JP6114791B2

JP6114791B2 - 難燃防蟻ケーブル

Info

Publication number: JP6114791B2
Application number: JP2015173977A
Authority: JP
Inventors: 剛林田; 和則福島; 関口　洋逸; 洋逸関口; 恭生坂口; 由雅村松
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Kyushu Electric Power Co Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Kyushu Electric Power Co Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2031-02-23
Also published as: JP2016006794A

Description

本発明は、難燃性を有する難燃防蟻ケーブルに関し、特に、白蟻による食害（蟻害）を防ぐ防蟻特性を持ち、かつ難燃性を有するケーブルに関するものである。なお、本発明の記載内容は電力ケーブルへ適用した場合について述べているが、通信ケーブルについても本発明を適用できる。

一般に、図１に示すように、電力ケーブル１は地中に直接埋設される他、管路３０やコンクリートトラフなどの容器に収納されて地中に埋設し布設されている（管路部３）。一方、白蟻は地球上に広く分布生息しており、わが国でも電力ケーブルへの蟻害が報告されている。

そして、この蟻害から電力ケーブルを防ぐ従来の方法として、ポリ塩化ビニル防食層（ビニル防食層）又はプラスチックシースに防蟻薬剤を添加した電力ケーブルが広く用いられてきた。なお、ここで防食層とは、ＪＥＣ３４０２−２０００に規定される通り、金属シースを含むケーブルの外装として使用される場合に、また、プラスチックシースとは、ＪＥＣ３４０３−２０００に規定される通り、金属シースを含まないケーブルの外装として使用される場合にそれぞれ用いられる用語であるが、防護材料として要求される特性は同等であることから、「防食層」と「プラスチックシース」とを統一して用語を「防食層」とする。

しかしながら、地球環境を保護する観点から防蟻薬剤の中には使用禁止となるものもあるため、最近では防蟻薬剤を含まない内部防食層であるビニル防食層の上に、外部防食層としてナイロン（登録商標）を被覆した構造のナイロン防蟻ケーブルが広く採用されている。

一方、「電気設備に関する技術基準を定める省令（電技）」（非特許文献１参照）の第４７条２項において、「地中電線路のうち内部で作業が可能なものには、防火措置を講じなければならない。」と定められている。

また、「電気設備の技術基準の解釈について（電技）」（非特許文献２参照）の第５節第１３４条３項において、「地中電線路を暗きょ式にて施設する場合には、（中略）地中電線に耐燃措置を施し、（後略）。」と定められている。

ここで、耐燃措置とは、電技第１３４条７項において「不燃性又は自消性のある難燃性の被覆を有する地中電線を使用すること。」あるいは「不燃性又は自消性のある難燃性の延焼防止テープ、延焼防止シート、延焼防止塗料その他これらに類するもので地中送電線を被覆すること。」等と規定されている。

また、自消性のある難燃性とは、電技第１３４条１４項において「電気用品の技術上の基準を定める省令別表第一附表第二十一耐燃性試験に適合すること又はこれと同等以上の性能を有すること。」と規定されている。

実開平６−３６１４２号公報特開平３−１５１１４号公報特開平５−１７４６３５号公報特開平９−１３９１１７号公報

電気設備に関する技術基準を定める省令電気設備の技術基準の解釈について

しかしながら、上記基準に対して、例えば、図７に示すような防食層７６を有するケーブル７において、防食層７６としてビニル防食層は耐燃性試験に適合するが、図８に示すようにビニル防食層上にナイロン防蟻層を被覆した場合（防食層８６，防蟻層８７）、そのナイロンは耐燃性試験に適合しない材料である。

