JPH07118226B2 - 発煙および燃焼性の低い弗素化ポリマ−組成物並びにケ−ブル構造物 - Google Patents

発煙および燃焼性の低い弗素化ポリマ−組成物並びにケ−ブル構造物

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JPH07118226B2
JPH07118226B2 JP62076541A JP7654187A JPH07118226B2 JP H07118226 B2 JPH07118226 B2 JP H07118226B2 JP 62076541 A JP62076541 A JP 62076541A JP 7654187 A JP7654187 A JP 7654187A JP H07118226 B2 JPH07118226 B2 JP H07118226B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明の背景 部分ないし完全弗素化ポリマーの顕著な特性の一つは、
他のポリマーに較べ燃焼性がかなり低く、また燃焼状態
で生ずる煤煙量も低いことである。かかる特性は取分け
電線ケーブル工業で利用され、更に特性すればプレナム
ケーブル構造および光ファイバーケーブル応用物で利用
されている。
ポリ弗化ビニリデンホモポリマー並びに弗化ビニリデン
と他の弗素化モノマー例えばヘキサフルオロプロピレン
およびテトラフルオロエチレンとのコポリマーないしタ
ーポリマーが上記用途に用いられている。このようなポ
リマー物質の例は、KYNARの商品名でペンウオルト社よ
り供給されている同じ用途向けの各種PVDF（ポリ弗化ビ
ニリデン）銘柄である。上記用途に使われる他のポリ弗
素化樹脂として弗素化エチレンプロピレン（FEP）樹脂
およびエチレン−クロルトリフルオロエチレンコポリマ
ー樹脂（ECTFE）が挙げられる。
フルオロポリマーは、ASTM D−2863による測定で40代〜
90代範囲のLOI（極限酸素指数）を有する。より高い指
数値は燃焼性の最も低いポリマーによつて達成される。
ポリ弗化ビニリデン基剤樹脂のLOIは上記範囲の下限に
ある。一次絶縁若しくは保護層とジヤケツト材料とがフ
ルオロポリマーよりなるフルオロポリマーケーブル構造
物では、煤煙濃度および延焼性は通常問題でない。かか
るケーブルは、例えば、米国特許第4,401,845号に記さ
れている。しかしながら、いくつかのケーブル応用物特
に、フルオロポリマージヤケツト覆いとともに、導電若
しくは光フアイバーストランド上に非フルオロポリマー
一次絶縁を用いたハイブリツドケーブル構造物では、煤
煙濃度および（又は）延焼性の問題が生じうる。それゆ
え、所期の目標は、加工性ないし物性を有意に変えるこ
となく弗素化ポリマー特にPVDF基材ポリマーの煤煙濃度
および延焼性を減ずることである。また、それによつ
て、ケーブル構造物は、非弗素化成分を含むことに対
し、より大きな許容性を示すことになる。
ポリマーのフオーム、生地および建材の如き各種用途で
の難燃化ないし発煙抑制に関して特許および他の公開文
献に石英含有物質の使用が報告されている。電線ケーブ
ル応用における難燃化ないし発煙抑制の例として、珪酸
カルシウム、珪酸マグネシウムおよび水和アルミナ充填
剤をエラストマーと共に用いることを開示した米国特許
第4,456,654号が挙げられる。米国特許第4,225,649号に
は、クレーを含むいくつかの成分よりなる水性エマルジ
ョン組成物が開示されている。米国特許第4,327,001号
には、発煙性を低めるのに主として珪酸マグネシウムお
よびアルミナ水和物に頼つた架橋ポリオレフインジヤケ
ツトが開示されている。難燃化および発煙抑制のための
PVDFにモリブデン酸塩を加えることは仏国特許出願第2,
534,264号に開示されているが、しかしモリブデン酸塩
はかなり高価である。
米国特許第3,510,429号に従えば、不燃性エネルギー反
射淡色顔料２〜70重量％を含むビニリデンポリマーの層
は、原子爆発の如き短期強力熱輻射から作業員や製品を
保護する。適当な反射顔料の例に珪酸アルミニウムが含
まれる。濃密な白煙の発生があり、それは強い熱エネル
ギーの減衰ないし消散を助成するといわれている。
然るに、本発明者は、或る種の珪酸アルミニウムがフル
