JPS59196509A

JPS59196509A - 難燃性ケ−ブル

Info

Publication number: JPS59196509A
Application number: JP59071679A
Authority: JP
Inventors: ゲ−リイ・シエルドン・クレイン
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1983-04-08
Filing date: 1984-04-09
Publication date: 1984-11-07
Also published as: EP0122110A2; ZA841488B; EP0122110A3; CA1211808A; AU559225B2; AU2547484A; US4500748A; US4500748B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、一般番に、難燃性ケーブル（ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃａｌｃａｂｌｅ）に関し、さらに詳しくは、従来のこ
の種のケーブルに関連して用いられていたものよりもフ
ッ化炭素含有量の少ない１種またはそれ以上の溶融加工
可能なポリマーを使用することにより、アンダーライタ
ーズ・ラボラトリーズ・トンネル・フレーム・テスト（
Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ
Ｔｕｎｎｅｌ　Ｆｌａｍｅ　Ｔｅｓｔ）ＵＬ９１０の延
焼性に関する要求に適合するか、またはこれを上回りう
る難燃性ケーブルに関する。

従来技術従来、環境エアダクトおよびプレナム（ｐｌｅｎｕｍ）
が、ケーブルの通路として用いられる場合がある。

このようなダクトおよびプレナムを通るケーブルの難燃
特性は、必然的に特に、炎にさらされたときの延焼性が
きわめて重大である。

ダクトおよびプレナムに用いられるケーブル（通常「プ
レナムケーブル」と称される）の延焼性を評価する一つ
のテスト方法として、アンダーライターズ・ラボラトリ
ーズ・インク（ＵｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓＬａｂｏｒａ
ｔｏｒｉｅｓ　Ｉｎｃ．）のＵＬ９１０と称されるトン
ネルフレームテスト（Ｔｕｎｎｅｌ　Ｆｌａｍｅ　Ｔｅ
ｓｔ）がある。このＵＬ９１０テスト（「スタイナー（
Ｓｔｅｉｎｅｒ）」テストとしても知られる）は、産業
界において、ダクトおよびプレナムに用いられる各々の
ケーブルの適性を決定する標準として用いられている。

このテストは、「ケーブルの燃焼および発煙特性（Ｆｉ
ｒｅ　ａｎｄ　Ｓｍｏｋｅ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔ
ｉｃｓ）のテスト方法」の標題のアンダーライターズ・
ラボラトリーズによる刊行物（版権、１９８１年および
１９８２年）に記載されており、この記載は本明細書に
おいて、参照文献として関連を有する。

このテストは、一般に試験に供される２４フィート長の
ケーブルを規定のテスト室内の支持ラック上に互いに隣
接しておき、規定された測定方法に従い、該ケーブルの
一端を規定の時間、３００，０００ＢＴＵのメタンの炎
にさらしながら、該テスト方法にもとづき延焼性および
比光学密度としての発煙性を測定する。アンダーライタ
ーズ・ラボラトリーズは、ダクトおよびプレナム内で用
いるのに好ましいプレナムケーブルは、極大光学密度で
０．５以下および最大延焼速度で５フィート以下の煙特
性を示さねばならないと規定している。

本発明のケーブルは、従来、必要と考えられていた量の
フツ化炭素ポリマーを配合することなく、ＵＬ９１０の
延焼性の要求に適合するか、またはこれを上回りうるも
のであり、ある種の具体例では、ＵＬ９１０テストの発
煙性の要求には適合しないが、延焼性の防止が最も重要
な基準である多数の用途においてその使用が可能となる
。

