特開 2024-132082 耐火ケーブルおよび耐火ケーブルの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024132082

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】耐火ケーブルおよび耐火ケーブルの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01B 7/295 20060101AFI20240920BHJP

【ＦＩ】

H01B7/295

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023042737

(22)【出願日】2023-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】000238049

【氏名又は名称】冨士電線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】茂木 淑豪

(72)【発明者】

【氏名】中川 諒

【テーマコード（参考）】

5G315

【Ｆターム（参考）】

5G315CA01

5G315CB01

5G315CC02

5G315CD11

(57)【要約】

【課題】耐火性能の低下を抑制することができる耐火ケーブルを提供すること。
【解決手段】導体（１）と、前記導体（１）の周りに縦添え巻きされた耐火テープ（２）と、前記導体（１）の周りに横巻きされた耐火テープ（２）と、を有することを特徴とする、耐火ケーブル（７ａ、７ｂ）。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

導体と、
前記導体の周りに縦添え巻きされた耐火テープと、
前記導体の周りに横巻きされた耐火テープと、
を有することを特徴とする、耐火ケーブル。

【請求項2】

請求項１に記載の耐火ケーブルであって、
前記横巻きされた耐火テープは前記縦添え巻きされた耐火テープの周りに配置されていることを特徴とする、耐火ケーブル。

【請求項3】

請求項１または２に記載の耐火ケーブルであって、
前記縦添え巻きの巻き方向と、前記横巻きの巻き方向とが同じ方向であることを特徴とする、耐火ケーブル。

【請求項4】

導体の周りに耐火テープを縦添え巻きまたは横巻きの一方で巻く工程と、
前記耐火テープを巻かれた前記導体の周りに耐火テープを縦添え巻きまたは横巻きの他方で巻く工程と、
を有することを特徴とする、耐火ケーブルの製造方法。

【請求項5】

請求項４に記載の耐火ケーブルの製造方法であって、
導体の周りに耐火テープを縦添え巻きで巻く工程の後に、前記耐火テープを巻かれた前記導体の周りに耐火テープを横巻きで巻く工程を行うことを特徴とする、耐火ケーブルの製造方法。

【請求項6】

請求項４または５に記載の耐火ケーブルの製造方法であって、
前記縦添え巻きの巻き方向と、前記横巻きの巻き方向とが同じ方向であることを特徴とする、耐火ケーブルの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は耐火ケーブルおよび耐火ケーブルの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ビルや地下街等の防災設備の電気配線として使用される耐火ケーブルは、その耐火性能が消防庁告示により規定されている。

【0003】

このような基準を満たす耐火ケーブルとして、導体の周囲に耐火層や絶縁体層、シース等を配置したケーブルが知られている。たとえば、特許文献１では、導体に耐火テープ（マイカテープ）をラップ巻きして耐火テープ部を形成することが開示されている。また近年、耐火テープを縦添え巻きしその周囲にガラスヤーンを巻き付けた耐火層も知られている。耐火テープは、ケーブル燃焼時に発生する導電性炭化物や、その生成ガス等から導体を保護し、導体の周囲の絶縁性を維持する役割を果たす。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－１０００６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

耐火ケーブルを得るために、導体の周りへの耐火テープの巻き方として、テープを螺旋状に巻いていく横巻きと、テープの長さ方向と導体の長さ方向とを平行にしてテープを巻いていく縦添え巻きとが考えられる。図１Ａ、Ｂは、このような横巻きと、縦添え巻きとをそれぞれ示す。

【0006】

図１Ａの上段は導体１に耐火テープ２を横巻きしている所を示し、中段は耐火テープ２が横巻きされた導体１を示す。
図１Ａの下段は、上記の様にして耐火テープ２が巻かれた導体１が曲げられた様子を示している。図１Ａの下段の矢印に示されるように、曲げられると、湾曲部の外側に耐火テープ２の隙間が生じやすい。このような隙間は、燃焼時に発生する導電性炭化物の侵入口となるため短絡の原因となる。

【0007】

一方、図１Ｂの上段は、導体１に耐火テープ２を縦添え巻きしている所を示し、中段は耐火テープ２を縦添え巻きした後に、さらにガラスヤーン３が横巻きされた導体１を示す。このように耐火テープ２を縦添え巻きした場合、耐火テープ２を押さえるためにガラスヤーン３を巻くことになる。
図１Ｂの下段は、ガラスヤーン３が巻かれたことにより、ガラスヤーン３間で耐火テープ２が浮き上がり隙間が生じた様子を示す。このような隙間も、燃焼時に発生する導電性炭化物の侵入口となるため短絡の原因となる。

