(57)【要約】【課題】導体上にシリコーン樹脂組成物からなる耐火絶縁層が設けられた低圧耐火ケーブルにおいて、シリコーン樹脂組成物の燃焼により生成する耐火絶縁層の電気絶縁性を改善する。【解決手段】前記シリコーン樹脂組成物として、シリコーン樹脂に、軟化開始温度５００℃以下、かつ結晶化開始温度８４０℃以下のアルカリ金属を含むガラスフリットに加えて、ゲーサイトが添加されたものを使用する。導体１上に、前記シリコーン樹脂組成物からなり、架橋された耐火絶縁層２が設けられた低圧耐火ケーブルを用いる。【選択図】  図１
2004231754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコーン樹脂に、軟化開始温度５００℃以下、かつ結晶化開始温度８４０℃以下のアルカリ金属を含むガラスフリットと、ゲーサイトとが添加されたことを特徴とするシリコーン樹脂組成物。
【請求項２】
前記ゲーサイトの添加量が、シリコーン樹脂１００重量部に対して、０．０５〜１０重量部であることを特徴とする請求項１に記載のシリコーン樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のシリコーン樹脂組成物からなり、架橋された耐火絶縁層が導体上に設けられたことを特徴とする低圧耐火ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、導体上にシリコーン樹脂組成物からなる耐火絶縁層が設けられた低圧耐火ケーブルに関し、良好な耐火性を有するとともに、燃焼時における耐火絶縁層の電気絶縁性を高めるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
低圧耐火ケーブルとは、消防用非常設備の電気配線に使用され、火災中においても電線としての性能を所定時間保持し、消火設備、避難誘導表示機器等に一定時間給電することを目的とする耐火ケーブルのうち、供用電圧が６００Ｖ以下のものをいう。その規格は、消防庁の低圧耐火ケーブル認定試験基準（ＪＭＣＡ試第１０１０号）に定められている。耐火試験には、供試ケーブルを直火で加熱する露出耐火試験と、供試ケーブルを金属管中に入れて管外から加熱する電線管耐火試験の２種類がある。
【０００３】
上記基準に合格する低圧耐火ケーブルとしては、従来、導体上にマイカテープを巻き回してなる耐火層を設け、この耐火層の上に架橋ポリエチレン等からなる絶縁層を設け、さらにこの絶縁層の上に可塑化ポリ塩化ビニル等からなるシースを押出被覆したものが知られている。
【０００４】
しかし、このような構造の低圧耐火ケーブルには、マイカテープの巻き回し作業が複雑で生産性が低いこと、マイカテープの耐屈曲性が不十分であって、これを過度に屈曲すると破砕したりして低圧耐火ケーブルの耐火性や電気絶縁性が低下するおそれがあること、また、マイカテープの切断が困難であって、端末加工時の導体口出しの作業性が低いこと等の欠点がある。
このような不具合を解決するために、低圧耐火ケーブルの導体上に、耐火絶縁層として、軟化開始温度５００℃以下、かつ結晶化開始温度８４０℃以下であるガラスフリットをシリコーン樹脂に配合したシリコーン樹脂組成物からなり、架橋されたものを設ける方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２７００４７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような低圧耐火ケーブルでは、前記基準に定める耐火試験において、加熱時の耐火絶縁層の絶縁抵抗が基準値を下回り、認定試験に不適合と判定されることがあった。これは、電線管耐火試験の場合、シリコーン樹脂の燃焼に必要な酸素の供給が不足しており、シリコーン樹脂が不完全燃焼して炭化することにより、耐火絶縁層の絶縁抵抗が急激に低下するためと考えられる。
【０００７】
従って、本発明の課題は、導体上にシリコーン樹脂組成物からなる耐火絶縁層が設けられた低圧耐火ケーブルにおいて、シリコーン樹脂組成物の燃焼により生成する耐火絶縁層の電気絶縁性を改善することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、前記シリコーン樹脂組成物として、シリコーン樹脂に、軟化開始温度５００℃以下、かつ結晶化開始温度８４０℃以下のアルカリ金属を含むガラスフリットと、ゲーサイトとが添加されたものを用いることで解決される。前記ゲーサイトの添加量は、シリコーン樹脂１００重量部に対して１〜５０重量部とされる。
