JPS60501925A - 耐燃性プレナムケーブル - Google Patents

耐燃性プレナムケーブル

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JPS60501925A
JPS60501925A JP59502920A JP50292084A JPS60501925A JP S60501925 A JPS60501925 A JP S60501925A JP 59502920 A JP59502920 A JP 59502920A JP 50292084 A JP50292084 A JP 50292084A JP S60501925 A JPS60501925 A JP S60501925A
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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】 耐燃性プレナムケーブル及びその製造法技術分野 本発明は耐燃、耐燃性の無シールド式プレナムケーブル及びその作製法に関する 。特に、本発明は建造物のプ]ノナム“における電気通信用途に最適に利用され 、押出し自在材料からなる外部ジャケットを備えた比較的少対型のケーブルに関 する。
発明の背景 建造物の構成を見ると、多くの場合、下げ天井2呼ばれる仕上げを施した天井は 、例えばコンクリートで作られた構造床パネルの下方に隔置されてい不。擦明用 取付具やその他の器具はこの下げ天井により支承されている。
この天井と、これを懸垂す為構造床と゛の間の空間は、加熱、冷却システムの要 素の復帰空気用プレナム、及び通信や、コンピュータ、更に警報システムガとの ケーブル敷設に都合の良い場所として用いられている。これ等のプレナムは通常 、各床の縦横にわたって連続的になることはない。
床と、その上方の下げ天井との間の領域に火災が生じると、その火は、その領域 を囲む壁やその他の建築要素によって封じ込められる。しかし、火災がプレナム に達したり、可燃性材料がプレナムを占めていると、この火災は建物のある階全 体知迅速に広がり、プレナムを通して煙が隣接領域にも達するようになる。火災 はプレナム内に敷設されたケーブルの長さ方向に沿っても伝搬し得る。
一般に、外装がプラスチック類のジャケットだけからなるケーブルは、全体的に 許容出来る火災の拡散特性や発煙特性がどんなものであるかということは示して いない。このようなケーブルでは温度の上昇につれて、ジャケット材料が炭化し 始める。その後、ジャケットの内側の導線絶縁部が分解、炭化を始める。ジャケ ットが炭化しても元の状態が維持されていれば、ジャケットはコアを絶縁するこ とが出来るが、もしそうてなければ、絶縁部分の炭化が進んでジャケットは劣化 し、従ってその内側の部分や絶縁部分が高温にさらされるfうになる。ジャケッ トや絶縁部分の部分的な炭化は熱分解を開始させ、可燃性のカスを放出するよう 匠なる。これ等のカスは発火し、対流によって火災侵入領域を越えて燃え拡がり 、火災を伝搬させ、煙を発生させる。
火災の拡散と煙の発生を防止するために、アメリカ電気コード(NEC)では、 プレナム内の電気ケーブルが金属製ダクト内に収容されることを要求している。
剛性の金属ダクトは他の要素で充たされたプレナム内でその方向を変えることが 難しいので、事務用電話機の再配列は非常に高価になる。しかし、上記のコード はこの要求についである種の例外を認めている。例えば、金属性ダクトを用いな い耐燃、低発煙性ケーブルが、もしこれ等をアンダーライターラボラトリなどの 専門家が試験し、推奨した場合には使用可能となる。建造物での使用に必要とさ れるものは、製造が比較的安価で、火災遅延及び発煙特性に関するNEC要件を 満たし、可撓性などの適切な機械的特性を有するケーブルである。
市場では、ペーパラップ及び比較的厚い金属シールドで囲まれたコアからなるケ ーブルが市販されているが、これは比較的剛性であり、プレナム内での操作は若 干困難である。また、露出した電気引込線或いは装置に係合する上記ケーブルの 金属シールドが惹起し得る電撃を防ぐため、敷設中に注意を払わなければならな い。導線用の主要な絶縁被覆材として、また金属製ダクトを用いないプレナムケ ーブル用の外被材料として市販ふっ素含有ポリマー材料が容認されている。しか しながら、この材料は誘電率が比較的大きく、従ってこの材料を通信用導線に対 する絶縁体として用いることは出来ない。
