(57)【要約】      （修正有）【課題】ＮＦＰＡ９０Ａ基準（空気調節及び換気システムの設備に関する基準）に規定されている制限された燃焼性の必要条件を満たすことのできる燃焼性が制限されたケーブル（「ＬＣケーブル」）を提供する。【解決手段】ポリビニリデンフルオリド及び／又はそれらのコポリマー（「ＰＶＤＦ」）含有ＬＣケーブルであって、該ケーブルの重量に対して約５０重量％以下のＰＶＤＦを含む。かかるケーブルは、一般に、約４０〜９０の、好ましくは４３〜７５の制限された酸素指数（「ＬＯＩ」）を有する。好適具体例において、少なくとも一種のＬＣケーブルコンポーネントは、ＰＶＤＦ重量に対して約０．０２〜２．０重量％の火炎抑制剤又は煙抑制剤例えばタングステン酸塩、モリブデン酸塩、ケイ酸塩の少なくとも一つからなる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＶＤＦ含有ＬＣケーブルであって、該ケーブルの重量に対して約５０重量％以下のＰＶＤＦを含む当該ケーブル。
【請求項２】
改良されたＳＤＩ及び／又はＦＤＩを有する樹脂ベースのＬＣケーブルであって、改良が、少なくとも一のＦＥＰベースのケーブルコンポーネントのＰＶＤＦベースのケーブルコンポーネントによる置換を含むが、該ケーブルが、該ケーブルの重量に対して約５０重量％以下のＰＶＤＦを含む当該ケーブル。
【請求項３】
ＰＶＤＦベースのケーブルコンポーネントが、約４０〜９０のＬＯＩを有する、請求項２に記載のケーブル。
【請求項４】
ＰＶＤＦベースのケーブルコンポーネントが、約４３〜７５のＬＯＩを有する、請求項２に記載のケーブル。
【請求項５】
ＬＣケーブルであって、少なくとも一のケーブルコンポーネントが、ＰＶＤＦ及び、ＰＶＤＦの重量に対して約０．０２〜２．０重量％の火炎抑制剤及び煙抑制剤よりなる組成物を有するが、該ケーブルは、該ケーブルの重量に対して約５０重量％以下のＰＶＤＦを含む、当該ＬＣケーブル。
【請求項６】
ケーブルジャケットが、ＰＶＤＦ並びに火炎抑制剤及び煙抑制剤よりなる、請求項５に記載のＬＣケーブル。
【請求項７】
ケーブルの一次絶縁材が、ＰＶＤＦ並びに火炎抑制剤及び煙抑制剤よりなる、請求項５に記載のＬＣケーブル。
【請求項８】
火炎抑制剤及び煙抑制剤を、タングステン酸塩、モリブデン酸塩又はケイ酸塩の少なくとも一つよりなる群から選択する、請求項５に記載のＬＣケーブル。
【請求項９】
ＰＶＤＦの重量に対して、０．０５〜１．０重量％のタングステン酸カルシウムを火炎抑制剤及び煙抑制剤として含む、請求項５に記載のＬＣケーブル。
【請求項１０】
同軸ケーブルの形態である、請求項５に記載のＬＣケーブル。
【請求項１１】
光ファイバー部材を含む、請求項５に記載のＬＣケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＮＦＰＡ９０Ａ基準（空気調節及び換気システムの設備に関する基準）に規定されている制限された燃焼性の必要条件を満たすことのできるポリビニリデンフルオリド及び／又はそれらのコポリマー(「ＰＶＤＦ」)を利用して製造されたケーブルに関係し、該基準は、ＮＦＰＡ−２５９基準により試験された場合にケーブルが、８１５０ｋＪ／ｋｇ(３５００ＢＴＵ／ポンド)より低い保有熱量(「ＰＨＶ」)を有すること及びＮＦＰＡ−２５５により試験された場合に、５０より低い発煙インデックス(「ＳＤＩ」)及び２５より低い発炎インデックス(「ＦＤＩ」)を有することを要求している。かかる燃焼性の制限されたケーブル(「ＬＣケーブル」)は又、産業界において、ダクトケーブル、ＣＭＤ、２５／５０／８、２５／５０、ＣＭＰ−５０ケーブルとも呼ばれ、及び／又は燃焼性の制限された材料についてのＮＦＰＡ９０Ａ基準で参照されるＰＨＶ、ＳＤＩ及びＦＤＩ必要条件と共にコンプライアンスを含む他の基準によって参照される。
【背景技術】
【０００２】
今まで、すべてのＬＣケーブルは、一次絶縁材及びジャケットコンポーネントの両方につき、フッ素化エチレンプロピレン(「ＦＥＰ」)樹脂を用いて開発されてきた。出願人は、少なくとも一つのコンポーネントにおいて、ＰＶＤＦを用いて商業的に作られた如何なるＬＣケーブルも知らない。これらの製品について尚一層厳しい基準を満たすために、改善された特性を与えうる別の樹脂を見出すことは有用であろう。ＰＶＤＦは、歴史的に、その乏しい誘電特性がケーブルの性能を邪魔しない場合に適用が限られてきた。