更には、上記の耐燃措置より更に厳しい難燃性の規格及び基準として、消防予報１０１号「改正火災予防条例準則の運用について（通知）」に準じてＩＥＥＥｓｔｄ．３８３−１９７４の試験（難燃性試験）があり、この難燃性試験においては「上端まで燃焼しないこと」を要求される。なお、「上端」とはバーナー口が置かれる供試ケーブルのバーナー高さから１８００ｍｍの長さの位置を指す。よって、燃焼がこの１８００ｍｍ以下であれば試験が合格となる。

よって、ナイロン防蟻ケーブルは、ビニル防食層上にナイロンを被覆するのでナイロン自体が高価な材料であり、通常のビニル防食ケーブルに比べて値段が高価格になってしまう。また、図１に示すような管路３０に布設されたナイロン防蟻ケーブル１の一部が暗きょ部４等の「内部で作業が可能な空間」に布設される場合は、ナイロン防蟻ケーブル１に延焼防止テープを巻き付ける必要があり、延焼防止テープの材料費及び施工費用の分が上乗せされ更なる価格増となる。更には、ケーブルを布設した後に延焼防止テープの巻き付けを施工する必要があるため工事期間が長引くという問題があった。

これを解決する手段として、図９に示すような内部防食層９６、防蟻層９７及び外部防食層９８を有するケーブル９があり、内部防食層９６としてのビニル防食層の外周に防蟻層９７としてナイロン防蟻層を設け、その上に更に外部防食層９８としてビニル防食層を形成した構造の難燃防蟻ケーブル（以下、「３重シース構造」という。）である。この難燃防蟻ケーブルは延焼防止テープの省略を図れるが、３重シース構造を有する難燃防蟻ケーブルであることから、ナイロン防蟻ケーブルよりも更に高価格になるとともに、ケーブル外径が大きくなる，ケーブル重量の増加を招く，ケーブルの適用管路が制限される、といった問題点があった。

また、従来の難燃防蟻ケーブルとして、図８に示す内部防食層の防食層８６及び外部防食層の防蟻層８７を有する２層の防蟻層からなるケーブルがある。この２層の防蟻層のそれぞれは、難燃ポリ塩化ビニルと難燃ナイロンなどからなり、それらの酸素指数が２７以上となる難燃材料同士の組み合わせである。この組み合わせは、難燃特性を実現するためには、２層の防蟻層のそれぞれの材料が難燃特性を有するものが良いと考えられていた。しかしながら、酸素指数を２７以上とした難燃特性の難燃材料は材料費が嵩み、ケーブルの値段が高価になるという問題がある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

更に、従来の難燃防蟻ケーブルとして、ナイロン１１又は１２に代えて超分子量のシリコーンポリマーを２０％以上の高濃度で分散させたポリプロピレンを防食層として被覆したもの、及びナイロン６又は６６（ポリアミド樹脂）の９０〜５０重量％をポリプロピレンに混合した樹脂組成物を防食層として被覆したものがある。しかし、これらのポリプロピレンを防食層にしたケーブルは、超分子量のシリコーンポリマーを２０％以上の高濃度で使用しているものではケーブルが高価となるとともに、十分な難燃性能が得られないこと、及びナイロン６又は６６（ポリアミド樹脂）を９０〜５０重量％使用しているものでは通常のナイロンであるため、十分な難燃性能を確保できないという問題があった（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。

従って、本発明の目的は、従来のナイロン難燃防蟻ケーブルに比べて高価でなく、難燃性試験に適合し、しかも防蟻特性を有する難燃防蟻ケーブルを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、以下の難燃性および防蟻特性を有する難燃防蟻ケーブルを提供する。

［１］酸素指数が３０以上の難燃ポリ塩化ビニルからなり、押出樹脂防食層又は押出樹脂シースである内部防食層と、
酸素指数が２０より大きく（但し、２７以上を除く）かつ硬度（ショアＤ）６０以上の難燃ポリプロピレンからなり、前記内部防食層の厚さの５０％以下の厚さにより前記内部防食層を被覆する外部防食層と、を有することを特徴とする難燃防蟻ケーブル。

