JPH10503050A - 耐火性ワイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 耐火性ケーブルのためのマイカ巻き付けワイヤが、許容可能な程度の耐火保護を保持しながら、より滑らかな外部プロフィールを予想外に与える、マイカテープ巻き付けにおける通常ではない程度の低い重なり度を有する。布に重なるポリマーフイルムを有することが好ましい２層のガラス布裏打ちマイカテープは、互い違いのそれぞれの（低い）重なりを伴って適用されることが好ましい。このより滑らかな巻き付けは、薄い（０.８mm未満）ポリマー被覆が巻き付けワイヤ上に押し出される場合に、特に効果的である。

Description

【発明の詳細な説明】 耐火性ワイヤ 本発明は、ワイヤまたはそれを含むケーブルが火にさらされた場合に、電気回 路一体性を保持できる耐火性ワイヤに関する。 そのようなワイヤの既知の例は、通常の有機ポリマー絶縁層が溶融または焼失 する場合に電気導体を包囲する電気絶縁を与え続けるように、無機耐火性材料に よって包まれているものである。既知の無機耐火性包囲物のなかで、マイカ「ペ ーパー」が一般に好まれており、都合により、以下の説明において、マイカ包囲 物について言及するが、本発明は、マイカに限定されるものではない。 織ガラスまたはポリエチレンフイルムの裏打ち材料によって補強されたマイカ ペーパーは、耐火性を与えるように電気導体上に螺旋に巻き付けられ得るテープ として製造されている。次いで、マイカ巻き付け導体を従来のポリマーで通常に 被覆し、必要な電気的／機械的性質を与える。火の中において、ポリマーは破壊 されるが、ケーブルの電気的一体性はマイカ層およびポリマーからの絶縁チャー によって維持される。一般に、マイカが多いほど、耐火性の観点で良好になり、 テープは種々のマイカ重量（例えば、８０、１２０、１６０ｇ／平方ｍ）で得ら れる。 従来のマイカテープは、巻き付け導体を曲げた場合に保護を維持するように典 型的には（テープ幅の）３０〜５０％の重なりで螺旋状に巻き付けるによって適 用される。重なりが曲げたときに開放する傾向があるからである。高い重なりは 、必要な耐火性の程度を達成するのに好ましい。厚い重いテープが、特に小さい 直径の導体の上で首尾よく巻き付けるのが困難であり、テープダメージ、しわ、 および乏しい巻き付け表面を導き、後の加工がより困難になり、ワイヤの最終の 外観および／または性能がより不満足なものになるという問題がある。したがっ て、火からの高レベル保護が必要である場合には、マイカテープの重量を増加さ せ巻き付け品質の劣化を被り、またはより大きな直径を与える２層のテープを適 用す るという選択を行う。重ねたテープがガラス織物補強の破損を被る傾向にあり、 巻き付け物からガラス繊維が突出するという問題がある。導体直径がより小さく なりテープがより厚くなる場合に、この問題はより悪くなる。これらテープの低 い破断時伸び（一般的には３％）に部分的に原因している。幾何的計算は、かな り高い伸びが重なりに対処するのに必要であるが、これは、実際のテープのいく らかの圧縮によって補償されるということを示唆している。マイカペーパー自体 はかつてのように拡張できないもののままであるが、この問題によって、テープ 供給者はポリマーフイルム裏打ち代替物を開発するようになり、巻き付け時にテ ープが層間剥離しないという信頼性ならびにガラスおよびシリコーンバインダー テープをポリエチレン裏打ちテープに置き換えることによって招かれる低減され た耐火性能に関して疑いがある。これら問題は、製造されるべき長い連続長さの 巻き付け導体を可能にするようにマイカテープが数百メートル毎に接続する必要 を生じさせる分離長さにおいて供給されるという事実によって、悪化する。接続 （スプライス）は、通常、マイカテープの１つの面に適用される適切な接着剤テ ープを使用することによって行われ、このことは、接続が生じる場所における巻 き付け厚の増加を生じさせる。 これら問題は、添付の概略スケッチＡ〜Ｇからより容易に理解できる。 スケッチＡは、ワイヤ上の「理想的な」５０％の重なり巻き付けを示す。 スケッチＢは、実際に達成されるより現実的な重なり度を示す。 スケッチＣは、典型的な３３％の重なりを有する単一の巻き付けを有するワイ ヤを示す。 スケッチＤは、スケッチＢに示したのと同様の巻き付けの二重層を示す。 