【０００３】
産業界では、制限された酸素インデックス(「ＬＯＩ」)値が高いＰＶＤＦ化合物がプレナム等級ケーブルに有用であるということは理解されている。かかる高ＬＯＩ組成物は、例えば、米国特許第４，８９８，９０６号及び５，９１９，８５２号に教示されている。本発明は、これらの初期の教示が、ＬＣケーブルには適用できないことを見出した。
【特許文献１】米国特許第４，８９８，９０６号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９１９，８５２号明細書
【特許文献３】米国特許第４，８０４，７０２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＰＶＤＦ含有ＬＣケーブルであって、該ケーブルが、ケーブル重量に対して約５０重量％以下のＰＶＤＦを含む当該ケーブルを提供する(かかるケーブルは、一般に、約４０〜９０の、好ましくは約４３〜７５のＬＯＩを有する)。ＦＥＰベースのＬＣケーブルに比べて、この発明のケーブルは、ＦＥＰケーブルコンポーネント(例えば、ジャケット又は一次絶縁材)の少なくとも一つをＰＶＤＦベースのコンポーネントで置き換えた場合に、改善されたＳＤＩ及び／又はＦＤＩを与えることが見出されている(但し、このケーブルは、ケーブル重量に対して５０重量％以下のＰＶＤＦを含む)。好適具体例において、少なくとも一種のＬＣケーブルコンポーネントは、ＰＶＤＦ及びＰＶＤＦ重量に対して約０．０２〜２．０重量％の(一層典型的には、約０．０５〜１．０重量％の)火炎抑制剤又は煙抑制剤(炭化促進剤とも呼ばれる)例えばタングステン酸塩、モリブデン酸塩又はケイ酸塩の少なくとも一つからなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
今や、驚くべきことに、以前の教示に反して、改善されたＬＣケーブルの構成が、比較的低いＬＯＩを有するＰＶＤＦの利用から生じること、例えば一層少量の火炎抑制剤及び煙抑制剤の利用により達成されることが見出された。試験は、かかる抑制剤の量とＰＶＤＦのＬＯＩとの間には直線的関係があり、それで、ＬＯＩ(ＡＳＴＭ Ｄ２８６３により測定)が、例えば、ＰＶＤＦに加えるタングステン酸カルシウムの量を約０から約１．５重量％まで増大させる際に、約４０から約９０まで増加し、約４３〜７５のＬＯＩを、最大約０．６重量％のタングステン酸カルシウムを利用して達成できることを示している。
【０００６】
これらのＬＣケーブルの構成は、一般に、銅(電気)又は繊維(繊維光学)ケーブル構成と呼ばれる。典型的なケーブル構成は、例えば、米国特許第４，８０４，７０２号に教示されている。一のケーブルのコンポーネントは、ジャケット、一次絶縁材、シールドテープを含むことができ、様々なサブコンポーネント例えば強度部材、フィルム、緩衝材、セパレーター、プルコード、サブジャケット(これらは、すべて、産業界で周知であり、これらの何れか一つ以上をＰＶＤＦ樹脂から製造することができる)を含むことができる。
【０００７】
「ＰＶＤＦ」又はＰＶＤＦ樹脂又はＰＶＤＦポリマーは、ＰＶＤＦのホモポリマーだけでなく、少なくとも約７５重量％のビニリデンフルオリド(ＶＤＦ)モノマーから製造されたコポリマーをも指す。コモノマーには、他のフッ素化モノマー例えばヘキサフルオロプロピレン(ＨＦＰ)、クロロテトラフルオロエチレン(ＣＴＦＥ)、テトラフルオロエチレン(ＴＦＥ)及びビニルフルオリドも含まれうる。好ましいのは、ＶＤＦ及びＨＦＰから製造されたホモポリマー及びコポリマーであり、これらには少量(最大で、約５重量パーセント、好ましくは約０．０１〜０．０５重量パーセント)のＰＴＦＥを加えることができる。少量の他の慣用の添加剤例えば炭酸カルシウム、顔料なども含有させることができる。好適なＶＤＦポリマー樹脂は、１００秒-1の剪断速度及び摂氏２３２度の温度で約２０〜２７の範囲の溶融粘度(ＡＳＴＭ Ｄ３８３５による)を有するものである。