耐延焼性、耐発煙性に優れたプレナムケーブルが米国特許第4.284.842 号に開示しである。このケーブルはコアを囲む反射性の外装システムを備え、ま たコアラツブ材料で形成された層と、継目を形成する長手方向端部を有する金属 障壁とからなる。外向きに放射熱を反射する金属障壁は2つの半透明テープで被 覆される。各テープはコアの周りを螺旋状にラップされ、継目が封止され、重ね 合わされる。
上記の外装システムは、その反射特性に依存して熱をコアに近づけないようにし 、大きなペアサイズプレナムケーブルによく適している。しかし、25対以下の ケーブルのような少対型ケーブルの場合、金属製外装は高価なだけでなく、コア の周囲に形成するのは非常に難しい。
また、金属障壁は熱を反射するので、製造ラインの速度は、十分な熱エネルギー がテープ上の接着剤層に移され、継目の封止を可能にする程十分遅くなくてはな らない。
更にめられるものは、比較的少対型プレナムケーブル用の安価で、難燃性があり 、発煙を抑制する外装システムである請求められる所望のケーブルは現在得られ るものより製造が容易なもので、コアの周囲をラップする代りに押出し成形可能 な材料からなる外被を含むもので上記の要件は、金属性もしくは光導体ファイバ である少なくとも1本の絶縁導線からなるコアを有する本発明のケーブルによっ て満たされる。このケーブルは熱伝導率が比較的小さい非金域性外装システムに より防護される。このような外装システムは、ケーブルが比較的高温に課される 時、導体絶縁層の熱分解が生じる前て所定の時間遅延を与えるのに有効である。
特に、この外装システムは繊維材料からなる内部層を有し、該層はコアを囲み、 また熱吸収率が高く、通気性が比較的低いものである。ふっ素化ポリマー塑性物 質からなる押出し可能な塑性物質の外被が繊維物質層を囲んでいる。少対型ケー ブルの中、L!ll大きなものに対して与えられる好ましい実施例においては、 フルオロカーボン樹脂で含浸されたガラス織物層が繊維層と外被との間に介在さ れている。この付加した層は対流熱のコアへの進入を最小にし、また外被物質の ノツチングを最小にするのに役立つ。
アルミニウムやガラスなどの従来の外装システムに置れる熱吸収性、及びぶつ化 ポリビニリデン塑性材料である押出し外被により力えられる優れた耐高温性にあ る。
本発明のケーブルは、 光導体ファイバケーブル、及び25対以下の絶縁金属導 線を含む少対型ケーブルに対して所望の難燃度を与えるのに特に有用である。こ のケーブルは金属性シールド層を持たないので、より可撓性があり、従って敷設 が容易である。本ケーブルの他の利点はその製造法に関係する。これまでのケー ブルにおいては、外部テープが逆方向に螺旋状にラップされ、コアラツブの周り に隣接ターンが重畳され、その後該ケーブルが加熱されてテープ上の接着物質を 溶融させ、重なった継目を封止していた。テープのラッピングと封止は本発明の ケーブルに対しては不要である。、むしろ、ぶつ化ポリビニリデン塑性材料のよ うなフルオロポリマー材料の外部層は従来の工具により内部層にわたって押出成 形本発明の他の特徴は、その特定の実施例についての以下の説明から、添付図面 を引用して迅速に理解される。
第1図は難燃、難発煙性に優れた外装システムを有する本発明のケーブルの透視 図であり、 第2図は本発明のケーブル外装システムの他の実施例の端面図であり、 第3図及び4図は、第1図のケーブル外装を具体化する光導体ケーブルの端部断 面図であり、第5図は本発明のケーブルが使用される環境を示した建造物の1部 の立面図であり、 第6図は、本発明のケーブルを製造するために用いられる製造ラインの1部を示 す概略図であり、第7図は、試験装置において火炎にさらされた一定長のケーブ ルの1部を示す立面図であり、火炎にさらした結果としてのケーブルの状態を示 すものである。
で示され、難燃、発煙抑制性の通信用ケーブルが示しである。このケーブルは比 較的少数対の個別に絶縁された導線22−22を有するコア21を含んでいる。