すなわち、本発明は、内部防食層として難燃性を有する酸素指数３０以上の難燃材料と、外部防食層としてナイロン防蟻層に代わり防蟻特性と適合可能な難燃特性とを有する酸素指数２０以上でかつ硬度（ショアＤ）６０以上の難燃ポリプロピレンとから構成し、しかもその難燃ポリプロピレンの厚さを内部防食層に対して５０％以下（ただし最小厚０．５ｍｍ）としたことである。ここで、適合可能な難燃特性とは、難燃層が１層のみから形成されるそれのみの難燃層を防食層として被覆したケーブルが「電気設備の技術基準の解釈について」の第１３４条１４項における耐燃性試験と同等以上の性能を有する難燃性であって、ＪＩＳＣ３００５４．２６ｂの傾斜試験に合格するものをいう。

また、酸素指数とは、ＪＩＳＫ７２０１「酸素指数法による高分子材料の燃焼試験方法」により測定される測定値であって、高分子材料であるゴム、プラスチック、繊維などの燃焼性を規定する指標である。電力ケーブルのビニル防食層には、一般に酸素指数２６以上の難燃性のポリ塩化ビニル材料が選ばれる。ポリプロピレン自体は一般に酸素指数２０未満であるが、難燃剤を添加することによって酸素指数２０以上の難燃性の値が得られる。

そして、本発明者らは、内部に厚さ４．０ｍｍ以上で酸素指数３０以上の難燃性の内部防食層が存在するケーブルにおいて、その外側に上記難燃性を付与したポリプロピレン層を２．０ｍｍより厚く被覆するとポリプロピレン自体が燃焼して難燃性試験には不合格であるが、２．０ｍｍ以下の厚さに被覆すると難燃性試験に合格することを見出した。

また、ポリプロピレン層の被覆厚がナイロン防蟻層の被覆厚と同様に０．５ｍｍ以上あれば、防蟻性能を有することを埋設防蟻試験により確認している。よって、その被覆厚を最小０．５ｍｍ、最大２．０ｍｍとすること、すなわち内部防食層の厚さに対してその厚さが５０％以下、最小０．５ｍｍ厚さの外部防食層を設けることで難燃性試験に合格する難燃防蟻ケーブルを提供することができる。

本発明によれば、従来のナイロン難燃防蟻ケーブルに比べて高価でなく、難燃性試験に適合し、しかも防蟻特性を有する難燃防蟻ケーブルを実現することができる。

図１は、電力ケーブルが地中に管路布設された状態を説明するための断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る難燃防蟻ケーブルの構成の一例を示す断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る難燃防蟻ケーブルの構成の他の例を示す断面図である。図４（ａ）はシートサンプルの構成を示す斜視図、図４（ｂ）はシートサンプルにおける防蟻試験結果を示す表、図４（ｃ）は難燃防蟻ケーブルサンプルにおける防蟻試験結果を示す表である。図５（ａ）及び（ｂ）は、難燃防蟻ケーブルサンプルの耐燃性試験及び難燃性試験の結果を示す表である。図６は、ケーブル外径と適用管路内径との関係の一例を示す表である。図７は、従来のビニル防食層を有するケーブルの構成の一例を示す断面図である。図８は、従来のナイロン防蟻層を有する難燃防蟻ケーブルの構成の一例を示す断面図である。図９は、従来の３重シース構造を有する難燃防蟻ケーブルの構成の一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照にして説明する。

図２は、本発明の実施の形態に係る難燃防蟻ケーブルの構成の一例を示す断面図である。

ケーブル１Ａは、波付アルミニウム（波付アルミ）などの金属からなる被覆（金属被）を設けていない一例であって、導体１００と、内部半導体層１０１と、絶縁体１０２と、及び外部半導体層１０３と、軟銅線等の遮へい層１０４と、おさえテープ１０５とを順次設け、更に難燃ポリ塩化ビニル（難燃ＰＶＣ）等の内部防食層１０６と、防蟻特性を有する難燃ポリプロピレン（難燃ＰＰ）の外部防食層１０７とをそれらの外周に設けた構造である。