かかるポリマーの例には、ATOFINA Chemicals, Inc.のＫＹＮＡＲ(登録商標)２８５１−００(２３〜２７の溶融粘度を有するＶＤＦ及びＨＦＰから製造されたコポリマー)、ＫＹＮＡＲ２８０１−００(２３〜２７の溶融粘度を有するＶＤＦ及びＨＦＰから製造されたコポリマー)及びＫＹＮＡＲ３１２０−５０(２１〜２６の溶融粘度を有するＶＤＦ及びＨＦＰから製造された不均一コポリマー)が含まれる。一層低い溶融粘度範囲を有するＶＤＦポリマー樹脂は、十分に機能するであろうが、僅かに高い煙生成を伴う。これらのポリマー樹脂は、一層低い粘度がケーブルを製造する能力を改良する適用において利用することができる。これらのＶＤＦポリマー樹脂は、１００秒-1の剪断速度及び摂氏２３２度の温度において５〜２３範囲の溶融粘度(ＡＳＴＭＤ３８３５による)を有するものである。かかるポリマーの例には、ＫＹＮＡＲ等級２９００(６〜１２の溶融粘度を有するＶＤＦ及びＨＦＰから製造されたコポリマー)、２９５０(６〜１２の溶融粘度を有するＶＤＦ及びＨＦＰから製造されたコポリマー)、及び２８５０−０４(５〜７．５の溶融粘度を有するＶＤＦ及びＨＦＰから製造されたコポリマー)の製造に利用されるベース樹脂が含まれる。純粋なＰＶＤＦは、約１４４００ｋＪ／ｋｇ(約６２００ＢＴＵ／ポンド)のＰＨＶを有するので、約５０重量％が、約８１５０ｋＪ／ｋｇ(約３５００ＢＴＵ／ポンド)のＰＨＶ限界に合わせるためにＬＣケーブルにおいて用いられる最大量である。用いるＰＶＤＦの量は、添加材を加えて樹脂の熱含量を低下させるならば、僅かに増大させることができる。
【０００８】
好適な火炎及び煙抑制パッケージは、ＰＶＤＦ中に、ＰＶＤＦの重量に対して約０．０２〜２．０パーセントの配合でブレンドされたタングステン酸カルシウムを利用して、約４０〜９０のＬＯＩを有する製品を生成する。一層典型的には、タングステン酸カルシウムをＶＤＦポリマーに、約０．０５〜１．０％の配合で加えて、約４０〜８１のＬＯＩを有する製品を生成する。タングステン酸カルシウムのＶＤＦポリマーへの好適な添加は、６７〜７１のＬＯＩを生成する約０．３〜０．５％の比である。タングステン酸カルシウムのＰＶＤＦへの組込みは、前述の米国特許第５，９１９，８５２号で検討されている。粉末の、高純度の合成タングステン酸カルシウム(例えば、Chem-Met 社から市販されているもの)の利用が、好適である。この(これらの)添加材は、該添加材のベースポリマー中の良好な分散を与えるように、慣用のポリマー混練及び混合装置を利用して、ポリマーにブレンドすることができる。他の火炎及び煙抑制剤を利用して、ＬＣケーブルのためのＰＶＤＦ化合物を生成することができる。例えば、米国特許第４，８９８，９０６号に記載されたモリブデン酸カルシウムは、かかる用途に適格であることが確認された。米国特許第４，８８１，７９４号に記載されたケイ酸アルミニウムも又、有用であると考えられる。
【０００９】
この発明を、次の非制限的実施例によって更に説明する(これらは、構成中のＰＶＤＦを利用して製造したＬＣケーブルの増強された超低発煙性を示す)。
【発明の効果】
【００１０】
２つのＰＶＤＦ組成物を製造して、ケーブルの燃焼性を評価するための試料用ケーブルの製造に利用した。第一の組成物は、ＶＤＦ−ＨＦＰコポリマー(重量により９５／５)の粉末ブレンドから製造し、０．５重量パーセントのタングステン酸カルシウムを含んだ。第二の組成物は、ＶＤＦ−ＨＦＰコポリマー(重量により９０／１０)の粉末ブレンドから製造し、１．０重量パーセントのタングステン酸カルシウムを含んだ。これらの粉末ブレンドを混合してペレット化した後に、銅の導線を、これらの２つのＰＶＤＦ組成物を用いて絶縁し、ＦＥＰをも用いて絶縁した。絶縁層を塗布する方法は、加圧押出しであった。これらの２グループの絶縁導線を一緒により合わせて、各絶縁材についての「より合わせた対」を製造した。これらのより合わせた対を、次いで、チューブオンケーブル被覆法を利用して、表１に示したように、ＦＥＰ又はＰＶＤＦ組成物で被覆した。これらのケーブルの構成は、ＦＥＰ絶縁材／ＦＥＰジャケット、ＦＥＰ絶縁材／ＰＶＤＦジャケット及びＰＶＤＦ絶縁材／ＰＶＤＦジャケットを含んだ。これらのケーブルをシュタイナートンネル試験(ＮＦＰＡ−２５５による)を行なって、ＳＤＩ及びＦＤＩを測定した。表１は、ＰＶＤＦを、極度に低いＳＤＩ及び／又はＦＤＩを有するように、並びにすべてのＦＥＰケーブルで認められたものより低いＳＤＩ及び／又はＦＤＩを有するように混合することができることを示している。