【0008】

本発明の目的は、耐火テープの巻き方に起因する耐火性能の低下を抑制することができる耐火ケーブル、および当該耐火ケーブルの製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様によれば、
導体と、
前記導体の周りに縦添え巻きされた耐火テープと、
前記導体の周りに横巻きされた耐火テープと、
を有することを特徴とする、耐火ケーブルが提供される。

【0010】

また、本発明の他の一態様によれば、
導体の周りに耐火テープを縦添え巻きまたは横巻きの一方で巻く工程と、
前記耐火テープを巻かれた前記導体の周りに耐火テープを縦添え巻きまたは横巻きの他方で巻く工程と、
を有することを特徴とする、耐火ケーブルの製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、耐火テープの巻き方に起因する耐火性能の低下を抑制することができる耐火ケーブル、および当該耐火ケーブルの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１Ａは、耐火テープが横巻きされたときの耐火性能の低下要因を説明するための図であり、図１Ｂは、耐火テープが縦添え巻きされたときの耐火性能の低下要因を説明するための図である。

【図2】図２Ａは、実施の形態１に係る耐火テープの巻き方を説明するための図であり、図２Ｂは、耐火テープが巻かれた導体の断面模式図である。

【図3】図３Ａは、実施の形態２に係る耐火テープの巻き方を説明するための図であり、図３Ｂは、耐火テープが巻かれた導体の断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態に係る耐火ケーブルにおける耐火テープの巻き方、および耐火テープが巻かれた導体の構成等について図を参照しつつ説明する。

【0014】

［実施の形態１］
図２Ａは、実施の形態１に係る耐火ケーブルにおける耐火テープ２の巻き方を示し、図２Ｂの左図は、このようにして耐火テープ２が巻かれた導体１の断面模式図を示す。

【0015】

図２Ａに示されるように、実施の形態１に係る耐火ケーブルの製造方法においては、導体１の周りに耐火テープ２を横巻きする工程と、その後に、導体１の周りに耐火テープ２を縦添え巻きする工程とを有する。すなわち、耐火テープ２を縦添え巻きする工程は、耐火テープ２を横巻きする工程の後に行われる。以下、それぞれの工程について説明する。

【0016】

耐火テープ２を横巻きする工程では、導体１の周りに耐火テープ２を螺旋状に巻いていく。横巻きする工程では、導体１の周囲に既に巻かれた耐火テープ２の一部に、次に巻かれる耐火テープ２の一部が重なるように螺旋状に巻いていき、耐火テープ２同士が重なって隙間が生じないようにすることが好ましい。このように、一部が重なるように巻くために、耐火テープ２は、その長さ方向が、導体１の長さ方向に対して垂直ではなくある程度の角度をもって斜めになるように巻かれていく。当該角度は、耐火テープ２の所望の重なり２’の程度に応じて適宜設定されればよい。耐火テープ２を横巻きする工程では、二重またはそれ以上重ねて耐火テープ２を横巻きしてもよい。

【0017】

縦添え巻きする工程では、導体１の長さ方向と耐火テープ２の長さ方向とが平行になるようにして、導体１の周りに耐火テープ２を巻いていく。より具体的には、例えば、耐火テープ２の幅方向の一端から他端の方向に向かって導体１に耐火テープ２を巻いていく。耐火テープ２の幅は、縦添え巻きしたときの耐火テープ２の所望の重なり２’の程度に応じて適宜設定されればよい。耐火テープ２を縦添え巻きする工程では、二重またはそれ以上重ねて耐火テープ２を縦添え巻きしてもよい。

【0018】

上記の横巻きの巻き方向と、縦添え巻きの巻き方向とは、同じであっても異なっていてもよいが、本実施の形態においては、両者の巻き方向は図２Ａの白抜き矢印に示されるように同じ方向である。横巻きの巻き方向と縦添え巻きの巻き方向とが同じ方向であることで、内側に巻かれた横巻きの耐火テープ２に対して、外側に縦添え巻きした耐火テープ２が、締めつけるように作用し、耐火テープ２の隙間がより生じにくくなる。

【0019】

本実施の形態においては、耐火テープ２を縦添え巻きする工程の後に、ガラスヤーン３などを横巻きする工程（押え巻き）をさらに有することが好ましい。ガラスヤーン３などを横巻きすることで、縦添え巻きされた耐火テープ２を押さえて剥がれてしまうことを防止できる。ここでガラスヤーン３などを巻くと、上述のように耐火テープ２が浮き上がり隙間が生じやすいが、本実施の形態では縦添え巻きされた耐火テープ２の内側に横巻きされた耐火テープ２があるため導体１が露出しにくい。