本発明以前においては、ＵＬ９１０テストの要求に適合
するかこれを上回りうる導電体の絶縁体およびジャケッ
トを提供する手段として、ほとんどの場合、プレナムケ
ーブルにフッ化エチレンプロピレンのごときフッ化炭素
高分子材料が用いられていた。しかしながら、このよう
なフッ化炭素材料は、高価であり、かつ燃焼環境下にお
いて、複合した一連の毒性または腐食性の恐れのあるガ
スを放出する傾向のあるフッ素を実質量含む。しばしば
、このようなケーブルには、さらに、塩素のような他の
ハロゲンをフッ化炭素ポリマーとともに含有するポリマ
ーが用いられ、燃焼環境下に、特に塩素とともに、複合
した一連の毒性または腐食性の恐れのあるガスを放出す
る傾向もある。

前記の観点より、最少限の量のフッ素または他のハロゲ
ンを含有する一種またはそれ以上のポリマーを用いて、
ＵＬ９１０テストの延焼性の要求に適合するかこれを上
回りうるケーブルが要望されている。

発明の目的したがって、本発明の１つの目的は、可撓性を有する難
燃性ケーブルを提供することにある。

本発明の他の目的は、燃焼環境にさらされたとき、毒性
および／または腐食性のガスを発生する恐れを低減する
１種またはそれ以上の溶融加工可能な高分子材料より製
造された安価な難燃性ケーブルを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、安価で可撓性を有する難燃
性ケーブルであって、アンダーライターズ・ラボラトリ
ーズのトンネルフレームテストＵＬ９１０の延焼性の要
求に適合するかまたはこれを上回りうるケーブルを提供
することにある。

発明の構成つぎに、本発明をその具体例にもとづき説明する。第１
図〜第３図は、本発明のケーブルの種々の具体例を示す
ものである。第１図は、ケーブル（２０）の形態の発明
ケーブルの一具体例を示すものである。ケーブル（２０
）は、少なくとも１つの細長い導電体（２）を有し、該
導電体は、その周囲の同じ範囲に配置された電気絶縁体
層（４）を有する。絶縁された導電体（２）は、保護ジ
ャケット（６）内に配置される。

第２図において、ケーブル（２２）は、１以上の絶縁さ
れた導電体（２）がジャケット（６）内に含まれていて
よく、例えば、ケーブルの設計技術に習熟したものによ
く知られた静電障害を減ずるよう対に撚り合わされた加
撚絶縁導電体（２）などが含まれてよいことを示してい
る。

第３図のケーブル（２４）は、１またはそれ以上の絶縁
された導電体（２）が、金属製のドレンワイヤ（ｄｒａ
ｉｎｗｉｒｅ）（８）といっしょに、静電テープシール
ド（１０）によって包囲された組合せにて撚り合わされ
ていてよいことを示している。このようなシールドは、
一般に、商標「マイラー（Ｍｙｌａｒ）」にてデュポン
社により市販されているようなアルミニウムまたは銅と
、高分子フィルムとのラミネートよりなる。このような
ドレンワイヤおよび静電シールドを静電障害低減のため
に用いることも、ケーブル設計に習熟したものにとって
よく知られたことである。別法として、本発明のケーブ
ルは、単一の静電シールドを用いてよく、これは保護ジ
ャケット（６）内に配置された絶縁された導電体（２）
の全てまたはそのいくつかを包囲するドレンワイヤを有
しても、また有しないでもよく、あるいは、全てのシー
ルドを各静電シールドといっしょにまたはいっしょにで
はなく用いてもよく、この静電シールドは、保護ジャケ
ット内に配置された１またはそれ以上の絶縁された導電
体（２）を包囲するドレンワイヤを有しても有さなくて
もよい。

また、第３図は、防炎バリヤー材（１２）のようなバリ
ヤー材が、ジャケット（６）内の絶縁導電体（２）の全
てまたはいくつかの周囲に含まれていてよいことを示す
。炎および熱が絶縁された導電体へ侵入するのを遅らせ
る手段として、ケーブル内に防炎バリヤー材を使用する
ことも、また、難撚性ケーブル製造の技術分野において
よく知られたことである。このような防炎バリヤー材は
、例えば、アスベストシリコーン材料、含浸紙、ガラス
繊維、または適当な他の材料により製造することができ
る。ある場合には、該防炎バリヤー材は、少なくともそ
の一部がフッ化炭素から製造されていてよく、例えば、
ガラス繊維支持体は、フッ化エチレンプロピレンで被覆
されていてよい。本発明のケーブルは、その構造中に防
炎または他の形式のバリヤー材を使用することを含むが
、フッ化炭素の量は、それが存在する場合、ポリマー全
分子量に対してフッ素の分子量で約３５％の規定最少量
以下に規制しフッ素含有量を規定の最少量に保つのが有
利である。

