JP3741379B2

JP3741379B2 - 耐火ケーブル

Info

Publication number: JP3741379B2
Application number: JP09988594A
Authority: JP
Inventors: 康彰山本; 浩史石川; 正美反町; 均樫村; 一彦小林
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2021-02-01
Also published as: JPH07312120A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はビルや地下街等の高い安全性が要求される場所に用いられる耐火ケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ビルや地下街では火災時における安全対策として、スプリンクラ、水噴霧装置等の消火設備や自動火災報知機、非常警告装置、誘導灯等の非難誘導表示機器等の設置が義務付けされており、これら電気設備には耐火電線（８４０℃−３０分）、耐熱電線（３８０℃−１５分）等からなる難燃性耐火ケーブルが使用されている。
【０００３】
このような従来の難燃性耐火ケーブルは、例えば図１に示すように、導体１上に、ガラス繊維にマイカをシリコーン接着剤で貼り合わせたガラスマイカからなる耐火層２を巻き付けると共に、その周囲にポリエチレンや架橋ポリエチレン等のポリオレフィンからなる絶縁体３を被覆してなる耐火電線４，４の周囲に、介在５を介して押えテープ６を巻き付け、さらにその周囲に難燃性シースを被覆した構造をしており、火災中においても上記設備を一定時間作動させることができるようになっている。
【０００４】
従来、このような耐火ケーブルとしてはＪＩＳ−Ｃ３００５の６０°傾斜試験に合格する程度の難燃性を備えたものが主流を占めてきたが、最近ではビルの高層化、地下街の拡大深層化に伴い、アメリカ規格ＩＥＥＥ３８３の垂直トレイ燃焼試験及びＪＩＳ−Ａ１３０４に準じた耐火試験、特に電線管用試験に合格する程度のさらに優れた難燃性及び耐火特性を備えた耐火ケーブルが要求されるようになってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ケーブルの高難燃化を達成するためには、図示するような耐火電線４，４周囲に設けられた介在５、押さえテープ６あるいはシース７等の難燃性向上を図る必要がある。しかしながら、これら介在５、押さえテープ６あるいはシース７を高難燃化すると、逆にＪＩＳ−Ａ１３０４に準じた耐火試験、特に電線管用試験においてポリエチレンや架橋ポリエチレン等のポリオレフィンからなる絶縁体が溶融落下あるいは燃焼しずらくなってしまい、蒸し焼き状態を経て炭化し、その結果、電気特性が大巾に低下して耐電圧試験や絶縁抵抗の規格値を満足することは非常に難しかった。すなわち、介在５、押えテープ６あるいはシース７を高難燃化した難燃性耐火ケーブルは、実際の火災時において燃焼による断線や延焼を防止することは可能であるが、上述した理由により、電気特性が著しく悪化して一定時間本来の機能を維持することが出来なくなってしまうといった新たな問題が生じてくる。
【０００６】
そこで、本発明は上記の問題点を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は高難燃性と優れた耐火特性を備えた新規な耐火ケーブルを提供することにある。
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、導体上に耐火層を介して絶縁体を被覆すると共に、その周囲に介在を介してシースを被覆してなる耐火ケーブルにおいて、上記絶縁体及びシースを、ポリオレフィンに金属水酸化物を混和してなる樹脂組成物で形成し、かつその絶縁体とシースを構成する樹脂組成物のそれぞれの酸素指数の加算合計が５０以上、さらにシースを構成する樹脂組成物の温度指数を２４０℃以上とし、上記絶縁体を構成する樹脂組成物の温度指数を１００℃以上でかつシースを構成する樹脂組成物の温度指数より低くした耐火ケーブルである。
【０００８】