【0020】

図２Ｂの左図は、上記のように耐火テープ２が巻かれた導体１の断面模式図を示す。導体１は、導体１の周りに縦添え巻きされた耐火テープ２と、導体１の周りに横巻された耐火テープ２との両方を有する。
より具体的には、本実施の形態においては、耐火テープ２が巻かれた導体１は、導体１により近い内側の横巻きされた耐火テープ２と、その外側の縦添え巻きされた耐火テープ２と、その外側のガラスヤーン３とを有する。以下、それぞれの構成の詳細について説明する。

【0021】

導体１は、電気を導通可能な材料で構成されていればよく、例えば銅から構成される線状の部材である。また、その径は、耐火ケーブルの用途に応じて適宜選択される。

【0022】

耐火テープ２は耐火性を有すれば特に制限されない。本実施の形態において、耐火テープ２はマイカテープである。マイカテープは高温でも絶縁性を発揮するテープである。マイカは暗緑色を呈する天然鉱物であり（「雲母」とも称される）、電気絶縁性、耐熱性に優れる物質である。マイカそのものは鉱物であるが、テープ状に加工されると、良好な可撓性を示し、ケーブルに好適な材料となる。マイカテープは、ガラスクロスにマイカを接着したガラスマイカテープであってもよく、ポリエチレン等のプラスチックフィルムにマイカを接着したプラスチックマイカテープであってもよい。なお、マイカテープは耐火テープ２の一例であって他の素材によるテープが使用されてもよい。
縦添え巻きされる耐火テープ２と、横巻きされる耐火テープ２とは、同じ種類のテープであってもよいし、異なる種類のテープであってもよい。また、耐火テープ２を、二重またはそれ以上重ねて縦添え巻きする場合、それぞれの耐火テープ２は、同じ種類のテープであってもよいし、異なる種類のテープであってもよい。同様に、耐火テープ２を、二重またはそれ以上重ねて横巻きする場合、それぞれの耐火テープ２は、同じ種類のテープであってもよいし、異なる種類のテープであってもよい。

【0023】

ガラスヤーン３は、特に制限されず、公知のガラスヤーン３とすることができる。本実施の形態において、ガラスヤーン３は原糸を複数本含み、当該複数の原糸が撚り合わせられた構造を有している。ガラスヤーン３中に含まれる原糸の数は、ガラスヤーン３に要求される強度や、各原糸の太さ等に応じて適宜選択される。

【0024】

図２Ｂの中央に示されるように、耐火テープ２が巻かれた導体1は、その周りに絶縁体層４をさらに有していてもよい。絶縁体層４を形成することで耐火絶縁線心５ａが得られる。例えば、絶縁体層４は、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン等を押出して形成される。

【0025】

ポリオレフィンの例には、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン・アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、エチレン・アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・プロピレン・三元共重合体、エチレン・ブテン共重合体等が含まれる。
また、ポリオレフィンの例には、メタロセン触媒によりエチレンにプロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、オクテン等のα－オレフィンや環状オレフィン等を１種または２種以上共重合させた共重合体も含まれる。これらは単独または混合して使用される。
これらのうち、耐火性能、環境保全などの観点から、絶縁体層４の材料として、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を含むことが好ましく、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）単独がより好ましい。
絶縁体層４は、上記塩化ビニル樹脂やポリオレフィン等の絶縁性の樹脂以外に、酸化防止剤、紫外線安定剤等の添加剤を必要に応じて含んでいてもよい。
ただし、難燃剤を含むと、絶縁体層４の電気特性や耐水性等が低下する場合があるため、難燃剤は含まないことが好ましい。

【0026】

図２Ｂの右側に示されるように、耐火絶縁線心５ａはその周りがシース６で被覆され、これが複数本（図２Ｂでは３本）で撚り合わされ、耐火ケーブル７ａとなる。シース６は、例えば、塩化ビニル樹脂やポリオレフィン、もしくはこれらの樹脂に難燃剤を配合した難燃性ポリマー等を押し出して形成される。
ポリオレフィンの種類は、上述の絶縁体層４で挙げたポリオレフィンと同様でよい。当該ポリオレフィンは、単独または混合して使用される。
シース６の材料としては、中でも、塩化ビニル樹脂、難燃性ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン・アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、エチレン・アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）等のエチレン系コポリマーとの混合ポリマーに難燃剤を配合した組成物が、難燃性、耐火性能、耐外傷性、耐耐光性等の観点で好ましい。また、端末処理の際の被覆（シース）除去性の観点からは、難燃性ポリエチレンが特に好ましい。

