(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体上にマイカを主材料とする耐火層、絶縁層を順次設け、その外側にシースを設けた耐火電線において、前記絶縁層は、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレンメチルアクリレート共重合体及びエチレンメチルメタクリレート共重合体からなる群から選ばれた少なくとも１種を主成分とする樹脂１００重量部に対して金属水酸化物を５０〜１５０重量部配合したエチレン系樹脂組成物で形成され、前記シースは、赤リン及び金属水酸化物を含有するエチレン系樹脂組成物であり、かつＡＳＴＭ  Ｄ  １９２９に定められた試験で着火点４２０℃以上であることを特徴とする耐火電線。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は導体上に耐火層、絶縁層を順次設け、その外側にシースを設けた耐火電線に関し、更に詳しくは、絶縁層ならびにシースに用いる材料に改良を加えた高難燃の耐火電線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の耐火電線は、導体上に耐火層を形成し、該耐火層外周に絶縁層を設けた絶縁線心上に、シースを設けた構造、もしくは前記の絶縁線心を数本撚り合わせ、その外側に介在物、押さえ巻きテープ等を介してシースを設けた構造となっている。そして、通常、耐火層には集成マイカをプラスチックフィルムまたはガラスクロスの片面に張り合わせたテープが使用され、絶縁層にはポリエチレン、架橋ポリエチレンが使用され、シースには塩化ビニル樹脂組成物、ポリエチレン系樹脂組成物が使用される。
【０００３】
耐火電線は非常用電源ケーブルとして用いられるもので、火災時に３０分間の電力供給が出来る耐火性能を有するものである。そのため、耐火電線の要求特性は電気用品取締法等に定められた一般物性の他に、消防庁告示第７号の耐火電線の基準に規定された性能を満足するものとなっている。この耐火性能は、日本電線工業会の「耐火・耐熱電線認定委員会」によって規定されている耐火試験によって評価される。この耐火試験は、耐火炉により耐火電線１．３ｍを、ＪＩＳ  Ａ  １３０４に定める火災温度曲線に準じて３０分間加熱し、その時の絶縁耐力、絶縁抵抗、燃焼性について評価するものである。耐火電線の必要性能として定められている規格は、３０分間の加熱中にＡＣ６００Ｖ、加熱前後にＡＣ１５００Ｖの印加において絶縁破壊を起こさない絶縁耐力を有すること、３０分間の加熱終了直前の絶縁抵抗が０．４ＭΩ以上であること、さらに炉内壁より１５０ｍｍ以上延焼しないだけの燃焼性を有することである。ここで、多心型耐火電線の場合は、隣接する線心を二つに分け、接地・線心間の絶縁抵抗を実測し、その測定値に非接地側の線心数を乗じた値を絶縁抵抗とすることが定められている。
【０００４】
耐火電線の実線路での布設状態は、露出配線のような電線がむき出しで開放された状態で布設される場合と、電線管配線のような電線が密閉した状態で布設される場合の２種類ある。耐火試験においても、露出配線を模擬した露出試験と、電線管配線を模擬した電線管試験の２つの試験がある。２つの試験が共に上記の耐火性能を満たすとき、電線管用耐火電線として認定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
シースに塩化ビニル樹脂組成物を使用した電線は、火災において被炎時にハロゲンガスや大量の煙を発生するために、消火活動などを妨げ、二次災害が問題になってきている。このため最近は、シース材料にその分子構造内にハロゲン元素を含まないエチレン系樹脂組成物を使用した耐火電線が製造されている。
