JP4647118B2

JP4647118B2 - 耐火ケーブル

Info

Publication number: JP4647118B2
Application number: JP2001065154A
Authority: JP
Inventors: 詳一郎中村
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2001-03-08
Filing date: 2001-03-08
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2021-03-08
Also published as: JP2002270047A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、耐火ケーブルに関し、良好な耐火性を有し、耐屈曲性を高めるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
耐火ケーブルは、建築物等の消防用非常設備に使用され、火災などによる燃焼時においても、電線としての電気絶縁性などの機能を所定時間保持し、消火設備、避難誘導表示機器等に一定時間給電するためのものである。
このような耐火ケーブルとして、消防庁の定める低圧耐火ケーブル認定試験に合格するケーブルには、導体上にガラスマイカテープを巻回してなる耐火層を設け、この耐火層上に架橋ポリエチレンからなる絶縁層を設け、さらにこの絶縁層上に可塑化ポリ塩化ビニルなどからなるシースを押出被覆したものが知られている。
【０００３】
しかしながら、このような構造の耐火ケーブルにあっては、耐火層をなすガラスマイカテープの価格が高いこと、ガラスマイカテープの巻回作業に手間がかかること、耐火ケーブルとしての可撓性が十分でなく、曲げるとガラスマイカテープが破損して耐火性能が低下する恐れがあることなど欠点があり、その改善が求められていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、消防庁の定める低圧耐火ケーブル認定試験に合格する程度の耐火性を有し、耐屈曲性が優れ、、生産性が高い耐火ケーブルを得ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題は、導体上に、シリコーン樹脂１００重量部に対して、軟化開始温度５００℃以下、かつ結晶化開始温度８４０℃以下のガラスフリットを３〜２５重量部配合した組成物からなり、架橋された耐火絶縁層が設けられた耐火ケーブルによって解決できる。
ガラスフリットにはシランカップリング剤による表面処理が施されたものが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の耐火ケーブルに一例を示すもので、図中符号１は、無酸素銅などからなる導体を示す。この導体１上には、耐火絶縁層２が設けられ、この耐火絶縁層２上にはシース３が設けられて、この例の低圧耐火ケーブルが構成されている。ここでの低圧とは、供用電圧が６００Ｖ以下であることを言う。
【０００７】
耐火絶縁層２は、厚み０．２〜２．５ｍｍの耐火層と絶縁層を兼ねるもので、シリコーン樹脂とガラスフリットを必須成分とするシリコーン樹脂組成物からなり、このシリコーン樹脂組成物が架橋されているものである。
ここでのシリコーン樹脂としては、ジメチルシリコーン樹脂、メチルビニルシリコーン樹脂、メチルフェニルシリコーン樹脂などのポリシロキサンを主体とするシリコーンポリマーに微粉状シリカを配合し、混練した押出成形が可能な熱可塑性のものが用いられる。
【０００８】
また、ガラスフリットは、シリコーン樹脂の燃焼時に生成する酸化ケイ素等の無機質の殻の強度を高めるためのものである。このガラスフリットには、釉薬（ウワグスリ）を溶融し、冷却、粉砕した粒径０．０１〜１００μｍの粉末が用いられる。このガラスフリットには、軟化開始温度が５００℃以下、好ましくは３５０〜５００℃で、かつ結晶化開始温度が８４０℃以下、好ましくは５００〜８４０℃のものが用いられる。
【０００９】
本発明におけるガラスフリットの軟化開始温度とは、ガラスフリットが加熱されて軟化し始める温度であり、具体的には高温顕微鏡を使用し、ガラスフリット粉末が溶融し始め、粉末の角がなくなる温度を測定することで求められる。本発明におけるこの軟化開始温度の意味は、以下の通りである。
【００１０】
実際の耐火試験の状況からケーブル絶縁体が燃焼する温度領域は、およそ３５０〜５００℃であることが判明した。この温度領域でガラスフリットが溶融しないと、シリコーン樹脂からなる耐火絶縁層の燃焼後に生成する酸化珪素の殻が膨張していまい、緻密で高強度の殻が得られないことが明らかになった。
すなわち、この温度領域で溶融しうるガラスフリットが存在することにより、シリコーン樹脂の燃焼によって生成する殻の膨張が抑えられ、緻密で高強度の耐火物の層が形成されることになる。このような理由により軟化開始温度を５００℃以下と定めたのである。
【００１１】
また、結晶化開始温度とは、ある種のガラスフリットを加熱してゆくと、ある温度で一旦溶融したガラスが結晶化するものがあり、その温度を結晶化開始温度と言い、具体的には示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）での吸熱ピーク温度を測定して求められる。
ガラスフリットの中には、高温で結晶化しないタイプのものがあり、高温での粘度が低下し、殻の補強効果が小さいため、本発明では除外される。
