JP2021086764A - 耐火ケーブル - Google Patents
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Abstract
Description
このような耐火性能の基準を満たす耐火ケーブルとして、たとえば、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などからなる絶縁体を押出し被覆し絶縁体層を形成し、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形成したものが知られている。
導体突出し現象を防止すべく、本出願人は特許文献1において導体と耐火テープとの間にシリカ粉末からなる無機粉末層を形成し、導体と耐火テープとの隙間を低減して(導体と耐火テープとの接触面積を増やし摩擦力を増加させて)導体突出し減少を防止している。
特に、耐火ケーブルが電線管内に敷設されると、火災時において電線管内に酸素がほとんど供給されない状態で燃焼が進むため、電線管内の有機物が不完全燃焼し炭化物となって残留する場合が多い。炭化物は導電性を有するため、当該炭化物は火災時の耐火ケーブルの電気特性を低下させる可能性がある。
導体上に耐火層および絶縁体層を順に被覆した耐火絶縁線心を有し、複数本の前記耐火絶縁線心を撚り合わせた耐火ケーブルにおいて、
前記耐火層が前記導体上に巻き付けられ前記導体を被覆しており、
前記耐火層の巻き付け方向と前記耐火絶縁線心の撚り合わせ方向とが一致していることを特徴とする耐火ケーブルが提供される。
なお、本明細書では、数値範囲を示す「〜」の記載に関し下限値および上限値はその数値範囲に含まれる。
図1に示すとおり、耐火ケーブル1は、導体10上に耐火層20および絶縁体層30を順に被覆した耐火絶縁線心40を、複数本(図1の例では4本)撚り合わせ、その外周に共通のシース50を一括被覆した構造を有している。
耐火層20は主に、マイカテープ22で構成されこれが高温での絶縁性能を発揮するようになっている。マイカは暗緑色を呈する天然鉱物で(日本語では雲母という。)、電気絶縁性、耐熱性に優れている。マイカそのものは鉱物であるがテープ状にすることにより、良好な可撓性を持つようになり、ケーブル化に適した材料となる。
マイカテープ22はガラスクロスにマイカを接着したガラスマイカテープであってもよいし、ポリエチレンなどからなるプラスチックフィルムにマイカを接着したプラスチックマイカテープであってもよい。
耐火層20は導体10の外周に断面円形状に形成されている。
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。耐火性能、環境保全性などの観点からは、なかでも、低密度ポリエチレン(LDPE)の使用が好ましく、低密度ポリエチレン(LDPE)の単独使用が特に好ましい。
絶縁体層30を形成するポリエチレンなどの絶縁材料には、酸化防止剤、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い。ただし、難燃剤は電気特性、耐水性などを低下させることからその使用は好ましくない。
絶縁体層30は耐火層20の外周に断面円形状に形成されている。
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。また、難燃性ポリマーに配合される難燃剤としては、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。
シース50を形成する材料(シース材料)としては、なかでも、塩化ビニル樹脂、難燃性ポリエチレン、ポリエチレンとエチレン・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)などのエチレン系コポリマーとの混合ポリマーに難燃剤を配合したものが、難燃性、耐火性能、耐外傷性、耐候性などの観点から、好ましい。また、環境保全性の観点からは、ノンハロゲン系難燃剤、例えば、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムなどの金属水和物により難燃化したポリエチレンまたはポリエチレンとエチレン系コポリマーとの混合ポリマーがより好ましい。さらに、端末処理の際の被覆(シース)除去性の観点からは、難燃性ポリエチレンが好ましい。
シース材料には、必要に応じて、架橋剤、架橋助剤、酸化防止剤、滑材などが添加されていてもよい。また、シース材料は、電子線や有機過酸化物などで架橋してもよい。
図2および図3に示すとおり、耐火ケーブル1では、耐火層20のガラスヤーン24の巻き付け方向Aと耐火絶縁線心40の撚り合わせ方向Bとが同じであり一致している。ここでは、ガラスヤーン24の巻き付け方向Aが右巻きで、耐火絶縁線心40の撚り合わせ方向Bも右撚りである。ガラスヤーン24の巻き付け方向Aは左巻きであってもよく、その場合は耐火絶縁線心40の撚り合わせ方向Bも左撚りとなる。
なお、耐火層20はマイカテープ22のみで構成され、マイカテープ22が導体10に巻き付けられ(重ね巻きされ)てもよい。かかる場合、マイカテープ22の巻き付け方向Aと耐火絶縁線心40の撚り合わせ方向Bとを一致させる。
その後、耐火層20の外側に絶縁材料を押し出し被覆し絶縁体層30を形成し、耐火絶縁線心40を形成する。
その後、耐火絶縁線心40を複数本撚り合わせる。かかる工程では、耐火層20のガラスヤーン24の巻き付け方向Aに合わせて耐火絶縁線心40の撚り合わせ方向Bを設定する。ガラスヤーン24の巻き付け方向Aが右巻きであるため、耐火絶縁線心40の撚り合わせ方向Bを右撚りとする。