しかし、通常の耐火電線は、シースに塩化ビニル樹脂組成物を使用した場合も、分子構造内にハロゲン元素を含まないエチレン系樹脂組成物を使用した場合も、シース材料に求められる耐燃性能は、ＪＩＳ  Ｃ  ３３４２（６００Ｖビニル絶縁ビニルシースケーブルの規格）やＪＩＳ  Ｃ  ３６２１（６００ＶＥＰゴム絶縁ケーブルの規格）における難燃の規定に適合する水平及び傾斜試験に合格し、耐火試験で規定する前記の燃焼特性を具備していればよいことになっているが、電線の難燃性が未だ不十分のために、近時、火災時の電線延焼による被害拡大が問題となってきている。
【０００６】
そこで、シースの構成材料にハロゲン元素を含まない材料を使用し、同時にＩＥＥＥ３８３に定められた垂直トレイ難燃性試験に合格する高度の難燃性能を持つ耐火電線が要求されている。
しかし、ＩＥＥＥ３８３に定められた垂直トレイ難燃性試験に合格する高難燃耐火電線とする為に、そのシースに高難燃性エチレン系樹脂組成物を用いた場合、耐火性能が低下してしまうという予期せぬ問題が生じた。
そこで、本発明は上記問題に鑑み、優れた耐火性能を維持し、かつＩＥＥＥ３８３に定められた垂直トレイ難燃性試験に合格する高難燃性を有する、ノンハロゲンの耐火電線を提供することを目的とする。
【０００７】
【発明を解決するための手段】
上記目的を達成するために、発明者らは上記した耐火性能低下の原因を追求したところ、以下のような事実、すなわち、ＩＥＥＥ３８３に合格するような高難燃性エチレン系樹脂組成物は、一般に、難燃性が低い組成物と比較して着火温度（ＡＳＴＭ  Ｄ  １９２９  に定められた試験による）が高いものとなっており、着火温度が高いシースを使用した電線を耐火試験に供した場合においては、ＪＩＳ  Ａ  １３０４に定める火災温度曲線に準じて耐火炉の温度を上昇させた時に、より高温の状態で電線に着火する。電線に着火した後、電線自身の燃焼により、電線周辺ならびに耐火層の温度が、急激に上昇するが、高温で着火が起きた場合は、低温で着火が起きた場合に比べて、電線周辺ならびに耐火層の最高到達温度が高くなる。耐火層に使用されるテープ類の主材料であるマイカは、絶縁性能に温度依存性があり、温度が上昇すると絶縁抵抗が減少する。このため、耐火層の著しい温度上昇は、急激な絶縁抵抗の低下を引き起こし、結果として電線の耐火性能を著しく低下させるという事実、を突き止め、本発明を完成させた。
本発明の耐火電線は、導体上にマイカを主材料とする耐火層、絶縁層を順次設け、その外側にシースを設けた耐火電線において、前記絶縁層は、エチレン系樹脂１００重量部に対して金属水酸化物を５０〜１５０重量部配合したエチレン系樹脂組成物で形成され、前記シースは、ＡＳＴＭ  Ｄ  １９２９  に定められた試験で着火点４２０℃以上のエチレン系樹脂組成物で形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の耐火電線は、シースに着火温度の高い高難燃の材料を使用しており、被炎時には高温で着火、燃焼するが、耐火層の近傍にある絶縁層に、エチレン系樹脂をベース材にしてこれに金属水酸化物を配合することで、金属水酸化物の加熱分解による吸熱と、その際に発生する水分の蒸発潜熱の作用により、周囲温度を降下させることができる。その結果、耐火層の温度上昇を防ぎ、主材料であるマイカの高温化による絶縁抵抗の著しい低下を防止できる。すなわち、本発明の耐火電線は、シースに高難燃材料を用いた場合の耐火層の絶縁抵抗低下を、絶縁層に金属水酸化物の特定量を配合することによって回避した高難燃ノンハロゲンの耐火電線である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の耐火電線は、従来の耐火電線と構造自体は変わらない。即ち、単線もしくは撚線からなる導体上にプラスチックフィルムもしくはガラスクロスに集成マイカを張り合わせたいわゆるマイカテープをラップ巻きした耐火層を形成し、該耐火層外周に絶縁層を設けた絶縁線心上にシースを設けた構造、もしくは前記の絶縁線心を数本撚り合わせ、その外側に介在物、押さえ巻きテープ等を介してシースを設けた構造となっている。