オロカーボンポリマーにすぐれた火炎煤煙抑制特性を付
与し、而してその特性が、他の石英質物質の使用でもた
らされるものに較べ予想外にすぐれていることを発見し
た。
本発明の概要 本発明に従えば、弗素化ポリマー組成物と該組成物にそ
の約0.2〜5.0重量％量で分散せる焼成若しくは水和珪酸
アルミニウムよりなるポリマージヤケツトに電気導体若
しくは光フアイバーストランド束を入れてなる低発煙性
および難燃性ケーブル構造が供される。
また、弗化ビニリデンポリマーを含む低発煙性難燃性組
成物にして、該組成物に対し約0.2〜1.2重量％の焼成若
しくは水和珪酸アルミニウムを弗化ビニリデンポリマー
に分散させてなる組成物が供される。
詳細な説明 第１図に例示した本発明の具体化物ケーブルは一般的
に、例えば銅若しくはアルミニウムの電気的導線複数個
（13）よりなり、その各々は、互いに電気的に絶縁され
るようポリマー層（15）を有する。かかる導線は束（1
7）状に捩られ、この束はシース（19）で一緒に保持さ
れてコア（18）を構成する。シース（19）は、ポリエス
テル（Mylar ）フイルムテープの如きポリマーフイル
ム、ポリテトラフルオロエチレン含浸Ｅガラス布（フル
オロガラス）の如き樹脂含浸テープ材料又は他の慣用導
線覆い材料でありうる。絶縁層15は、一次導線絶縁に常
用されているシリコーンゴムの如き材料か或るいは、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩素化
ポリエチレン、ポリアミドおよびフルオロポリマーの如
きポリマーでありうる。ジヤケツト（21）は、含水若し
くは焼成珪酸アルミニウムを含む弗素化ポリマー好まし
くはポリ弗化ビニリデンからクロスヘツドを用いて押出
すことにより形成することができる。
本発明の具体化物光フアイバーでは、上記導線に代え光
ガラスフアイバーストランドが用いられる。その典型的
な構造肺、６本を１組をする光ガラスフアイバーストラ
ンドで別のガラスストランド若しくは被覆鋼導線又はコ
ア周囲を覆い、これをプラスチツク被覆で保護し次い
で、このフアイバーストランドの組をいくつか一緒に
し、一緒にしたものをフルオロポリマージヤケツト（2
1）で囲繞することにより円筒状ケーブルをつくること
である。
「弗素化ポリマー」を本明細書中で用いるとき、それは
例えば、弗化ビニリデンポリマー、ポリテトラフルオロ
エチレン（PTFE）、弗素化エチレン−プロピレンポリマ
ー、エチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマ
ー、ペルフルオロアルコキシポリマー（PFA）およびエ
チレン−テトラフルオロエチレンコポリマーを包含す
る。
用語「弗化ビニリデンポリマー」は、通常固体の高分子
量ホモポリマーおよびコポリマーを意味する。かかるコ
ポリマーとして、弗化ビニリデン少くとも50モル％に、
テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、クロ
ロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペン、弗
化ビニル、ペンタフルオロプロペンおよび、弗化ビニリ
デンと容易に共重合する他の任意モノマーよりなる群か
ら選ばれるコモノマー少くとも１種を共重合させてなる
ものが包含される。特に好適なのは、弗化ビニリデン少
くとも約70〜99モル％とテトラフルオロエチレン１〜30
モル％とのコポリマー、弗化ビニリデン約70〜99モル％
とヘキサフルオロプロペン１〜30モル％とのコポリマー
および弗化ビニリデン約70〜99モル％とトリフルオロエ
チレン１〜30モル％とのコポリマーである。
ケーブルジヤケツト（21）は、弗素化ポリマーと、該ポ
リマーに分散せる組成物の低発煙性および難燃性を高め
るのに有効量（通常組成物の約0.2〜5.0重量％）の焼成
若しくは含水珪酸アルミニウム〔Al2O3・2SiO2・nH2O
（ここでｎ＝０〜２）〕との組成物から形成される。
本発明に用いられる珪酸アルミニウムは比較的純粋な
（好ましくは約95重量％の）珪酸アルミニウムとすべき
である。カオリンクレーから誘導したもの、また例えば
Englehard社の製品（商品名Santinone ）およびBurges
s Pigment社の製品で顔料ないし増量剤として市販され
