JPS62249307A

JPS62249307A - 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

Info

Publication number: JPS62249307A
Application number: JP62076541A
Authority: JP
Inventors: エドワード・ジヨゼフ・バルトセク
Original assignee: Pennwalt Corp
Current assignee: Pennwalt Corp
Priority date: 1986-04-02
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1987-10-30
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: DE3766867D1; US4804702A; EP0240675B1; DK164672B; DK164672C; DK148391A; DK148391D0; DK167087A; DK165861C; DK165861B; CA1297220C; DK167087D0; EP0240675A1; JPH07118226B2

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】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。

かかる特性は取分は電線ケーブル工業で利用され、更に
特定すればプレナムケーブル構造および光フアイバーケ
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
と他の弗素化上ツマ−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の商品名でペンウォルト
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、Ａ８ＴＭ　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
って達成される。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。−次絶縁若しくは保′ａＩ層
とジャケッ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４，４０１８４
５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ャケット楓いととも
に、導線若しくは光ファイバーストランド上に非フルオ
ロポリマーー次絶縁ヲ用いたハイブリッドケーブル構造
物では、煤煙濃度および（又は）延焼性の問題が生じつ
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基剤ポリ
マーの煤煙濃度および延焼性を減することである。また
、それによって、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
材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４４５６６５４号が挙げられる。米国特許第４．２２
５，６４９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ｆ１成物が開示されている。米国特
許第４．５２ス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った架
橋ポリオレフィンジャケッ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２．５３４２６４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４５１へ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、成る梅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。

本発明の餓要本発明に従えば、弗素化ポリマー組成物と該組成物にそ
の約Ｃ１，２〜５．０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コ
ンデンサー若しくは光ファ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α２〜１２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ＩＩＡ複数
個（１３）よりなり、その各々は、互いに電気的に絶縁
されるようポリマ一層（１５）を有する。かかる導線は
束（１７）状に捩られ、この束はシース（１９）で−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■）フィルムテープの如
きポリマーフィルム、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ｍｍい材料でありうる。絶縁層１５は
、−次導線絶縁に常用されているシリコーンゴムの如き
材料か成るいは、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。ジャケット
（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ヮ
スヘッ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ァイバーでは、上記導線に代え光
ガラスファイバーストランドが用いられる。その典型的
なＩＩ造は、６本を１組とする光ガラス７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楓幽婆線又は
コア周囲を覆い、これをプラスチック被覆で保護し次い
で、このファイバーストランドの組をいくつか一緒にし
、−緒ニしたものをフルオロポリマージャケット（２１
）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、エチレンークｐロトリフルオロエチレンコボリ
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
スル。

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、トリフルオロ壬チレン、ク
ロロトリフルオロエチレン１へ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１１１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７
０〜９９モル％とへキサフルオロプロペ２噌〜３０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。

ケーブルジャケット（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Ｉｋ（通常組成物の約ｃＬ２〜５．０１ｆ
蓋％）の焼成若しくは含水珪酸アルミニウム（　ＡＩ！
ｏｓ・２　Ｓ　ｉ　ＯＨ　・ｎＨｈｏ　（ここでｎ＝ｏ
〜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５ａｎｔｉｎｏｎ
ｅ■）およびＢｕｒｇｅｓｓ　Ｐｉｇｍ＠ｎｔ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（グラファイト）、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９３．８〜９９７５重量囁、焼成若
しくは含水珪酸アルミニウム約１２〜１２重量％並びに
酸化亜鉛および（又は）ポリテトラフルオ四エチレン約
５．０重ｊ１％まで（好ましくは１０５〜５．０重量％
）のブレンドよりなる。ＰＴＦＥを含ませることにより
、ケーブルジャケッ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術撃強さを低下
させるので、ポリマーの徴撃強さを約６　ｆｔ−１ｂ／
ｉｎ又はそれより高い値に保つ必要がある場合には、珪
酸アルミニウムの皺を約１２重ｊＥｔ％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更に高めるために
、−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、添加剤がペー
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、プ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って説示する。これらの例は、
珪酸アルミ＋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性の向上
を例示する。

