1 時間耐火ケーブルの開発

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1 時間耐火ケーブルの開発
Development of 1 Hour Fire Proof Cables
茂木淑豪

Yoshitake MOTEGI

岡﨑英明

Hideaki OKAZAKI

原 田 哲 次＊Tetsuji HARADA

浦卓也

Takuya URA

福 田 泰 成＊Yasunari FUKUDA

近年，建築物の大規模化，高層化が進む中，火災時における避難や消火活動にはこれまで以上に時間を有する事が予想される。2013 年 6 月に（一社）電気設備学会に設置された「防災設備配線の要求性能に関する調査研究委員会」では，国内外の現状における防災設備・配線に対する要求性能の調査を実施した。その結果，消火活動の実態などを考慮した場合，現行の 30 分／ 840℃を超える，60 分／ 925℃の火災環境に耐えうる配線開発の必要性が報告書に纏められた。
これを受け，当社では「１時間耐火ケーブル」の開発に着手し，その過程で材料メーカーと共同で新規のマイカテープを開発し，これを適用する事で従来品からマイカテープ枚数を大きく増加させる事無く，1 時間耐火性能を有するケーブルの開発を実現した。
In the course of enlarging and “Manhattanizing” of buildings in recent years, it is expected that it will take more time toescape from fire disaster or extinguish fire.
The committee of Research on Required Performance of Wiring for Disaster Prevention Emergency Devices,established in the Institute of Electrical Installation Engineers of Japan in June 2013, conducted a current situation survey
on required performance of devices and wiring for disaster prevention in both domestic and foreign countries. As a result,
the report of survey proposes that the development of wiring sustainable against 60 minutes / 925-degree Celsius fireenvironment is required, in light of the actual conditions of firefighting activities, while the current requirement is 30
minutes / 840-degree Celsius.
Accordingly, our company worked on the development of “One-hour fireproof cables”. In the process, we developed a
new kind of mica tape with a material manufacturer. And by using this tape, we achieved a development of “One-hour
fireproof cables”, without increasing the number so much more than that of conventional mica tapes.

1．はじめに態などを考慮した場合，避難，誘導にかかる時間は以前よ

建築物の防災設備に関しては，建築物の変遷にしたがっりも増すものと推測され，このような動向を考慮すると，て関連法令や規格・基準が整備されてきたが，その配線に防災設備の電力供給に使用される耐火ケーブルには，従来ついては，従前要求されていた耐火性能をもつものが引きの 30 分／ 840℃を超える，60 分／ 925℃の火災環境に耐え続き使用されている。

うる性能の必要性があるものと報告書 2）に纏められた。

このような状況を踏まえ，（一社）電気設備学会は，建築物等における災害時の避難等の環境に合わせた防災設備に使用される防災配線のあり方について，2013 年 6 月に「防2．耐火ケーブルについて耐火ケーブルを含む消防用ケーブルは，人の密集するビル災設備配線の要求性能に関する調査研究委員会」を組織し，火災で大勢の人命が奪われる事故が相次いで発生したこと検討を実施した。

から，火災時の非常用電源の確保が重要視され，昭和 45 年

当委員会での調査の結果，我が国の近年に於ける建築物に弱電回路用の「耐熱電線の基準」，昭和 46 年に強電回路の大規模化，高層化，更には火災時における消火活動の実用の「耐火電線の基準」として消防庁により定められた。
法令により定められた非常用設備における非常電源，操作* 株式会社

岡部マイカ工業所

回路に使用され，現在では，耐火ケーブル，小勢力回路用昭 和 電 線 レ ビ ュ ー28

耐熱電線，警報用ケーブルを主として，全 5 種類が存在し，その種類（表 1），用途例（図 1）を以下に示す。

記号

要求特性の基本的な考え方は，前述した通り現行告示で定められた事項は全て踏襲し，JIS A 1304「建築構造部分の耐火試験方法」に規定された標準曲線に従い，加熱時間

表 1 消防用電線の種類
種類

Vol. 65 (2019)

適用規格を 30 分から 60 分へ延長し，これに伴い，到達試験温度も840℃から 925℃に高くなっている（図 2，図 3）。更に，到耐火ケーブル（高圧，低圧）FP, FP(NH),
FP-C, FP-C(NH)

消防庁告示第 10 号
JCS 4506 JCS 4507

小勢力回路用耐熱電線

HP, HP(NH)

消防庁告示第 11 号
JCS 3501

警報用ケーブル

AEV, AEE/F

JCS 4396Commission）や UL 規格（Underwriters Laboratories

耐熱形同軸ケーブル

HR-CX, HR-LCXJCS 5501

耐熱光ファイバケーブル

HP-OP

JCS 5502

Inc.）の耐火試験に準じて導体の断線検知を目的として，スプリンクラー

感知器

達試験温度が 925℃となり，銅の融点 1083℃により近くなることから，IEC 規格（International Electrotechnical

導通確認を追加した内容となっている。
JIS A 1304「建築構造部分の耐火試験方法」加熱曲線B

非常放送

1000

840℃

800

温度（℃）

警報用ケーブル600
400200耐熱電線

防災センター

0051015202530354045505560

時間（分）図 2 加熱曲線（現行 30 分／ 840℃）
耐火ケーブルJIS A 1304「建築構造部分の耐火試験方法」加熱曲線B
1000

図 1 消防用ケーブルの用途例

800に電源を供給する非常電源回路に使用され，火災発生時から避難，誘導，初期消火までの一定時間，通電を確保することを目的としており，現行基準では，30 分／ 840℃の加熱条件下で性能を維持する事が求められている。