【００１１】
【表１】
2005203368.tif 000002
【００１２】
更なるケーブルを、上記と同じ手順に従って製造して試験して、以前に報告された結果を確認した。２つのＰＶＤＦ組成物を製造して試料ケーブルの製造に利用して、そのケーブルの燃焼性を評価した。この組成物は、ＶＤＦ−ＨＦＰコポリマー(重量により９５／５)の粉末ブレンド及びタングステン酸カルシウムから製造した。第１の粉末ブレンドは、０．５重量パーセントのタングステン酸カルシウムを含み、第２の粉末ブレンドは、１．０重量パーセントのタングステン酸カルシウムを含んだ。これらの粉末ブレンドを混合してペレット化した後に、銅製の導線を、これら２つのＰＶＤＦを用いて絶縁した(ＦＥＰも用いた)。この絶縁層の塗布方法は、加圧押出しにより行なった。これらの２つのグループ内の絶縁導線を一緒により合わせて、各絶縁材についての「より合わせた対」を製造した。これらのより合わせた対を、次いで、チューブオンケーブル被覆法を利用して、表２に示したように、ＦＥＰ又はＰＶＤＦ組成物で被覆した。これらのケーブルの構成は、ＦＥＰ絶縁材／ＦＥＰジャケット、ＦＥＰ絶縁材／ＰＶＤＦジャケット及びＰＶＤＦ絶縁材／ＰＶＤＦジャケットを含んだ。これらのケーブルをシュタイナートンネル試験(ＮＦＰＡ−２５５による)を行なって、ＳＤＩ及びＦＤＩを測定した。結果を、表２に示したが、それらは、やはり、火炎及び煙抑制特性において、ＰＶＤＦを含む構成が、ＦＥＰを利用するものよりも優れていることを示している。これらの結果の要約は、表２に見出すことができる。
【００１３】
【表２】
2005203368.tif 000003
【００１４】
試験７及び８を反復したが、但し、煙及び火炎抑制剤として、モリブデン酸カルシウムを、タングステン酸カルシウムの代わりに用いた。結果は、タングステン酸カルシウムほど優れてはいないが、やはり、満足すべきものであった(それぞれ、１３．６及び１０．５のＳＤＩ)。
【００１５】
他の試験を、ＮＦＰＡ−２５９により、この発明の電気ケーブル構成用組成物(試験８のように、０．５％タングステン酸カルシウムを含む９５／９ＶＤＦ／ＨＦＰコポリマー)につき行なって、それが、８１５０ｋＪ／ｋｇ(３５００ＢＴＵ／ポンド)より低い保有熱量(「ＰＨＶ」)を有することを確認した。これらの試験したケーブルは、２本の導線(１対のより合わせた対)又は１２本の導線(６対のより合わせた対)よりなった。両方のケーブルとも合格し、１対のケーブルは、７６５７ｋＪ／ｋｇ(３２８８ＢＴＵ／ポンド)のＰＨＶを示し、６対のより合わせた対のケーブルは、４８８６ｋＪ／ｋｇ(２０９８ＢＴＵ／ポンド)のＰＨＶを示した。
【００１６】
発泡ＦＥＰ誘電体層を含む単一の銅製導線よりなる同軸構造も又、試験した。導電性編組を、ＦＥＰ導線上に適用してから、試験８の組成物を有するＰＶＤＦジャケットをその編組上に適用した。これらのケーブルが、ＮＦＰＡ−２５５により試験した場合に、低いＳＤＩ値(１５未満)を示し、ＮＦＰＡ−２５９により試験した場合に、わずか６７９６ｋＪ／ｋｇ(２９１８ＢＴＵ／ポンド)のＰＨＶを有するということが確認された。
【００１７】
従って、以前に工業的慣例であったものと反対に、今や、ＰＶＤＦを利用して製造されたＬＣケーブルが、燃焼性が制限されたケーブル若しくはダクトケーブルを必要とすると鑑定されたすべての適用において及び／又はプレナム定格製品を必要とするすべてのケーブル適用において利用することができるということが発見されている。ＰＶＤＦは、優れた物理的及び機械的特性の利益が必要であって、ＰＶＤＦの電気特性がケーブルの性能を危険にさらさない場合に、被覆材として特異的に選択される。ＰＶＤＦは又、優秀な耐摩耗性、切断抵抗性及びクリープ抵抗性をも有する。