導体上に、このようなシリコーン樹脂組成物からなり、架橋された耐火絶縁層が設けられた低圧耐火ケーブルは、耐火性に優れたものとなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明に係る低圧耐火ケーブルの一例を示すものである。図１中、符号１は導体を示し、これは無酸素銅など公知のものからなる。この導体１上には耐火絶縁層２が設けられ、この耐火絶縁層２上にはシース３が設けられることにより、本実施の形態の低圧耐火ケーブルが構成されている。
この低圧耐火ケーブルの寸法は、特に制限されるものではないが、例えば、導体１の断面積を１．２〜６００ｍｍ２としたとき、耐火絶縁層２の厚みを１．１〜３．５ｍｍ、シース３の厚みを１．５〜２．３ｍｍとすることができる。
【００１０】
耐火絶縁層２は、耐火層と絶縁層を兼ねるものであって、シリコーン樹脂とガラスフリットとゲーサイトとを必須成分とするシリコーン樹脂組成物からなり、この組成物が架橋されているものである。
上記シリコーン樹脂としては、ジメチルシリコーン樹脂、メチルビニルシリコーン樹脂、メチルフェニルシリコーン樹脂等、ポリシロキサンを主体とする公知のシリコーン樹脂に、微粉状シリカを配合して混練した、押出成形が可能な熱可塑性のものが用いられる。
【００１１】
また、前記ガラスフリットは、前記シリコーン樹脂の燃焼時に生成する酸化ケイ素を主成分とする無機質の殻の強度を高めるためのものである。このガラスフリットには、釉薬（うわぐすり）を溶融し、冷却して粉砕し、粒子径を５０μｍ以下とした粉末が用いられる。
ガラスフリットの粒子径が５０μｍを超えると、シリコーン樹脂と混練しても十分に混和されなくなるので、好ましくない。
【００１２】
このガラスフリットとしては、軟化開始温度が５００℃以下、好ましくは３５０〜５００℃であって、かつ、結晶化開始温度が８４０℃以下、好ましくは５００〜８４０℃以下のものが用いられる。
【００１３】
本発明において、ガラスフリットの軟化開始温度とは、ガラスフリットが加熱されて軟化し始める温度をいい、具体的には高温顕微鏡による観察下、ガラスフリットの粉末が溶融し始め、粉末の角がなくなる温度を測定することで求められる。
【００１４】
実際の耐火試験の状況から、前記シリコーン樹脂組成物が燃焼する温度領域は、３５０〜５００℃であることが判明した。この温度領域でガラスフリットが溶融しないと、シリコーン樹脂の燃焼時に生成する無機質の殻が膨張して崩壊することがわかった。
すなわち、ガラスフリットが上記温度領域で溶融することにより、前記無機質の殻が溶融したガラスフリットにからめられ、その膨張が抑制され、緻密で高強度の耐火物の層が形成されることになる。
このような理由により、軟化開始温度を５００℃以下と定めたのである。
【００１５】
また、結晶化開始温度は、ある種のガラスフリットにおいて、一旦溶融したものをさらに加熱していくと、ある温度でガラスが結晶化することがあり、その温度を結晶化開始温度といい、具体的には示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）での吸熱ピーク温度を測定することで求められる。
【００１６】
高温で結晶化する種類のガラスフリットでは、シリコーン樹脂が燃焼して生成する殻を、高温においても補強することができる。それに対して、高温で結晶化しない種類のガラスフリットでは、高温では流動性が高くなり、殻の補強効果が小さい。そのため、本発明で用いられるガラスフリットは、高温で結晶化するものに限定される。
そして、前記耐火試験では、最高到達温度が８４０℃と定められているので、この温度より低い温度で結晶化するガラスフリットでなければ、加熱時において、殻の補強効果が十分に得られない。このような理由により、結晶化開始温度を８４０℃以下と定めたのである。
【００１７】
このような特性を有するガラスフリットは、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、ＣａＯ、Ａｓ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２などの酸化物を成分とするガラス組成物から選択される。
この組成の具体例としては、例えば、Ｎａ２Ｏ：２０重量％、Ａｌ２Ｏ３：２０重量％、ＳｉＯ２：４０重量％、ＣａＯ：２０重量％を含有するものが挙げられる。
【００１８】
特に、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ等のアルカリ金属酸化物は、軟化開始温度の低いガラス組成物を得るため、１〜４０重量％の範囲で含有されているのが好ましい。アルカリ金属酸化物の含有量が１重量％未満では、得られるガラス組成物の軟化開始温度が十分に低くならず、４０重量％を超えると、得られるガラス組成物が高温で流動しやすくなり、ついには液状化するので好ましくない。
【００１９】
