樹脂に難燃剤を配合して得られる物性

樹脂(プラスチック)に難燃剤を配合すると、主に「燃えにくくする」事が目的ですが、

実際にはそれ以外にも多くの物性変化が起こります。

材料設計ではかなり重要な添加剤です。

以下に、細かく整理致します。

■樹脂に難燃剤を配合する事で得られる物性

①難燃性(最も重要)

※最も大きな効果です。

・主な効果

→自己消化性の付与

→燃焼速度の低下

→燃焼の拡大防止

→燃焼時の滴下抑制

■代表的評価試験

・UL94燃焼試験

→ V-0

→ V-1

→ V-2

→ HB

※V-0が最も難燃性が高い

■メカニズム

※難燃剤は主に3つの作用をします。

1.ガス相難燃(燃焼ラジカル捕捉)

2.炭化層(チャー層)形成

3.吸熱分解(燃焼温度を下げる)

②発煙抑制

※難燃剤の種類によっては

・煙の発生量を低減

・有毒ガス低減

※特に、リン系、水酸化物系　で効果が高い。

③熱安定性向上

※燃焼温度に近い領域で

・熱分解温度の上昇

・熱劣化抑制

が起こる場合があります。

ただし、種類によっては逆に低下する場合もあります。

④炭化層(チャー)形成

※リン系難燃剤　等では表面に炭化層が形成されます。

　これにより

・酸素遮断

・熱遮断

・可燃ガス抑制

が起こります。

⑤熱伝導率の変化

※無機系難燃剤(多くは粉体)の場合

・水酸化マグネシウム

・水酸化アルミニウム

の充填量が多くなる為、熱伝導率向上が起こる事があります。

⑥機械物性の変化

※難燃剤は添加量が多いので、機械特性は大きく変化します。

・強度

→引張強度低下

→曲げ強度低下

※フィラー量増加の為

・剛性

→曲げ弾性率向上

・衝撃強度

→低下する事が多い

⑦流動性(成形性)

※難燃剤は通常10～60％添加される為

・溶融粘度上昇

・流動性低下

つまり、成形が難しくなる事が多い

⑧比重増加

※無機難燃剤の場合比重が増加します。

・例

材料　　　 比重

・PP　　　：　0.9

・難燃PP　：　1.2～1.6

※軽量化設定では注意が必要。

⑨電気特性

※種類によっては変化します。

・良い変化

→絶縁性向上

・悪い例

→誘電率増加

※電子部品では重要

⑩耐トラッキング性向上

※電気製品で重要

・絶縁破壊防止

・電気火災防止

⑪耐候性の変化

※難燃剤の種類によっては

・紫外線劣化

・変色

が発生します。　特に

・臭素系難燃剤

で起こる事があります。

■主な難燃剤の種類

　種類　　　　　　　　　　 特徴

・臭素系　　　　　　　：　少量で高難燃

・リン系　　　　　　　：　低煙、環境対応

・窒素系　　　　　　　：　ハロゲンフリー

・水酸化アルミニウム　：　吸熱分解

・水酸化マグネシウム　：　高温難燃

・膨張型難燃剤　　　　：　チャー形成

■添加量の目安

　種類　　　　　 添加量

・臭気系　　：　5～20％

・リン系　　：　10～30％

・水酸化物　：　40～60％

■難燃剤が使用される製品

・家電筐体

・電子部品

・自動車内装

・電線被覆

・建材

二軸混錬コンパウンド試作