スケッチＥは、スケッチＣに示したのと同様の巻き付けの二重層を有する撚り ワイヤを示す。 スケッチＦは、既知の巻き付けにおける（誇張された）不完全を示す。 スケッチＧは、前記マイカスプライステープによって生じる巻き付け厚の増加 を示す。 理想的には、スケッチＡにおいて示すように、幅Ｗのマイカ巻き付けの連続的 な回転は正確に５０％の重なりを有しており、単一の巻き付けからワイヤ導体Ｃ の全表面にわたるマイカテープの二重の厚さを与える。実際、この理想的な重な りは達成することが困難であり、スケッチＢは、滑らかな重なりを達成するため に低い重なり度を必要とするマイカテープ（Ｍ）の有限の厚さを考慮にいれた、 ギャップＧが生じる場合のより現実的な結果を示している。スケッチＣは、約３ ３％の重なり（陰影付き）を有する幅ＷのマイカテープＭの単一の巻き付けを示 している。見えている幅Ｗは、導体軸のまわりでテープの螺旋巻き付け角に原因 して、テープＭの真の幅よりもわずかに大きい。巻き付けの効果を低下させるギ ャップＧのために、２本のマイカテープＭ１およびＭ２が、スケッチＤおよびＥ に示されているように、使用されることが好ましく、マイカ巻き付けの少なくと も２つの層が全ての点で存在することが確実になる。スケッチＦは、明確化のた めにいくらか誇張されているが、導体Ｃ上のマイカテープＭの既知の巻き付けに おいて生じる不均一さを示しており、重ねたテープにおける応力のために生じる 傾向がある脆い補強繊維Ｆ（通常、ガラス）の望ましくない破損を示している。 スケッチＧに示したようにポリマー絶縁の厚い（１mmまたはそれ以上）被覆を マイカ巻き付けのまわりに適用した場合に、マイカ巻き付けにおけるこれら不完 全さ、およびマイカテープにおけるスプライスによる厚さの増加は許容できる。 幅ＷのマイカテープＭを前のように導体Ｃの上に適用するが、スプライステープ Ｓは２つまたはそれ以上の隣接回転の上に存在する。スプライステープＳは、特 に小さいの直径の導体の上において、導体Ｃのまわりで１つの回転を完成させる のに必要であるよりも大きい長さのマイカテープを通常覆うからである。（２本 のテープのスプライスが重なる（スケッチＤおよびＥ）場合にＳの厚さの４倍ま であるが、これは実際には避けられる）スプライステープＳの厚さの１倍または ２倍で巻き付け厚さにおける得られる増加が明確に見られる。これ、ならびにス ケッチＦにおいて示されている粗さおよび繊維破断は、厚さ１mmまたはそれ以上 の絶縁プラスチックＰの厚い被覆が、スケッチＧの左手側に示された（縮尺どお りではない）ように、マイカ巻き付け上に押出のような既知の方法によって適用 される場合に、吸収される傾向にある。しかし、ワイヤの重量および容量を最小 限にしなければならない状況におけるワイヤに関して、そのような粗い上被覆は 望ましくない。 スケッチＧの右手側に示したように、絶縁プラスチックＰ’のより薄い被覆を 有する高品質ワイヤにおいて、前記問題の全ては、マイカ巻き付け耐火性ワイヤ の外観および／または性能および／または製造効率に顕著な影響を与えることを 増加しつつある。でこぼこの多いスプライス領域は、いくつかの場所において切 り取られるべきであってよく、このようにして、製造され得る巻き付けワイヤの 連続長さを限定する。 本発明は、驚くべきほど簡単な手順によって前記問題を軽減するものである。 本発明は、テープの隣接回転がテープ幅の１０％未満、好ましくは５％未満、 より好ましくは３％未満で相互に重なる状態で無機耐火性材料の被覆テープを螺 旋状に巻き付けた耐火性材料の少なくとも１つの下層を担持する導体を有する電 気ワイヤを提供する。 好ましくは、下層は、導体のまわりに（好ましくは導体に接触して）螺旋状に 巻き付けられる無機耐火性材料のテープをも有してなる。被覆テープの重なり領 域は、被覆テープの小さい重なりを開放する傾向にあるワイヤの曲げ時に保護を 保持するように、下層テープの重なり領域の間に位置していることが好ましい。 本発明によれば、前記のように被覆テープ重なりを減少させることは、ゼロ重 なりで真の「衝接縁」に近づきまたは達成さえし、螺旋状巻き付けの非常に滑ら かな外表面を与える。連続下層を伴ったこの螺旋状巻き付けの単一層は、適用さ れる別の材料の種類に応じて、いくつかの目的で有用であるが、前記のように螺 旋状に巻き付けた無機耐火性材料の第２テープを有してなる下層を使用すること が好ましい。