JP3956453B2

JP3956453B2 - 耐火電線

Info

Publication number: JP3956453B2
Application number: JP31960197A
Authority: JP
Inventors: 智行鈴木; 鉄男松本
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: JPH10208561A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導体上に耐火層、絶縁層を有する耐火電線に関し、その耐火性能の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に多用されている耐火電線は、図１に示すように、導体１上に集成マイカテープからなる耐火層２とプラスチック等の絶縁層３とを有する絶縁線心４と、塩化ビニル樹脂またはオレフィン系樹脂からなるシース層５が設けられた構造となっている。図１では４本の絶縁線心が介在６とともに撚り合わされているが、絶縁線心は単芯で用いられることもある。
耐火層２の集成マイカテープは、集成マイカをプラスチックフィルムまたはガラスクロス等の裏打ち材の片面に貼り合わせたもので、集成マイカ面が導体側に向くようにして導体上に巻回、または縦添えされて設けられている。
絶縁層３は、オレフィン系樹脂組成物等のプラスチックを設けることにより形成されている。
【０００３】
耐火電線は、非常用電源ケーブルとして火災時に３０分間の電力供給ができる性能を有するものであり、電気用品取締法等に定められた一般物性の他に、消防庁告示第７号の耐火電線の基準に規定された耐火性能を満足することが要求されている。
この耐火性能は、日本電線工業会の「耐火・耐熱電線認定委員会」によって規定されている耐火試験によって評価される。この耐火試験では、耐火電線をＪＩＳＡ１３０４に定める火災温度曲線に従って３０分間、８４０℃まで加熱したときの絶縁電線の絶縁耐力、絶縁抵抗、燃焼性が評価される。
ところで、近年、建築物の安全対策強化の観点から、耐火設備に対して従来よりも厳しい耐火性能が要求されてきており、それにともなって、耐火電線についても現行の消防庁告示基準よりもさらに厳しい加熱条件、例えば６０分、９２５℃の加熱に耐える耐火性能が要求されてきている。
【０００４】
従来、耐火層を構成する集成マイカテープの集成マイカとしては、硬質マイカ（例えば組成式：ＫＡｌ₂ＡｌＳｉ₃Ｏ₁₀（ＯＨ）₂で表されるような無機化合物）、軟質マイカ（例えば組成式：ＫＭｇ₃ＡｌＳｉ₃Ｏ₁₀（ＯＨ）₂で表されるような無機化合物）と称せられる天然マイカが一般に用いられている。ところが、マイカは温度が上昇すると絶縁抵抗が減少し、特に天然マイカは８４０℃を越えるような温度域では、構造式中の水酸基が分解して、脱水し、その構造変化により絶縁抵抗の著しい低下を引き起こす。そこで、６０分、９２５℃の加熱にも耐えるような高度な耐火性能が求めらる耐火電線には、成分としてフッ素を含有する合成マイカを混抄したり、または合成マイカのみを用いた集成マイカテープを使用することが提案されている。このような耐火電線は、耐火層以外の構成をほとんど変更することなく、高度な耐火性能を達成することができるという点で優れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
また、絶縁層を構成するオレフィン系樹脂組成物を架橋すると耐火性能が向上するので、耐火層として合成マイカを含有する集成マイカテープを用い、絶縁層として架橋されたオレフィン系樹脂組成物を用いた耐火電線は、耐火性能が一層向上し、より厳しい耐火試験にも合格するものと期待される。
しかしながら、耐火層として合成マイカを含有する集成マイカテープを用い、絶縁層として化学架橋により架橋された架橋ポリオレフィン系樹脂組成物を用いた耐火電線は、耐火試験を行うと絶縁耐圧が低く、その値もばらつくという問題がしばしば生じた。
【０００６】
