JP2007200716A - 耐火電線・ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】導体の突出し現象が生じず、かつ、長期に亘って優れた耐火性能を保持することができる耐火電線・ケーブルを提供する。
【解決手段】導体１１外周に、耐火層１３および絶縁体層１４を順に備えてなる耐火電線・ケーブルであって、耐火層１３が、基材上にマイカ層を設けてなるマイカテープ１６を、マイカ層側を導体１１側に向けて巻き付けることにより形成され、マイカテープ１６と導体１１との間には無機粉末層１２が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビルや地下街などの防災設備の電気配線に使用される耐火電線・ケーブルに関する。

ビルや地下街などの防災設備の電気配線として使用される耐火電線・ケーブルは、その耐火性能や電気特性、構造や寸法などの基準が、消防庁告示により規定されており、例えば、耐火性能は、現行の「消防庁告示第１０号」では、ＪＩＳ Ａ １３０４に定める火災曲線（８４０℃−３０分）の温度条件下でも給電が可能なことが基準とされている。

このような耐火性能の基準を満たす耐火電線・ケーブルとして、例えば、導体上に耐火テープを巻き付けて耐火層を形成し、その上にポリエチレン、架橋ポリエチレンなどからなる絶縁体層を設け、さらに、その上に塩化ビニル樹脂や難燃化ポリエチレンなどからなるシースを設けたもの、あるいは、導体上に耐火テープを巻き付けて耐火層を形成し、その上にポリエチレン、架橋ポリエチレンなどからなる絶縁体層を設けて耐火絶縁線心とし、これを複数本、例えば３本撚り合わせ、その外周に塩化ビニル樹脂や難燃化ポリエチレンなどからなるシースを設けたものなどが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、耐火層を形成する耐火テープには、従来、ガラスクロスを基材（裏打ち材）とし、その片面に軟質の無焼成集成マイカ箔を貼り付けたガラスマイカテープ、または、ポリエチレンやポリエステルなどのプラスチックフィルムを基材とし、その片面に同様の軟質の無焼成集成マイカ箔を貼り付けたフィルムマイカテープが、耐火性能や電気特性が良好で、巻き付け作業性などにも優れることから、多用されている。

しかしながら、このようなマイカテープを用いた耐火電線・ケーブルにおいては、マイカ箔と導体との密着力が弱いために、絶縁体層を押出被覆した後に、導体がケーブル端面より外に突出る、いわゆる突出し現象が生ずることがあった。これは、絶縁体層が押出し後硬化する際に収縮することによるもので、導体との密着力の弱いマイカテープは、収縮する絶縁体層に引っ張られ、その結果、内部の導体が露出する。なお、マイカ箔と導体との密着力が弱い理由としては、上記集成マイカ箔の性質上、表面に凹凸があり、導体上に巻き付けたときに導体とマイカ箔との間に隙間が生じることが考えられる。

そこで、このような導体の突出し現象を防止するため、耐火層上をガラスヤーンで強く押え巻きするなどの対策が採られている。

しかしながら、この場合、押え巻きにより耐火層を強く押え過ぎると、長期間の使用中にマイカテープに亀裂が入り、耐火性能が低下する懸念があった。
特開２００１−２０２８３３号公報

上述したように、耐火層の材料としてガラスクロスなどからなる基材の片面に軟質の無焼成集成マイカ箔を貼り付けたマイカテープが多用されている。しかしながら、このようなマイカテープを用いた従来の耐火電線・ケーブルは、導体の突出し現象が生じやすいという問題があった。そこで、その対策として、耐火層上に強く押え巻きを施すなどの対策が採られているが、マイカテープに亀裂が入り、耐火性能が低下するおそれがあった。

