JP2003246928A - シリコーン樹脂組成物およびそれを用いた低圧耐火ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導体上にシリコーン樹脂組成物からなる耐火
絶縁層が設けられた低圧耐火ケーブルにおいて、良好な
耐火性を有するとともに、加熱時における耐火絶縁層の
電気絶縁性を向上させる。 【解決手段】 前記シリコーン樹脂組成物として、シリ
コーン樹脂に、軟化開始温度５００℃以下、かつ結晶化
開始温度８４０℃以下のアルカリ金属を含むガラスフリ
ットに加えて、ベーマイトが添加されたものを使用す
る。ベーマイトは、シリコーン樹脂１００重量部に対し
て、０．５〜１０重量部添加することが好ましい。低圧
耐火ケーブルの導体１上に設けられる耐火絶縁層２とし
て、前記シリコーン樹脂組成物を架橋処理したものを用
いることにより、該低圧耐火ケーブルが燃焼した時の耐
火絶縁層２の電気絶縁性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導体上にシリコー
ン樹脂組成物からなる耐火絶縁層が設けられた低圧耐火
ケーブルに関し、良好な耐火性を有するとともに、燃焼
時における耐火絶縁層の電気絶縁性を高めるようにした
ものである。

【０００２】

【従来の技術】低圧耐火ケーブルとは、消防用非常設備
の電気配線に使用され、火災中においても電線としての
性能を所定時間保持し、消火設備、避難誘導表示機器等
に一定時間給電することを目的とする耐火ケーブルのう
ち、供用電圧が６００Ｖ以下のものをいう。その規格
は、消防庁の低圧耐火ケーブル認定試験基準（ＪＭＣＡ
試第１０１０号）に定められている。上記基準に合格す
る低圧耐火ケーブルとしては、従来、導体上にマイカテ
ープを巻き回してなる耐火層を設け、この耐火層の上に
架橋ポリエチレン等からなる絶縁層を設け、さらにこの
絶縁層の上に可塑化ポリ塩化ビニル等からなるシースを
押出被覆したものが知られている。

【０００３】しかし、このような構造の低圧耐火ケーブ
ルには、マイカテープの巻き回し作業が複雑で生産性が
低いこと、マイカテープの耐屈曲性が不十分であって、
これを過度に屈曲するとマイカテープが破砕したり前記
テープ基材が破損したりして低圧耐火ケーブルの耐火性
や電気絶縁性が低下するおそれがあること、また、マイ
カテープの切断が困難であって、端末加工時の導体口出
しの作業性が低いこと等の欠点がある。このような不具
合を解決するために、低圧耐火ケーブルの導体上に、耐
火絶縁層として、軟化開始温度５００℃以下、かつ結晶
化開始温度８４０℃以下であるガラスフリットをシリコ
ーン樹脂に配合したシリコーン樹脂組成物からなり、架
橋されたものを設ける方法が提案されている（特願２０
０１−６５１５４号参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな低圧耐火ケーブルでは、前記基準に定める耐火試験
において、加熱時に耐火絶縁層の絶縁抵抗が急激に低下
して、その基準値を下回り、認定試験に不適合と判定さ
れることがあった。これは、ガラスフリットに由来する
アルカリ金属イオンが、高温下、耐火絶縁層内を移動す
ることで、耐火絶縁層の電気伝導性が増加するためと考
えられる。

【０００５】従って、本発明の課題は、導体上にシリコ
ーン樹脂組成物からなる耐火絶縁層が設けられた低圧耐
火ケーブルにおいて、良好な耐火性を有するとともに、
加熱時における耐火絶縁層の電気絶縁性を高めることで
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題は、前記シリコ
ーン樹脂組成物として、シリコーン樹脂に、軟化開始温
度５００℃以下、かつ結晶化開始温度８４０℃以下のア
ルカリ金属を含むガラスフリットと、ベーマイトとが添
加されたものを用いることで解決される。前記ベーマイ
トの添加量は、シリコーン樹脂１００重量部に対して
０．５〜１０重量部とされる。導体上に、このようなシ
リコーン樹脂組成物からなり、架橋された耐火絶縁層が
設けられた低圧耐火ケーブルは、耐火性に優れたものと
なる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づいて、本
発明を詳しく説明する。以下、図面を参照しながら、本
発明を詳しく説明する。図１は、本発明に係る低圧耐火
ケーブルの一例を示すものである。本実施の形態の低圧
耐火ケーブルは、導体１上に耐火絶縁層２を形成し、こ
の耐火絶縁層２上にシース３を設けることによって構成
されている。この低圧耐火ケーブルの寸法としては、例
えば、導体１の断面積を１．２〜６００ｍｍ²としたと
き、耐火絶縁層２の厚みを１．１〜３．５ｍｍ、シース
３の厚みを１．５〜２．３ｍｍとすることができる。