本発明はこのような問題に鑑み、耐火層として合成マイカを含有する集成マイカテープを用い、絶縁層として架橋ポリオレフィン系樹脂組成物を用いた、より優れた耐火性能を有する耐火電線の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、耐火層として合成マイカを含有する集成マイカテープを用い、絶縁層として化学架橋により架橋された架橋ポリオレフィン系樹脂組成物を用いた耐火電線について、耐火試験で絶縁耐圧の低下する原因を鋭意追求したところ、合成マイカは、組成式中のフッ素の影響で接着剤との親和性が悪いため、合成マイカを集成するときに用いる接着剤や、集成マイカと裏打ち材とを貼り合わせるときに用いる接着剤との相溶性が天然マイカに比べて劣ること、このような合成マイカを含有する集成マイカテープからなる耐火層の上にオレフィン系樹脂組成物を設けて化学架橋を行うと、そのときに加わる熱によって耐火層の集成マイカテープが膨張したり裏打ち材と集成マイカとの界面にずれが生じたりし、膨張したりずれを生じた部分は同じく架橋時に加わる圧力によってしわになること、これらのしわが加熱時に発生する導電性ガスの通り道となって絶縁抵抗が低下する原因となったり、また、しわの部分に導電性の灰分の吸着が起こって絶縁抵抗を著しく低下させたり、しわを欠陥とした破壊パスが走って、これが破壊原因となったりすることなどを突き止め、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明においては、導体上に、合成マイカを含む集成マイカテープを有する耐火層およびオレフィン系樹脂組成物をシラン架橋してなる絶縁層を具備することを特徴とする耐火電線が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の耐火電線は、導体上に耐火層、絶縁層を形成した絶縁心線を介在とともに撚り合わせた上にシースを設けた構造となっており、使用電圧によっては絶縁線心上に半導電層と銅テープや銅線からなる金属遮蔽層を設けることがある。本発明は、上記構成の耐火層として合成マイカを含む集成マイカテープを使用した場合に、オレフィン系樹脂組成物を特定の架橋法により架橋することで絶縁層を形成するものである。一般に、オレフィン系樹脂の架橋方法としては、樹脂に有機過酸化物を作用させて架橋する方法、樹脂にシラン化合物をグラフトし、水、触媒共存下で架橋を行うシラン架橋法、電離性放射線照射による方法等があるが、本発明においては、耐火層の架橋法が、シラン架橋法に限定される。有機過酸化物などの化学架橋剤を配合したオレフィン系樹脂組成物を加熱して架橋する化学架橋法では、その架橋を完了させるために他の架橋法に比べて高い温度で加熱し、加圧しなければならず、耐火層の合成マイカを含む集成マイカテープにしわが発生し、耐火電線の耐火性能の低下をもたらしてしまうので好ましくない。本発明の耐火電線においては、絶縁層を形成するオレフィン系組成物の架橋法として、シラン架橋法を用いているために、耐火層に合成マイカを含む集成マイカテープを用いても、絶縁層形成時に合成マイカを含む集成マイカテープに過大な熱、圧力を与えることがなく、耐火性能の低下をもたらすような耐火層のしわの発生を抑制することができる。
【０００９】
本発明において導体上に形成される耐火層は、合成マイカを含有する集成マイカテープからなる。
合成マイカとしては、人工的に合成したフッ素雲母系鉱物が代表的であり、組成式ＫＭｇ₂.₅Ｓｉ₄Ｏ₁₀Ｆ₂、ＫＭｇ₃ＡｌＳｉ₃Ｏ₁₀Ｆ₂などで表されるものがある。
本発明で用いられる集成マイカテープは、合成マイカを、あるいは合成マイカと天然マイカを混合したものを、接着剤により集成して箔状に加工した集成マイカをプラスチックフィルムまたはガラスクロスなどの裏打ち材の片面に貼り合わせて作成される。
【００１０】
導体上へ集成マイカテープを設けて耐火層を形成するときには、集成マイカテープのマイカ面を導体側に向けて、縦添え、あるいは横巻きして形成する。集成マイカテープの枚数は、必要特性、コスト等を考慮して適宜選択する。本発明においては、耐火層を構成するすべての集成マイカテープが合成マイカを含む集成マイカテープである必要はなく、従来の天然マイカからなる集成マイカテープと併用することができる。
【００１１】