本発明はこのような従来技術の課題に対処してなされたもので、耐火層上に強く押え巻きを施すことなく、導体とマイカテープとの密着力を高めることができ、これにより、導体の突出し現象が生じず、かつ、長期に亘って優れた耐火性能を保持することができる、高品質で高信頼性の耐火電線・ケーブルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の耐火電線・ケーブルは、導体外周に、耐火層および絶縁体層を順に備えてなる耐火電線・ケーブルであって、前記耐火層が、基材上にマイカ層を設けてなるマイカテープを、前記マイカ層側を導体側に向けて巻き付けることにより形成されており、前記マイカ層と導体との間には無機粉末層が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の耐火電線・ケーブルによれば、耐火層を形成するマイカテープのマイカ層と導体との間に無機粉末層が設けられており、従来のように強く押え巻きを施さずとも、導体とマイカテープとの密着力を増大させることができるため、絶縁体層被覆に伴う導体の突出し現象を防止することができ、かつ、長期に亘って優れた耐火性能を保持することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態の耐火ケーブルを示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態の耐火ケーブル１０は、銅などからなる導体１１上に、無機粉末層１２を介して、耐火層１３、絶縁体層１４およびシース１５を順に被覆した構造を有する。

上記無機粉末層１２および耐火層１３は、図２に示すように、厚さ約２５μｍのポリエチレン、ポリエステルなどのプラスチックフィルムを基材（裏打ち材）１６ａとし、その片面に厚さ約０．１５ｍｍの集成マイカ箔１６ｂ、例えば軟質の無焼成集成マイカ箔を貼り付けたマイカテープ１６のマイカ箔側表面に無機粉末１７を付着させた後、これを導体１１上に、無機粉末１７を付着させたマイカ箔１６ｂ側を導体１１側に向けて重ね巻きまたは縦添えし、その上をガラスヤーンで押えることにより形成されている。なお、本発明においては、無機粉末層１２および耐火層１３の形成にあたって、導体１１上に無機粉末１７を付着させた後、その上に、マイカテープ１６を集成マイカ箔１６ｂ側を導体１１側に向けて巻き付けるようにしてもよい。製造効率の観点からは、前者の、予めマイカテープ１６の表面に無機粉末１７を付着させておき、これを導体１１上に巻き付ける方法を用いることが好ましい。

無機粉末１７の付着方法としては、周知の方法を用いることができる。また、付着量としては、マイカ箔１６ｂの表面の凹部Ｇに無機粉末１７が入り込んで、表面の凹凸がなくなる程度の量が好ましく、通常、その範囲は０．１〜０．５ｇ/ｍ^２である。付着量があまり少ないと表面に凹凸が残り、導体との密着力を十分に向上させることができず、導体の突出し現象が生ずるおそれがある。逆に、付着量があまり多いと、導体の突出しを助長させるとともに、製造ラインの周囲を汚染する。なお、無機粉末１７をマイカ箔１６ｂの表面に付着させる際には、基材１６ａの表面を覆うなどして、無機粉末１７がマイカ箔１６ｂの表面にのみ選択的に付着するようにすることが好ましい。これは、基材１６ａの材質によっては、無機粉末１７が付着することによって、マイカテープ１６と絶縁体層１４との密着力が増大し、絶縁体層１４形成時、絶縁体層１４が収縮した際に、絶縁体層１４にマイカテープ１６がより引っ張られやすくなって、導体の突出し現象が発生しやすくなることがあるためで、基材１６ａ表面に無機粉末１７が付着するのを防止することにより、かかる問題の発生を解消することができる。

無機粉末１７としては、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの粉末、ガラス粉末などが使用されるが、なかでも、安定した粒径が容易に入手できることから、シリカ粉末が好ましい。また、その粒度は、平均粒径が１〜１００ｎｍで、かつ、粒径が１０００ｎｍ以上のものを含有しないものであることが好ましく、平均粒径が５〜５０ｎｍで、かつ、粒径が５００ｎｍ以上のものを含有しないものであることがより好ましい。平均粒径が１ｎｍ未満では、取り扱いが非常に困難となり、平均粒径が１０００ｎｍを超えると、マイカ箔１５ｂの表面の凹部１６に入り込みにくくなり、導体１１との密着力を高め、導体の突出し現象を防止する効果が十分に得られなくなるおそれがある。また、粒径が１０００ｎｍ以上のものが含まれた場合にも同様に、マイカ箔１５ｂ表面の凹部１６に入り込みにくくなり、本発明の効果が十分に得られなくなるおそれがある。なお、平均粒径は、例えばレーザ回折式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。