また、前記ガラスフリットとしては、シリコーン樹脂への分散性ならびに相溶性を向上させるため、シランカップリング剤による表面処理を施したものが好ましい。上記シランカップリング剤としては、アミノシラン、エポキシシラン、アルキルシラン、メルカプトシラン、フェニルシラン、ビニルシラン等、公知のものが用いられる。表面処理方法としては、シランカップリング剤のアルコール溶液にガラスフリットを浸漬し、乾燥する方法等、周知の方法が適用できる。
【００２０】
前記ガラスフリットの配合量は、シリコーン樹脂１００重量部に対して、１〜４０重量部とするのが好ましい。ガラスフリットの配合量が１重量部未満では燃焼時の殻の強度が十分に向上せず、４０重量部を超えるとシリコーン樹脂組成物の機械的強度、押出成形性が低下する。
【００２１】
本発明のシリコーン樹脂組成物は、ゲーサイトを含有することを必須とする。このゲーサイト（Ｇｏｅｔｈｉｔｅ。ゲータイトと呼ぶこともある）とは、組成式α−ＦｅＯＯＨで表される酸化鉄の一種であり、酸化触媒として知られている。
【００２２】
工業的に生産されている酸化鉄としては、α−ＦｅＯＯＨ（ゲーサイト）、β−ＦｅＯＯＨ（アカゲナイト）、γ−ＦｅＯＯＨ（レピドクロサイト）、α−Ｆｅ２Ｏ３（ヘマタイト）、γ−Ｆｅ２Ｏ３（マグヘマイト）、Ｆｅ３Ｏ４（マグネタイト）等が知られている。組成が同一で、異なる名称をもつものは、結晶構造が相違する。
これらの各種酸化鉄を含有するゲーサイトは、一般に、高温シフト反応、スチレンモノマー合成反応、アンモニア合成反応などの主要な化学プロセス触媒として工業的に利用されている。
【００２３】
酸化鉄の触媒作用は、高酸化状態であるＦｅ（ＩＩＩ）と、低酸化状態であるＦｅ（ＩＩ）との推移、またはＦｅ（ＩＩ）と金属鉄Ｆｅ（０）との推移により発現する酸化還元機構によるといわれている。しかし、通常の酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）は、遷移金属酸化物系触媒のなかで触媒活性はあまり高くなく、炭化水素などの酸化触媒としては、単独で工業的に用いられることはない。
【００２４】
これに対して、ゲーサイト（α−ＦｅＯＯＨ）は、約３００〜４００℃より高い温度で、炭素や芳香族炭化水素などの燃焼酸化反応を触媒することができる。ゲーサイトが、このように高い触媒作用を示すのは、このものが、針状、紡錘状等の細長く微細な繊維状の粒子外形を呈し、ＢＥＴ法による比表面積が数十〜約２００ｍ２／ｇと大きいためであると考えられている。
【００２５】
本発明のシリコーン樹脂組成物は、ゲーサイトを含有するものであるので、加熱時にシリコーン樹脂の燃焼が促進され、炭素分が完全燃焼するようになる。従って、前記耐火物層中の炭素分の残留量が極めて少なくなり、電気絶縁性の低下が抑制される。
【００２６】
ゲーサイトの粒子形状は、粒状、球状、紡錘状、針状等のいずれであってもよい。平均粒子径は、５０μｍ以下とするのが好ましく、１０μｍ以下とするのが特に好ましい。平均粒子径が５０μｍを超えると、シリコーン樹脂と混練しても十分に混和されなくなるので（触媒活性が低下するので）、好ましくない。
このようなゲーサイトとしては、例えば、戸田工業株式会社製のＴＩＣ（商品名）等を用いることができる。また、ゲーサイトを主成分とする酸化鉄微粉末を用いることもできる。
【００２７】
ゲーサイトの添加量は、シリコーン樹脂１００重量部に対して、０．０５〜１０重量部とされる。０．０５重量部未満では絶縁抵抗の向上効果が十分ではない。１０重量部を超えると、シリコーン樹脂組成物の粘性が高くなり、導体上への押出しが困難になるので不都合になる。
【００２８】
上記シリコーン樹脂組成物の架橋のため、有機過酸化物などの架橋剤が添加される。この架橋剤の具体例としては、ジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド等が挙げられる。
この架橋剤の配合量は、シリコーン樹脂１００重量部に対して、０．５〜３重量部とされる。０．５重量部未満では架橋が不十分に行われず、３重量部を超えると押出成形時にスコーチを生じることがある。
【００２９】
上記シリコーン樹脂組成物には、これ以外に、種々の添加剤、例えば充填剤、着色剤、安定剤等を適宜添加することができる。
また、酸化チタン、酸化鉄、セリウム系金属酸化物、カーボンブラックなどの耐熱向上剤を添加してもよい。この耐熱向上剤は、必要に応じて、シリコーン樹脂１００重量部に対して１０重量部以下、添加することができる。
【００３０】
本発明のシリコーン樹脂組成物は、上述のように、前記シリコーン樹脂にガラスフリット、ゲーサイトならびに架橋剤を配合し、必要に応じてその他の添加剤を添加したものであり、これは、ロールなどの混練機を用い、通常の方法で混和されて使用される。
【００３１】