一般に、コアの導線の各々を被覆する絶縁層23は、例えばポリ塩化ビニル(p vc)のような難燃性塑性材料で与えられる。コア21は通常は一連の絶縁導線 対、例えば、25対以上のものを含み、これは建造物に用いられるスタブケーブ ルの対数に比べて比較的小さいものである。
コア21は、コンピュータや警報信号現示ネットワークに艇したものである。
コア21はまだ、光波通信に用いられるものでもある点に注目するべきである。
このようにして、このコアは、保護材料25で被覆され、補強部材及び難燃性塑 性ジャケット26を備えた外装内に包まれた単一光導体ファイバ24(第3図参 照)を有することが出来る。或いは、このコアは、各々が複数本の被覆コアイノ \28−28からなる1つ以上の光導体ファイバリボン27−27(第4図参照 )を有することが出来る。リボンケーブルは、1980年冬期発刊[ウェスター ン エレクトリックエンジニアJ (the Western Electri c Engineer ) の81ページ初めに記載されたフランク・ティー・ デゼルスキー(Frank T、 Dezelsky )、ロバート・ビー・ス プロ−(Robert B、 Sprow )、及びフランシス・ジエー・トポ ルスキー(Francis J、 Topolskei ) Kよる「光導体パ ッケージ」に報告されている。導線自体の構造に依存して、このようなケーブル は、絶縁金属導線を含むケーブルより燃料含量を低くすることが出来る。
以下に説明する試験結果から明らかなように、本発明のケーブル20は、建築物 プレナム28(第5図参照)に特に適した比較的少対型ケーブルに対する長い間 の要件を満足するものである。このようなケーブルは、機械的、電気的安全性に 対するものだけでなく、燃焼性、発煙性に対する厳しい要件を満足しなければな らない。
第1〜2図に示しだ本発明のケーブルを再び参照するとわかるように、コア21 は外装システム30で包被される。非金属性で、比較的小さな熱伝導率を特徴と する外装システム30はコア21への熱伝達を一定時間遅延させる。この外装3 0の通常の熱伝導率値は約0.0001〜0.001 caLtm / * s ee、 Cの範囲にある。
図かられかるように、外装システム30は、比較的低い通気度と比較的高い熱吸 収性の耐熱繊維材料からなるコア ラップ、即ち内部層31を有する。材料の通 気度は、一定差分圧力下で該材料を流通する空気量として規定される。許容出来 る通気度は0〜5.66立方メートル/分の範囲にある。
内部層31の熱吸収率は比較的大きいので、耐燃性及び発煙抑制度が増強される 。材料の吸収能、即ち吸収率は、吸収された、或いは熱に変換された、材料に落 ちた放射エネルギ一部分により測定される。これは、任意の材料により吸収され た放射の、いわゆる黒体に工り同一条件下に吸収された放射の比で与えられる。
全波長の全放射エネルギーを吸収し、何等の反射も示さない配置、或いは材料は 完全黒体と呼ばれる。この比は表面特性及び入射エネルギーの波長に従って変化 する。オハイオ州、クリーブランドのシー・アール・シー・プレス(CRCPr ess )により刊行された「化学と物理のハンドブック」(Handbook  of Chemistry and Physics )の54版のE225 ページのチャートには、黒色物体の吸収係数が097、白色鉛塗料が025とし て与えられている。
好ましい実施例では、内部層31は熱吸収率が約0.45のアラミド繊維材料か らなる。これはまた圧縮率が比較的大きいという特徴も有している。アラミドフ ァイバは、2つの芳香環に直接付着した少なくとも85チのアミド結合を持つ長 鎖合成ポリアミドとして定義される。アラミドファイバの引火性は低く、強度並 びに弾性率は大きい。
内部層31は、圧縮率が比較的大きく、好ましいものである不織物のアラミド繊 維材料からなるか、或いは製織されていてもよい。不織物は、紡織繊維の集合体 であり、これは、ランダムウェブまたはマット内での機械的からみ合いか、ファ イバの溶融か、或いは結合剤で紡織繊維を結合するかして保持される。織物は、 2組の糸、即ち、たて糸と工こ糸からなり、製織にエリ、即ち、これ等の糸の組 を織編して織物を形成することにニジ得られる。