【0027】

シース６が含む難燃剤の例には、酸化アンチモン、酸化モリブテン等の金属酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水和物、ハロゲン系難燃剤、赤リン等のリン系難燃剤等が含まれる。
これらの中でも、環境保全性の観点から、ノンハロゲン系の難燃剤が好ましく、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水和物が好ましい。
また、シース６は、必要に応じて、架橋剤、架橋助剤、酸化防止剤、滑剤等をさらに含んでいてもよい。また、シース６は、電子線や有機過酸化物等で架橋されてもよい。

【0028】

［実施の形態２］
図３Ａは、実施の形態２に係る耐火ケーブルにおける耐火テープ２の巻き方を示し、図３Ｂの左図は、このようにして耐火テープ２が巻かれた導体１の断面模式図を示す。

【0029】

図３Ａに示されるように、実施の形態２に係る耐火ケーブルにおける耐火テープ２の巻き方は、先に、導体１の周りに耐火テープ２を縦添え巻きする工程と、その後に、導体１の周りに耐火テープ２を横巻きする工程とを有し、縦添え巻きと横巻きの順番が逆である点で実施の形態１と異なる。以下、実施の形態２について、実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同様の構成等については同様の符号を付すなどして、その説明を省略する。

【0030】

本実施の形態において、縦添え巻きする工程では、導体１の周りに耐火テープ２を縦添え巻きする。このとき、耐火テープ２の幅は、所望の耐火テープ２の重なり２’の程度に応じて適宜設定されればよい。耐火テープ２を縦添え巻きする工程では、二重またはそれ以上重ねて耐火テープ２を縦添え巻きしてもよい。

【0031】

本実施の形態において、横巻きする工程では、耐火テープ２を縦添え巻きされた導体１の周りに耐火テープ２を横巻きする。このようにすることで、縦添え巻きされた耐火テープ２を横巻きする耐火テープ２で押さえることができる。すなわち、ガラスヤーン３の代わりに耐火テープ２を横巻することで縦添え巻きされた耐火テープ２を押さえることができる。これにより、縦添え巻きされた耐火テープ２の周りにガラスヤーン３を巻く必要がなくなり、ガラスヤーン３を不要とすることができる。このようにガラスヤーン３を不要とすることができるので、ガラスヤーン３が巻かれることによって耐火テープ２が浮き上がり、隙間が生じることがない。導体１の長さ方向に対する横巻きされている耐火テープ２の角度は、耐火テープ２の所望の重なり２’の幅に応じて適宜設定されればよい。耐火テープ２を横巻きする工程では、二重またはそれ以上重ねて耐火テープ２を横巻きしてもよい。
なお、本実施形態でも、縦添え巻きした耐火テープ２の周りにガラスヤーン３を巻いてもよい。

【0032】

上記の縦添え巻きの巻き方向と、横巻きの巻き方向は、同じであっても異なっていてもよいが、本実施の形態においては、両者の巻き方向は図３Ａの白抜き矢印に示されるように同じ方向である。縦添え巻きの巻き方向と横巻の巻き方向とが同じ方向であることで、内側に巻かれた縦添え巻きの耐火テープ２を、外側に巻かれた横巻きの耐火テープ２が、締めつけるように作用し、耐火テープ２の隙間がより生じにくくなる。

【0033】

図３Ｂの左図は、上記のように耐火テープ２が巻かれた導体１の断面模式図を示す。本実施の形態において、耐火テープ２が巻かれた導体１は、導体１により近い内側の縦添え巻きされた耐火テープ２と、その外側の横巻された耐火テープ２とを有する。なお、ガラスヤーン３は本実施の形態においては不要とすることができるので、実施の形態１と異なり、基本的にガラスヤーン３は無い。
なお、本実施の形態においても、図３Ｂの中央図、および右図に示されるように絶縁体層４を形成して耐火絶縁線心５ｂを得て、耐火絶縁線心５ｂをシース６で被覆してこれを複数本撚り合わせて耐火ケーブル７ｂを得る。これは実施の形態１と同様である。

【0034】

（効果）
実施の形態１、２に係る耐火ケーブル７ａ、ｂは、導体１の周りに縦添え巻きされた耐火テープ２と、横巻された耐火テープ２との両方を有する。これにより、互いの欠点を補完し、耐火性能が高くなる。

