EV向けハロゲンフリー難燃剤：主要なニーズと課題
作成日 02.26
電気自動車が普及するにつれて、自動車の安全性は変化しています。バッテリー火災の防止と人々の安全確保が主な目標です。これにより、使用される材料の種類が変化し、非ハロゲン系難燃剤頼れる選択肢となりつつあります。それらはより安全で、環境に優しく、長持ちします。
この記事では、自動車業界が時代遅れの解決策を捨てつつある理由と、将来の防火に必要なものについて探ります。
新エネルギー車（NEV）における難燃性材料の特別要件
バッテリーは電気自動車の最も重要な部分であり、熱と電気に関するいくつかの問題が伴います。このため、バッテリーケース、充電器、モーターなどの素材は非常に強力である必要があります。
1. 高い熱安定性と耐熱性
EV材料は、分解したり弱くなったりすることなく、熱に耐える必要があります。バッテリーやモーター周辺の部品は常に高温になっています。何かがうまくいかない場合、温度は急速に上昇する可能性があります。ここで使用される耐火性材料は、非常に熱安定性がなければなりません。プラスチック部品が高温で製造される際に強度を維持し、最終製品が自動車と同じくらい長持ちすることを保証する必要があります。
2. 乗員安全のための低煙・低毒性
燃焼シナリオでは、乗員にとって最も差し迫った脅威は、火災そのものよりも煙の吸入であることがよくあります。電気自動車は密閉された環境です。火災が発生した場合、車内の視界と空気の質は数秒で低下します。
- 避難時間：材料は、出口を不明瞭にするような、濃く黒い煙を放出しないこと。
- 毒性：燃焼生成物は、乗客が避難する前に無力化されるのを防ぐために、毒性が低い必要があります。この要件は、特に難燃剤の化学組成を対象としており、重い揮発性ガスを放出するよりも炭化物を形成しやすい添加剤を優先します。
3.軽量化と電気的性能
航続距離の不安は、EV消費者の主な懸念事項であり続けています。航続距離を最大化するには、車両重量を最小限に抑える必要があります。難燃剤は効果を発揮するために高い配合量が必要な場合が多く、プラスチックの密度を増加させる可能性があります。業界は、軽量化の取り組みをサポートするために、低配合レベルで高い難燃性を提供するソリューションを求めています。
さらに、EVは高電圧システム（多くの場合400Vから800V）で動作するため、材料は優れた電気絶縁体として機能する必要があります。これには高い比較トラッキング指数（CTI）が、電気的破壊、漏電、トラッキングを防ぐために必要です。これらは短絡や火災につながる可能性があります。
4. 厳格な試験基準（UL94、GB 38031）
準拠は必須です。材料は厳格な国際および地域安全試験に合格する必要があります。
- UL94：プラスチック材料の安全性と難燃性に関する規格であり、基準となります。ほとんどのEVコンポーネントにはV-0等級が要求されます。これは、材料が垂直試験片で10秒以内に燃焼を停止し、燃焼した粒子を滴下しないことを意味します。
- GB 38031：この特定の電気自動車トラクションバッテリー安全に関する中国規格では、熱暴走イベントが発生した後、バッテリーパックは少なくとも5分間は発火または爆発してはならないと義務付けており、乗客の避難のための重要な時間枠を提供します。
従来のハロゲン系難燃剤のペインポイント
塩素または臭素を含むハロゲン系難燃剤は、長い間使用されてきました。安価で、目的を果たします。しかし、自動車がより安全で環境に優しくなるにつれて、これらの材料はもはや十分ではありません。
1. 有毒ガス放出と腐食性煙
燃焼するハロゲン系材料は、人体に有害で機器を損傷する有毒ガスを放出します。EV火災では、この煙は車の電子機器に悪影響を与え、救助を困難にし、車両を全損させる可能性があります。
2. 法規制不遵守（REACH、RoHS）
REACHやRoHSのような世界中の環境規制は、多くのハロゲン化物質が環境中に残留し、生態系に蓄積するため、それらを制限しています。さらに、これらのプラスチックはリサイクルが困難であり、中国の新しいEV安全規則もこの傾向に従い、重要な部品でハロゲンを排除しています。
3. 電子機器と重量への悪影響
ハロゲンはポリマーの電気的特性を経時的に悪化させる可能性があり、これはEVコネクタでは望ましくありません。一部のシステムでは、材料を重くしてEVの航続距離を短くする三酸化アンチモンも必要とされます。
非ハロゲン難燃剤の主な利点
非ハロゲン難燃剤への切り替えは、防火性能を低下させることなく問題を解決することです。これらの代替品は通常、リン、窒素、または水酸化物を使用しており、今日の自動車設計に適しています。
1. 環境に優しいプロファイルと規制遵守
主な利点は、環境に安全であることです。非ハロゲンオプションは、REACH、RoHS、WEEEなど、世界中の規制に準拠しています。
- 煙が少ない：燃焼時、ハロゲンタイプよりもはるかに煙の発生量が少なくなります。
- 毒性が低い：有害なハロゲン化水素を放出しません。このため、欧州、アジア、北米で自動車を販売する自動車メーカーに好まれています。なぜなら、地域ごとに材料を変更する必要がないからです。
2. 優れた熱安定性と電気的特性
非ハロゲン難燃剤は、電気自動車の高温環境下でも良好な性能を発揮します。
- バッテリーパック：バッテリーセル近傍の高温箇所でも機能し続けます。
- コネクタ：リン系難燃剤は、プラスチックの電気抵抗を強く維持するのに役立ちます。これにより、より小型で安全な高電圧コネクタの製造が可能になります。
3. 互換性と機械的性能
以前の難燃剤はプラスチックを弱くしていました。今日のハロゲンフリーオプションはこの問題を解決しました。ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンなどの自動車用プラスチックによく適合します。
- プロセス：これらの添加剤はよく混ざり合い、均一な材料になります。
- 耐久性：プラスチックを強く、柔軟に、衝撃に強く保ちます。これは、日常の運転振動にさらされる部品にとって重要です。
4. より安全で軽量な設計の実現
低密度で高効率を提供することにより、ハロゲンフリー難燃剤は車両全体の軽量化に貢献します。これは、エネルギー効率を向上させることで「グリーンモビリティ」イニシアチブをサポートします。さらに、安定したチャー層（燃焼材料の表面に形成される固体バリア）を形成する能力は、酸素と熱を効果的に遮断し、特定のポリマーマトリックスにおいて古い技術よりも効果的に火災の延焼を防ぎます。
結論
より安全で環境に優しいEVには、ハロゲンフリー難燃剤への切り替えが鍵となります。自動車技術が向上するにつれて、より良い材料が不可欠です。古いハロゲン系オプションは、毒性があり、電気伝導性が低いため、十分ではありません。ハロゲンフリー代替品はより安全で環境に優しく、持続可能性に向けた業界の推進に合致しています。それらを使用することは、乗客の安全を確保し、優れた品質を保証するのに役立ちます。
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