すなわち、上述したように従来の耐火ケーブルでは高難燃化すると、逆に耐火特性が著しく低下してしまうという問題があり、この相反する両特性を兼備させるために本発明者らが鋭意検討した結果、シースの高難燃化を図ると共に絶縁体にも金属水酸化物を混和することにより、特に管内試験での耐火特性が大巾に向上することを見出だし、本発明に至った。
【０００９】
本発明で用いるポリオレフィンとはポリエチレン、エチレン酢酸ビニルコポリマ、エチレンメチルアクリレートコポリマ、エチレンエチルアクリレートコポリマ、エチレンブテンコポリマ、エチレンプロピレンコポリマ等が挙げられ、特に絶縁体についてはポリエチレン、エチレンブテンコポリマ、エチレンプロピレンコポリマが耐火特性の点から好ましい。
【００１０】
また、これらに混和する金属水酸化物としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、アルミン酸カルシウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。
【００１１】
本発明ではこのような樹脂組成物からなる絶縁体とシースの酸素指数の加算合計が５０以上で、かつ絶縁体の温度指数（酸素指数が２１となる温度、ＢＳ６８５３カテゴリ１準拠）が１００℃以上、シースの温度指数が２４０℃以上で、かつ絶縁体の温度指数がシースの温度指数より低くしたものである。すなわち、絶縁体とシースを構成する樹脂組成物の酸素指数の合算合計が５０未満あるいはシースの温度指数が２４０℃未満では目的とする垂直トレイ燃焼試験レベルの高難燃性を付与できず、また、絶縁体の温度指数が１００℃未満では目的とする耐火特性を満足することができないからである。ここで、酸素指数は、ＪＩＳＫ７２０１に準じ測定を行い、温度２３±２℃における酸素と窒素の混合ガス中で材料が最小限の燃焼を維持するのに必要な酸素の最小濃度を容量パーセントで示したものである。また温度指数は、ＪＩＳＫ７２０１に準じたものである。ただし酸素と窒素の混合ガスは加熱したものを使用し、材料が最小限の燃焼を維持するのに必要な酸素の最小濃度が容量で２１パーセントとなる燃焼継続のための最小混合ガス加熱温度を示したものである。
【００１２】
また、絶縁体を構成する樹脂組成物には赤リン、ポリりん酸アンモニウム等のりん化合物を含まないことが耐火特性上望ましい。
【００１３】
尚、この樹脂組成物には必要に応じて架橋剤、架橋助剤、酸化防止剤、滑剤等を適宜添加してもよく、また、この樹脂組成物は電子線やパーオキサイドで架橋してもよい。
【００１４】
【作用】
本発明は上述の如く構成したことにより、高難燃性と優れた耐火特性を備えた耐火ケーブルが得られる。この作用について詳細は現在究明中であるが、従来の耐火ケーブルについて耐火試験を行った後、導体直上のガラスマイカテープ（耐火層）を観察すると従来のポリエチレンや架橋ポリエチレンからなる絶縁体ではこれらポリオレフィンが炭化して導体上に付着し、黒色になっているのに対し、金属水酸化物を混和したポリオレフィンではその炭化物の付着が著しく少なくなり、白色あるいは灰色となることから、金属水酸化物混和によるポリマ含有量の減少以外に金属水酸化物が積極的に炭化物生成を抑えているものと推定される。すなわち、金属水酸化物混和により絶縁体中のポリマ成分の含有割合が低下し、総炭化量が減少すること以外に、金属水酸化物混和により、金属水酸化物の吸熱作用により炭化される温度（大凡３００℃以上）に達するまでの時間を遅らせることができるために、耐火特性が向上するものと推定される。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の具体的実施例を詳述する。
【００１６】
先ず、図１に示すように、２ｍｍφの導体１上に厚さ０．１５ｍｍのガラスマイカを巻き付けて耐火層２を形成すると共に、この耐火層２上に表１に示すような配合成分の樹脂組成物からなる絶縁体３を０．８ｍｍ厚で被覆して耐火電線４を形成した。次に、この耐火電線４を２本一組としてその周囲に介在５となるポリプロピレンヤーンを撚り合わせ、更にその上に３０μｍ厚６６ナイロンからなる押えテープ７を巻き付けた後、表２に示すような配合成分の樹脂組成物からなるシース８を１．５ｍｍ厚で被覆し、配合成分の異なる樹脂組成物を用いた６種類の試料ケーブル（実施例１〜３、比較例１〜３）を作製した。
【００１７】
【表１】

