難燃剤：種類、選定、およびバルク供給 – RawSource

垂直燃焼試験に合格しなければならないケーブルジャケット。家具の可燃性基準が通さない軟質フォーム。OEM顧客が禁止している塩素を使わずに防火等級を必要とするエンジニアリングプラスチック。これらはすべて難燃性の課題であり、その解決は、適切な添加剤の化学的性質を、ポリマー、プロセス温度、そして合格しなければならない防火試験に適合させることに帰着します。

要点： 難燃剤とは、燃焼を妨げる添加剤（あるいは、より稀には反応性コモノマー）であり、気相（炎を養うラジカルを捕捉する）または凝縮相（保護的なチャーを形成する、あるいは水を放出して冷却・希釈する）のいずれかで作用します。主なファミリーは以下のとおりです リン酸エステル （汎用性が高く、多くは可塑剤も兼ねる）、 金属水酸化物 アルミナ三水和物や水酸化マグネシウムなど（安価で吸熱性があり、高充填で使用される）、 膨張系 （酸源、炭素源、そして膨張するチャーを形成する発泡剤）、 窒素系相乗剤 （メラミンとその塩）、 ホウ素化合物、および 三酸化アンチモン （ハロゲン系を強化する相乗剤であり、単独では使用しない）。選定は以下によって決まります ポリマー、 プロセス温度、 許容できる充填量、 防火試験、そしてますます、その用途が ハロゲンフリー の解決策を必要とするかどうか。

難燃剤とは何か？

燃焼には自己持続的なループの中で3つのものが必要です：熱、燃料（ポリマーが分解する際に放出する揮発性の断片）、そして炎の中で連鎖を運ぶフリーラジカル。難燃剤はそのうちの1つ以上に作用してこのループを断ち切ります。一部は 気相で作用し、炎のラジカルを消す物質を放出することで、ポリマーに戻る熱を減らします。他のものは 凝縮相で作用し、下のポリマーを保護し炎の燃料を枯渇させる炭化したチャー層を促進する、あるいは吸熱的に分解して熱を吸収し、可燃性ガスを希釈する水蒸気を放出します。ほとんどは 添加型 （配合中にポリマーに混合される）です。より少数のものは 反応型 （ポリマー骨格に組み込まれるため、移行して抜け出すことができない）です。個々の化合物の同定および特性データは、以下のような一次資料で公開されています PubChem.

添加型と反応型、そしてハロゲンフリーへの移行

ほぼすべての選定において2つの区別が枠組みとなります。1つ目は 添加型と反応型：添加型難燃剤はよりシンプルで低コストですが、時間とともに移行、ブルーム、あるいは抽出されることがあります。反応型はポリマーに結合しており永続的ですが、適合する化学的性質を必要とします。2つ目は ハロゲン系とハロゲンフリーです。ハロゲン系（臭素系および塩素系）難燃剤は非常に効果的な気相剤ですが、多くの市場やOEMは以下へと移行しています ハロゲンフリー 廃棄時、煙、および規制上の理由から、この系へと。リン酸エステル、金属水酸化物、膨張系および窒素系、ホウ素はすべてハロゲンフリーの経路です。規制状況は地域、物質、最終用途によって異なるため、お客様の市場と用途について特定の製品の状況をご確認ください。

難燃剤ファミリー

リン酸エステル — 汎用性が高く、しばしば二機能の可塑剤

主に凝縮相（チャー促進）で作用し、一部気相活性も持つリン系の液体および固体で、その多くは 可塑化 も行い、2つの役割を同時に果たします。これらはRawSourceの製品ラインの中核です。主力製品は以下のとおりです リン酸トリエチル（TEP） および リン酸トリメチル（TMP） （低粘度で、溶剤や中間体としても使用される）、トリアリールリン酸である リン酸トリフェニル（TPP）, リン酸トリクレジル（TCP）, リン酸トリキシレニル（TXP） および イソプロピル化リン酸トリフェニル（IPPP）、そしてアルキルアリール系可塑剤兼難燃剤である クレジルジフェニルリン酸（CDP）, イソデシルジフェニルリン酸（IDDP） および 2-エチルヘキシルジフェニルリン酸（DPO）。トリアルキルグレードである トリス（2-エチルヘキシル）リン酸（TOF）, トリス（2-ブトキシエチル）リン酸（TBEP） および トリイソブチルリン酸（TIBP） は可塑剤、消泡、低温用途の役割を果たし、 リン酸トリブチル（TBP） は溶剤／消泡リン酸で、 トリス（1-クロロ-2-プロピル）リン酸（TCPP） はポリウレタンフォームで広く使用される塩素化リン酸です。高チャーのエンジニアリングプラスチック用途には、ケージ型二環式の リン酸（PEPA）.

