難燃剤および１８−クラウン−１６からなる群から選択される１つ以上の成分の全体に、最終組成物が、約０．１％〜約２０％までの該導電性材料からなるように、導電性材料を分散する工程を包含する方法によって生産される。好ましくは、上記導電性材料は、前記約３０〜５０％の４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート全体に分散される。
【００２７】
特定の実施形態では、上記組成物は、ドーピング剤およびカップリング剤をさらに含む。さらなる特定の実施形態では、このドーピング剤およびカップリング剤は、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、クラウンエーテル、およびリガンドの１つ以上を含む。
【００２８】
好ましい実施形態では、上記導電性材料は、炭素粒子または炭素繊維、または両方を含む。
【００２９】
代替の実施形態では、上記導電性材料は、ヨウ化テトラメチルアンモニウムを含む、
なお別の代替の実施形態では、上記導電性材料は、炭素粒子およびヨウ化テトラメチルアンモニウムの混合物を含む。
【００３０】
なお別の代替の実施形態では、上記導電性材料は、金属または金属合金を含む。
【００３１】
本発明のなお別の代替の実施形態は、変電所地面マットおよび／またはグリッドを接地および接地する方法であって、この方法は、該地面マットおよび／またはグリッドの領域を掘削する工程、および連結銅ワイヤ上３〜６インチに、導電性材料としてその全体に分散された炭素粒子または炭素繊維または炭素粒子および炭素繊維の両方を有する発泡ポリウレタン組成物を配置する工程、を包含する。
【００３２】
本発明の別の実施形態は、一時的変電所を接地する方法であって、この方法は、該変電所の穴を予想する工程、および該穴間の伝導接続の上に、導電性材料としてその全体に分散された炭素粒子または炭素繊維または炭素粒子および炭素繊維の両方を有する発泡ポリウレタン組成物を付与する工程を包含する。
【００３３】
本発明の別の実施形態は、ビルディングを再設置および／または接地する方法であって、この方法は、該ビルディグの土台またはその近傍に、炭素粒子または炭素繊維または炭素粒子および炭素繊維の両方を有する発泡ポリウレタン組成物を付与する工程を包含する。
【００３４】
すべての場合において、その他の適切な導電性材料が、炭素粒子または炭素繊維または炭素粒子および炭素繊維の両方の代わりに用いられ得ることが理解されるべきである。上記に記載の実施形態は、単なる例示であって排他的ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（発明の詳細な説明）
本明細書で用いるとき、「ａ」または「ａｎ」は１つ以上を意味する。
【００３６】
本明細書で用いるとき、用語「アミンベースの触媒」は、少なくとも１つのアミノ機能を有する任意の触媒化合物を意味する。例は、制限されないで、アミノフェノールおよびトリエチルアミンを含む。
【００３７】
本明細書で用いるとき、「アスファルト」または「アスファルト成分」は、その慣習上意味によって規定され、天然の堆積物、または石油、または石油産業もしくは石油関連産業プロセスの副産物から得られる瀝青を含む固体または半固体混合物である。それは、約１６より多い炭素原子の１つ以上の炭化水素からなる。本明細書で用いるとき、用語「アスファルト成分」は、アスファルトを含む組成物を意味する。市販の「アスファルト」または「アスファルト成分」の非限定的な例は、ＣｈｅｖｒｏｎＰｈｉｌｌｉｐｓ  Ｈ．Ｐ．Ｏ．８３０およびＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  Ｓ２を含む。
【００３８】
充填材料に参照して本明細書で用いられるとき、用語「導電性」は、充填材料を通じて電子を伝播する能力を有することを意味する。
【００３９】
本明細書で用いるとき、用語「有機アルコール成分」は、式Ｒ−（ＯＨ）ｎ（ここでｎは少なくとも１つである）を有する成分を含む組成物を意味する。
【００４０】
本明細書で用いるとき、「ＴＭＡＩ」は、ヨウ化テトラメチルアンモニウムを意味する。
【００４１】