温度（℃）

このうち，耐火ケーブルは，火災時にスプリンクラーを代表とする，消火活動に必要な消火栓設備，排煙設備など

925℃

600
400
200005101520

3．1 時間耐火ケーブルの要求性能と耐火試験

2530354045505560時間（分）図 3 加熱曲線（1 時間耐火 60 分／ 925℃）

3.1 要求特性について
現行基準における耐火特性が，消防庁告示第十号（平成9 年 12 月 18 日）に定められ，運用されている現状を考慮し，3.2 耐火試験について1 時間耐火ケーブルの要求特性策定に於いては，これを踏耐火試験は簡単に言うと加熱中の電気試験である。加熱

襲した内容となっており，現行基準との対比を表 2 に示す。

曲線に従い加熱を行い，絶縁抵抗と絶縁耐力を測定し，加表 2 耐火性能における要求特性比較（概要）

熱後炉内壁からの延焼距離を測定する。また，耐火試験方法には露出用試験と電線管用試験がある。

項目

現行

1 時間耐火

到達温度

840℃

925℃

加熱時間

30 min60 min

自重の 2 倍の荷重を掛けて加熱試験を行う。プラスチック

試験体長さ

1.3 m

1.3 m

加熱前

1500 V/1 min

1500 V/1 min

材料は加熱開始から 5 分前後の約 500℃に達すると着火し，加熱中600 V/30 min

600 V/60 min

加熱後1500 V/1 min

1500 V/1 min

ラスチック系材料等の有機物はほとんどなくなり，耐火層

加熱前

50 MΩ

50 MΩ

加熱後

0.4 MΩ0.4 MΩ

のみ残留する状況となり，大きなサイズでは，荷重が重く燃焼性

150 mm 以下

150 mm 以下

導通確認無し

有り

耐電圧

絶縁抵抗

露出用試験（図 4）は 1.3 m のケーブル試料にケーブル燃焼を始め，サイズや材料にもよるが，試験終了時にはプなり機械的負荷も増加するため，性能に対する耐火層への依存度は非常に高い。

1 時間耐火ケーブルの開発

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一方，電線管用試験（図 4）は，1.3 m のケーブル試料が起こる。この環境で一定以上の絶縁抵抗を維持し，耐電の中央部 40 cm を電線管に収め，電線管の開口部をロック

圧試験に耐えるには，強固な耐火層即ちマイカテープが必ウールで充填し，密閉した状態で試験を行う。露出用試験要となる。のように荷重を掛けることもなく，機械的負荷は無いに等しいが，酸素がほとんど供給されない状態で燃焼が進むた

5．1 時間耐火ケーブルの開発

め，電線管内の有機物は不完全燃焼し，炭化物（カーボン）

5.1 マイカテープの開発となって残留する場合が多い。炭化物は導電性を持つため，1 時間耐火性能を実現するにおいて，耐火層の強化策とこの粒子が耐火層内に侵入すると，導通路を形成し，加熱して，単純にマイカテープの施す枚数を増やすことが当初中の電気試験に大きく影響する。つまりここにおいても導考案されたが，これは材料コスト，製造コストを増大させ，体と炭化物の接触を妨げ絶縁性能を担保する役割を担う耐更にはケーブルの取り扱い性を損なうため，市場性を考慮火層の役割は大きいと言える。

すると得策とは言えない。
そこで当社は，㈱岡部マイカ工業所と共同で新たなマイカテープの開発を進めた。
前述したとおり，マイカテープは，ケーブル燃焼時に発生する導電性ガスの影響を受け，この導電性ガスがマイカテープに含浸する事で性能低下を受ける。
本開発では，ここに着目し，導電性ガスのマイカテープへの含浸を防ぐべく，マイカと接着剤の間にナノシリカを

図 4 耐火試験体（左：露出用試験

右：電線管用試験）

4．ケーブル設計と耐火層ケーブル設計において，耐火性能の実現には耐火層設計塗布（図 7 開発品の白斑部）し，導電性ガスを細孔に取り込む物理的な吸着，及び，シラノール基との反応による化学的な吸着・分解により，ケーブル燃焼時のマイカテープの健全性を持続させ，耐火性能の向上を図る事を目的とした（図 6，図 7，図 8）。

が要点となり，本取組における 1 時間耐火性能を実現するにおいても，この耐火層の材料選定，設計が重要な検討事項となった。

マイカ箔

耐火層は導体上に施され，マイカテープを使用しており，接着剤

補強材（プラスチックフィルム）

ナノシリカ

図 6 マイカテープ構成（左：現行品

右：開発品）

図 7 マイカテープ外観（左：現行品

右：開発品）

これが，高温での絶縁性能を発揮する（図 5）。マイカは暗緑色を呈する天然の鉱物で，日本語では雲母といい，電気絶縁性，耐熱性に優れており，薄片状にできるため，これを紙状に抄造，補強材に接着剤で貼り合わせし，テープ状にしたものである。マイカそのものは鉱物であるが，テープ状にすることにより，良好な可とう性を持ち，ケーブル化に適した材料となる。