【０００８】導体１としては無酸素銅などの高導電性金
属が用いられる。耐火絶縁層２は、耐火層と絶縁層を兼
ねるものであって、シリコーン樹脂とガラスフリット
と、ベーマイトとを必須成分とするシリコーン樹脂組成
物からなり、この組成物が架橋されているものである。
上記シリコーン樹脂としては、ジメチルシリコーン樹
脂、メチルビニルシリコーン樹脂、メチルフェニルシリ
コーン樹脂等、ポリシロキサンを主体とする公知のシリ
コーン樹脂に、微粉状シリカなどを配合して混練した、
押出成形が可能な熱可塑性のものが用いられる。

【０００９】また、前記ガラスフリットは、前記シリコ
ーン樹脂の燃焼時に生成する酸化ケイ素を主成分とする
無機質の殻の強度を高めるためのものである。このガラ
スフリットには、釉薬（うわぐすり）を溶融し、冷却し
て粉砕し、粒子径を５０μｍ以下とした粉末が用いられ
る。ガラスフリットの粒子径が５０μｍを超えると、シ
リコーン樹脂と混練しても十分に混和されなくなるの
で、好ましくない。

【００１０】このガラスフリットとしては、軟化開始温
度が５００℃以下、好ましくは３５０〜５００℃であっ
て、かつ、結晶化開始温度が８４０℃以下、好ましくは
５００〜８４０℃以下のものが用いられる。

【００１１】本発明において、ガラスフリットの軟化開
始温度とは、ガラスフリットが加熱されて軟化し始める
温度をいい、具体的には高温顕微鏡による観察下、ガラ
スフリットの粉末が溶融し始め、粉末の角がなくなる温
度を測定することで求められる。

【００１２】実際の耐火試験の状況から、前記シリコー
ン樹脂組成物が燃焼する温度領域は、３５０〜５００℃
であることが判明した。この温度領域でガラスフリット
が溶融しないと、シリコーン樹脂の燃焼時に生成する無
機質の殻が膨張して崩壊することがわかった。すなわ
ち、ガラスフリットが上記温度領域で溶融することによ
り、前記無機質の殻が溶融したガラスフリットにからめ
られ、その膨張が抑制され、緻密で高強度の耐火物の層
が形成されることになる。このような理由により、軟化
開始温度を５００℃以下と定めたのである。

【００１３】また、結晶化開始温度は、ある種のガラス
フリットにおいて、一旦溶融したものをさらに加熱して
ゆくと、ある温度でガラスが結晶化することがあり、そ
の温度を結晶化開始温度といい、具体的には示差走査熱
量測定法（ＤＳＣ）での吸熱ピーク温度を測定すること
で求められる。

【００１４】高温で結晶化する種類のガラスフリットで
は、シリコーン樹脂が燃焼して生成する殻を、高温にお
いても補強することができる。それに対して、高温で結
晶化しない種類のガラスフリットでは、高温では流動性
が高くなり、殻の補強効果が小さい。そのため、本発明
で用いられるガラスフリットは、高温で結晶化するもの
に限定される。そして、前記耐火試験では、最高到達温
度が８４０℃と定められているので、この温度より低い
温度で結晶化するガラスフリットでなければ、加熱時に
おいて、殻の補強効果が十分に得られない。このような
理由により、結晶化開始温度を８４０℃以下と定めたの
である。

【００１５】このような特性を有するガラスフリット
は、例えば、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅、Ｎ
ａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏ、ＣａＯ、Ａｓ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、
ＺｒＯ₂などの酸化物を成分とするガラス組成物から選
択される。この組成の具体例としては、例えば、Ｎａ₂
Ｏ：２０重量％、Ａｌ₂Ｏ₃：２０重量％、ＳｉＯ₂：４
０重量％、ＣａＯ：２０重量％を含有するものが挙げら
れる。

【００１６】特に、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏ等のアル
カリ金属酸化物は、軟化開始温度の低いガラス組成物を
得るため、１〜４０重量％の範囲で含有されているのが
好ましい。アルカリ金属酸化物の含有量が１重量％未満
では、得られるガラス組成物の軟化開始温度が十分に低
くならず、４０重量％を超えると、得られるガラス組成
物が高温で流動しやすくなり、ついには液状化するので
好ましくない。

【００１７】また、前記ガラスフリットとしては、シリ
コーン樹脂への分散性ならびに相溶性を向上させるた
め、シランカップリング剤による表面処理を施したもの
が好ましい。上記シランカップリング剤としては、アミ
ノシラン、エポキシシラン、アルキルシラン、メルカプ
トシラン、フェニルシラン、ビニルシラン等、公知のも
のが用いられる。表面処理方法としては、シランカップ
リング剤のアルコール溶液にガラスフリットを浸漬し、
乾燥する方法等、周知の方法が適用できる。

