JP3555101B2

JP3555101B2 - 耐火電線

Info

Publication number: JP3555101B2
Application number: JP18087798A
Authority: JP
Inventors: 英男笠原
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1998-06-26
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2018-06-26
Also published as: JP2000011772A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火災等によって高熱や火炎等に曝されてもなお長時間の使用に堪え得る、合成樹脂絶縁層を有する耐火電線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、劇場やデパート等の多数の人が集まる場所においては、火災等の非常事態が発生した際に、場内にいる人を安全に非常口に誘導する必要がある。このような場合、非常口案内灯そのものが破壊されなくても、送電用の電線が高熱や火炎等に曝された場合には、電線が短時間で短絡を起こして送電が停止する事態が起こる恐れがある。しかし、非常口案内灯は一定の時間点灯していることが要求されるので、非常口案内灯に給電するための電線としては、高熱や火炎等に曝された場合でも絶縁が破壊されず、電力の供給が可能なことが必要である。
【０００３】
このような目的で用いられる耐火電線には、図１に示すような構造を有するものがある（例えば特公昭６３−１１７２１号など）。すなわち、耐火電線１は、導体２の外周に耐火層３が形成されており、その外周をポリエチレンからなる絶縁層４で被覆し、更にその外周にシース５を被覆して形成されている。この耐火電線１の耐火層３は、ガラス繊維布やポリエチレンフィルムなどの基材膜にマイカ層を貼り合わせて形成された集成マイカシートからなる、厚さ０．０１〜０．２ｍｍ程度の耐火テープなどを巻き付けて構成されたものである。
【０００４】
かかる耐火電線は、消防庁告示第７号によって定められた耐火認定基準（３０分間で８４０℃まで加熱した直後の絶縁抵抗値が０．４ＭΩ以上で、絶縁耐圧が１５００Ｖ、１分耐圧）を満足するために、上記のような耐火テープ２〜３枚を１／２〜１／４重ねて巻き付けるか、又は縦添えで巻き付けて製造されていたため、耐火層の厚さが３００〜１２００μｍとなり、耐火層の上にシースを被覆すると電線が太くなって、可撓性が悪いばかりでなく軽量化ができず、取扱性が悪いという難点があった。
【０００５】
そこで近年は、セラミックス粒子とシリコーン系樹脂とを含む塗料溶液の中に、導体を浸漬し走行させるディッピング法を用いて、導体上にセラミックス被膜の耐火層を形成させる方法（例えば特公昭６３−３７９２２号）などが提案されている。しかしこの方法では、一般的な耐熱絶縁性や耐電圧特性をもたせることはできるが、上記の消防庁告示第７号による耐火認定基準である、８４０℃以上の高温での絶縁特性や耐電圧特性を満足するには充分ではなかった。
【０００６】
また、耐火電線の耐熱性を前記の消防庁告示の耐火認定基準に適合させるために、上記のディッピング法を改良して、メチルフェニルシリコーン系樹脂と希釈剤とシランカップリング剤と３μｍ以下の粒径のタルクとからなる混合液中に導体をディッピングして耐火層を形成し、更にこの耐火層の上にポリエチレン等の絶縁体を被覆し、更にシースを被覆して構成した耐火電線も提案されている（特開平７−１０５７３３号）。
【０００７】
しかし、施工性が要求される用途向けに可撓性の高い撚線導体を用いようとすると、耐火層の厚さが不均一になるばかりでなく表面の平滑性も失われるため、電線の耐電圧特性が低下する問題がある。そこで、シリコーンポリマーに白金系架橋剤とセラミック化剤とを配合したコンパウンドを導体に被覆した耐火層を設けた耐火電線が提案されている（特開平９−２３７５２７号）。しかしこのような耐火層は、静的な燃焼試験の下では耐火性能があるものの、燃焼後のセラミック層の強度が不足するため崩壊し易く、実用上十分な耐火性能を示さない場合があった。
【０００８】