好ましくは、下層テープの隣接回転は、第２テープ幅の２０％未満 、（より好ましくは１５％未満）で相互に重なる。 疑義を避けるため、用語「螺旋」は、シリンダに沿ったかのごとく連続的に巻 き付けおよび進行するという意味である。シリンダは、本発明において導体によ って代表され、これは、実質的に円形断面を有することが好ましいが、他の断面 が排除されるわけではない。 用語「テープ」は、本明細書において特定する以外は、特定のフォーマット、 構造または材料を限定することなく、ワイヤ導体のまわりに螺旋状に巻き付け得 るいずれかの長い物体を言うものである。 本発明は、該巻き付けテープの最外表面に重なって、好ましくはこれに接触し て、０.８mm未満、好ましくは０.６mm未満、より好ましくは５mm未満、特に０. ４mm未満の厚さを有する有機ポリマー材料の被覆を有するワイヤに特に有用であ る。 好ましくは、下層テープの隣接回転は、各テープ幅の２％以上、好ましくは４ ％以上、より好ましくは８％以上で相互に重なる。 異なった材料および／または幅および／または単位面積当たりの重量の２本ま たはそれ以上のテープをいくつかの目的のために使用できるが、同様の、好まし くは実質的に同じ幅および厚さを有する２本（またはそれ以上の）のテープを使 用することが一般に好ましい。好ましくは、外被覆テープは、下層テープの回転 数よりも少なく重なる回転を有する。 本発明の明確に優れた滑らかな巻き付けの理由は充分には理解されていないが 、（本発明をこの理論に限定するものではなく）被覆テープの好ましい繊維状支 持体が、相互に（少なくとも部分的に）対して部分的に合体するまたは密接に固 定するように減少された重なりを可能にする「働き」または緩みの程度を与える ことによって滑らかさを向上でき、重なりの張力および不均一さのいくらかを解 放しているものと考えられる。テープの中央部分により近くに延在する従来の大 きな重なりは、明らかにこれを行えない。好ましい繊維状裏打ちは、ポリマー裏 打ちマイカテープの同様に減少された重なりによって得られるよりも大きな滑ら か効果を与える。脆い繊維の前記破損は、主として本発明の重なりにおける張力 の減少に原因して、減少されもする。 本発明の巻き付けのためのテープの１つの好ましい種類において、それぞれの テープの繊維状支持体は、目の粗い織布、好ましくはテープの長さに実質的に垂 直な横繊維またはフィラメントを有する平織物である。本発明の目的のためのそ のような目の粗い織物において、織物における隣接繊維は、平均繊維太さに少な くとも等しい距離で、より好ましくは平均繊維太さの少なくとも２倍で、好まし くは平均繊維太さの２０倍以下で（より好ましくは１０倍以下で）、離れている ことが好ましい。好ましい繊維状材料は織りガラス布である。 マイカペーパーまたは他の無機耐火性材料のポリマー裏打ちテープを被覆テー プとして使用することが特に好ましい。これらが、驚くべきほど滑らかなプロフ ィールを与え、緩くなったまたは破損した繊維によって生じる欠陥を避けること において布裏打ちテープよりも優れているからである。被覆テープ裏打ちは、有 機ポリマー材料の実質的な連続フイルム、例えば、ポリエチレンまたはポリエス テルフイルムを有してなることが好ましい。前記繊維状（布）裏打ちの上に適用 されるポリマー被覆またはフイルムを有してなるテープは、繊維または布および ポリマー（フイルム）裏打ちの好ましい品質を組み合わせることにおいて好都合 である。 本発明の２層（またはそれ以上の層）の巻き付けにおいて、被覆（外）テープ の重なり部分は、下層テープの重なり部分の間で実質的に中程に位置しているこ とが好ましい。 本発明の利点は、添付図面の図１および図２を参照することによってより明瞭 に理解できる。 図１は、本発明の２層減少重なり構造の部分断面図を模式的に示す。 図２は、スケッチＦに示されている既知の結果に比較して巻き付けの滑らかな 外観を示す。 図１において、ワイヤ導体１０は、ガラス布裏打ちマイカテープ２０の第１螺 旋状巻き付けを支持しており、テープのガラス布支持体の好ましい目の粗い平織 物は、１つの図示しているストリップ２２によって提示されている。テープは巻 き付けられており、連続的回転はテープ幅の約１０％（縮尺どおりではない）で 重なっており、模式的に示すように、これら重なり２４は示すようにわずかに平 坦になっており、いくぶんより滑らかな巻き付けを与える。