【００１８】前記ガラスフリットの配合量は、シリコー
ン樹脂１００重量部に対して、１〜４０重量部とするの
が好ましい。ガラスフリットの配合量が１重量部未満で
は燃焼時の殻の強度が十分に向上せず、４０重量部を超
えるとシリコーン樹脂組成物の機械的強度、押出成形性
が低下する。

【００１９】本発明に用いられるベーマイトとは、化学
式Ａｌ₂Ｏ₃・Ｈ₂Ｏで表される酸化アルミニウムの一水
和物である。ベーマイトとしては、天然品、合成品のい
ずれも用いることができるが、特に、電気的特性を悪化
させる不純物の量が少ないことから、合成ベーマイトを
用いることが好ましい。ベーマイトの形態としては、平
均粒子径が５０μｍ以下の粉末が好適に用いられる。特
に、平均粒子径が１０μｍ以下であるものを用いること
が好ましい。平均粒子径が５０μｍを超えると、シリコ
ーン樹脂と混練しても十分に混和されなくなるので、好
ましくない。

【００２０】本発明においてベーマイトを添加する意味
は、以下のとおりである。上述のとおり、耐火絶縁層２
の材料として用いられる前記シリコーン樹脂組成物には
アルカリ金属酸化物を含有するガラスフリットが配合さ
れている。このようなシリコーン樹脂組成物からなる耐
火絶縁層２をもつ低圧耐火ケーブルにおいては、加熱時
にアルカリ金属のイオンが耐火絶縁層２内を移動し、電
気伝導性を高めるので、耐火絶縁層２の絶縁性能が低下
することがあった。鋭意検討の結果、ベーマイトをシリ
コーン樹脂組成物に添加したものを耐火絶縁層２の材料
として用いると、その低圧耐火ケーブルは、加熱時にお
ける絶縁抵抗が著しく向上されたものとなることが分か
った。これは、ベーマイトが前記シリコーン樹脂組成物
内に介在することで、アルカリ金属イオンが耐火絶縁層
２内を移動することが抑制されるためと考えられる。

【００２１】ベーマイトの添加量は、シリコーン樹脂１
００重量部に対して、０．５〜１０重量部とする。０．
５重量部未満では絶縁抵抗の向上効果が十分ではない。
また、１０重量部を超えると、シリコーン樹脂組成物の
粘性が高くなり、導体上への押出しが困難になるので不
都合になる。

【００２２】上記シリコーン樹脂組成物の架橋のため、
有機過酸化物などの架橋剤が添加される。この架橋剤の
具体例としては、ジクミルパーオキサイド、ベンゾイル
パーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド等が挙
げられる。前記架橋剤の配合量は、シリコーン樹脂１０
０重量部に対して、０．５〜３重量部とされる。０．５
重量部未満では架橋が不十分に行われず、３重量部を超
えると押出成形時にスコーチを生じることがある。

【００２３】上記シリコーン樹脂組成物には、これ以外
に、種々の添加剤、例えば充填剤、着色剤、安定剤等を
適宜添加することができる。また、酸化チタン、酸化
鉄、セリウム系金属酸化物、カーボンブラックなどの耐
熱向上剤を添加してもよい。この耐熱向上剤は、必要に
応じて、シリコーン樹脂１００重量部に対して１０重量
部以下、添加することができる。

【００２４】本発明のシリコーン樹脂組成物は、上述の
ように、前記シリコーン樹脂にガラスフリット、ベーマ
イトならびに架橋剤を配合し、必要に応じてその他の添
加剤を添加したものである。これは、ロールなどの混練
機を用い、通常の方法で混和されて使用される。

【００２５】シース３は、ポリエチレン等のポリオレフ
ィン樹脂、またはクロロプレンゴム、可塑化ポリ塩化ビ
ニル等、公知の樹脂からなる。このような低圧耐火ケー
ブルの製造は、通常の押出被覆法によって行われる。例
えば、図１に示した構造の耐火ケーブルでは、まず導体
１に前記シリコーン樹脂組成物を押出被覆する。これを
架橋装置に送り、１００〜２００℃に加熱してシリコー
ン樹脂組成物を架橋することによって耐火絶縁層２を形
成する、この耐火絶縁層２の上にシース３を押出被覆す
ることによって低圧耐火ケーブルが形成される。

【００２６】このような低圧耐火ケーブルにあっては、
火災等により燃焼した際に、耐火絶縁層２が燃え、酸化
ケイ素を主体とする殻が生成される。この殻は、耐火絶
縁層２中に存在するガラスフリットによって、その機械
的強度が大きく高められる。また、この耐火絶縁層２を
構成するシリコーン樹脂組成物に、ベーマイトが添加さ
れており、上述のように、これが耐火絶縁層２に含まれ
るアルカリ金属イオンの移動を抑制するので、加熱時に
おいても十分な絶縁抵抗を保持する。