金属水酸化物 — 安価、吸熱性、高充填

吸熱的に分解し、熱を吸収してポリマーを冷却し燃焼ガスを希釈する水を放出する一方、残留した酸化物が保護層を形成する鉱物系充填剤です。安価でハロゲンフリーですが、 高い配合量 （多くは40～60%）で使用されるため、機械的特性に影響を与えます。 水酸化アルミニウム（ATH） は世界で最も使用量の多い難燃剤です。 水酸化マグネシウム（MDH） はより高い温度で分解するため、ATHの分解点を超えて加工されるポリマーに適しています。 酸化マグネシウム および煙抑制効果のある ハイドロタルサイト が鉱物系の一群を完成させます。

膨張型システム — 膨張する炭化層バリア

膨張型難燃剤は3つの構成要素からなるパッケージです。 酸源, a 炭素源 そして 発泡剤 これらが加熱時に協働して厚く断熱性のある炭化層へと膨張します。 ポリリン酸アンモニウム（APP） は酸源であり、ほとんどのハロゲンフリー膨張型コーティングおよびコンパウンドの骨格です。 ペンタエリトリトール は古典的な炭素／炭化層形成剤であり、窒素源である メラミン が発泡ガスを供給します。この三者は膨張型防火塗料や多くのハロゲンフリーポリオレフィンコンパウンドの中核です。

窒素系相乗剤 — メラミンとその塩

窒素系添加剤は不活性ガスを放出して炎を希釈し炭化を促進し、特に窒素含有ポリマーで良好に機能します。 メラミン, メラミンシアヌレート （無充填ナイロン用の標準的な難燃剤）および メラミン・ホルムアルデヒド樹脂 がこの領域をカバーし、リンと組み合わせてリン・窒素の相乗効果を得ることが多いです。

ホウ素化合物 — 炭化、ガラス層および残光制御

ホウ素系添加剤は炭化を促進し、保護的なガラス質層を形成し、残光と煙を抑制します。 ホウ酸亜鉛 は相乗剤として、また三酸化アンチモンの部分的代替として広く使用されています。 ホウ酸 および ホウ砂（ホウ酸ナトリウム十水和物） はセルロース系および木材処理の標準です。

三酸化アンチモン — 単独ではなく相乗剤

三酸化アンチモン（ATO） は単独ではほとんど難燃効果がありません。これは 気相相乗剤 であり、ハロゲン系難燃剤の効率を大幅に高め、配合設計者がその使用量を減らせるようにします。したがってハロゲン源とともに指定され、ハロゲンフリーシステムの一部ではありません。お客様の市場および用途における規制状況をご確認ください。

ホスフィネートおよびその他のエンジニアリングプラスチック向け選択肢

高温で加工されるガラス充填エンジニアリングプラスチック（PA、PBT）向けには、 アルミニウムジエチルホスフォネート が主要なハロゲンフリー凝縮相選択肢であり、通常は窒素系相乗剤と組み合わせられます。次のようなリン酸塩、 リン酸二アンモニウム（DAP）, リン酸二水素アンモニウム（MAP） および リン酸尿素 はセルロース系、繊維、木材の防火処理の役割を担います。

難燃剤の作用機構

難燃剤の選び方

5つの質問に沿って検討してください。 ポリマーおよびプロセス温度： 添加剤はコンパウンド化および使用時の温度に耐えなければなりません。だからこそMDHは分解点を超える場合にATHを代替し、ホスフィネートは高温エンジニアリングプラスチックに適しています。 許容できる配合量： 鉱物系水酸化物は機械的特性を変える高い配合量を必要とする一方、リンおよび膨張型システムはより少ない添加量で機能します。 防火試験： 合格すべき規格（垂直燃焼、グローワイヤー、コーンカロリメーター、家具またはケーブル規格）が目標を設定し、多くの場合は系統をも決定します。 ハロゲンフリーか否か： 現在多くのOEMおよび市場がハロゲンフリーを要求しており、これはリン、鉱物、膨張型、窒素、ホウ素の経路を指し示します。 副次的機能： 可塑化も行うリン酸エステルや、煙も抑制するホウ酸塩は、2つの役割を果たして配合を簡素化できます。理論ではなく、実際の部品での防火試験で最終パッケージを検証してください。