内部層31は比較的弾性があり、従って該層が、熱印加の下で膨張する時、pv c導線絶縁層23にエリ圧縮され得るものである。火災時には、コアは炭化する 。この炭化の進展が許されないと、4アは破壊され、ガスが放出される。コア  ラップ31は炭化の成長に従い、その発展を許容することが望ましい。結果的に 、未炭化pvc絶縁材は更に断熱されることになる。
ド フィラメント糸が内部層31に用いられる。この製品はデュポン社からの1 981年12月付は製品バッフレット、公報(bulletin ) N X  −17に報告されている。
市販フェルトのブレンドである材料も内部層に適するボン社(E、1. DuP ont Company ) から配布されたナムケーブルで用いられた不織物 ガラスの熱伝導率o、 o o iに比べて0.00024 ca1cm/ca  sec ℃を有する。このブレンドの色はうすい黄色なので、その熱吸収い。
この内部層31の厚み、及びその一様性も重要である。
例えば、4対ケーブルのような極端な少対型ケーブルの厚みは0.076mであ るが、25対型の場合の厚みは約0.152mである。
内部層31はコア21の周シにラップされて幅が約0、3’ 2 crnの長手 方向の重ね合わされた継目32を形成する。好ましい実施例における層31は長 手方向の継目を形成するようにラップされるが、これはコア21の周りに螺旋状 にラップされ得る。
コア ラップ31は、比較的長期にわたって高温にさい。
内部層31は、その比較的高い熱吸収率及び約128cfmの範囲の中程度に低 い通気性のために、コア内方に向かう熱風対流を妨害する。また、コア21が火 災中に劣化し始めると、内部層31は分解されたpvcからの外向きガス流を妨 害する。これは、発火と火炎拡散を惹起し得る火炎前面への煙の移動を防止する 。少対型ケーブルの系列のより大きなもの、°例えば25対の場合の本発明の外 装システム30の好ましい実施例が第1図及び3〜4図に示しである。その場合 、内部層31は、フルオロカーボン樹脂液体被覆で含浸され、適切に硬化された ガラス織物の層34に囲まれている。フルオロカーボン樹脂は、例えば、ポリテ トラフルオロエチレン(PTFE)樹脂が用いられ、これはデュポン社(E、I 。
プの名称でオーク マテリアル グループ社(OakMaterial Gro up 、Inc、)から市販されている3、層34は織物であり、樹脂はガラス 織物の隙間を埋めるので、メートル7分の範囲の比較的低い通気率を特徴とする 。
この層は、好寸しい実施例においては、内部層31の周囲に螺旋状にラップされ るが、ガラス織物層34は長手方向にラップされ得る。
熱機械的強度及び絶縁耐力を得るために、ケーブル外装システム30の外部は外 部ジャケット40を有する(第1図及び2図参照)。これは、ポリマー鎖にぶつ 化物イオンを含有するふっ素化ポリマーからなるフルオロポリマー塑性材料で形 成される。フルオロポリマー塑性材料は劣化することなく比較的高温に耐え、押 出し可能で化ビニリデン(PVDF )材料からなる。透明であるこのような材 料はペンシルバニア州フィラデルフィアのペンワルトコーポレーション(Pen wart Corporation )から刊行されたパンフレットPL−14 8−A−3/81−W18O49−5Mに記載されている。外部ジャケット40 の材料の熱伝導率は約0.00024〜0.0003ca1. cm / cr ! see ℃ の範囲にある。これの比熱は0.30〜0.34 ca4 /  gm / ℃ であり、極限酸素指数は44%である。その初期熱分解は35 0℃以上で発生する。
既に言及したよって、米国特許第4.284.842号に記載のケーブルシステ ムはコアラツブ材料を囲む障壁へと形成される金属ストリップを含んでいる。燃 料含量が高く、ペアサイズが大きいケーブルに必要な熱反射性金属シールドを用 いた場合、余分の製造ステップが必要となり、ライン速度を犬きく出来ず、ペア サイズが小さな場合はわずかに非屈曲性のケーブルをもたらす。導線対数が比較 的小さいケーブルに適する本発明の外装システム30は金属反射障壁を含油ない 。或いは、これはコア21にラップしなければならないテープからなる外部ジ塑 性材料は、その押出しを容易にする優れた熱安定性及び溶融加工性を有する。