【００２７】しかも、前記耐火絶縁層２に含まれるベー
マイトの粒子が極めて微細であるので、従来のマイカテ
ープを使用した低圧耐火ケーブルに比して、低圧耐火ケ
ーブルの耐屈曲性や口出し性が大幅に改善させられる。
しかも、前記耐火絶縁層２の形成には、押出被覆法が用
いられるので、作業工程が単純になり、生産性も向上さ
せられる。

【００２８】以下、具体例に基づいて、本発明を説明す
る。表１および表２に示す組成のシリコーン樹脂組成物
を、断面積３．５ｍｍ²の導体１上に厚み１．１ｍｍに
押出被覆し、これを２００℃に加熱し架橋して耐火絶縁
層２を形成し、この上にポリオレフィンを押出被覆して
厚み１．５ｍｍのシース３を設けることによって、７種
類の低圧耐火ケーブル（６００Ｖ ＫＯ １Ｃ）を製造
した。

【００２９】表１および表２において、「シリコーン樹
脂」には汎用押出グレードの、密度１．１７ｇ／ｃｍ³
のものを用いた。「低融点ガラスフリット」は、軟化開
始温度３７０℃、結晶化開始温度８００℃であって、酸
化ナトリウムの含有量が２０重量％のものである。「耐
熱向上剤」には、金属酸化物系のものを、「架橋剤」に
は有機過酸化物を用いた。また、ベーマイトとしては、
平均粒子径が３〜５μｍである合成ベーマイトを用い
た。

【００３０】上記低圧耐火ケーブルに対して、以下の試
験を行った。第一に、シリコーン樹脂組成物を導体上に
押出被覆するときの押出機負荷トルクを測定した。押出
機負荷トルクは、ベーマイトを含まない比較例１のもの
を１００％とする百分率として求め、この百分率が２０
０％以上の場合を成形性不良とした。

【００３１】第二に、耐火電線認定業務委員会の認定試
験に合格した試験炉において、低圧耐火電線認定試験基
準に定められた方法に従い、燃焼試験前後の耐火絶縁層
２の絶縁抵抗を測定した。この絶縁抵抗が上記基準に定
められた値、すなわち、加熱前において５０ＭΩ以上、
かつ加熱３０分において０．４ＭΩ以上であれば、耐火
性優良とし、そうでなければ耐火性不良とした。

【００３２】上記試験の結果を表１および表２に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】表１から明らかなように、試験番号１〜４
の低圧耐火ケーブルは、いずれも上記試験に合格した。
また、表２に示すように、ベーマイトが添加されていな
い試験番号５のもの、およびベーマイトの添加量が少な
い試験番号６のものは、いずれも耐火性が不良であっ
た。また、ベーマイトの添加量が過多である試験番号７
のものは、成形性が不良となった。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のシリコー
ン樹脂組成物は、シリコーン樹脂に、軟化開始温度５０
０℃以下、かつ結晶化開始温度８４０℃以下のアルカリ
金属を含むガラスフリットと、ベーマイトとが添加され
ているので、燃焼して生成される殻の機械的強度が高い
ものとなるとともに、加熱時に所定の絶縁抵抗を維持す
ることができる。また、本発明の低圧耐火ケーブルは、
導体上に、前記シリコーン樹脂組成物からなり、架橋さ
れた耐火絶縁層が設けられたものであるので、良好な耐
火性を有するとともに、加熱時においても十分な絶縁性
能を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の低圧耐火ケーブルの一例を示す概略
断面図である。

【符号の説明】

１…導体、２…耐火絶縁層、３…シース。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｂ 7/295 Ｈ０１Ｂ 7/34 Ｂ Ｆターム(参考） 4J002 CP031 CP121 DE148 DJ016 DL007 GQ01 5G303 AA06 AA08 AB01 AB20 BA12 CA02 CA09 CA11 5G305 AA02 AB01 AB15 AB25 BA15 CA26 CA54 CB14 CC03 CC14 CD04 CD05 CD13 5G315 CA01 CB02 CC08 CD06 CD14 CD17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコーン樹脂に、軟化開始温度５００
   ℃以下、かつ結晶化開始温度８４０℃以下のアルカリ金
   属を含むガラスフリットと、ベーマイトとが添加された
   ことを特徴とするシリコーン樹脂組成物。
2. 【請求項２】 前記ベーマイトの添加量が、シリコーン
   樹脂１００重量部に対して、０．５〜１０重量部である
   ことを特徴とする請求項１に記載のシリコーン樹脂組成
   物。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のシリコ
   ーン樹脂組成物からなり、架橋された耐火絶縁層が導体
   上に設けられたことを特徴とする低圧耐火ケーブル。