導電体（２）は、銅または他の適当な電気的導電性材料
のような撚りのかかった、またはかからない金属導電体
であってよく、２またはそれ以上の層を有する複合構造
であって、銅製の導電体の外面がスズの層で被覆されて
ハンダ付および他の特性を保証するものであってもよい
。導電体（２）は、適当な径であればいかなる径を有し
ていてもよい。

一般的に、導電体（２）は、約８ＡＷＧ〜約３２ＡＷＧ
の寸法である。

したがって、本発明のケーブルは、保護ジャケット内に
配置された単一の絶縁導電体から、保護ジャケット内に
配置された２またはそれ以上の絶縁導電体を特色とする
より複雑な形態のものまでいかなるケーブル構造であっ
てもよく、絶縁体およびジャケットが後記のごとき材料
から作られており、「その周囲に配置された電気絶縁体
層を有する保護ジャケット内の少なくとも１つの導電体
からなる」とは、そのようなケーブルを全て包含する意
味であるかぎり、静電シールド、ドレンワイヤー、防炎
バリヤー材、充填材および他の成分を含んでいてよい。

本発明によれば、絶縁体（４）およびジャケット（６）
は、同一または異なったポリマーから製造されてよく、
その組合せにより、ＵＬ９１０トンネルフレームテスト
の延焼性の要求に適合するかまたは上回りうるケーブル
において従来知られたものよりハロゲン、特に、フッ素
量が減少する。絶縁体（４）およびジャケット（６）の
径方向の厚さは種々変更しうるが、個々のケーブルに必
要な寸法および電圧特性にもとづき、一般に、絶縁体（
４）は、約５ミル〜約２０ミルであり、ジャケット（６
）の径方向の厚さは、一般に約１５ミル〜約０．１２５
ミルである。

したがって、ケーブルの燃焼傾向は、ケーブル中に用い
られるケーブル材料の非ハロゲン化高分子材料の量が、
ハロゲン化高分子成分に比例して増加すると増加するこ
とがわかり、このため、存在するハロゲンの量および性
質だけでなく、ケーブル中に存在するハロゲン化高分子
材料と非ハロゲン化高分子材料との質量比が、ＵＬ９１
０トンネルフレームテストの延焼性の要求に適合するか
または上回るケーブルの性能に関連する。

驚くべきことに、ＵＬ９１０テストの延焼性の要求に適
合するかまたはこれを上回りうるケーブルを設計するの
に必要で、ハロゲン、特にフッ素の使用を最少とするた
めのパラメーターが、つぎの式を用いることにより得ら
れることがわかった。

ここでＳ．Ｉ．（複合材）は、約３５００以下であり、
質量は、ＵＬ９１０テストにさらされるケーブル中に含
まれる第１および第２の各々のポンド数である。

前記等式において、「第１のポリマー」とは、単独、あ
るいは、２またはそれ以上の溶融加工可能な非フッ化炭
素ベースポリマーおよび該ベースポリマーをベースとす
る複合材を意味する。「ポリマー」とは、ベースポリマ
ー、または、充填材、着色剤、難燃剤、加工助剤、架橋
剤または所望の物理的、電気的特性および加工性を阻害
しない他の添加剤を含む組成物に配合されうるベースポ
リマーである。