【００１２】
一方、高温で結晶化するタイプのガラスフリットでは、シリコーン樹脂が燃焼して生成する殻を高温においても補強することができ、このタイプのガラスフリットが使用される。
そして、耐火試験条件での最高到達温度が、ＪＩＳＡ１３０４で８４０℃と定められているので、この温度よりも低い温度で結晶化するガラスフリットが好ましいことになる。
このような理由により結晶化開始温度を８４０℃以下と定めたものである。
【００１３】
このような特性を有するガラスフリットの化学的構造としては、例えばＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏ、Ｂ₂Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂、Ａｓ₂Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂などの金属酸化物からなり、Ｓｉ，Ａｌ，Ｐ，Ｂ，Ａｓなどの網目形成イオンと酸素とからなる網目のすきまにＮａ，Ｋ，Ｌｉ，Ｃａなどの網目修飾イオンが位置した構造のガラスの一種である。
【００１４】
このようなガラスフリットの具体的なものとして、化学的成分として、例えばＰ₂Ｏ₅３０重量％以上、Ｎａ₂Ｏ１０〜３０重量％、Ａｌ₂Ｏ₃１０〜３０重量％、Ｋ₂Ｏ１〜１０重量％を含有するもの、Ｐ₂Ｏ₅ ３０重量％以上、Ａｌ₂Ｏ₃ １０〜３０重量％、Ｋ₂Ｏ１０〜３０重量％、Ｎａ₂Ｏ１〜１０重量％、ＳｉＯ₂ １〜１０重量％を含有するもの、ＳｉＯ₂ ３０重量％以上、Ａｌ₂Ｏ₃ １０〜３０重量％、ＣａＯ１０〜３０重量％、ＺｎＯ₃ １〜１０重量％を含有するものなどが用いられる。
【００１５】
また、このガラスフリットとしては、シランカップリング剤による表面処理を予め施したものが、シリコーン樹脂への分散性、相溶性が向上して好ましい。
ここでのシランカップリング剤としては、アミノシラン，エポキシシラン，アルキルシラン，メルカプトシラン，フェニルシラン，ビニルシランなどの周知のシランカップリング剤が用いられる。表面処理方法としては、シランカップリング剤のアルコール溶液にガラスフリットを浸漬し、乾燥する方法などが用いられる。
【００１６】
このガラスフリットの配合量は、シリコーン樹脂１００部（重量部，以下同じ）に対して３〜２５部、好ましくは５〜２０部とされる。３部未満では燃焼時の殻の強度が十分に向上せず、２５部を越えるとシリコーン樹脂組成物の高温での電気抵抗が低下する。
【００１７】
また、上記シリコーン樹脂組成物の架橋のため、有機過酸化物などの架橋剤が配合される。これに用いられる有機過酸化物としては、ジクミルパーオキサイド，ベンゾイルパーオキサイド，ジ−ｔ−ブチルパーオキサイドなどが挙げられる。
この架橋剤の配合量は、シリコーン樹脂１００部に対して０．５〜３部とされ、０．５部未満ではシリコーン樹脂の架橋が十分に行われず、３部を越えると押出成形時にスコーチを生じることがある。
【００１８】
上記シリコーン樹脂組成物では、これ以外の種々の添加剤、例えばケイソウ土，シリカなどの無機充填剤，着色剤，安定剤などを適宜添加することができる。
また、酸化チタン，酸化鉄，セリウム系金属酸化物，カーボンブラックなどの耐熱向上剤を添加してもよい。この耐熱向上剤はシリコーン樹脂のシロキサン結合の分断を防止するもので、シリコーン樹脂１００部に対して１０部以下が配合される。
【００１９】
かかる組成のシリコーン樹脂組成物は、上述のシリコーン樹脂にガラスフリット、架橋剤を配合し、これに必要に応じて添加剤を加えて、ロールなどの混練機によって混和して使用される。この際、架橋剤が分解しないような低温で混和する必要がある。
【００２０】
シース３は、ポリオレフィン樹脂、クロロプレンゴム、可塑化ポリ塩化ビニルなどからなる厚み１．５〜４ｍｍのものである。
【００２１】
このような耐火ケーブルの製造は、通常の押出被覆法によって行われる。例えば、図１に示した構造の耐火ケーブルでは、まず導体１に耐火絶縁層２を被覆し、この上にシース３を被覆する。耐火絶縁層２の架橋には、シース３を被覆する前に架橋装置に送り、１００〜２００℃に加熱してシリコーン樹脂組成物を架橋する。
また、多層同時押出法によって耐火絶縁層２とシース３とを同時に被覆する方法を用いることもできる。
【００２２】
このような耐火ケーブルにあっては、火災などにより燃焼した際に耐火絶縁層２が燃えて酸化ケイ素などを主体とする酸化物からなる殻が生成される。この殻は、耐火絶縁層２中に存在するガラスフリットによって、その機械的強度が大きく高められている。
このため、この例の耐火電線では、電気絶縁性の殻が導体１から脱落，崩落することがなく、通電性能が長時間にわたり保持される。
【００２３】
また、耐火絶縁層２の形成は、通常の押出被覆法によってなされるので、製造時の作業性が良く、高価なガラスマイカテープを使用しないので、製造コストを低減できる。
さらに可撓性が良く、曲げても耐火性能が低下することもなく、屈曲性の高いものとなる。
【００２４】
以下、具体例を示す。
表１に示す配合組成のシリコーン樹脂組成物を用意し、これを混練し、断面積３．５ｍｍ２の導体上に厚み１．１ｍｍに押し出し被覆し、これを２００℃に加熱し架橋して耐火絶縁層を形成し、この上に可塑化ポリ塩化ビニルを押し出し被覆して厚み１．５ｍｍのシースを設けて、１０種の６００Ｖ低圧耐火ケーブルを製造した。
【００２５】
【表１】