本明細書で用いるとき、用語「錫ベースの触媒」は、少なくとも１つの錫原子を有する任意の触媒化合物を意味する。例は、制限されないで、ジブチル錫およびジエチル錫を含む。
【００４２】
本明細書で用いるとき、「水非混和性」は、約７０゜Ｆおける水中の溶解度が、１００グラムの水あたり約５グラムより少ない、そして好ましくは、１００グラムの水あたり約１グラムより少ないことを意味する。この用語「水非混和性成分」は、上記で特定した溶解度要求に合致する任意の液体材料を意味するが、最も好ましくは、トルエンまたはキシレンなどを含むような、芳香族溶媒またはその混合物を意味する。市販の「水非混和性成分」の非制限的な例は、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  ＳＣ１５０を含む。
【００４３】
本明細書中に記載されるすべての％は、そうでないことが示されなければ重量％である。
【００４４】
電柱の場合、構造物の土台は、地面上のある場所から土壌中に負荷を伝達しなければならない。この負荷の土壌中への伝達は、負荷を受容する土壌の強度および領域のサイズに依存する。一般に、木製電柱の土台について、電柱を支持するために必要な埋包領域（穴）は、電柱の高さの１０％プラスさらなる２フィート（６０ｃｍ）であることが確立されている。電柱／土壌界面で土壌がより均一または邪魔されなくなると、電柱の偏向はより少なくなる。
【００４５】
接地のための用いられる発泡充填物は、その全体の均一性およびその土壌との親密な接触のために負荷を伝達するための完全な媒体を提供する。この属性のため、土壌は均一に負荷され、そして構造物は、より少ない地面の線偏向でより多くの負荷を支持する。構造物を支持する領域負荷に対する充填物の土台に対する要求は、それらを、発泡充填物を用いるために最上の候補にし、そしてこの充填物が電気的に伝導性であるとき、この発泡体は、２つの機能；構造物を支持すること、およびこの構造物を接地することの役にたつ。
【００４６】
接地添加物をもつ発泡体は、木製電柱、コンクリート電柱、金属電柱およびグラスファイバー電柱のようないくつかの種類の構造物に有益であり得る。さらに、コンクリート底部セクションおよびスチール上部セクションをもつような構造物タイプの組み合わせは良好な候補であり得る。プレキャストコンクリート土台との別のプラス点は、それは、穴が掘削される場所で「発泡」され得ることであり、それ故、同時にコンクリートを注ぐことを試みる間に係留ボルト配列および鉄筋配置を必要とする問題をなくすることである。
【００４７】
土台据付けのその他の改変例は、コンクリート管中にキャストされる係留ボルトアセンブリをもつプレキャスティングコンクリート管を含み得る。この管は、送電線の進路の近くに運搬され、そしてその最終位置に転がされる。次に穴が掘削され、そしてこのコンクリート管は穴に入れられ、整列されそして導電性発泡体でその場に「発泡」される。掘削された捨土は、次に、この構造自身がプレキャストコンクリート管に付着される前にプレキャスト管内側に配置される。この方法は、進路近くの後片付けの大部分をなくする。
【００４８】
任意のタイプのガラスファイバーおよびコンクリート埋め込みを用いる際に、輪の中に接地ワイヤを配置することが好都合であり得、そこで、導電性発泡体がこの構造およびシステムニュートラルへの接続を作製し得ることに注目しなければならない。
【００４９】
また、いくつかの場合には、充填物中に、この充填物がその場に導入される前、または充電物が導入された後のいずれかに、接地ロッドを配置することが有益であり得る。充填物が導入された後は、接地ロッドは、この充填物中に単に突進され得る。これは、接地ロッドの接触領域を大いに拡大する。
【００５０】
導電性充填材料を達成するプロセスは、改変された発泡ウレタンシステムで適合する導電性材料を分散することにより実現される。好ましくは、これらの材料は、生来導電性である。本明細書に開示される導電性材料は、ポリマー材料一般、そして特に発泡ウレタンを通じる連続的な電気経路を提供し、このようなポリマーマトリックスに従来用いられている導体に類似の性質を与えることが見出された。
【００５１】