例１および２弗化ビニリデン−へキサフルオロプロピレン（重量比８
８／１２　）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（ＡＩ、Ｏ，・２Ｓｉ０２・
２ｉｉ意０）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〜強カブレンデイングでつくり、
該ブレンドをプラベンダーミキサー中温度２２５°Ｃ１
攪拌速度５０　ｒｐｍ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１０５ｉｎ厚のブラックをつくり
、これを、室温の金属プレート間に挿入することにより
急冷した。ＡＳＴＭ　　０２Ｂ４５に依る、燃焼試験で
煤煙指数を測定すべ（１１ｎ平方の試料を上記ブラック
から裁断した。規格ＡＳＴＭ　Ｄ２８４３の手順を修正
して、使用チャ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ャンバーの中心よりも光源側に位置
させ、またエレクトリックアイに関しての温度補正はな
いものとした。試料の大きざを規格寸法１×１Ｘα２５
１ｎとするために、１×１Ｘα０５１ｎの直方体を五つ
積み重ねた。

測定は、チャンバー内の最低光透過率を初期無煙チャン
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温度
に換算した：光学濃度＝ｌｏｇ（１００／透過率）。

算定された濃度が「煤煙指物である。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に従って
測定したが、但し標準ａ、１２５ｉｎ厚試料の代りにａ
０６１ｎ厚試料を成形して用いた。そのＬＯＩ測定の結
果を、純粋コポリマ一対照とともに表１に示す。

少く、またＬＯＩは約２倍である。

表　　１対照　０　　　　α７７３７１　　　　２．５（含水）　　　　α０６　　　７８２
　　　　２．５（焼成）　　　　１０６　　　８２比較７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′Ｌ５本針％飯で試験した
。ｇ＆煙指数の結果は、珪酸バリウムの場合の［Ｌ９９
．〜雲母の場合の（Ｌ５２範囲であり、対照の場合はα
７７であった。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っ
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
ナム導線装置用ジャケットに有用なものとなる。

例３〜４ｇ＆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％の入っ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ｇ＆煙指数
は桁違いに改良される。

表　　２対照１　　０　　　　　α６６３　　　　　　　　　　　ｔｏ（焼成）　　　　　　（
ＬＯ７４ｔＯ（含水）　　　　　α０３例５〜２４弗化ビニリデンーヘキサフルオープロピレン（ａｓ／１
２）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（α３３〜２．００重量Ｓ＞を加え、また色を改善
すべく酸化亜鉛１３３〜２．０％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対照　０　　　　２．５０　　　ａ４７５　　　　Ｑ、
３５含水、（Ｈ）　　０．６６　　　　０．４４６　　
ｔｏｏ（Ｈ）　　ｔ５５　　α２２７　　（Ｌ５０（Ｈ
）　　２．００　　α１９８　　ｔｏｏ（Ｈ）　　［１
５０（Ｌ２０９　　ｔｏｏ（Ｈ）　　ｔｏｏ　　Ｑ、１
４１０、　１５０　（Ｈ）　　ｔ５０　　（Ｌ１９１１
　　ＣＬ６６（Ｈ）　　０．３３　　α３５１２　１３
３（Ｈ）　　Ｑ、６６　　（Ｌ２０１ｓ　　ｔ６６（Ｈ
）　　（Ｌ８５　　Ｇ、１０１４　２．００　（Ｈ）　
　ｔｏｏ　　α１８１５　　　　　ｃＬ３３焼成、（Ｃ
）　　　Ｑ、６６　　　　　（Ｌ２４１６　　α６６　
（Ｃ）　　ｔ３３　　Ｑ、２６１７　　ｔｏｏ（Ｃ）　
　２．００　　（Ｌ１８１８　　α５０（Ｃ）　　（Ｌ
５０　　ａｌ１１９　　ｔｏｏ（Ｃ）　　ｔｏｏ　　ａ
、１０２０　１５０（Ｃ）　　ｔ５０　　Ｑ、１１２１
　　α６６　（Ｃ）　　α３５　　α１５２２　　ｔ３
３（Ｃ）　　Ｑ、６６　　Ｑ、０９９．３　　ｔ６６　
（Ｃ）　　α８３　　Ｑ、ＩＯ２４２，００（Ｃ）　　
ｔｏｏ　　０．１２’表３の結果からも、組成物に珪酸
アル１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２５Ａ−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−へキサフルオロプロピレン（８Ｂ／１２
）コポリマーに添加剤として、珪酸アルミニウムに加え
、難燃性可重剤アルキルアリールホス７エー）　（Ｍｏ
ｎｓａｎｔｏ社の製品５ａｎｔｌｃｉｓｅｒ■１４１　
）　（例２５）、酸化アンチモン（例２６および例２７
）又は炭巖カルシウム（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：表　　４対　照　　０　　　　　　　　２．５　　酸化アンチモ
ン　　０．４６２６　　　　ｔ６６（Ｈ）　　　　（Ｌ
８３　　ｒｉｎ化アンチモンＱ、１１２７　　　　ｔ６
６（Ｃ）　　　　α８３　酸化アンチモンｃＬ０６対　
照　　０　　　　　　　２，５　　炭酸カルシウム　　
α３８２８　　　　　ｔ６６（Ｈ）　　　　α８３　炭
酸カルシウム　　　α１１２９　　　　１６６（Ｃ）　
　　　α８３　炭酸カルシウム　　　１１０例３０１００対の導線を含むテレホンケーブル構造物を下記工
程によって製造した。