外装システム30の成分は、コア21への熱エネルギーの伝達を所定時間遅延さ せるシステムを与える。導糾絶縁層23を分解する導電性熱伝達が遅延されるの で、発煙、従ってそれ以上の火炎拡散が制御される。この熱エネルギーは、少な くとも一定時間の間は、アラミドファイバの混紡織物のコア ラップからなる層 によって吸収される。
ケーブル20の製造時には、複数本の導線22−22からなるコア21はライン 50に沿って(第6図)進められる。これ等の導線22−22は供給源51−5 1から巻出される。アラミド繊維材料のストリップ52が装置53によりコア2 1をラップし内部層31に形成され、その後樹脂織物を含浸させたガラスのスト リップ54が装置55により内部層31の周りに層34を与えるように成形され る。層34は、ジャケット材料が押出される比較的滑らかな面を与え、更にジャ ケット40の押出し以前にコア21の周りに配置された内部層31を保持する。
結果的に、フルオロポリマー塑性材料の切込みが最って前進される。ジャケット 被覆ケーブルは、これが冷却水により冷却されるトラフ57を通過する。完成し たプレナムケーブルはリールに巻取られる(回路)。
コア周囲の内部層31と押出し層4oとからなる外装システムの囲い層の締結度 は形成される炭化量に影響を与え、また発煙を増加させることが出来る。従って 、コア周囲に外部ジャケットを押出す時は内部層31の不適当な圧縮を回避する ように注意を払わなければならない。
この予防手段がとられないと、層31は、製造中に圧縮されすぎ熱障壁としての 有効性が減少することになる。
更に、PvC炭化機構が制限されるため、継目を通して逃げ、下流に点火する揮 発性ガスを放出するようになる。
試料ケーブルの火炎拡散及び発煙特性は、通信用ケーブル用に修正され、現在ア ンダーライター実験室テストU、L、910と呼ばれる米国材料試験協会(A、  S; T、 M、)E−84に従って公知のスタイナートンネルテスト(5t einer Tunnel test )を利用して明らかてすることが出来る 。テスト910は、ダクトやプレナム、及び環境空気のために用いられる他の空 間に敷設予定のケーブルの相対的な火炎伝搬や発火煙特性を決定するテスト法で ある。テストの結果が示すよって、熱は、第1に熱輻射によって、第2に伝導に よって、そして最後に対流によってケーブルコア21に伝達される。PVC絶縁 材の外面に沿った炭化は、内部の対流空気の運動を妨害し、pvcの余分な劣化 を生じさせないようにする。炭化pvc導線絶縁層61(第7図参照)はケーブ ル長の1部分を有効に封鎖し、火炎62に隣接するケーブル部分にpvcのそれ 以上の分解を局在化させる。これは、絶縁層を分解し、発煙をもたらす加熱空気 の長手方向への移動を防止するものである。
例1 厚さが約01015cmのポリ塩化°ビニルで個別に絶縁された4対の0.51  yen銅線からなるコアを厚み0.076 cm。
幅1.27crnの不織物アラミドファイバストリップで囲んだ。このストリッ プは幅が約0.321771の長手方向に重畳された継目で形成されている。こ のストリップはダブリュー・ニス・リビー社(W、 S、 Libbey Co mpany )製の、重さが約66グラム/平方メートル、通気度が約128  cfm、熱伝導率が0.00024 cab、 cm /J see ℃のアラ ミド(ARAM■D)912ストリツプであった。
層31は、熱拡散率が0.023 cal sec及びファイバのプの上に押出 した。このジャケットの厚みは約0038mであった。
このケーブルが既に言及したアンダーライター実験室テストU、L910に従っ てスタイナートンネル(S’teiner Tunnel ) でのテストに課 され、温度904℃または6.3ワツト/ crj程度の入射熱フラツクスにさ らされた。その他の構成のケーブル(1)〜(3)が、本発明のケーブル20で あるケーブル(4)と共にテストされた結果が第1表下方にリストされた。
例 2 厚さ約0.015t7nのpvc絶縁材で個別に絶縁された25対の銅製導線か らなるコアが不織物アラミドファイバス トリップで被覆された。厚さ0.15 2 cm、幅4.13mのこのストリップは例1のストリップと同じ材料で作製 された。ポリテトラフルオロエチレン樹脂で含浸され、厚みが0.006 cm 、幅が1.、9 cmのガラス織物ストリップがアラミドストリップに螺旋状に ラップされた。