図３は、本発明の実施の形態に係る難燃防蟻ケーブルの構成の他の例を示す断面図である。

ケーブル１Ｂは、金属被を設けた他のＯＦ（油入り）ケーブル例であって、油通路１１０と、亜鉛鍍鋼帯スパイラル１１１と、６本の軟銅線からなる導体１１２と、導体１１２を分割する絶縁紙１１３と、及び金属テープとクラフト紙からなるバインダー１１４と、カーボン紙１１５と、絶縁紙からなる絶縁体１１６と、カーボン紙１１７と、金属テープとカーボン紙とからなる遮蔽テープ１１８とを順次設け、更にそれらの外周に銅線織込布テープ１１９と、波付アルミ１２０と、防食塗料１２１とを設け、最外周に難燃ＰＶＣ等の内部防食層１２２と、防蟻特性を有する難燃ＰＰの外部防食層１２３とを設けた構造である。本防食層の構造はＯＦケーブル以外にも適用できる。

（防蟻試験の結果）
図４（ａ）はシートサンプルの構成を示す斜視図、図４（ｂ）はシートサンプルにおける防蟻試験結果を示す表、図４（ｃ）は難燃防蟻ケーブルサンプルにおける防蟻試験結果を示す表である。

図４（ａ）に示すように、シートサンプルは、厚さ１ｍｍ、幅１２０ｍｍ、奥行き１００ｍｍであり、蟻害の程度は幅方向の蟻害長さａ（蟻害長さを全周の比率により表す）と奥行き方向の蟻害到達距離ｂとを乗じた値で定義する。

防蟻材料別のシートサンプルでの防蟻試験結果は、図４（ｂ）に示す通りであり、従来のナイロン１２の到達距離１．０ｍｍに比較して難燃性を付与しないポリプロピン（ＰＰ）の到達距離は０．５ｍｍ、及び難燃ポリプロピレン（難燃ＰＰ）の到達距離１．０ｍｍであり、いずれも遜色ない防蟻性能を有していた。なお、判定欄は現用の防蟻材料の「ナイロン１２」を基準とし、この基準値に比べて特性の優れているものを「○」、特性の劣っているものを「×」とした。なお、ＰＶＣは酸素指数３０の難燃ＰＶＣ、ＨＤＰＥは高密度ポリエチレン、難燃ＰＰは酸素指数２０，かつ硬度（ショアＤ）６０の難燃ＰＰ、ＰＰは難燃性を付与しない硬度（ショアＤ）６０のＰＰである。

また、図２に示した構造の７７ＫＶＣＶ単芯１００ｍｍ^２の難燃防蟻ケーブルを用い、内部防食層のみの厚さ４．０ｍｍの酸素指数２０，硬度（ショアＤ）６０からなる難燃ＰＰ防食層を設けたもの、及び内部防食層の厚さ４．０ｍｍの酸素指数３０からなる難燃ＰＶＣと、その難燃ＰＶＣの外周を被覆した外部防食層の厚さ１．０ｍｍの酸素指数２０，硬度（ショアＤ）６０からなる難燃ＰＰとを設けたものにより防蟻試験を実施した。このケーブルサンプルでの埋設防蟻試験結果は、図４（ｃ）に示す通りであり、１重防食層の難燃ＰＰをシースとした場合、及び２重防食層の難燃ＰＶＣと難燃ＰＰとでシースを形成した場合のいずれとも白蟻に食害されることなく良好な防蟻性能が得られた。

なお、この埋設防蟻試験方法は、長さ６０ｃｍのサンプルケーブルを準備し、白蟻が多く生息する試験場にえさ木と共に埋設する方法である。
そして、その蟻害（食害）の判定基準は、目視での当該ケーブルサンプルの食害有無である。