そこで本発明者は、特定の性状を有する粉末マイカを充填した架橋シリコーンゴムからなる耐火ゴム層の上に、集成マイカシートからなる耐火テープを巻き付けたマイカテープ層を重ねて設けた、２層構造の耐火層を有する耐火電線を発明し、特許出願している（特願平９−２０００５２号）。しかしながら、これらの改良技術でも、耐火テープの巻き付け工程は、耐火電線の製造工程を複雑とするほか、耐火電線の施工性の点でも問題が残っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、耐火テープの巻き付けを行わなくても、撚線導体を用いても単線導体を用いた場合と同様に、優れた耐火絶縁特性と耐電圧特性とを保持し得る耐火電線を提供することを目的としたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の本発明の目的は、線状導体上に、水酸化アルミニウム粉末とマイカ粉末とを少なくとも配合した架橋シリコーンゴムからなる耐火層を設けた耐火線芯に対して、更に絶縁層とシースとを順次に被覆してなる耐火電線であって、上記シリコーンゴム１００重量部に対して、水酸化アルミニウム粉末が３〜１００重量部、５０μｍ以上の粒度を有するマイカ粉末が５０重量部以下、シリコーンオイルが３〜３５重量部、さらにステアリン酸が０．１〜２５重量部、それぞれ配合されてなることを特徴とする耐火電線によって、達成することができる。
また、かかる本発明の耐火電線は、耐火層が高熱に曝されたときの耐火絶縁特性と耐電圧特性が改良される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の耐火電線は、本質的に図１に示すように従来の耐火電線と同様な構造を有しているが、その耐火層３は、水酸化アルミニウム粉末とマイカ粉末とを少なくとも配合した架橋シリコーンゴムからなっている。そして、かかる耐火層３の上にポリエチレンからなる絶縁層４で被覆され、更にその外周にシース５が被覆してあるものである。
【００１２】
本発明の耐火電線において、耐火層を形成するに用いられるシリコーンゴムは、好ましくはＨＴＶと呼ばれるものなどのミラブル型シリコーンゴムが用い得るが、線状導体上に所望の厚さで被覆できるものであれば、これに限られるものではない。かかるシリコーンゴムとしては、例えばジメチル系、メチルビニル系、メチルフェニルビニル系、メチルフルオロアルキル系などの官能基を含む重合体を挙げることができる。
【００１３】
前記のシリコーンゴムに配合される架橋剤としては、例えばジクミルパーオキシド、ジベンゾイルパーオキシド、ジ−２，４、ジクロロベンゾイルパーオキシド、過安息香酸−ｔ−ブチル等の有機過酸化物や、白金系の架橋触媒などが挙げられるが、かかる架橋剤は、それぞれ使用するシリコーンゴムの種類と所望の架橋条件に応じて適宜選択することができる。また白金系触媒は、前記の架橋剤と併用すると電線の耐火特性の向上に顕著な効果があるが、通常シリコーンゴムの架橋用として用いられているものであれば、利用することができる。
これらの加硫剤や白金系触媒の配合量は適宜決定することができるが、通常、シリコーンゴムに対して加硫剤が１〜３重量％の範囲、また白金系触媒が０．１〜０．５重量％の範囲であることが好ましい。
【００１４】
本発明の耐火電線の耐火層を形成するに用いられるシリコーンゴムには、耐熱性の無機充填剤が配合される。かかる無機充填剤としては、珪酸質の充填剤などのうち、特にマイカ粉末が好ましく、中でも粒度（平均粒径）が５０μｍ以上のマイカ粉末が特に好ましい。またその粒径分布としては、均一分散の点から最大粒径が２．５ｍｍを越えないものであることが望ましい。かかるマイカ粉末の配合量は、シリコーンゴム１００重量部当たり２５０重量部以下、特に１０〜２００重量部の範囲であることが望ましい。マイカ粉末の配合量が１０重量部より少ないときは耐火性の改良効果が大きくなく、また２５０重量部より多いときは耐電圧特性が損なわれるから、何れも好ましくない。
【００１５】