任意の数の導電性材料が、本発明において適用可能である。１つの可能なシステムでは、ＴＭＡＩがポリマーマトリックス全体に均一に分散または溶解され、導電性ポリマーを生じる。ＴＭＡＩはまた、ドービング剤およびカップリング剤として用いられ得る。その他の塩、特に、有機成分を有し、そして形式電荷を所有するものもまた可能である。あるいは、ポリマーマトリックスに導電性を付与する任意の有機または無機塩は、本発明の範囲内である。特定の複合体有機分子のような中性分子もまた有用である。特に、炭素粒子、炭素繊維、または炭素粒子および炭素繊維の両方が用いられ得る。好ましくは、ＴＭＡＩ（またはその他の導電性材料）と炭素粒子および／または繊維との混合物（好ましくは重量で１：１）が用いられる。炭素粒子および／または繊維のような非溶解性または部分溶解性粒子および／または繊維が用いられるとき、付与される導電性は、粒子がより小さくなるとき最適化される。理想的には、ミクロンスケールの寸法の粒子が最良に働く。金属または金属合金もまた、用いられ得る。ポリマーマトリックス中全体の導電性材料の広範な分散は、導電性を最大にする。例えば、鉄、銅、またはその他の金属充填物が用いられ得る。あるいは、スチール充填物が用いられ得る。別の材料または外部刺激の存在下で導電性になる材料を用いることもまた可能である。
【００５２】
広範な種類のポリマーが、本発明におけるポリマーマトリックスとして有用である。これらは、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、およびその他であり得る。好ましくは、発泡ポリウレタンがこのポリマーマトリックスとして用いられる。実施例は、発泡ポリウレタンに焦点をあてるが、導電性材料が装填された任意の適切なポリマーマトリックスが本発明において有用であることが理解されるべきである。
【００５３】
多くの異なるポリマーおよびポリマー組成物が本発明に受け入れられるが、本発明において好ましいことが見出されるポリマー組成物は、発泡ポリウレタン組成物である。この発泡ポリウレタン組成物の生産には、当該技術分野で公知の標準的な方法が存在する。発泡ポリウレタンは、ポリオールのような活性水素を含む基をもつポリイソシアネートを反応することにより産生され得る。ＯＣＮ−Ｒ−ＮＣＯ（有機ラジカル−Ｒ−）のようなポリイソシアネートは、一般式Ｒ−（ＯＨ）ｎ（ここでｎは少なくとも１である）によって表され、低分子量で、かつ長鎖有機ラジカル−Ｒ−（例えば、ポリエステルラジカル鎖）を含み、そしてＯＨ基のような活性水素原子を含む基を有する、液体の樹脂様材料であるような有機アルコール分子と反応する。この有機アルコールは、単純アルコールまたはポリオールであり得る。このポリイソシアネートは、２つの機能：第１は、樹脂（ＯＨ−Ｒ−ＯＨ）の２つ以上の分子を連結し、より大きな固形樹脂の分子を形成するための樹脂反応体として；および第２は、ポリイソシアネートと反応し、発泡形成を引き起こす発泡剤として供されるガス状ＣＯ２を形成するために供される。例示のポリイソシアネートの例は、ポリマーのジフェニルメチルジイソシアネート、およびその他を含む。例示のポリオールの例は、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートである。その他の特定の化合物は、各場合で用いられ得る。
【００５４】
この導電性材料は、最終ポリマーマトリックス中に任意の方法で導入され得る。理想的には、上記分散された導電性材料は、補強位置で現場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）でポリマーを形成する個々の反応体の１つ以上と均一な溶液または混合物として導入される。好ましくは、発泡ポリウレタンの場合、この分散された導電性材料は、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートの均一な溶液または混合物として導入される。あるいは、それはまた、その他の任意の反応体成分の均一な溶液または混合物として導入され得る。あるいは、この導電性材料は、補強位置中へのポリマーの導入の前のある点で完全に調製されたポリマーに添加され得る。
【００５５】