ているものが適する。
また、本組成物中に、減色剤（ZnO）、紫外線安定剤、
抗酸化剤、滑剤（グラフアイト）、可塑剤、表面変性
剤、着色剤（染料又は顔料）、充填剤、強化剤（ガラ
ス、炭素、無機ないし合成繊維）および他の難燃剤の如
き添加剤を組成物の約５重量％まで用いることができ
る。本発明のケーブルに用いられる好適な組成物は、弗
化ビニリデンポリマー約93.8〜99.75重量％、焼成若し
く含水珪酸アルミニウム約0.2〜1.2重量％並びに酸化亜
鉛および（又は）ポリテトラフルオロエチレン約5.0重
量％まで（好ましくは0.05〜5.0重量％）のブレンドよ
りなる。PTFEを含ませることにより、ケーブルジヤケツ
トの表面光沢が改善される。珪酸アルミニウムは弗化ビ
ニリデンポリマーの衝撃強さを低下させるので、ポリマ
ーの衝撃強さを約6ft−1b/in又はそれより高い値に保つ
必要がある場合には、珪酸アルミニウムの量を約1.2重
量％以下に保たねばならない。
ケーブルの低発煙性および低延焼性を差に高めるため
に、一次絶縁層（15）を弗素化ポリマー−珪酸アルミニ
ウム組成物から形成させることもできる。
添加剤と弗素化ポリマーとのブレンドは、添加剤がベー
スポリマーによく分散するよう慣用のポリマーミリング
ないしミキシング装置を用いて行なうことができる。下
記例では、１種若しくは２種以上の粉末添加剤と基剤ポ
リマーとから発煙火炎テスト用組成物試料を調製するの
に、ブラベンダープラスチコーダーミキサーを用いた。
本発明を更に下記例によつて説示する。これらの例は、
珪酸アルミニウム含有組成物と該組成物より製せられる
ケーブル構造物に関する低発煙性および低延焼製の向上
を例示する。
例１および２ 弗化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン（重量比88
/12）コポリマーと、本組成物に対し2.5重量％の含水珪
酸アルミニウム（Al2O3・2SiO2・2H2O）若しくは焼成珪
酸アルミニウム（ｎ＝０）との粉末ブレンドを低〜強力
ブレンデイングでつくり、該ブレンドをブラベンダ−ミ
キサー中温度225℃、撹拌速度50rpmで５分間混合するこ
とにより組成物を調製した。混合後、約1000psi.230℃
で３分間圧縮成形して約0.05in厚のブラツクをつくり、
これを、室温の金属ブレート間に挿入することにより急
冷した。ASTM D2843に依る、燃焼試験で煤煙指数を測定
すべく1in平方の試料を上記ブラツクから裁断した。規
格ASTM D2843の手順を修正して、使用チヤンバーを出口
符号のないものとし、試料と天然ガス火炎をチヤンバー
の中心よりも光源側に位置させ、またエレクトリツクア
イに関しての温度補正はないものとした。試料の大きさ
を規格寸法１×１×0.25inとするために、１×１×0.05
inの直方体を五つ積み重ねた。
測定は、チヤンバー内の最低光透過率を初期無煙チヤン
バー内の光透過率に対する百分率として求めることによ
り実施した。而して、かかる数値を次式により光学濃度
に換算した： 光学濃度＝log（100/透過率）。
算定された濃度が「煤煙指数」である。試料に関する煤
煙指数をコポリマー単独の対照と比較して表１に示す。
組成物の燃焼を与えるのに必要な酸素量の尺度である極
限酸素指数（LOI）をASTM D2863に従つて測定したが、
但し標準0.125in厚試料の代りに0.06in厚試料を成形し
て用いた。そのLOI測定の結果を、純粋コポリマー対照
とともに表１に示す。
表１に記載の結果から明らかな如く、珪酸アルミニウム
を含む組成物は、対照に比して煤煙指数が桁違いに少
く、またLOIは約２倍である。
比 較 フユームドシリカ、非晶質シリカ、珪酸カルシウム、メ
タ珪酸カルシウム、珪酸バリウム、雲母およびタルクを
含むいくつかの石英質材料を2.5重量％量で試験した。
煤煙指数の結果は、珪酸バリウムの場合の0.92〜雲母の
場合の0.52範囲であり、対照の場合は0.77であつた。そ
れゆえ、本発明に用いられる添加剤珪酸アルミニウム
は、他の石英質材料に較べ予想外にすぐれた効果をもた
らす。この珪酸アルミニウムは、安価で入手性容易とい
う、モリブデン酸塩の如き材料にまさつた利点を有す
る。そのすぐれた低発煙性および低延焼性により、本組