【００１８】
【表２】

【００１９】
そして、これら各種試料ケーブルについて垂直トレイ燃焼試験及び耐火試験を行い、それぞれの難燃性及び耐火性を評価した。
【００２０】
尚、この垂直トレイ燃焼試験としては、ＩＥＥＥ規格３８３に準拠した垂直トレイ燃焼試験法を用い、長さ２．４ｍのケーブルを１０本垂直に並べ、下端に７０．０００ＢＴＵ／ｈｒの炎を２０分間当てた。その後、炎を取り去り、１．８ｍ未満で自己消炎すれば合格、１．８ｍ以上延焼した場合には不合格とした。一方、耐火試験としては、耐火・耐熱電線認定業務委員会で規定している管内試験をＪＩＳ−Ａ１３０４に定める火災温度曲線に従い、各種試料ケーブルを３０分間加熱し、３０分後絶縁抵抗測定および１５００Ｖ／１分の耐電圧試験を行い、絶縁破壊しないものを合格、絶縁破壊したものは不合格とした。
【００２１】
【表３】

【００２２】
この結果、表３からも明らかなように、実施例１の絶縁体とシースの酸素指数の加算合計が５４．５で、絶縁体の温度指数は１２０℃、シースの温度指数２６０℃であり、実施例２の絶縁体とシースの酸素指数の加算合計が６０．５で、絶縁体の温度指数は１４０℃、シースの温度指数２８０℃であり、実施例３の絶縁体とシースの酸素指数の加算合計が５７．５で、絶縁体の温度指数は１２０℃、シースの温度指数２８０℃であり、それぞれ絶縁体とシースの酸素指数の加算合計５０以上を満足し、かつシースの温度指数２４０以上を満足しており、本発明に係る実施例１〜３の試料ケーブルはいずれも垂直トレイ燃焼試験に合格し、かつ優れた耐火特性を発揮した。これに対し、Ｉ―３の樹脂組成物を絶縁体、Ｊ−２の樹脂組成物をシースとして用いた比較例１の場合では、酸素指数の加算合計は５１．５であるが、絶縁体の温度指数が１００℃未満であり、難燃性は合格したが、絶縁抵抗が著しく低下し、耐火特性が不合格であった。また、Ｉ−１の樹脂組成物を絶縁体、Ｊ−３の樹脂組成物をシースとして用いた比較例２の場合では、酸素指数の加算合計は５４．０であるが、シースの温度指数が２４０℃未満のため、耐火特性は合格したが、難燃性は不合格であった。さらに、Ｉ−３の樹脂組成物を絶縁体、Ｊ−３の樹脂組成物をシースとして用いた比較例３の場合では、酸素指数の加算合計（４８．０）が５０未満で、シースの温度指数が２４０℃未満のため、難燃性及び耐火特性のいずれも不合格であった。
実施例２，３と比較例１とを比較するとシースは、共に温度指数２８０℃のＪ−２の樹脂組成物を使用しているため、いずれも難燃性は合格しているが、絶縁体の樹脂組成物が相違しているために、耐火特性において、実施例２，３は合格しているが、比較例１は不合格である。この理由は、上述のように絶縁体（Ｉ−３）の温度指数が１００℃未満であることにもあるが、絶縁体の酸素指数の低さにもある。すなわち、比較例１（Ｉ−３）は、絶縁体とシースの酸素指数の加算合計が５１．５と規定値の５０以上であるが、絶縁体の酸素指数が１８．０と低いためにあると思われる。すなわち、シースと絶縁体の酸素指数を実施例１と比較例２を比べれば、比較例１のシースの酸素指数（３３．５）は実施例１のシースの酸素指数（３０．５）より高いものの、比較例１の絶縁体の酸素指数（１８．０）が実施例１の絶縁体の酸素指数（２４．０）に対して低く、加算合計が規定値以上でも絶縁体の酸素指数が１８と低いために耐火性が不合格になったものと思われる。この酸素指数の相違は、表１に記載のように水酸化マグネシウムの添加量の相違にあり、実施例１の絶縁体（Ｉ−１）は、水酸化マグネシウムの添加量が８０重量部であるのに対して、比較例１の絶縁体（Ｉ−３）は、水酸化マグネシウムを添加していないためにある。従って、絶縁体とシースの酸素指数の加算合計は５０以上であっても、絶縁体に水酸化マグネシウムを添加しないものは不適である。