ポリマー組成物全体に導電性材料を分散する工程、およびこのポリマー組成物を電柱などに付与する工程は、同時にまたは逐次的に実施され得る。好ましくは、この分散する工程は、付与する工程の前に実施される。あるいは、付与する工程は、上記分散する工程の前に実施され得るか、またはこの２つの工程は同時に実施され得る。
【００５６】
ドーピング剤およびカップリング剤が本発明では用いられ得、性能を改変および／または改善する。これらの非制限的な例は、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、クラウンエーテル、およびリガンドを含む。クラウンエーテルの非制限的な例は、１８−クラウン−６である。
【００５７】
上記導電性材料は任意の性質であり得、そして物理的寸法は、このポリマーマトリックスが導電性を与える限り変動し得る。好ましくは、この導電性材料は、微細粒子状材料である。好ましくは、これら粒子は、ミクロンスケールの寸法である。しかし、より大きな寸法の材料が用いられ得る。長さが０．２５インチまでの炭素繊維は、セル壁の周りに蓄積する炭素粒子を通る電気的経路を確立し、そしてこの電気的通路を確立するように炭素粒子を一緒に結合する。この添加が均一な広く分散した混合物を形成する限り、任意の寸法が適切である。唯一の要求は、導電性材料の添加が、ポリマーマトリックスにきれいなポリマーの導電性およびアースのより大きな導電性より大きい導電性にすることである。
【００５８】
この導電性材料は、最終充填組成物の総重量の約０．１％〜約２０％の量で存在するべきである。好ましくは、それは、約０．１％〜約１０％の範囲で存在するべきである。最も好ましくは、それは、約０．１％〜約７．５％の範囲で存在するべきである。炭素繊維は、０．１〜１％の量、好ましくは０．６％で存在する。
【００５９】
発泡ポリウレタンについて一般的な場合には、上記組成物は、現場において、ポリイソシアネート、有機アルコール成分、アスファルト成分、液体の水非混和性成分を、水、触媒、難燃剤、および非イオン性界面活性剤の存在下、電柱を保持するために十分な強度のフィルムの形成を可能にするに有効な量の組み合わせにより形成される。好ましくは、この組み合わせは、立法フィートあたり約４〜１７ポンドの密度および少なくとも約３０ＰＳＩの圧縮を有する。非制限的な例により、上記のポリイソシアネートは、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートであり得、そして上記アルコール成分は、フェノール性アミンまたはポリエーテルポリオールであり得る。上記液体の水非混和性成分は、トルエン、種々のキシレン類またはそれらの混合物のような任意の芳香族溶媒または任意の方向族溶媒混合物であり得る。好ましくは、キシレン類の混合物が用いられるが、その他の芳香族溶媒が用いられ得る。この成分の市販され入手可能な例は、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  ＳＣ１５０である。アスファルト成分は、Ｃｈｅｖｒｏｎ  Ｐｈｏｌｌｉｐｓ  Ｈ．Ｐ．Ｏ．８３０またはＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ  Ｓ２のような市販され入手可能なアスファルトであり得る。これらの市販の材料は、単なる例示の例であり、そして制限するのではない。触媒の非制限的な例は、アミノフェノール、およびジブチル錫を含み；そして非イオン性界面活性剤は、とりわけ、シリコングリコールコポリマーであり得る。ドーピング剤は、１８−クラウン−６のようなクラウンエーテル、およびＴＭＡＩであり得る。
【００６０】
本明細書に記載される充填組成物中には、難燃剤成分を含むことが好ましい。この難燃剤は、火災および安全のために材料中の全体の引火点を上げることを補助する。それはまた、材料の流動能力を補助する。例示の非排他的な難燃剤のリストは、ＴＣＰＰ（トリス（１−クロロ−２−プロピル）ホスフェート）；ＴＤＣＰＰ（トリス（１，３−ジクロロ−２−プロピル）ホスフェート）；およびＴＣＥＰ（トリス（２−クロロエチル）ホスフェート）を含む。いくつかの例示でかつ非排他的な市販の例は、Ｃｅｌｌｔｅｃｈ  ＴＣＥＰ  Ｆｌａｍｅ  ＲｅｔａｒｄａｎｔおよびＦｒｙｏｌ  ＣＥＦを含む。
【００６１】
以下の詳細な実施例は、導電性炭素での公知の充填材料の改変を例示し、本発明で有用な導電性ポリマー充填材料を提供する。