絶縁層を形成するオレフィン系樹脂組成物のベース樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレン共重合体の群から選ばれる少なくとも一種からなるオレフィン系樹脂が挙げられ、必要に応じてエチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレンメチルアクリレート共重合体、エチレンメチルメタクリレート共重合体、不飽和カルボン酸またはその誘導体等によって変成されたオレフィン系樹脂を適当量配合して用いてもよい。
【００１２】
本発明における樹脂組成物にはさらに難燃性を付加するために、各種の難燃剤、難燃助剤が配合されてもよい。具体的には、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ほう酸亜鉛、炭酸カルシウム、ハイドロタルサイト、酸化マグネシウム、酸化モリブデン、酸化アンチモン、赤リン等が挙げられる。
また、その他、上記した成分に加えて、充填剤、酸化防止剤、滑剤、分散剤、着色剤等の添加剤を必要に応じて配合できる。
【００１３】
本発明において絶縁層は、上記の成分を混合した樹脂組成物を耐火層上に押し出す等して設け、シラン架橋して形成される。
【００１４】
シラン架橋する場合には、上記のベース樹脂にシラン化合物、ラジカル発生剤を配合した樹脂組成物を用い、シラノール縮合触媒と水の存在下で架橋を行う。シラン架橋法に用いられるシラン化合物としては、シラン架橋し得るものであれば何であってもよく、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シランなどを挙げることができる。
このシラン化合物は後述するラジカル発生剤の作用により発生したベース樹脂内のラジカルとグラフト重合して、そのベース樹脂に結合する成分である。
このシラン化合物の配合量は、ベース樹脂１００重量部に対し、０．５〜１０重量部が適当である。
【００１５】
ラジカル発生剤としては、シラン架橋に用いられるものであれば何であってもよく、例えば、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシジイソプロピル）ベンゼン、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、４，４−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）バレリック酸−ｎ−ブチルエステル、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサンおよびジ−ｔ−ブチルパーオキサイドなどの有機過酸化物を挙げることができる。
このラジカル発生剤の配合量は、ベース樹脂１００重量部に対し０．０１〜５重量部である。
【００１６】
また、シラノール縮合触媒としてはシラン化合物の架橋に用いられるものであれば何であってもよく、例えば、ジブチルすずジラウレート、酢酸第一すず、オクタン酸第一すず、ナフテン酸鉛、カプリン酸亜鉛、２−エチルヘキサン鉄、ナフテン酸コバルトのようなカルボン酸塩；チタン酸テトラブチルエステル、チタン酸テトラノニルエステル、ビス（アセチルアセトニトリル）ジイソプロピルチタネートのようなチタン酸エステルをあげることができる。
シラノール縮合触媒は、通常予めベース樹脂に配合しておく。
ベース樹脂への配合量は、ベース樹脂１００重量部に対し、０．００１〜５重量部に設定される。
【００１７】
絶縁層をシラン架橋法により架橋して形成する場合は、まず上記した各成分を混合したオレフィン系樹脂組成物を調整し、その組成物を耐火層上に被覆し、その後、水分の存在下で架橋処理を施して絶縁層を形成する。
シラン架橋の場合には、市販されているシラン架橋用コンパウンドを利用しても良く、例えば三菱化学（株）製、リンクロンＸＸＨ８００（低密度ポリエチレンベースのシラン架橋用コンパウンド）に三菱化学（株）製、ＬＺ０１３（触媒マスターバッチ）を配合して用いてもよい。
【００１９】
シラン架橋法による場合には、必要に応じてトリメチロールプロパントリアクリレート、ジビニルベンゼン等の架橋助剤を配合することができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明する。
（実施例１）
導体断面積１．２５ｍｍ²の軟銅撚線導体上に、ポリエチレンフィルムと集成合成マイカを貼り合わせてなる厚さ０．１５ｍｍの集成マイカテープのマイカ面を導体側に向けて１／４ラップ巻きした。同様の集成マイカテープをさらに２回巻き回して耐火層を形成した。