これらの結果より、難燃性を付与しないＰＰであっても防蟻性能があることから被覆厚が０．５ｍｍ以上あれば、従来のナイロン１２と同等以上の防蟻性能を有することがわかった。

（耐燃性試験及び難燃性試験の結果）
次に、図５（ａ）は、図４（ｃ）の上記防蟻試験で用いた７７ＫＶＣＶ単芯１００ｍｍ２の難燃防蟻ケーブルで外径寸法が５０ｍｍのもの、及び図５（ｂ）は、外径寸法３５ｍｍの２２ＫＶＣＶ単芯１００ｍｍ２の難燃防蟻ケーブルを用い、内部防食層の厚さ４．０ｍｍの酸素指数３０からなる難燃ＰＶＣと、その難燃ＰＶＣの外周を被覆した外部防食層の酸素指数２０，硬度（ショアＤ）６０からなる難燃ＰＰとし、その厚さが１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍと変えたものにより耐燃性試験及び難燃性試験を実施した。このケーブルサンプルの耐燃性試験と難燃性試験の試験結果を示す表である。

なお、上記耐燃性試験及び難燃性試験のそれぞれの方法及び判定基準は次の通りである。
ＪＩＳＣ３００５４．２６ｂの耐燃性試験の方法と判定基準
試験方法：試料を水平に対して約６０度傾斜させて支持し、還元炎の先端を試料の下端から約２０ｍｍの位置に、３０秒以内で燃焼するまで当て、炎を静かに取り去った後、試料の燃焼の程度を調べる。
判定基準：６０秒以内で自然に消えること。
ＩＥＥＥｓｔｄ．３８３−１９７４の難燃性試験の方法と判定基準
試験方法：ケーブル外径の１／２の間隔で敷設幅が１５０ｍｍとなる本数分をはしご状の垂直に設置されたトレイに敷設し、トレイの下方から規定のバーナーによって、ケーブルを２０分間燃焼させる。
判定基準：上端まで燃焼しないこと。

耐燃性試験及び難燃性試験を実施した結果、１重防食層の難燃ＰＰをシースとした場合、消防予報１０１号の難燃レベル（ＩＥＥＥｓｔｄ．３８３−１９７４の試験）の難燃性試験には合格しないが、電技第１３４条１４項の難燃レベル（ＪＩＳＣ３００５４．２６ｂの傾斜試験）の耐燃性試験に合格した。また、２重防食層の難燃ＰＶＣと難燃ＰＰとをシースとした場合には、耐燃性試験及び難燃性試験の両試験に合格した。

ここで、一般的に電技第１３４条１４項の難燃レベル（ＪＩＳＣ３００５４．２６ｂの傾斜試験）の耐燃性試験においてはケーブル外径寸法の小さいもの程、燃焼しやすく厳しくなることが知られている。そこで外径寸法の小さいケーブルでも判定可能である難燃性試験を行うため、図５（ａ）のケーブルより細い２２ｋＶＣＶ単芯１００ｍｍ^２（導体断面積）の難燃防蟻ケーブルにて、難燃ＰＰの厚さが１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍのものにより難燃性試験を実施し、その結果を図５（ｂ）に示す。

難燃性試験を実施した結果、難燃ＰＰの厚さが１ｍｍのものは全焼長１８０ｃｍ（１８００ｍｍ）に対して焼損長７６ｃｍ、厚さが２ｍｍのものは７８ｃｍの焼損長の値であり基準を満たし合格した。この結果は、ＪＥＣ３４０２及びＪＥＣ３４０３に規定されている最も厳しい３種の難燃レベルのグレードであるＩＥＥＥｓｔｄ．３８３−１９７４の条件、つまり燃焼長がバーナー口から１２００ｍｍ以下という条件をも十分に満たしている。なお、難燃ＰＰの厚さが３ｍｍのものは全焼した。