【0035】

［実験］
実施例１、２および比較例１、２の耐火ケーブルを以下のように作製して、それぞれの耐火性能を評価した。

【0036】

実施例１の耐火ケーブルは、断面積１５０ｍｍ^２の銅導体に２枚のマイカテープをそれぞれ縦添え巻きし、その後に、２枚のマイカテープをそれぞれ横巻きして耐火層（４層のマイカテープ）を形成した。その後、耐火層の周りに、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を押しだし被覆して絶縁体層４を形成し、耐火絶縁線心を得た。その後、耐火絶縁線心の外周に難燃性ポリエチレン（酸素指数（ＪＩＳ Ｋ７２０１）２７）を押し出し被覆してシース６を形成し、これを３本撚り合わせて耐火ケーブルを得た。
実施例２の耐火ケーブルは、導体１に２枚のマイカテープをそれぞれ横巻きし、その後に、２枚のマイカテープをそれぞれ縦添え巻きし、その後にガラスヤーン３を横巻きして耐火層（４層のマイカテープ）を形成した以外は、実施例１と同様にした。

【0037】

比較例１の耐火ケーブルは、導体１に４枚のマイカテープをそれぞれ縦添え巻きし、その後にガラスヤーン３を横巻きして耐火層（４層のマイカテープ）を形成した以外は実施例１と同様にした。
比較例２の耐火ケーブルは、導体１に４枚のマイカテープをそれぞれ横巻きして耐火層（４層のマイカテープ）を形成した以外は実施例１と同様にした。
なお、実施例１、２および比較例１、２において、縦添え巻き、および、横巻きの巻き方向はいずれも同じ方向とした。

【0038】

上記のようにして作製した実施例および比較例の耐火ケーブルを日本電線工業会規格ＪＣＳ７５０９に準拠した露出試験および電線管試験を行うことによって耐火性能を評価した。

【0039】

露出試験は、１．３ｍの耐火ケーブルを被試験体として使用し、耐火ケーブルの自重の２倍の荷重をかけながら耐火試験を実施した。電線管試験は、１．３ｍの耐火ケーブルを被試験体として使用し、これを長さ４００ｍｍの金属製電線管に挿入して電線管の両端にロックウールを充填し、耐火試験を実施した。
かかる耐火試験に際し、その耐火試験前後および耐火試験中の絶縁耐力や絶縁抵抗を観察し測定した、観察結果および測定結果を表１に示す。
絶縁耐力は表１に記載の一定電圧を一定時間印加し、絶縁破壊が起こったかどうかを評価しており、絶縁破壊が生じなかった場合を「良」としている。
絶縁抵抗の測定ではまず、３本の耐火絶縁線心の撚りを解き、１本の耐火絶縁線心と２本の耐火絶縁線心とに分け、１本の耐火絶縁線心の絶縁抵抗の値と２本の耐火絶縁線心の絶縁抵抗の値とをそれぞれ測定し、当該絶縁抵抗の低いほうの値を採用する。当該値が１本の耐火絶縁線心に由来する値であればその値に心数（１心）を乗じ、２本の耐火絶縁線心に由来する値であればその値に心数（２心）を乗じ、これを結果として表１に示している。

【0040】

併せて、耐火試験終了後に、各サンプルに対して電圧を印加していき、当該サンプルが絶縁破壊を起こす電圧値（破壊電圧）および燃焼性も測定した。燃焼性は、燃焼後のケーブルの炭化長さ（燃焼距離）を金属製の定規で測定した。測定結果を表１に示す。また、耐火試験終了後に導通できるかどうかを調べた。その結果も表１に示す。

【0041】

【表1】

【0042】

表１からわかるように、実施例１、２の耐火ケーブルは１時間耐火性能を満たし、比較例１、２の耐火ケーブルより耐火性能が高かった。これは実施例１、２の耐火ケーブルでは、縦添え巻きの耐火テープ２と横巻きの耐火テープ２とが組み合わされているのに対して、比較例１、２の耐火ケーブルでは、どちらか一方の巻き方の耐火テープ２しか有していないからである。そのため、実施例では、巻き方に起因する欠点が克服されているので耐火性がより高く、比較例では欠点が克服されていないため耐火性がより低いと考えられる。

【産業上の利用可能性】

【0043】

本発明の耐火ケーブルは、耐火性能が求められる環境下の配線に有用である。

【符号の説明】

【0044】

１ 導体
２ 耐火テープ
２’ 耐火テープの重なり
３ ガラスヤーン
４ 絶縁体層
５ａ、５ｂ 耐火絶縁線心
６ シース
７ａ、７ｂ 耐火ケーブル

【図1】

【図2】

【図3】