「第２のポリマー」とは、単独、あるいは２またはそれ
以上の溶融加工可能な、フッ化炭素または非フッ化炭素
のベースポリマー、および該べ一スポリマーをベースと
する複合材を意味する。第１ポリマーと同様に、第２ポ
リマーとは、ベースポリマーまたは第１ポリマーに関し
て前記した組成物に配合されうるベースポリマーも意味
する。

第１および第２ポリマーは、同一または異なっていてよ
く、一方が導電体の絶縁体をつくるのに用いられる場合
は、他方は、ジャケットをつくるのに用いられ、また逆
も可能である。

「Ｓ．Ｉ．」なる語は、本発明の目的のためにスタイナ
ーインデックス（Ｓｔｅｉｎｅｒ　Ｉｎｄｅｘ）として
定義されたものである。Ｓ．■．は、つぎの式によりも
とめられる。

Ｓ．Ｉ．（スタイナーインデックスは（Ａ）（Ｂ）（Ｃ
）（１−Ｏ．Ｉ．）ここで（Ａ）は、Ｂｔｕ／ｌｂで示した第１および第２のポリ
マーの各比熱である。

（Ｂ）は、第１および第２ポリマーの各比重である。

（Ｃ）は、第１および第２のポリマーの全分子量に対す
る各々のポリマー中の非ハロゲン元素の分子量の各割合
を小数にて示したもの。

Ｏ．Ｉ．は、ＡＳＴＭＤ２８６３にもとづく第１および
第２のポリマーの限界オキシジエンインテックス（Ｌｉｍｉｔｉｎｇ　ＯｘｙｇｅｎＩｎ
ｄｅｘ）を十進法の形（ｄｅｃｉｍａｌ　ｆｏｒｍ）で
示したもの。

したがって、前記式は、その公知の性質である比熱、密
度、オキシジエンインデックスおよび非ハロゲン化元素
の割合とともにその各質量を用いてポリマーを選択する
有用かつ新規な手段を提供するものであり、これによっ
て、ポリマー中のハロゲン、特にフッ素含有量を最少と
しつつ、ＵＬ９１０の延焼性の要求に適合するかこれを
上回りうるケーブルを提供するものであることがわかる
。

一般にＵＬ９１０テストの延焼性の要求に適合するか、
またはこれを上回りうるケーブルに用いられる各種フッ
化炭素ポリマーに対するスタイナーインデックスの適用
により、ケーブルの延焼性５フィートまたはそれ以下に
抑制するには、該インデックスが、約３５００を上回っ
てはならないことがわかった。

ＵＬ９１０テストの延焼性の要求に適合するかまたはこ
れを上回りうるケーブルの導電体の絶縁体およびジャケ
ットに、単独でまたは組合せで、従来、一般に用いられ
ていたフッ化炭素ポリマーの例としては、つぎの第１表
のものが挙げられる。

前記第１表において、テフゼルは、デュポン社により市
販のエチレンテトラフルオロエチレンポリマーである。

ハラーは、アライド・コーポレイションにより市販のエ
チレン−クロロトリフルオロエチレンポリマーである。

ＦＥＰは、デュポン社により市販のフルオロエチレンプ
ロピレンポリマーである。キナーは，ペンワルト・コー
ポレイション（Ｐｅｎｎｗａｌｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉ
ｏｎ）により市販のビニリデンフルオライドポリマーで
ある。

前記ポリマーのスタイナーインデックスの計算および検
討により、導電体の絶縁体およびジャケットの両方に用
いられた場合、ＵＬ９１０テストにおいて最も小さな延
焼性を示すことがよく知られたＦＥＰに関して、該イン
デックスは８５であり、導電体の絶縁体およびジャケッ
トの両方に用いられた場合、ある種の構造に適合するが
ＵＬ９１０テストの要求のもとに最も高い延焼性を示す
テフゼルは、該インデックスが３２６８である。

明らかに、スタイナーインデックスの発見によって、前
記式をハロゲン含有量、特にフッ素含有量を最少とする
手段として、他の溶融加工可能なポリマーおよび組成物
に適用する手段が提供される。