（実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
１．従来のナイロン難燃防蟻ケーブルに比べて安価で、２重防食層（シース）からなる難燃防蟻ケーブルが得られた。
２．地球環境に優しい、又は考慮した難燃防蟻ケーブルを提供できる。
３．電気設備に関する技術基準を定める省令で定める耐難燃性試験に合格するとともに、消防予報１０１号の難燃レベル（ＩＥＥＥｓｔｄ．３８３−１９７４の試験）の難燃性試験にも合格した難燃防蟻ケーブルが得られた。
４．酸素指数３０の難燃ＰＶＣと酸素指数２０，硬度（ショアＤ）６０からなる難燃ＰＰとの組み合わせにより、難燃ＰＰの厚さを難燃ＰＶＣ厚さ４ｍｍの５０％である２ｍｍとした構造からなる防蟻特性、及び難燃性を有するケーブルが得られた。

５．従来のナイロン防蟻ケーブルに延焼防止テープを巻き付け施工していた地中電線路に、本発明の難燃防蟻ケーブル（１Ａ、１Ｂ）を適用することにより線路建設費用の低減・工事期間の短縮が図れる。また、従来の難燃防蟻ケーブル（３重シース構造）の線路に対しても、線路建設費用の低減が図れる。
６．また、ケーブル外径が縮小化されるため、図６に示す通り、管路径などの制約によって従来の難燃防蟻ケーブル（３重シース構造）が適用できなかった地中電線路に、本発明の難燃防蟻ケーブル（１Ａ、１Ｂ）を適用することができる。なお、図６のケーブルは６６ＫＶＣＶＴ（３芯ケーブル）の場合における各サイズ別（ケーブルの導体断面積）のケーブル外径と適用管路内径との関係を表す。また、（ケーブル外径）＜（管路内径×０．８５）である場合、適用可能であることを示す「○」とした（電気協同研究第６１巻１号「ＣＶケーブル線路における工事技術の現状と今後の展望」）。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、アルミニウム、鉛、ステンレスなどの金属被を有する難燃防蟻ケーブルの防食層として適用することができる。
また、本発明は、以下の難燃性および防蟻特性を有する難燃防蟻ケーブルを提供する。
［１］酸素指数が３０以上の押出樹脂防食層又は押出樹脂シースである内部防食層と、
酸素指数２０以上かつ硬度（ショアＤ）６０以上のポリプロピレンからなり、前記内部防食層の厚さの５０％以下の厚さにより前記内部防食層を被覆する外部防食層と、を有することを特徴とする難燃防蟻ケーブル。
［２］前記内部防食層は、難燃ポリ塩化ビニルであることを特徴とする前記［１］に記載の難燃防蟻ケーブル。

１Ａ、１Ｂケーブル
３管路部
４暗きょ部
７、８、９ケーブル
３０管路
１００導体
１０１内部半導体層
１０２絶縁体
１０３外部半導体層
１０４遮へい層
１０５おさえテープ
１０６内部防食層
１０７外部防食層
１１０油通路
１１１亜鉛鍍鋼帯スパイラル
１１２導体
１１３絶縁紙
１１４バインダー
１１５カーボン紙
１１６絶縁体
１１７カーボン紙
１１８遮蔽テープ
１１９動線織込布テープ
１２０波付アルミ
１２１防食塗料
１２２内部防食層
１２３外部防食層

Claims

酸素指数が３０以上の難燃ポリ塩化ビニルからなり、押出樹脂防食層又は押出樹脂シースである内部防食層と、
酸素指数が２０より大きく（但し、２７以上を除く）かつ硬度（ショアＤ）６０以上の難燃ポリプロピレンからなり、前記内部防食層の厚さの５０％以下の厚さにより前記内部防食層を被覆する外部防食層と、を有することを特徴とする難燃防蟻ケーブル。