【００１０】
本発明の耐火電線においては、絶縁層材料として、金属水酸化物を配合したエチレン系樹脂組成物を用いるとともに、シース材料として、ＡＳＴＭ  Ｄ  １９２９  に定められた試験で測定した着火点が４２０℃以上のエチレン系樹脂組成物を用いる。絶縁層を形成するエチレン系樹脂組成物のベース樹脂としては、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレンメチルアクリレート共重合体、及びエチレンメチルメタクリレート共重合体の群から選ばれた少なくとも一種からなるエチレン系共重合体を主成分とし、必要に応じてポリエチレン、エチレンプロピレン共重合体、ポリプロピレン、不飽和カルボン酸またはその誘導体等によって変性されたポリオレフィンを適当量配合したエチレン系樹脂を用いる。
【００１１】
絶縁層に配合する金属水酸化物としては、例えば水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化ニッケル、水酸化カルシウム、水酸化鉄等、またはこれらの固溶体等を挙げることができるが、絶縁層の加工時、押出温度において金属水酸化物の加熱分解が進まないものを選択し使用する。
また、絶縁層における金属水酸化物の配合量は、上記のエチレン系樹脂１００重量部に対して５０〜１５０重量部の範囲とすることが好ましい。配合量が５０重量部未満では電線の絶縁抵抗低下防止効果が不十分であり、１５０重量部を超えると、引張強さ、引張伸びなどの絶縁層の機械的物性が低下する。
【００１２】
さらに絶縁層のエチレン系樹脂組成物には、難燃性を向上させるために、各種の難燃剤、難燃助剤を併用することも可能である。難燃剤、難燃助剤の具体例としては、ほう酸亜鉛、炭酸カルシウム、ハイドロタルサイト、酸化マグネシウム、酸化モリブデン、酸化アンチモン、赤リン等をあげることができ、これらを単独で、または２種以上混合して使用することができる。
また、絶縁層のエチレン系樹脂組成物には、上記した成分に加えて、その他の充填剤、酸化防止剤、滑剤、分散剤、着色剤等の添加剤を必要に応じて使用することも可能である。
【００１３】
本発明におけるシースを形成するエチレン系樹脂組成物のベース樹脂として、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレンメチルアクリレート共重合体、及びエチレンメチルメタクリレート共重合体の群から選ばれた少なくとも一種からなるエチレン系共重合体を主成分とし、必要に応じてポリエチレン、エチレンプロピレン共重合体、ポリプロピレン、不飽和カルボン酸またはその誘導体等によって変性されたポリオレフィンを適当量配合したエチレン系樹脂を用いる。
【００１４】
また、本発明のシースのエチレン系樹脂組成物には、難燃剤、難燃助剤を配合する。難燃剤、難燃助剤の具体例としては、水酸化マグネシウムのような金属水酸化物、ほう酸亜鉛、炭酸カルシウム、ハイドロタルサイト、酸化マグネシウム、酸化モリブデン、酸化アンチモン、赤リン等をあげることができ、これらを単独で、または２種以上混合して使用することができる。このときシースのエチレン系樹脂組成物はＡＳＴＭ  Ｄ  １９２９  に定められた試験における着火温度が４２０℃以上であることを要する。着火温度が４２０℃未満であると、ＩＥＥＥ３８３に規定する垂直トレイ燃焼性試験に合格するような高難燃性を発揮することができない。
【００１５】
【実施例】
以下に、本発明を実施例に基づいて、さらに具体的に説明する。
実施例１〜４、比較例１〜３