より大きな重なりは 、この下層において許容され得る。同様のマイカテープ３０の第２被覆重なりが 示されており、下のテープ２０の重なりの間で好ましいアレンジメント中央付近 に 位置しているテープ幅の約２％の重なりを有する。これら最小の重なりは、前記 のように、顕著に滑らかな巻き付けを与える傾向にある。 以前には４つの層（最大の可能な重なりで２つのテープ）が必要とされていた が、効果的にたった２つのテープ材料層で所定の耐火性を達成するために重質テ ープを使用できるということは、本発明によって達成される滑らかな巻き付けの 大きなかつ予想できない利点である。例えば、スケッチＤにおいて示されている ように８０ｇ／ｍ²重量巻き付けの２つのガラス布裏打ちマイカテープは、理論 的に４層の最大値３２０ｇ／ｍ²になる被覆を与える。被覆のこの最大レベルは 、テープ材料の４つの層を重ね合わせる地点で実際に達成されるが、全体のワイ ヤをおおう平均被覆は、前記のように生じるギャップに原因していくぶん少なく なっている。 図１に示されているように１２０ｇ／ｍ²重量巻き付けの２つのガラス布裏打 ちマイカテープが、たったの２４０ｇ／ｍ²（小さい重なりに原因して、全体の ワイヤ上で平均してわずかにこれ以上）の理論的最小値になる被覆で実質的に同 様のレベルの耐火保護を好都合に達成できる。さらに、スプライステープ４０が マイカテープ上で生じる場合に、スプライス重なり４２および４４で模式的に示 されているように、本発明の減少した重なりの「融合」効果からの或る程度の利 点であり、スケッチＧに示されている問題になるスプライス-テープ-厚さ-二重 効果を実質的に減少させる。 結果として、ポリマー絶縁５０の薄い（０.３５mm）被覆は、巻き付けテープ ２０および３０上で既知の方法によって押し出すことができ、スプライスで生じ るかなり小さくかつ許容できる厚化５５のみを与える。本発明に従ってこのよう にしてより薄くより滑らかなワイヤが、改良された製造効率で、製造され、より 軽いテープの非常に高いパーセンテージの重なりおよび／またはより厚いポリマ ー被覆を以前は必要とした同様の耐火性標準に相当する。 上銅編組が適用された一体にねじられた付加的なポリマー絶縁を持たない２つ のマイカ巻き付けワイヤからなる耐火試験試料によって耐火性を測定してよい。 耐火試験は、ＩＥＣ３３１（Ｉnternational Ｅlectrotechnical Ｃomission（ １ rue de Ｖarembe Ｇenevaにより発行）に従って、９５０±５０℃に強めた炎を 使用して行う。編組を接地した状態で電圧を適用する。ケーブルが６０分を越え て回路一体性を保持した場合に、試験を終了する。 本発明は、絶縁電気ワイヤ、特に耐火性電気ワイヤの製造に適した既知の材料 および製造方法のいずれかを使用して実施できる。本発明を例示することによっ て好ましい例を説明する。実施例 １.５mm²耐火性ワイヤの製造 １）導体＝名目直径１.５mmに円形導体に組み立てられた７ストランドの０.５ ２mmスズメッキ銅導体。 ２）マイカ含量１２０ｇ／ｍ²を有するガラス布裏打ちマイカテープ２層を導 体に巻き付ける。全テープ厚さ０.１２mm。両方のテープは５mmの全幅を有して おり、同様の名目ピッチ（回転当たりの進行）で同様の方向に適用される。 ３）２つの同心円状に配置されたテープ適用ヘッドを備えた工業用ケーブル巻 き付け機で巻き付けを行う。 ４）左手巻き付け方向および名目９.９mmのそれぞれの適用ヘッドに対して同 様の速度および回転方向を与えるように巻き付け機がセットされる。 ５）トップテープを確実にするために２つのヘッドの間になされる調節は、下 テープとの正確な合致をもって、行われる。 ６）巻き付けアッセンブリの全直径は１.９３mmである。 ７）テープは、底テープと対して典型的な１０％の重なりをもってトップテー プにだいたいの衝接縁を与えるように適用される。 ８）スプライステープがマイカテープの面で突出しないように注意して、テー プのガラス面に適用される適当な薄い接着剤スプライステープを使用して、テー プにスプライスを行う。 ９）合致しないように、それぞれのテープにおけるスプライスを互い違いに配 置する。 １０）そのように製造した巻き付け導体を、標準ワイヤ絶縁ライニングを使用 して、絶縁する。 １１）（従来既知の）チューブ押出または同様の技術を使用して、許容される 巻き付け製品におけるスプライスによって生じるわずかな直径の増加を可能にす る。 １２）前記技術を使用して、（従来既知の）熱可塑性無ハロゲン絶縁化合物で 巻き付け導体を絶縁することが可能である。 １３）肉厚０.３５mmの押出は、そのような巻き付け導体上のそのような材料 の全くの実際的なものである。 １４）テープスプライスに原因した直径増加は、巻き付け自体と同様の程度の 絶縁直径増加を与える。これらスプライスは除去する必要はない。耐火性性質な らびに絶縁電気的および機械的性質が害されないからである。 １５）そのように製造された絶縁ワイヤは、既知の方法によって、必要なさら なる押し出し物および可能性のある鋼外装層を有するマルチコア電気ケーブルに 構成される。 １６）そのように製造された良好に設計されたケーブルは、９５０℃に強めら れたＩＥＣ３３１によって規定される耐火性（回路一体性）に耐え得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＲ，ＭＸ，ＮＯ，ＰＬ，ＳＧ，ＳＫ ，ＵＳ，ＶＮ (72)発明者 クーパー，ブライアン イギリス、エスエヌ８・４ジェイエル、ウ ィルトシャー、マールボロー、オーア、ヒ ューイッシュ・レイン、ヘイザーセイジ （番地の表示なし) (72)発明者 ウィリアムズ，エドワード イギリス、エスエヌ７・７イーエヌ、オク スフォードシャー、ファリンドン、ビー チ・グローブ14番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．テープの隣接回転がテープ幅の１０％未満、好ましくは５％未満、より好 ましくは３％未満で相互に重なる状態で無機耐火性材料の被覆テープを螺旋状に 巻き付けた耐火性材料の少なくとも１つの下層を担持する導体を有する電気ワイ ヤ。 ２．下層は、導体のまわりに螺旋状に巻き付けられる無機耐火性材料のテープ を有してなり、被覆テープの重なり領域は下層テープの重なり領域の間に位置し ている請求の範囲第１項に記載の電気ワイヤ。 ３．下層テープの隣接回転は、下層テープ幅の２０％未満、より好ましくは１ ５％未満で相互に重なる請求の範囲第２項に記載の電気ワイヤ。 ４．２つのテープは、相互に実質的に同様の幅および厚さを有する請求の範囲 第２項または第３項に記載の電気ワイヤ。 ５．被覆テープの隣接回転は、下層テープの隣接回転が相互に重なっているよ りも少なく、相互に重なっている請求の範囲第２〜４項のいずれかに記載の電気 ワイヤ。 ６．被覆テープの重なり部分は、下層テープの重なり部分の間で実質的に中程 に位置している請求の範囲第２〜５項のいずれかに記載の電気ワイヤ。 ７．被覆テープの隣接回転は、被覆テープ幅の２％未満で相互に重なっている かまたは実質的にゼロ重なりを有する請求の範囲第１〜６項のいずれかに記載の 電気ワイヤ。 ８．被覆テープの最外表面に重なって、好ましくはこれに接触して、０.８mm 未満、好ましくは０.６mm未満、より好ましくは５mm未満、特に０.４mm未満の厚 さを有する有機ポリマー材料の被覆を有する請求の範囲第１〜７項のいずれかに 記載の電気ワイヤ。 ９．被覆テープが、無機材料から形成されていることが好ましい繊維状支持体 を組み込んでいる請求の範囲第１〜８項のいずれかに記載の電気ワイヤ。 １０．繊維状支持体は、目の粗い織布、好ましくはテープの長さに実質的に垂 直な横繊維またはフィラメントを有する平織物である請求の範囲第９項に記載の 電気ワイヤ。 １１．織物における隣接繊維は、平均繊維太さに少なくとも等しい距離で、よ り好ましくは平均繊維太さの少なくとも２倍で、好ましくは平均繊維太さの２０ 倍以下で（より好ましくは１０倍以下で）、離れている請求の範囲第１０項に記 載の電気ワイヤ。 １２．被覆テープは、有機ポリマー材料の裏打ち、好ましくは有機ポリマー材 料の実質的に連続なフイルムを有する請求の範囲第１〜１１項のいずれかに記載 の電気ワイヤ。 １３．有機材料の該裏打ちが、請求の範囲第９〜１１項のいずれかに記載の繊 維状支持体上に被覆またはフイルムとして適用されている請求の範囲第１２項に 記載の電気ワイヤ。 １４．被覆テープが５％未満の破断時伸びを有する請求の範囲第１〜１３項の いずれかに記載の電気ワイヤ。