【００２６】
表１おいて、「シリコーン樹脂」には、密度１．１７ｇ／ｃｍ３の汎用押出グレードを、「ポリエチレン」には、密度０．９２ｇ／ｃｍ３の低密度ポリエチレンを、「ガラスフリットＡ」には、軟化開始温度３７０℃、結晶化開始温度８００℃のものを、「ガラスフリットＢ」には、軟化開始温度５６０℃、高温で結晶化しないものを、「耐熱向上剤Ａ」には、酸化セリウム系のものを、「耐熱向上剤Ｂ」には、ヒンダートフェノール系酸化防止剤を、「架橋剤」には、ジクミルパーオキサイドを示す。
また、比較例６のケーブルは、導体上にマイカテープを巻き回し、この上に低密度ポリエチレンを押出被覆し、架橋したのち、可塑化ポリ塩化ビニルのシースを設けたものである。
【００２７】
これらの耐火ケーブルにつき、耐火電線認定業務委員会の認定試験に合格した試験炉を使用して、低圧耐火ケーブル認定試験基準に定められた耐火試験を実施した。
結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】

【００２９】
また、これら耐火ケーブルの耐屈曲性を評価するために、屈曲試験条件としてケーブルを曲げ半径２Ｄ（Ｄはケーブル外径）で１８０度屈曲し、直線状に復元したのち、反対側１８０度屈曲し、直線状に復元するまでを屈曲回数１回とし、２０回屈曲を行った後、先と同様の耐火試験を実施した。
結果を表３に示す。
【００３０】
【表３】

【００３１】
表２および表３において、「−」は、試験途中終了のため未実施を示す。
表２および表３の結果から、適当な軟化開始温度と結晶化開始温度を持つガラスフリットを３〜２５重量部添加したシリコーン樹脂からなる耐火絶縁層を有するものでは、耐火試験に合格するだけではなく、高度の耐屈曲性を持つことが明らかである。
一方、ガラスフリットの添加量が３部未満では十分な耐火性能が得られず、２５部を越えると高温での電気特性の低下が認められ、耐火試験に合格しないことがわかる。
【００３２】
また、適度の軟化開始温度を持たず、高温で結晶化しないガラスフリットでは、添加量のいかんにかかわらず、耐火試験に合格しなかった。
さらに、従来から使用されているマイカテープを用いた耐火ケーブルでは、屈曲試験後の耐火試験に合格せず、これは屈曲によってマイカテープが割れたためと予想される。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の耐火ケーブルは、シリコーン樹脂１００部に対して、特定のガラスフリットを３〜２５部添加した樹脂組成物からなり、架橋した耐火絶縁層を有するものであるので、耐火絶縁層が燃焼して生成する電気絶縁性の殻の強度が高く、電線から脱落することがなく、通電機能を長く維持するものとなり、優れた耐火性能を発揮する。
また、可撓性にも優れ、屈曲しても耐火性能が低下することがなく、耐屈曲性も高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の耐火電線の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１導体
２耐火絶縁層
３シース

Claims

導体上に、シリコーン樹脂１００重量部に対して、軟化開始温度５００℃以下、かつ結晶化開始温度８４０℃以下のガラスフリットを３〜２５重量部配合した組成物からなり、架橋された耐火絶縁層が設けられたことを特徴とする耐火ケーブル。
ガラスフリットがシランカップリング処理されたものである請求項１記載の耐火ケーブル。