続いてポリエチレン１００重量部に対して、ビニルトリメトキシシラン２重量部、ジクミルパーオキサイド０．１５重量部、ジブチルスズジラウレート０．０５重量部の割合で混合したオレフィン系樹脂組成物を耐火層上に樹脂温度２００℃で押出被覆した後、９０℃の温水中で、シラン架橋を行って厚み０．８ｍｍの絶縁層を形成し、絶縁線心を得た。
得られた絶縁線心４を７本、ポリプロピレン紐を介在として撚り合わせ、その上をポリエステルテープで押さえ巻きし、その上にエチレン−エチルアクリレート共重合体に水酸化マグネシウムを配合した樹脂組成物を押出成形して厚み１．５ｍｍの難燃性シースを形成し、７×１．２５ｍｍ²の実施例１の耐火電線を得た。
【００２２】
（実施例３）
集成マイカテープの裏打ち材として、ガラスクロスを用いた以外は実施例１と同様にして実施例３の耐火電線を作製した。
【００２３】
（比較例１）
低密度ポリエチレン１００重量部に対して、ジクミルパーオキサイド２重量部、酸化防止剤（ノクラック３００、大内新興（株）製）０．３重量部の割合で混合したオレフィン系樹脂組成物を用い、耐火層上に樹脂温度１３０℃で押出被覆して１８０℃、１０ｋｇ／ｃｍ²で加熱、加圧して乾式架橋したこと以外は実施例１と同様にして比較例１の耐火電線を作製した。
【００２４】
（比較例２）
耐火層の集成マイカテープとして、天然マイカ（軟質マイカ）を集成した集成マイカとポリエチレンフィルムを貼り合わせてなる集成マイカテープを用いたこと以外は実施例１と同様にして比較例２の耐火電線を作製した。
【００２５】
得られた実施例１、３および比較例１、２の耐火電線について、シース層と絶縁層を剥ぎ取って耐火層を観察し、しわの有無を確認した。その結果を表１に示す。消防庁告示の露出試験に準ずる下記の試験を行って耐火性能を評価した。１．３ｍの耐火電線試料をパーライト板に水平に取り付け、耐火電線中央に耐火電線の自重の２倍の荷重を加えた。この状態でＪＩＳＡ１３０５に定める耐火炉内に収納し、ＪＩＳＡ１３０４に定める火災温度曲線に従って、６０分間に常温から９２５℃まで昇温させた。このとき加熱中にＡＣ６００Ｖ、加熱前後に、１分間ＡＣ１５００Ｖを印加した。
【００２６】
（１）絶縁耐力
加熱中、及び加熱後の印加に耐えたものを合格、印加の結果、絶縁破壊を起こしたものを不合格とした。
（２）絶縁抵抗
絶縁心線７本のうち３本を固定線に接続し（接地側）、接地側と、隣接する残りの４本の線心（非接地側）との間の絶縁抵抗を測定した。測定値に非接地側線心数３を乗じた値が０．４ＭΩ以上であれば合格、０．４ＭΩ未満であれば不合格とした。
【００２７】
（１）および（２）のいずれの項目も合格であるものを○、いずれかの項目で不合格であったものを×と評価した。
これらの結果を表１に併記する。
【００２８】
【表１】

【００２９】
表１より明らかなように、実施例１、３の耐火電線は、耐火層として合成マイカを含有する集成マイカテープを用い、かつ絶縁層がシラン架橋されて形成されているために、耐火層にしわは確認されず、９２５℃、６０分の加熱条件の耐火試験に合格している。それに対して、比較例１の耐火電線は、耐火層が合成マイカを含む集成マイカテープで構成されているが、絶縁層が化学架橋法により架橋されているために、耐火層にしわが生じ、耐火試験に不合格であった。また、比較例２の耐火電線は、絶縁層がシラン架橋により形成されているが、耐火層として合成マイカを含む集成マイカテープを用いていないために、耐火試験に不合格であった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の耐火電線は、耐火層として合成マイカを含む集成マイカテープを用い、絶縁層の架橋法としてシラン架橋を採用しているために、優れた耐火性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】耐火電線構造を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１導体
２耐火層
３絶縁層
４絶縁線心
５シース
６介在

Claims

導体上に、合成マイカを含む集成マイカテープを有する耐火層およびオレフィン系樹脂組成物をシラン架橋してなる絶縁層を具備することを特徴とする耐火電線。