まず直径１．０ｍｍの軟銅単線導体上に、厚さ０．１３ｍｍのプラスチックフィルムベースのマイカテープを１／２ラップ巻きにて２枚重ね巻きをして耐火層を形成する。その上に表１に示す材料組成の絶縁層を押し出し被覆し絶縁線心を得た。  得られた絶縁線心７本を、ポリプロピレン紐を介在とし撚り合わせ、ポリエステルテープで押さえ巻きし、続いてその上にシース材料を押出成形して７×１．０ｍｍの導体からなる耐火電線を得た。シースに使用したエチレン系樹脂組成物は、実施例１〜４、比較例２〜３では、ＡＳＴＭ  Ｄ  １９２９  に定められた試験で着火温度が４５０℃のもの（種類Ａ）を使用し、比較例１では、ＡＳＴＭ  Ｄ  １９２９  に定められた試験で着火温度が４００℃のもの（種類Ｂ）を使用した。
【００１６】
なお、シースの種類Ａとしては、エチレンエチルアクリレート共重合体（＝ＥＥＡ：ＥＡ含量１５％）１００重量部に対して、水酸化マグネシウム（協和化学社製キスマ５Ａ）５０重量部、赤リン（燐化学工業社製ノーバレッド１２０ＵＦ）５重量部、カーボンブラック（旭カーボン社製旭７０）５重量部、ステアリン酸カルシウム０．５重量部、酸化防止剤（チバガイギー社製イルガノックス１０１０）１重量部の割合で配合したエチレン系樹脂組成物を用い、種類Ｂとしては、エチレンエチルアクリレート共重合体（同上）１００重量部に対して、水酸化マグネシウム（同上）５０重量部、カーボンブラック（旭カーボン社製旭７０）５重量部、ステアリン酸カルシウム０．５重量部、酸化防止剤（チバガイギー社製イルガノックス１０１０）１重量部の割合で配合したエチレン系樹脂組成物を用いた。
【００１７】
得られた各例の耐火電線は、耐火試験、引張試験、ＩＥＥＥ３８３に定められた垂直トレイ難燃性試験を評価し、その結果を表１に示した。
耐火試験としては、消防庁告示第７号第３に準拠し、露出試験を行った。この試験は、１．３ｍの耐火電線試料をパーライト板に水平にとりつけ、その２倍の荷重を加えて、これをＪＩＳ  Ａ  １３０５に定める耐火炉内に収納し、ＪＩＳ  Ａ  １３０４に定める火災温度曲線に準じて３０分間加熱し、加熱中にＡＣ６００Ｖ３０分間、加熱後にＡＣ１５００Ｖを１分間印加し、これに耐え、さらに加熱終了直前の接地−線心間の絶縁抵抗と非接地側の線心数を乗じた値が０．４ＭΩ以上であることを基準として評価するもので、この基準を満たしたものを○、満たさないものを×で示した。
【００１８】
引張試験では、電気用品の技術基準付表第１４の試験を行ったとき、その試験結果がポリエチレン混合物絶縁のその他のものの基準の値である、室温における引張強さが１０ＭＰａ以上、伸びが３５０％以上のものを○とし、一方でも満たさない時を×とした。
ＩＥＥＥ３８３に定められた垂直トレイ難燃性試験では、電線が自己鎮火後、その電線シースの損傷長が、トレイ上端まで達していない場合○とし、トレイ上端まで達した場合×とした。
【００１９】
【表１】
0003580608.tif 000002
【００２０】
表１の結果から以下のことがわかる。比較例１では、シース材料に着火点４００℃のエチレン系樹脂組成物を用いているため、耐火試験、引張試験は基準を満たすが、ＩＥＥＥ３８３に定められた垂直トレイ難燃性試験は不合格となる。また、各実施例と比較例２〜３の対比から、絶縁層の樹脂組成物中の金属水酸化物の配合量が本発明の範囲より少ないと耐火性能低下を防ぐに不十分であり、多すぎると引張試験の結果が基準値を満たさず、絶縁層の機械的物性が低下することがわかる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の結果から明らかなように、本発明の耐火電線は、シースに着火点４２０℃以上のエチレン系樹脂組成物を使用しているので、ＩＥＥＥ３８３に定められた垂直トレイ難燃性試験に合格する高い難燃性を有するとともに、絶縁層に金属水酸化物を特定量配合したエチレン系樹脂組成物を用いたことにより、耐火層の温度上昇を抑え、マイカの高温化による絶縁抵抗の低下を防止できるため、きわめて優れた耐火性能を有する。