このガラス織物ストリップの通気度は31.5 cfrr+、熱伝0、06 c mのジャケットがラップされたコアの周囲に押出ストUL910に従うスタイナ ートンネルのテストに課され、温度904℃、或いは約6.3ワツト/ crl の入射熱フラツクスにさらされた。他の構成のケーブル(1)〜(4)を本発明 のケーブル20であるケーブル(5)と共に第2表下にリストした。
第1表及び第2表かられかるように、本発明のケープ性質を持っている。このケ ーブルは許容出来る火炎拡散防護を可能にするのみならず、発煙を阻止する能力 を特徴としている。発煙対策は光学濃度でなされ、この量は光検出器で見た一定 時間にわたる透過度を測定するものである。この光学濃度が小さい程、濁りは少 なく、従って発煙特性はより望ましいものになる。光学濃度の通常のピーク値は 、金属製ダクト内のpvc絶縁、被覆ケーブルに対しては0.30〜0.38、 本発明のケーブル2゜〜 眩 彫 区 1ト コ に対しては0,15〜0.39であった。
本発明のケーブル外装システム30は、(a)重畳した継目部からの早期発火を 排除し、(b) p v c絶縁材の劣化を少なくし、発煙を減らし、火炎拡散 を少なくするように伝達熱のコア21への移動を遅延させ、(c)ULトンネル テストの長さ方向にわたって存在量る放射エネルギーを有効に吸収し、更に(d ) P V C絶縁材を完全に炭化させ、これによりケーブルに沿った対流性熱 分解ガスの流れを妨害するものである。
国際調査報告

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 耐火炎拡散性耐発煙性ケーブルにして、塑性被覆材(23)で囲まれた少 なくとも1本の導線(22)を含むコア(21)と、 コアを囲み、且つ熱伝導率が比較的小さく、比較的高温にさらされる時導線被覆 材の熱分解以前に一定の時間遅延を与えるのに有効な外装システム(30)とか ら成り、該外装システムは、 コア(21)を囲み、比較的低い通気度と比較的高い熱吸収率とを有する繊維材 料層(31)と、この繊維材料層を囲むフルオロポリマー塑性材料の押出しジャ ケット(40)とを含んでなる耐火炎拡散性耐発煙性ケーブル。 2 コア(21)は複数本の絶縁導線(22)を含み、寸だ該導線の各々はポリ 塩化ビニル塑性材料からなる絶縁被覆(23)で囲まれることを特徴とする請求 の範囲第1項に記載のケーブル。 3 繊維材料層(31)は比較的高い圧縮率を有することを特徴とする請求の範 囲第1項に記載のケーブル。 4 ジャケットは透明であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のケーブ ル。 5、繊維材料は、少なくとも約0.45の熱吸収率を有することを特徴とする請 求の範囲第1項に記載のケーブル。 6 繊維材料はアラミド(aramid ) 繊維材料であることを特徴とする 請求の範囲第1項に記載のケーブル。 7、繊維材料層(31)は不織物繊維材料からなることを特徴とする請求の範囲 第6項に記載のケーブル。 8 繊維材料層(31)は繊維材料織物からなることを特徴とする請求の範囲第 6項に記載のケーブル。 9、 フルオロカーボン樹脂で含浸され、且つ繊維材料層(31)とジャケット (40)との間に介在されたガラス織物層(34)を特徴とする請求の範囲第6 項に記載のケーブル。 10 ガラス織物層は上記繊維材料層(第1図)の周りに螺旋状に巻回されるこ とを特徴とする請求の範囲第9項に記載のケーブル。 11、ガラス織物層(34)は繊維材料層の周りに長手方向にラップされること を特徴とする請求の範囲第9項に記載のケーブル。 12、外装システム(30)は、熱伝導率が0.001〜0、0001 cal  −cm/ ca −、sec ℃の範囲にあることを特徴とする請求 記載のケーブル。 13、内部層はアラミド( aramid ) ファイバ糸の混紡織物からなる ことを特徴とする請求の範囲第1〜12項のいずれかに記載のケーブル。 14、内部層は比較的高い圧縮率を有することを特徴とする請求の範囲第1〜1 3項のいずれかに記載のケーブル。
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