シース
絶縁体
耐火層
導体

図 5 耐火ケーブルの構造耐火試験では，プラスチック系材料は着火し，燃焼する。
しかも，加熱中，加熱直後に絶縁耐力試験を行っており，短絡することは許されない。ケーブルに使用されている材料の燃焼時の熱量及び燃焼時に酸化分解によって発生する導電性ガス（イオン性ガス）が性能の低下に影響するが，特に導電性ガスがマイカテープに含浸する事で，マイカテ導電性ガスープの性能が著しく低下し，結果的にケーブルの性能低下

図 8 導電性ガスのナノシリカへの吸着イメージ

昭 和 電 線 レ ビ ュ ー30

表 3 1 時間耐火ケーブル仕様 例）2C × 1.2 mm

当該マイカテープの有用性を確認すべく，ケーブル試作（1C × 22 mm2）を行い，導電性ガスの影響の受けやすい電線管用試験で耐火試験を行った結果の概要を図 8，図 9 にVol. 65 (2019)

ケーブル仕様耐火層

1 時間耐火

現行品

開発品

巻き数

1 枚巻

1 枚巻

絶縁体

PEPE

シース

耐燃 PE

耐燃 PE

外径 mm

約 6.5 × 10.5

約 6.5 × 10.5

重量 kg/km

約 80

約 80

示す。本試作のケーブル設計における耐火層（マイカテープ）以外の仕様は全て現行耐火ケーブルと同様とした。
尚，試験条件（加熱条件）は，開発のターゲットとして現行

マイカテープいる 60 分／ 925℃の加熱曲線としている。
現行品

120

開発品

100とめ

当社は，（一社）電気設備学会の研究により提唱された，60 分／ 925℃の火災環境に耐えうる 1 時間耐火ケーブルの80

絶縁抵抗（MΩ）

6．ま開発に当たり，㈱岡部マイカ工業所と共同開発したマイカ

60

テープを使用する事により，現行耐火ケーブルから大きく40仕様を変更することなく，特性を満足出来るケーブルの開導電性ガス発生に起因する絶縁低下

20発に成功した。
炭化物の発生に起因する絶縁低下

001020304050

現在，（一社）日本電線工業会，（一社）電線総合技術セン
60時間（分）図 9 耐火試験における絶縁抵抗値推移
2100

ターでは，JCS 規格化ならびに評定制度の策定を検討しており，当社としてはこの動向を注視しながら，制度開始後速やかに評定を取得できる体制を整えるべく活動を継続している。

2050

参考文献

2000

破壊電圧
（V）

1950

1）平方和良，他：消防用電線の現状と今後の展望
昭和電線レビュー，Vol.57，No.1，p.5（2007）

1900

2）
（一社）電気設備学会：防災設備配線の要求性能に関する調査研究1850

報告書（2014）

1800

3）岡﨑英明，他：耐火ケーブル，特許第 6111448 号

1750
1700
1650

現行品

開発品

図 10 耐火試験後の破壊電圧平均値（n=2）

試験結果に見られるとおり，耐火試験中における，特に，絶縁，シースの最大燃焼タイミングである 15 分前後において，絶縁抵抗値の減少が少なくなり（図 9），更に，試験後のマイカテープの実力値を確認すべく実施した破壊電圧測定においても，現行品より高い数値が得られている（図 10）。
これにより，塗布したナノシリカの効果により，マイカテープの健全性が維持され，耐火特性の向上に寄与していることが伺える。
上記試験結果をもとに，当社と㈱岡部マイカ工業所は，シリカ塗布を施したマイカテープを使用した耐火ケーブルとして，特許の共同出願を果たし，取得している 3）。
5.2 ケーブル開発
当社としては，開発したマイカテープの有用性を最大限生かすべく，1 時間耐火ケーブルへの適用性について種々検討を進め，一部のサイズについては，現行耐火ケーブルと大きく仕様を変えること無く，1 時間耐火性能を有するケーブル開発に成功している（表 3）。

1 時間耐火ケーブルの開発

冨士電線㈱茂木 淑豪（もてぎ よしたけ）
生産本部 伊勢原工場 電力技術課長
消防用ケーブルの設計・開発に従事

冨士電線㈱岡﨑 英明（おかざき ひであき）
生産本部 甲府工場長
通信・消防用ケーブルの設計・開発に従事

冨士電線㈱浦 卓也（うら たくや）
取締役 生産本部長
通信・消防用ケーブルの設計・開発に従事

株式会社

岡部マイカ工業所

株式会社

岡部マイカ工業所

原田 哲次（はらだ てつじ）
技術部部長
耐火電線用マイカテープの開発に従事

福田 泰成（ふくだ やすなり）
技術部
耐火電線用マイカテープの開発に従事

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