なお、難燃性を向上させる目的で、絶縁体とシースの酸素指数と温度指数を調整する方法としては、ベースポリマ選定、難燃剤の混和量、難燃助剤の添加が挙げられる。具体的には、ポリマとしては、燃えにくい構造のもの、炭化しやすいもの、発熱量の低いものが候補となり、目的とする酸素指数と温度指数に合わせて選定し、これら酸素指数と温度指数の微調整は、難燃剤や難燃助剤の添加量により調整する。
難燃剤としては金属水酸化物が挙げられ、その中でも水酸化マグネシウムが難燃性の点で優れている。金属水酸化物の混和量を増やすことにより、相対的に可燃性であるポリマの比率が低下することと、金属水酸化物の熱分解時の吸熱作用により、難燃性が付与され、その混和量により、酸素指数と温度指数を調節することができる。また難燃助剤としてリン系化合物やメラミン系化合物があり、添加することにより、燃焼時にポリマの炭化を助長し、難燃性を大幅に向上できる。ただし、これを絶縁体に用いた場合には、耐火性能を著しく低下させるため、適用を避けることが好ましい。シースに用いる場合にも、ケーブルの構造上、シースの内側となる絶縁体に対し、炭化を促進する傾向にあるためその添加量を少量に抑えることが望ましい。
【００２３】
以上説明したことから、本発明は、絶縁体として温度指数が１００℃以上で、シースの温度指数より低い樹脂組成物を用いると共に、シースとして温度指数が２４０℃以上の樹脂組成物を用い、さらに両者の酸素指数の加算合計が５０以上とすることにより、垂直トレイ燃焼試験に合格する程度の難燃性及び優れた耐火特性を備えた耐火ケーブルを得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、高難燃性と優れた耐火特性を発揮するため、信頼性が向上し、安全対策に大きく貢献することができる等といった優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る耐火ケーブルの一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１導体
２耐火層
３絶縁体
４耐火電線
５介在
６押えテープ
７シース

Claims

導体上に耐火層を介して絶縁体を被覆すると共に、その周囲に介在を介してシースを被覆してなる耐火ケーブルにおいて、上記絶縁体及びシースを、ポリオレフィンに金属水酸化物を混和してなる樹脂組成物で形成し、かつその絶縁体とシースを構成する樹脂組成物のそれぞれの酸素指数の加算合計が５０以上、さらにシースを構成する樹脂組成物の温度指数を２４０℃以上とし、上記絶縁体を構成する樹脂組成物の温度指数を１００℃以上でかつシースを構成する樹脂組成物の温度指数より低くしたことを特徴とする耐火ケーブル。
上記絶縁体を構成する樹脂組成物中のポリオレフィンがポリエチレン、エチレンブテンコポリマ、エチレンプロピレンゴムのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の耐火ケーブル。
上記絶縁体を構成する樹脂組成物はリン化合物を含まないものであることを特徴とする請求項１記載の耐火ケーブル。