成物は特に、電線ケーブル絶縁にまたプレナム導線装置
用ジヤケツトに有用なものとなる。
例３〜４ 煤煙指数測定用試料を例１および例２に記載の方法で調
製したが、但し表面光沢を高めるべくポリテトラフルオ
ロエチレン１重量％の入つた弗化ビニリデンホモポリマ
ーを用いた。表２の結果が示すように、珪酸アルミニウ
ム添加剤を用いるとき、ポリマー組成物の煤煙指数は桁
違いに改良される。
例５〜24 弗化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン（88/12）
コポリマーに含水若しくは焼成珪酸アルミニウムの変量
（0.33〜2.00重量％）を加え、また色を改善すべく酸化
亜鉛0.33〜2.0％を加えてなる混合物から煤煙指数測定
のための試料を調製した。酸化亜鉛それ自体も煤煙指数
に対し公称改良をもたらす。
表３の結果からも、組成物に珪酸アルミニウムを存在さ
せることにより達成される煤煙指数の有意減少が立証さ
れる。
例25〜29 例１および例２に記載の方法に従い試料を調製した。弗
化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン（88/12）コ
ポリマーに添加剤として、珪酸アルミニウムに加え、難
燃性可塑性アルキルアリールホスフエート（Monsanto社
の製品Santiciser 141）（例25）、酸化アンチモン
（例26および例27）又は炭酸カルシウム（例28および例
29）を含ませた。煤煙指数の結果を表４に示す： 例30 100対の導線を含むテレホンケーブル構造物を下記工程
によつて製造した。
1. 焼成珪酸アルミニウム0.9重量％を含む弗化ビニリ
デン−ヘキサフルオロプロピレン（重量比88/12）コポ
リマーの８ミル厚層で24AWGの銅線を圧縮押出により被
覆した。
2. 工程１でつくつた絶縁膜２本を一緒に捩つて１対の
導線とし、このような導線100対を更に捩つて合計200本
の導線の束とした。
3. 工程２で形成した束をガラステープ（ポリテトラフ
ルオロエチレン樹脂を含浸させた0.025in厚、1.5in巾の
Ｅガラス布）で覆つた。
4. 工程３で形成したコアを、工程１で一次導線絶縁に
用いたと同じコポリマー／珪酸アルミニウム組成物の40
ミル層厚でチユーブ押出により外被した。
例31 100対の導線を含むテレホンケーブル構造物を例30の如
く形成したが、但し珪酸アルミニウムを全く含まないポ
リ弗化ビニリデンホモポリマーから工程１の一次絶縁を
形成した。そして、焼成珪酸アルミニウム0.9重量％を
含む弗化ビニリデン−ヘキサフルオロエチレン（重量比
88/12）コポリマーから例30に記載の如くケーブルジヤ
ケツトを形成した。
例30および例31で調製したケールブの各２試料を、修正
SteinerトンネルテストUL 910（ASTM E84）で試験し
た。而して、ケーブルの適切な試験にUL 910テスト手順
を適合させるべくSteinerトンネルテストを修正した。
標準火炎適風条件（火炎増大方向での240fpmおよび300,
000Btu/hr4.5ft長さメタン燃焼火炎）を用いた。試験時
間は20分と選定し、試料ケーブルを、最大温度ないし熱
濃度帯域中12in巾ケーブルラツク上、該ラツク巾を完全
に満たす単一層で支持した。延焼率よりもむしろ最大延
焼、ftを記録した。煙の発生を試験炉排気ダクト内の光
度計装置でモニターし、光減衰値から光学的煤煙濃度を
算定した。その結果を下記表５に示す： 表５に記載の結果から、本発明のケーブルがUL（アンダ
ーライターズ・ラボラトリーズ）規格内に十分おさまる
延焼性および煤煙濃度を示すことが立証される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明ケーブル構造物の一具体例の一部破断側
面図である。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】弗素化ポリマー組成物と、該組成物にその
    0.2〜5.0重量％量で分散せる焼成若しくは水和珪酸アル
    ミニウムよりなるポリマージャケットに電気導体若しく
    は光ファイバーストランドの束を入れてなる低発煙性お
    よび難燃性ケーブル。
  2. 【請求項２】弗素化ポリマー組成物が該組成物に対し0.