放射線架橋可能で非ハロゲン化組成物であり、導電体絶
縁体がハラーを用いて製造されたケーブルのジャケット
を製造するのに用いた場合ＵＬ９１０テストの延焼性の
要求に適合するか、または上回ることが判明した組成物
をつぎの第２表に示す。

前記第２表中、バマック（Ｖａｍａｃ）Ｎ−１２３は、
デュポン社により市販の溶融加工可能なエチレン−メチ
ルアクリレート共重合体エラストマーである。９３２−
ＣＭは、ソレム・インダストリーズ（Ｓｏｌｅｍ　Ｉｎ
ｄｕｓｔｒｉｅｓ）により販売されているカップリング
剤で被覆した水和アルミニウムである。

ビナテン９０２−３５は、ＵＳＩにより「ビナテン（Ｖ
ｙｎａｔｈｅｎｅ）」の商標で市販の溶融加工可能なエ
チレン−酢酸ビニル共重合体である。ステアリン酸およ
びパラフィンワックスは、多数の化学品供給者により提
供される加工助剤である。サントホワイト（Ｓａｎｔｏ
ｗｈｉｔｅ）は、モンサント社により「サントホワイト
」の商標で市販のヒンダードフェノール酸化防止剤であ
る。ＰＴＭＥＧは、アップジョン社により市販の分子量
２０００のポリ（テトラメチレン−エーテル）グリコー
ルである。

ＨＶＡ−２は、デュポン社によりＨＶＡ−２の商標で市
販のＮ，Ｎ−ｍ−フェニレン−ジマレイミド放射線増感
剤である。

前記組成物を約２００°Ｆにて微粉砕し、ついで約３０
０゜Ｆ、約３００ｐｓｉの圧力下に約０．０６インチの
スラブに圧縮成形し、約５〜約８メガラドの高エネルギ
ー電子による放射線架橋を行なったところつぎの第３表
に示す性能が得られた。

前記組成物の比熱、密度、非ハロゲン含有量（％）およ
び限界オキシジエンインデックスをスタイナーインデッ
クス式へ適用すると、スタイナーインデックスは略３２
８８となり、これにより、ＵＬ９１０テストにおいて行
なわれる実際のテストの結果が確認される。前記組成物
は、２種類の溶融加工性を有するベースポリマー、すな
わち、バマックＮ−１２３およびビナテン９０２−３５
を含んでおり、かつ、いずれもハロゲンを含まず結果と
して、非ハロゲンの組合せが１００％となることがわか
る。

スタイナ−インデックス約３５００未満を与える各比熱
、密度、非ハロゲン元素の割合および限界オキシジエン
インデックスというポリマーを選択するだけでなく、他
の性質、例えば、加工性、物理的性質ならびに湿潤およ
び乾燥時の電気的性質など、該ポリマーがケーブル用と
しての使用に適するよう保証する性質を決定することに
も注意が向けられるべきである。

ポリマーの全分子量に対する非ハロゲン含有量の重量％
は、スタイナーインデックス式にて用いられる因子の１
つであり、全配合量に関係し、かつ、１またはそれ以上
の難燃剤を含む混合物において用いられる場合、このよ
うな難燃剤のハロゲン含有量は、算定に含まれることも
理解されよう。

また、本発明のケーブルの製造に用いられるポリマーは
、そのままでもよく、また、適当な発泡剤を用いるなど
して膨張させて気泡材料としてもよく、このような膨張
により、ポリマーの密度が効果的に減少して、これによ
りスタイナーインデックスが下がることが理解されよう
。