このような無機粉末層１２および耐火層１３上に形成される絶縁体層１４およびシース１５は、ポリオレフィンや、ポリ塩化ビニルなどをベースとする樹脂の押出しにより形成されている。ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン・アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、エチレン・アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体、エチレン・ブテン共重合体などが挙げられる。また、メタロセン触媒によりエチレンにプロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、オクテンなどのα‐オレフィンや環状オレフィンなどを共重合させたものなども使用することができる。これらは単独または混合して使用される。これらの樹脂には、難燃剤、酸化防止剤、滑剤、紫外線安定剤などの添加剤が必要に応じて添加されていてもよく、また、これらの樹脂は、電子線や有機過酸化物などで架橋してもよい。難燃剤としては、酸化アンチモン、酸化モリブデンなどの金属酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの金属水和物、ハロゲン系難燃剤、赤リンなどのリン系難燃剤などが挙げられる。

本発明においては、絶縁体層１４を、ポリオレフィンまたは架橋ポリオレフィンにより形成し、シース１５を、ポリ塩化ビニルをベースとする樹脂、または、ポリオレフィンをベースとし難燃剤を配合した樹脂、すなわち難燃化ポリオレフィンにより形成することが好ましい。なお、絶縁体層１４およびシース１５の厚さは、それぞれ、通常、０．８〜２．８ｍｍおよび１．５〜３．５ｍｍの範囲である。

このように構成される耐火ケーブル１０においては、導体１１上に、無機粉末層１２を介して、基材１６ａの片面にマイカ箔１６ｂを貼り付けたマイカテープ１６からなる耐火層１３が形成されているので、従来の導体１１直上にマイカテープを巻き付けることにより形成された耐火層を備えた耐火ケーブルに比べ、導体１１と耐火層１３との間の隙間が低減されており、耐火層１３の導体１１に対する密着力が実質的に向上している。このため、従来のようにガラスヤーンなどにより強く押え巻きを施さずとも、絶縁体層１４の収縮に伴う導体１２の突出し現象の発生を抑制乃至防止することができる。また、このように強く押え巻きを施す必要がないため、長期間の使用中にマイカテープ１６に亀裂が入るようなことがなくなり、それに起因する耐火性能の低下が抑制される。

なお、以上説明した実施形態は、本発明を単心型の耐火ケーブルに適用した例であるが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、例えば、図３乃至図５に示すような多心型の耐火ケーブルをはじめ、各種耐火電線・ケーブルに広く適用できることはいうまでもない。

図３に示す耐火ケーブル２０は、図１に示す耐火ケーブル１０を複数本（図面の例では、３本）撚り合わせた構造となっている。また、図４に示す耐火ケーブル３０は、導体１１上に、無機粉末層１２、耐火層１３および絶縁体層１４を順に設けて耐火絶縁線心１８とし、これを複数本（図面の例では、２本）引き揃え、その外周に、シース１５を設けた構造となっている。図示は省略したが、シース１５は、引き揃えた耐火絶縁線心１８の外周にパイプ状に押出被覆するようにしてもよい。さらに、図５に示す耐火ケーブル４０は、導体１１上に、無機粉末層１２、耐火層１３および絶縁体層１４を設けた耐火絶縁線心１８を複数本（図面の例では、３本）撚り合わせ、その空隙に、介在１９Ａを介して押えテープ１９Ｂを巻き付け、さらにその外側にシース１５を設けた構造となっている。介在１９Ａには、例えば、ジュートや紙、ポリプロピレンヤーンなどが使用される。また、押えテープ１９Ｂには、プラスチックテープなどが使用される。

これらの耐火ケーブル２０，３０，４０においても、導体１１上に、無機粉末層１２を介して、マイカテープ１６からなる耐火層１３が設けられているので、従来のようにガラスヤーンなどにより強く押え巻きを施さずとも、絶縁体層１４の収縮に伴う導体１１の突出し現象の発生を抑制乃至防止することができる。また、押え巻きを強く施す必要がないため、長期間の使用中にマイカテープ１６に亀裂が入るようなことがなくなり、それに起因する耐火性能の低下が抑制される。