ｔ　焼成珪酸アルミニウムα９重量囁を含む弗化ビニリ
デン−へ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ｔｊｊｔ１！を
圧縮押出により被覆した。

２　工程１でつくった絶縁線２本を一緒に捩って１対の
導線とし、このような導線１００対を更に捩って合計２
００本の導線の束とした。

五　工程２で形成した束をガラステープ（ポリテトラフ
／Ｉ／オロエチレン樹脂を含浸させたα０２５ｉｎ厚、
１５１ｎ巾のＥガラス布）で覆った。

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ミル厚層でチューブ押出により外被した。

例３１１００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α９重量
％を含む弗化ビニリデン−へキサフルオロエチレン（ｆ
ｆｉｔ比ａａ／１２）コポリマーから例３０に記載の如
くナープルジャケットを形成した。

例３０および例３１で調製したケーブルの各２試料を、
修正Ｓｔ＠１ｎｅｒ　）ンネルテストＵＬ　９１０（Ａ
ＳＴＭ　　Ｅ８４）で試験した。而して、ケーブルの適
切な試験にＵＬ？１０　テスト手順を適合させるべ（５
ｔｅｉｎ＠ｒ　）ンネルテストを修正した。標準火炎遺
風条件（火炎増大方向での２４　Ｏｆｐｍ　および５０
０，０００　Ｂｔｕ／ｈｒ　　４．５　ｆｔ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１２　ｉｎ巾
ケーブルラック上、該ラッ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例３０す１　　　　１５　　　　２．ＯＱ、１４　　　　Ｑ、
０３す２　　　１５　　　　五〇　　　α０８　　　　
Ｑ、０３例３１す１　　　　１５　　　　２．０　　　　α０６　　　
α０２す２　　　　１５　　　　２．５　　　　α０５
　　　α０１ＵＬ規格　　充填ラック　　５．０　　　
　α５０　　　α１５（最大）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

【特許請求の範囲】１、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ャケットにコンデンサー若
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、弗素化ポリマー組成物が該組成物に対し約０．２〜
１．２重量％の焼成若しくは水和珪酸アルミニウムを含
む、特許請求の範囲第１項記載のケーブル。３、弗素化ポリマー組成物が弗化ビニリデンポリマー約
９５．０〜９９．８重量％と焼成若しくは水和珪酸アル
ミニウム約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、弗素化ポリマー組成物が弗化ビニリデンポリマー約
９８．８〜９９．８重量％と焼成若しくは水和珪酸アル
ミニウム約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、弗素化ポリマー組成物が弗化ビニリデンポリマー約
９３．８〜９９．７５重量％と焼成若しくは含水珪酸ア
ルミニウム約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種以上の添加剤約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、ケーブルが、弗素化ポリマー組成物を一次絶縁とし
て有するコンデンサー束を含み、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、ケーブルが、弗素化ポリマー組成物を一次絶縁とし
て有するコンデンサー束を含み、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、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、弗素化ポリマーと、該ポリマーに組成物の約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、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、弗化ビニリデンポリマー約９３．８〜９９．８重
量％、珪酸アルミニウム約０．２〜１．２重量％、酸化
亜鉛約５重量％までおよびポリテトラフルオロエチレン
約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、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。