上記のようなマイカ粉末を充填したシリコーンゴムには、シリコーンゴムが燃焼分解して生成するセラミック質耐火層の強さを改善するために、改質剤としての水酸化アルミニウム粉末が配合される。かかる水酸化アルミニウム粉末は、粒度（平均粒径）が０．５〜１００μｍ程度のものが好ましく、その配合量は、少な過ぎるときは効果が十分でなく、また多過ぎるときは、シリコーンゴムを導体上に被覆するときの加工性が低下するので、シリコーンゴム１００重量部当たり５〜１００重量部の範囲であることが適当である。
【００１６】
また、本発明に用いられるシリコーンゴムには、充填剤や改質剤等の配合の増加に伴う押出加工性の低下を避けるために、必要に応じてシリコーンオイルなどを添加することができる。かかる加工助剤としてのシリコーンオイルの配合量は特に限定されないが、通常使用される範囲として、シリコーンゴム１００重量部当たり３〜３５重量部程度である。配合量がこれより少ないときは耐火層の平滑さが失われ、また２５重量部を超えると高温時の電気特性が不安定となる傾向があるので、いずれも好ましくない。
【００１７】
更に本発明に用いられるシリコーンゴムには、混練加工性を改善するために、シリコーン油に加えてステアリン酸を添加することができる。かかるステアリン酸の配合量は、シリコーンゴム１００重量部当たり０．１〜２５重量部であるのがよい。配合量がこれより少ないと混練加工性を改善することができず、また２５重量部を超えても混練加工性は改善されないうえ、耐火層の平滑さが失われるので好ましくない。
【００１８】
このようなシリコーンゴムには、更に耐火性を高めるために難燃剤を配合することができる。かかる難燃剤としては特に限定されないが、燃焼時にハロゲン化合物を発生しないものが好ましく、例えば水酸化マグネシウム等の金属水酸化物の粉末、ホウ酸亜鉛等のホウ酸化合物などが好ましく用いられる。かかる難燃剤の配合量は、シリコーン重合体１００重量部当たり０．１〜１０重量部程度であることが好ましい。
【００１９】
上記のようなシリコーンゴムを基材としたゴム組成物は、単線又は撚線からなる線状導体上に押出被覆されたのち加熱装置に導かれ、シリコーンゴム組成物に用いた架橋系に対応した架橋条件下で硬化されて、耐火線芯が得られる。
【００２０】
かかる耐火線芯は、必要に応じて複数本を集束して多芯とするか、又は単芯のままで絶縁層を被覆する。この絶縁層は、従来技術を利用して絶縁性の合成樹脂組成物を押出被覆することによって形成されるが、かかる合成樹脂組成物としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂組成物が好ましく用いられる。このような絶縁層で被覆された耐火素線は、更に必要に応じて複数本を集束して多芯とするか、又は単芯のまま、或いは複数本を並列させて、その上に保護用のシースなどを押出被覆することにより、本発明の耐火電線が得られる。
【００２１】
【実施例】
シリコーンゴム（ＳＲ）として東芝シリコーン社製ＸＥ２１−Ｂ５８８１（メチルビニルシリコーン）、架橋剤（ＣＡ）として東芝シリコーン社製ＴＣ−８、加工助剤としてシリコーンオイル（ＳＯ）及びステアリン酸（ＳＡ）、無機充填剤として表１に示すような粒度の異なるマイカ粉末（Ｍ）、改質剤として同じく表１に示すような粒度の異なる水酸化アルミニウム（ＡＨＯ）、改質剤の対照物として炭酸マグネシウム（ＭＣ）及び水酸化マグネシウムを、表２の配合に従って配合し且つ混練して、それぞれ耐火層用のシリコーンゴム組成物を用意した。
【００２２】
【表１】
Ｍ−１：日本マイカ、キララ、粒度４０μｍ、粒径５〜４５μｍ
Ｍ−２：日本マイカ、キララ、粒度５２μｍ、粒径１０〜６０μｍ
Ｍ−３：日本マイカ、キララ、粒度５００μｍ、粒径１５０〜１１３０μｍ
ＡＨＯ−１：昭和電工、ハイジライトＨ−１０
ＡＨＯ−２：昭和電工、ハイジライトＨ−４０
【００２３】
【表２】

【００２４】
一方、断面積２ｍｍ^２の撚線銅導体（径１．８ｍｍ）に対して、押出装置により上記の各シリコーンゴム組成物をそれぞれ押出温度６０℃で被覆し、更に２００℃の管状加硫装置を通過させて、それぞれ径２．６ｍｍの耐火線芯を得た。これらの耐火線心にポリエチレン絶縁層を押出被覆して径４．５ｍｍの絶縁電線とした。その後、更にポリエチレンシースを押出被覆して、それぞれ外径が１２．５ｍｍの耐火電線を得た。また比較のために、改質剤の水酸化アルミニウムを配合しないシリコーンゴム組成物を被覆した径２．６ｍｍの線芯に、集成マイカシートの耐火補強層を巻き付けて径３．０ｍｍの耐火線芯を得、これにポリエチレン絶縁層を被覆して径４．５ｍｍの絶縁電線とした後、更にポリエチレンシースを押出被覆した、外径が１２．５ｍｍの従来技術による耐火電線も製造した。