【実施例】
【００６２】
本発明で利用される発泡可能な組成物は、上記で述べた要求で広く変動し得る。以下は、このような処方物の代表であり、ここですべての部は重量による。この実施例は、特定の市販の成分への参照がなされるが、これら成分の任意の等価物がそれに置換され得ることに留意のこと。
【００６３】
【表１】
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本発明の方法はまた、既に設置された電柱を接地することを改善するためであり得る。電柱を再設置するこの方法は、既に設置されている電柱から溝を掘削することにより現存する電気的システム上により多くの表面積を作製することによって達成される。この溝は、土壌の湿度が一定である深さまで掘削されるべきである。この溝の幅は、広くまたは狭くあり得、いずれにしても、掘削のために用いられる方法に依存して掘削することが実用的である。本発明の上記充填材料は、上記充填材料中にカプセル化され、そして電柱アースおよびシステムニュートラルに接続される銅ワイヤに沿って溝の底に注がれるか、または導入される。
【００６４】
先にその場にある電柱に対して補助的に電柱を接地する別の方法は、電柱検査者が、電柱を検査するために行う方法と同様に、電柱の周りの領域を掘削することであり得る。土壌を置換するよりむしろ、本発明の充填材料は、掘削された領域の周りに導入され得、そしてさらなる接地を提供し得る。
【００６５】
本明細書に記載された充填材料および方法はまた、変電所地面マットまたはグリッドと組み合わせて用いられ得る。マット／グリッドのための掘削が終了し、そして地面マットが導入された後、３インチ〜６インチの充填材料が接続銅ワイヤ上に配置され、アースとの接地するマットの接続の面積を増加する。
【００６６】
同じ路線に沿って、一時的変電所、すなわち、車輪上の変圧器は、この変圧器の周りの多くの穴を予想することにより最良に接地され得る。この一時的変電所と穴との間で接続されている適切なサイズのワイヤは、この穴中にある銅ワイヤの上に注がれた充填材料を有し得、それ故、この銅ワイヤのアース接続を増加する。
【００６７】
ケーブルの周りに巻かれた接地ワイヤをもつ地下ケーブル（シース型ケーブル）を導入するとき、高い土壌抵抗性の領域においては考慮がまたなされる。親密に離れた間隔の導体上に充填材料を付与することが有益であり、これは、接地を増加し、そしてまたケーブルの熱を散逸させる。この適用はまた、熱散逸を改善する。
【００６８】
本発明はまた、その-他の構造物を再設置および／または接地することに適用可能である。特に、高層摩天楼から、中程度レベルのビルディング、１階または２階建て家屋などまでの範囲の建物が、本発明の使用により、増加した土台の支持および／または電気的接地を与え得る。
【００６９】
本発明の充填材料は、単相モーターをもつ電気設備に良好に適している。このようにして、この充填材料は、接地ロッドよりも良好に実施し得る。増加した領域は、容易に非平衡（反応性）負荷を可能にし、接地により分配変圧器および／または配電所と接続し、そこで、負荷は、変電所接続（Ｙ−Δ）によりバランスされ得る。
【００７０】
本発明およびその利点を詳細に記載してきたが、種々の変更物、置換物および改変物が、添付の請求項によって規定されるような本発明の思想および範囲から逸脱することなく本明細書内でさなれ得ることが理解されるべきである。さらに、本出願の範囲は、本明細書中に記載された、プロセス、機械、製造、事物の組成物、手段、方法およびステップに限定されることは意図されない。本発明の開示から当業者が容易に認識するように、本明細書に記載される対応する実施形態と実質的に同じ機能を遂行するか、または実質的に同じ結果を達成する、現在存在するか、または後に開発される、プロセス、機械、製造、事物の組成物、手段、方法、またはステップは、本発明に従って利用され得る。従って、添付の請求項は、このようなプロセス、機械、製造、事物の組成物、手段、方法、またはステップを、それらの範囲内に含むことが意図される。
【国際調査報告】
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