その後、耐火絶縁線心40の当該撚り合わせ体を押出機に送り出し、その外周にシース材料を押し出し被覆してシース50を形成する。
このような工程の処理を実行することにより耐火ケーブル1を製造することができる。
併せて耐火試験における電線管試験でも、耐火層20のガラスヤーン24の巻き付け方向Aと耐火絶縁線心40の撚り合わせ方向Bとが一致しているため、耐火絶縁線心40の撚り合わせによりガラスヤーン24の締め付けが強くなり、導体10と耐火層20との間に異物が混入しにくい。そのため電線管内の有機物が不完全燃焼し炭化物となって残留した場合であっても、当該炭化物の、耐火ケーブル1の導体10と耐火層20との間への混入が防止され、絶縁性能が低下するのが抑制される。
以上から、耐火ケーブル1によれば、導体突出し現象を防止しながら電線管に敷設された場合に火災時の電気特性の低下を抑制することができる。
(1.1)サンプル1
直径約1.2mmの銅導体上に約0.18mm厚のプラスチックマイカテープを1枚縦添えし、ガラスヤーンで押え巻して外径約1.8mmの耐火層を形成した。ガラスヤーンの巻き付け方向は「右巻き」とし、ピッチは4mmとした。
その後、耐火層の外側に、低密度ポリエチレン(LDPE)を押し出し被覆し、外径約2.6mmの絶縁体層を形成した。
その後、かかる耐火絶縁線心を4本撚り合わせた。耐火絶縁線心の撚り合わせ方向は「左撚り」とし、ガラスヤーンの巻き付け方向とは異ならせた。撚りピッチは140mmとした。
なお、後述の導体突出し試験において4本の耐火絶縁線心を互いに識別するため、絶縁体層を白(W)、赤(R)、透明(N)、黄(Y)にそれぞれ着色した。
その後、耐火絶縁線心の撚り合わせ体を押出機に送り出し、その外周に難燃性ポリエチレン(酸素指数(JIS K 7201)27)を押し出し被覆して、外径約8.2mmのシースを形成した。
サンプル1において、耐火絶縁線心の撚り合わせ方向を「右撚り」に変更してガラスヤーンの巻き付け方向と一致させた。それ以外はサンプル1と同様の手法および材料で耐火ケーブルを製造した。
(2.1)導体突出し試験1
直線状態の各サンプルにおいて端末を40cmおよび100cmほど切断し(切り出し)その切断片のシースを約50mm除去した。当該各サンプルを常温(23℃)で1時間および24時間放置し導体の突出し量を測定した。切断片が40cmで1時間放置後の測定結果を表1に、切断片が100cmで24時間放置後の測定結果を表2にそれぞれ示す。
把状態(たば状態;ケーブル長が200mのケーブルを内径250mmで巻いた状態)の各サンプルにおいて端末を100mmほど切り出しその切断片のシースを約50mm除去した。当該各サンプルを常温(23℃)で24時間放置し導体の突出し量を測定した。測定結果を表3に示す。
なお、「把状態」たる耐火ケーブルは巻かれているぶん歪みが大きくなり導体の突出し量が大きくなると想定されたため、本試験を実施した。
消防庁告示第10号に基づく耐火試験(室温から30分間で840℃に達する。)を行い、その耐火試験中およびその耐火試験直後の絶縁抵抗を測定した。絶縁抵抗は1線心当たりの測定結果を示している。測定結果を表4に示す。
本試験では、図4および図5に示すとおり、露出試験と電線管試験との2種の試験を実施した。露出試験(図4)では1.3mのケーブルを被試験体として使用し、ケーブル自重の2倍の荷重をかけながら耐火試験を実施した。電線管試験(図5)では1.3mのケーブルを被試験体として使用し、これを長さ400mmの金属製電線管に挿入して電線管の両端をロックウールで充填し、耐火試験を実施した。
併せて、耐火試験終了後に、サンプルに対し電圧を印加していき当該サンプルが絶縁破壊を起こす電圧値(破壊電圧)も測定した。測定結果を表4に示す。
表1〜表3に示すとおり、導体突出し試験1、2では、サンプル2はサンプル1より導体の突出し量が明らかに少なかった。ガラスヤーンの巻き付け方向と耐火絶縁線心の撚り合わせ方向とを一致させることが、導体の突出しを抑制するのに有用であることがわかった。
他方、表4に示すとおり、耐火試験では電線管試験においてサンプル2はサンプル1より絶縁抵抗および破壊電圧が高く維持されていた。これはケーブルの導体と耐火層との間に対し炭化物が混入するのが防止されたためであり、ガラスヤーンの巻き付け方向と耐火絶縁線心の撚り合わせ方向とを一致させることは、耐火試験において絶縁性能が低下するのを抑制するのにも有用であることがわかった。
B 撚り合わせ方向
1 耐火ケーブル
10 導体
20 耐火層
22 マイカテープ
24 ガラスヤーン
30 絶縁体層
40 絶縁線心
50 シース
Claims (2)
- 導体上に耐火層および絶縁体層を順に被覆した耐火絶縁線心を有し、複数本の前記耐火絶縁線心を撚り合わせた耐火ケーブルにおいて、
前記耐火層が前記導体上に巻き付けられ前記導体を被覆しており、
前記耐火層の巻き付け方向と前記耐火絶縁線心の撚り合わせ方向とが一致していることを特徴とする耐火ケーブル。 - 請求項1に記載の耐火ケーブルにおいて、
前記耐火層は耐火テープおよびガラスヤーンで構成され、前記耐火テープが前記導体上に縦添えされかつ前記ガラスヤーンが前記耐火テープの外周に巻き付けられ、
前記ガラスヤーンの巻き付け方向と前記耐火絶縁線心の撚り合わせ方向とが一致していることを特徴とする耐火ケーブル。
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JP2019215744A JP7026668B2 (ja) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | 耐火ケーブル |
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