難燃剤の使用先

難燃剤のバルク購入

RawSourceは、難燃剤の製品群を生産者から直接調達しています：リン酸エステル群一式（TEP、TMP、TPP、TCP、TXP、IPPP、CDP、IDDP、DPO、TBEP、TIBP、TBP、TCPP）、鉱物系水酸化物（ATH、MDH）、発泡性成分（APP、ペンタエリトリトール、メラミンおよびその塩類）、ホウ素化合物（ホウ酸亜鉛、ホウ酸、ホウ砂）、アルミニウムジエチルホスフォネート、および三酸化アンチモン相乗剤。ご相談ください： ポリマー、加工温度、合格すべき燃焼試験、最大配合量、そしてその用途がハロゲンフリーである必要があるかどうかをお知らせいただければ、ロットごとのCoA、TDS、SDSを添えて適切な製品またはシステムをお見積もりいたします。これらの製品の多くは可塑剤や溶剤としても使用でき、それは以下の基本素材と併せて整理されています アミンガイド 窒素系相乗剤について。規制上の状態、適合性、および安全な取り扱いは購入者の責任です。ご自身の管轄区域について確認してください。

よくある質問

難燃剤とは何か、どのように機能するのか？

難燃剤は、燃焼を中断させる添加剤または反応性コモノマーです。炎を維持するラジカルを捕捉することで気相で作用するか、あるいは保護炭化層を形成したり、吸熱分解してポリマーを冷却し、可燃性ガスを希釈する水を放出することで凝縮相で作用します。

難燃剤の主な種類は何か？

主な系統は、リン酸エステル、金属水酸化物（三水和アルミナと水酸化マグネシウム）、発泡系（酸源、炭素源、発泡剤）、窒素系相乗剤（メラミンおよびその塩類）、ホウ素化合物、エンジニアリングプラスチック向けのホスフィネート、そしてハロゲン系システムの相乗剤としての三酸化アンチモンです。

ハロゲンフリー難燃剤とは何か？

ハロゲンフリー難燃剤は臭素や塩素を含みません。リン酸エステル（非塩素化グレード）、金属水酸化物、発泡系および窒素系システム、ホウ素化合物、ホスフィネートはすべてハロゲンフリーの手段であり、現在多くのOEMや市場がこれらを求めています。ご自身の特定の製品と市場について規制上の状態を確認してください。

ポリウレタンフォームにはどの難燃剤が使用されるか？

ポリウレタンフォームには通常、液状のリン酸エステルが使用され、硬質および軟質フォームではトリス（1-クロロ-2-プロピル）ホスフェート（TCPP）が一般的で、低粘度のハロゲンフリーリン酸剤が求められる場合にはリン酸トリエチル（TEP）が使用されます。適切なグレードはフォームシステムと燃焼試験によって決まります。

なぜ三酸化アンチモンは難燃剤と併用されるのか？

三酸化アンチモンは単独ではほとんど効果がありません。それはハロゲン系難燃剤の効率を大幅に高める気相相乗剤であり、配合者は添加剤の総量を減らして防火等級に到達できます。常にハロゲン源と併用され、ハロゲンフリーの解決策として使われることはありません。

発泡性難燃剤とは何か？

発泡系は3つの部分からなるパッケージ——ポリリン酸アンモニウムなどの酸源、ペンタエリトリトールなどの炭素源、メラミンなどの窒素系発泡剤——であり、加熱されると膨張して厚い断熱炭化層を形成し、基材を保護します。これはほとんどのハロゲンフリー防火コーティングの基盤です。

プラスチック用の難燃剤はどのように選べばよいか？

まずはポリマーとその加工温度、合格すべき燃焼試験、機械的特性を損なわずに許容できる配合量、そしてその用途がハロゲンフリーである必要があるかどうかから始めます。鉱物系水酸化物は高配合でポリオレフィンに適し、ホスフィネートとメラミンシアヌレートはエンジニアリングプラスチックに適し、リン酸エステルはポリ塩化ビニルやフォームに適します。実際の部品で実際の燃焼試験を行って確認してください。

編集上の注記。 本記事は、工業および専門分野の購入者や配合者向けの一般的な技術ガイダンスです。メカニズム、系統の特性、選定ガイダンスは、ご自身のラインや関連する燃焼試験に照らして検証すべき、典型的で一般化された参考情報です。購入されるグレードは分析証明書（CoA）と技術データシート（TDS）に準拠します。本記事のいかなる内容も安全性、健康、有効性を主張するものではありません。難燃剤には特有の取り扱いおよび危険性の要件があり、いくつかは進化し続ける規制の対象となっています——取り扱い前には必ず最新の安全データシート（SDS）を参照し、ご自身の用途および管轄区域についての規制上の状態、制限、適合性を確認してください。RawSourceは明示または黙示を問わずいかなる保証も行わず、本情報の使用について一切の責任を負いません。