したがって、本発明は、第１のまたは第２の溶融加工可
能なポリマー、あるいはこれらポリマーを含有する組成
物を導電体の絶縁体またはシースとしてあるいはその逆
として用いることにより、ＵＬ９１０テストの延焼性の
要求に適合するかまたはこれを上回りうるケーブルを提
供する。ここで用いられる第１および第２のポリマーは
、同一でもよく、また異なっていてもよいが、そのうち
の１つは、フッ化炭素ポリマーではなく、他方は、フッ
化炭素または非フッ化炭素ポリマーであってよい。ここ
で、フッ化炭素ポリマーは、前記のテフゼル、キナー、
ＦＥＰ、ハラーポリマーまたはこれらの配合物であって
よいが、本明細書にて示された式によって計算したスタ
イナーインデックスが約３５００未満であることが必要
である。

本明細書において提出された前記式により選定されたポ
リマーの組合せが、平均スタイナーインデックス約３５
００未満を有するが、ＵＬ９１０テストの発煙性の要求
に適合するか、またはこれを上回ることができない場合
は、例えば充填剤の選択など、難燃性ケーブルの技術に
おいて公知の手段を用いて発煙量を減少させることによ
り、ケーブルをＵＬ９１０テストの延焼性および発煙性
の両方の要求に適合させることができる。

前記に加えて、防炎あるいは他の形式のバリヤー材を本
発明のケーブルに用いてもよいが、前記のごとく、かか
るバリヤー材は、ポリマーの全分子量に対してフッ素の
分子量約３５％以上を有するポリマーを配合すべきでな
い。すなわち、この値を越えると、導電体の絶縁体およ
びシースの中間に配置される高フッ素含有材料、例えば
、テフゼル、キナー，ＦＥＰおよびハラーが配合しうる
こととなり、ケーブルを燃焼条件にさらした場合に発生
しうる毒性および腐食性の恐れのあるガスが増加する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のケーブルの一具体例を示す概略図、
第２図は他の具体例を示す概略図、第３図はさらに他の
具体例を示す概略図である。主な符号はつぎのとおりである。２・・・導電体、４・・・絶縁体、６・・・ジャケット
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）周囲に配置された電気絶縁体層を保護ジャケット
内に有する少なくとも１つの細長い導電体からなる難燃
性ケーブルであって、該ケーブルはアンダーライターズ
・ラボラトリーズ・トンネルフレームテストＵＬ９１０
の延焼性に適合するかまたはこれを上回りうるものであ
って、前記導電体の絶縁体またはシースのうちの少なく
とも１方が、第１の溶融加工可能な非フッ化炭素ポリマ
ーよりできており、かつ他方の導電体の絶縁体またはシ
ースが第２の溶融加工可能なフッ化炭素または非フッ化
炭素ポリマーからできていて第１のポリマーと同一また
は異なっていてよく、これにより、第１および第２のポ
リマーの複合スタイナーインデックスが次式：（第１のポリマーの質量）（第１のポリマーのＳ．Ｉ．
）（第１および第２のポリマーの全質量）〔式中、Ｓ．
Ｉ．（スタイナーインデックス）は、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ
）（１−Ｏ．Ｉ．）、質量は、ＵＬ９１０フレームテストにさらされるケーブ
ル中に含まれる第１および第２ポリマーの各ポンド数、（Ａ）は、Ｂｔｕ／ｌｂで示した第１および第２のポリ
マーの各比熱、（Ｂ）は、第１および第２のポリマーの各比重、（Ｃ）
は、第１および第２のポリマーの全分子量に対する各々
のポリマー中の非ハロゲン元素の分子量の各割合を小数
にて示したもの、Ｏ．Ｉ．は、ＡＳＴＭ　Ｄ２８６３にもとづく、第１お
よび第２のポリマーの限界オキシジエンインデックスを
小数の形式で示したもを意味する〕にもとづき、約３５００未満である条件を該ケーブルが
満足し、該ケーブルが導電体の絶縁体とジャケットの中
間のバリヤー材として配置され少なくともその一部が該
ポリマーの全分子量に対してフッ素の分子量で約３５％
以上を有するポリマーより製造された部分を有するいか
なる成分も有さないことを特徴とする難燃性ケーブル。
（２）前記第１および第２のポリマーの少なくとも１つ
が、発泡ポリマーである前記第（１）項のケーブル。