    2〜1.2重量％の焼成若しくは水和珪酸アルミニウムを含
    む、特許請求の範囲第１項記載のケーブル。
  3. 【請求項３】弗素化ポリマー組成物が弗化ビニリデンポ
    リマー95.0〜99.8重量％と焼成若しくは水和珪酸アルミ
    ニウム0.2〜5.0重量％よりなる、特許請求の範囲第１項
    記載のケーブル。
  4. 【請求項４】弗素化ポリマー組成物が弗化ビニリデンポ
    リマー98.8〜99.8重量％と焼成若しくは水和珪酸アルミ
    ニウム0.2〜1.2重量％よりなる、特許請求の範囲第３項
    記載のケーブル。
  5. 【請求項５】弗素化ポリマー組成物が弗化ビニリデンポ
    リマー93.8〜99.75重量％と焼成若しくは含水珪酸アル
    ミニウム0.2〜1.2重量％と、減色剤、安定剤、滑剤、可
    塑剤、着色剤、強化剤および充填剤より選ばれる１種若
    しくは２種以上の添加剤0.05〜5.0重量％よりなる、特
    許請求の範囲第１項記載のケーブル。
  6. 【請求項６】ケーブルが、弗素化ポリマー組成物を一次
    絶縁として有する電気導体束を含み、また該束が絶縁テ
    ープで覆われている、特許請求の範囲第１項記載のケー
    ブル。
  7. 【請求項７】ケーブルが、弗素化ポリマー組成物を一次
    絶縁として有する電気導体束を含み、また該束が絶縁テ
    ープで覆われている、特許請求の範囲第５項記載のケー
    ブル。
  8. 【請求項８】弗化ビニリデンポリマーが弗化ビニリデン
    −ヘキサフルオロプロピレン（重量比88/12）コポリマ
    ーである、特許請求の範囲第７項記載のケーブル。
  9. 【請求項９】弗素化ポリマーと、該ポリマーに組成物の
    0.2〜1.2重量％量で分散せる焼成若しくは水和珪酸アル
    ミニウムよりなる低発煙性および難燃性組成物。
  10. 【請求項１０】弗素化ポリマーが弗化ビニリデンポリマ
    ーよりなる、特許請求の範囲第９項記載の組成物。
  11. 【請求項１１】弗化ビニリデンポリマー93.8〜99.8重量
    ％、珪酸アルミニウム0.2〜1.2重量％、酸化亜鉛５重量
    ％までおよびポリテトラフルオロエチレン５重量％まで
    （重量％はいずれも組成物を基準とする）を含む、特許
    請求の範囲第10項記載の組成物。
  12. 【請求項１２】弗化ビニリデンポリマーが弗化ビニリデ
    ン−ヘキサフルオロプロピレン（重量比88/12）コポリ
    マーである、特許請求の範囲第11項記載の組成物。
JP62076541A 1986-04-02 1987-03-31 発煙および燃焼性の低い弗素化ポリマ−組成物並びにケ−ブル構造物 Expired - Lifetime JPH07118226B2 (ja)

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JPS62249307A JPS62249307A (ja) 1987-10-30
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