次に、本発明の実施例を具体的に記載するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

実施例１〜４
約２５μｍ厚のポリエチレンフィルムの片面に約０．１５ｍｍ厚の軟質の無焼成集成マイカ箔を貼り付けてなるフィルムマイカテープのマイカ箔側の表面に、表１に示す量のヒュームドシリカ粉末（平均粒径１６ｎｍ、粒径１０〜４０ｎｍ）を付着させ、これを直径２．０ｍｍの銅導体上に、シリカ粉末を付着させたマイカ箔側を導体側に向けて重ね巻きして耐火層を形成した。この耐火層上に、低密度ポリエチレン（密度０．９１９ｇ／ｃｍ^３、ＭＦＲ＝０．９ｇ／１０分）、および、同低密度ポリエチレンに難燃剤を添加した難燃化ポリエチレンを押出しにより順に被覆して、約０．８ｍｍ厚の絶縁体層および約１．５ｍｍ厚のシースを形成し、外径約７×１１ｍｍの平型耐火ケーブルを製造した。

比較例
約２５μｍ厚のポリエチレンフィルムの片面に約０．１５ｍｍ厚の軟質の無焼成集成マイカ箔を貼り付けたフィルムマイカテープを、シリカ粉末による処理を行うことなく、導体上に強くガラスヤーンで巻き付けるようにした以外は、実施例と同様にして従来タイプの耐火ケーブルを製造した。

上記各実施例および比較例で得られた耐火ケーブルについて、導体の突出し量を測定するとともに、耐火層の加速試験（８０℃、２４時間）後の亀裂の発生の有無を調べた。また、消防庁告示第１０号に基づく耐火試験（８４０℃−３０分間）を行い、耐火性を評価した。これらの結果を表１に併せ示す。なお、実施例１および比較例については、さらに、導体の突出し量の経時変化を調べた。その結果を図６に示す。

これらの結果から明らかなように、実施例の耐火ケーブルはいずれも導体の突出し量が比較例の耐火ケーブルに比べ抑制されているとともに、耐火性能についても良好な特性を有していた。

本発明の耐火ケーブルの一実施形態を示す断面図である。 マイカテープにシリカ粉末が付着された状態を模式的に示す断面図である。 本発明の耐火ケーブルの他の実施形態を示す断面図である。 本発明の耐火ケーブルの他の実施形態を示す断面図である。 本発明の耐火ケーブルの他の実施形態を示す断面図である。 実施例および比較例の導体の突出し量の経時変化を示す図である。

符号の説明

１０，２０，３０，４０…耐火ケーブル、１１…導体、１２…無機粉末層、１３…耐火層、１４…絶縁体層、１５…シース、１６…マイカテープ、１６ａ…基材、１６ｂ…マイカ箔、１７…無機粉末、１８…耐火絶縁線心、１９Ａ…介在、１９Ｂ…押えテープ

Claims (7)

1. 導体外周に、耐火層および絶縁体層を順に備えてなる耐火電線・ケーブルであって、
   前記耐火層が、基材上にマイカ層を設けてなるマイカテープを、前記マイカ層側を導体側に向けて巻き付けることにより形成されており、前記マイカ層と導体との間には無機粉末層が設けられていることを特徴とする耐火電線・ケーブル。
2. 耐火電線・ケーブルが、消防庁告示第１０号に規定する耐火ケーブルであることを特徴とする請求項１記載の耐火電線・ケーブル。
3. 前記マイカテープのマイカ層上に無機粉末を付着させ、これを前記導体上に巻き付けることにより、前記無機粉末層が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の耐火電線・ケーブル。
4. 前記無機粉末の付着量が０．１〜０．５ｇ/ｍ^２の範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の耐火電線・ケーブル。
5. 前記無機粉末は、平均粒径が１〜１００ｎｍで、かつ、粒径が１０００ｎｍ以上のものを含有しないものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の耐火電線・ケーブル。
6. 前記無機粉末は、平均粒径が５〜５０ｎｍで、かつ、粒径が５００ｎｍのものを含有しないものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の耐火電線・ケーブル。
7. 前記無機粉末は、シリカ粉末であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の耐火電線・ケーブル。

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