【００２５】
こうして得たそれぞれの耐火電線からシース及び絶縁被覆を除去した耐火線芯の試料について、外観検査及び可撓性試験を行った。また耐火電線から切り出した試料について、常温での絶縁特性及び常温での耐電圧特性と、３０分で８４０℃に加熱したときの絶縁特性及び耐電圧特性の試験を行い、これらの試験結果を纏めて、表２に併せて示した。
なお、これらの試験方法及び判定基準は、以下のとおりである。
【００２６】
（１）外観検査
線心試料の耐火層の表面を目視で調べ、凹凸がなく、均一であるものを○、そうでないものを×とした。
（２）可撓性
線心試料を径１０ｍｍのマンドレルに巻き付け、ひび割れが生じないものを○、そうでないものを×とした。
【００２７】
（３）常温絶縁性
加熱炉に出入できる台車に垂直に取り付けた、縦３００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのパーライト板に対して、長さ１．３ｍの耐火電線試料をその中央部の２０ｃｍを隔てた２箇所の位置で、それぞれ径１．６ｍｍの軟銅線を用いて水平に取り付けて固定した。そして、その取り付け位置の中央に約１３ｍｍの間隔を置いて、長さ４０ｃｍの径１．６ｍｍの軟銅線２本の束の両端を巻き付け、その軟銅線の中央部に長さ１．３ｍの耐火電線の重量の２倍に相当する荷重をかけた。そして、線心導体と固定線との間に５００Ｖの直流電圧を印加して常温での絶縁抵抗値を測定し、５０ＭΩ以上の抵抗値を有するものを○、そうでないものを×とした。
【００２８】
（４）常温耐電圧性
前記の常温絶縁性測定に続いて、線心導体と固定線との間に１５００Ｖの商用交流電圧を印加し、１分間で絶縁破壊が起こらないものを○、そうでないものを×とした。
【００２９】
（５）８４０℃絶縁性
前記の常温耐電圧性測定を行ったのち、耐火電線の試料を取り付けた台車を加熱炉内に導入し、６００Ｖの商用交流電圧をかけ続けながら、加熱炉を３０分間で８４０℃まで昇温させた。この状態で導体と固定線との間に５００Ｖの直流電圧を印加して絶縁抵抗値を測定し、０．４ＭΩ以上の抵抗値を有するものを○、そうでないものを×とした。
【００３０】
（６）８４０℃耐電圧性
前記の８４０℃絶縁性測定に続いて、導体と固定線との間に１５００Ｖの商用交流電圧を印加し、１分間で絶縁破壊が起こらないものを○、そうでないものを×とした。
【００３１】
表２に示した試験結果を見ると、シリコーンゴム１００重量部当たりで、マイカ粉末、特に粒度が５０μｍ以上のマイカ粉末を２００重量部まで配合すると共に、改質剤として水酸化アルミニウムを５〜１００重量部の範囲で配合したゴム組成物を被覆し、架橋してなる耐火層を設けた耐火電線は、マイカシートからなる耐火補強層を設けなくても、優れた耐火性能を有していることがわかる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の耐火電線は、耐火性の無機充填剤としてマイカ粉末と、改質剤として水酸化アルミニウムとを少なくとも配合した、架橋シリコーンゴムからなる耐火層を設けたもので、マイカシートからなる耐火補強層を設けなくても、消防庁告示第７号の耐火認定基準に適合する耐火特性を備えているうえ、生産効率が大幅に改善される効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の耐火電線の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１耐火電線
２導体
３耐火層
４絶縁層
５シース

Claims

線状導体上に、水酸化アルミニウム粉末とマイカ粉末とを少なくとも配合した架橋シリコーンゴムからなる耐火層を設けた耐火線芯に対して、更に絶縁層とシースとを順次に被覆してなる耐火電線であって、上記シリコーンゴム１００重量部に対して、水酸化アルミニウム粉末が３〜１００重量部、５０μｍ以上の粒度を有するマイカ粉末が５０重量部以下、シリコーンオイルが３〜３５重量部、さらにステアリン酸が０．１〜２５重量部、それぞれ配合されてなることを特徴とする耐火電線。