シース３は、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、またはクロロプレンゴム、可塑化ポリ塩化ビニル等、公知の樹脂からなるものである。
このような低圧耐火ケーブルの製造は、通常の押出被覆法によって行われる。例えば、図１に示す構造の耐火ケーブルでは、まず導体１に前記シリコーン樹脂組成物を押出被覆する。これを架橋装置に送り、１００〜２００℃に加熱してシリコーン樹脂組成物を架橋することによって耐火絶縁層２を形成する、この耐火絶縁層２の上にシース３を押出被覆する。
【００３２】
このような低圧耐火ケーブルにあっては、火災等により燃焼した際に、耐火絶縁層２が燃え、酸化ケイ素を主体とする殻が生成される。この殻は、耐火絶縁層２中に存在するガラスフリットによって、その機械的強度が大きく高められる。また、この耐火絶縁層２を構成するシリコーン樹脂組成物に、ゲーサイトが添加されており、上述のように、これがシリコーン樹脂組成物の完全燃焼を促進するので、炭素含有量が極めて少なく、緻密で強固な耐火絶縁層２が形成され、加熱時においても十分な絶縁抵抗を保持する。
【００３３】
しかも、前記耐火絶縁層２に含まれるゲーサイトの粒子が極めて微細であるので、従来のマイカテープを使用したものに比して、低圧耐火ケーブルの耐屈曲性や口出し性が大幅に改善させられる。しかも、前記耐火絶縁層２の形成には、押出被覆法が用いられるので、作業工程が単純になり、生産性も向上する。
【００３４】
以下、具体例に基づいて、本発明を説明する。
表１および表２に示す組成のシリコーン樹脂組成物を、断面積３．５ｍｍ２の導体１上に厚み１．１ｍｍに押出被覆し、これを２００℃に加熱し架橋して耐火絶縁層２を形成し、この上にポリオレフィンを押出被覆して厚み１．５ｍｍのシース３を設けることによって、７種類の低圧耐火ケーブルを製造した。
【００３５】
表１および表２において、「シリコーン樹脂」には汎用押出グレードの、密度１．１７ｇ／ｃｍ３のものを用いた。また、「低融点ガラスフリット」としては、軟化開始温度は３７０℃、結晶化開始温度は８００℃のものを用いた。「耐熱向上剤」には、金属酸化物系のものを、「架橋剤」には有機過酸化物を用いた。また、ゲーサイトとしては、戸田工業株式会社のＴＩＣ（商品名、平均粒子径約０．２５μｍ）を用いた。
【００３６】
上記低圧耐火ケーブルに対して、以下の試験を行った。
第一に、シリコーン樹脂組成物を導体上に押出被覆するときの押出機負荷トルクを測定した。押出機負荷トルクは、ゲーサイトを含まない比較例１のものを１００％とする百分率として求め、この百分率が２００％以上の場合を押出性不良とした。
【００３７】
第二に、耐火電線認定業務委員会の認定試験に合格した試験炉において、低圧耐火電線認定試験基準に定められた方法に従い、電線管耐火試験を実施した。
第三に、電線管耐火試験後の耐火絶縁層２について、目視による色相確認および元素分析による炭素含有量の測定を行った。
【００３８】
上記試験の結果を表１および表２に示す。
【００３９】
【表１】
2004231754.tif 000003
【００４０】
【表２】
2004231754.tif 000004
【００４１】
表１から明らかなように、試験番号１〜４の低圧耐火ケーブルは、いずれも上記試験に合格した。
また、表２に示すように、ゲーサイトを含まないもしくは添加量が少ない試験番号５および６のものは、いずれも加熱途中に絶縁抵抗の大幅な低下が見られたため、規定の試験電圧６００Ｖを印加することなく電線管耐火試験を中止した。加熱後の外観は黒〜灰色を呈しており、元素分析によっても炭素含有量が高いことが分かった。このことから、シリコーン樹脂組成物が不完全燃焼し、炭化したものと考えられる。
ゲーサイトの添加量が過多である試験番号７のものは、押出性に劣る。従って、工業的生産に不適である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のシリコーン樹脂組成物は、シリコーン樹脂に、軟化開始温度５００℃以下、かつ結晶化開始温度８４０℃以下のアルカリ金属を含むガラスフリットとゲーサイトとが添加されているので、燃焼して生成される殻の機械的強度が高いものとなるとともに、加熱時に所定の絶縁抵抗を維持する。
また、本発明の低圧耐火ケーブルは、導体上に、前記シリコーン樹脂組成物からなり、架橋された耐火絶縁層が設けられたものであるので、良好な耐火性を有するとともに、加熱時においても十分な絶縁性能を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の低圧耐火ケーブルの一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１…導体、２…耐火絶縁層、３…シース。
【図１】
2004231754.tif 000005