有機難燃剤と無機難燃剤：性能、安全性、用途に関する完全ガイド
作成日 12.17
適切な選択難燃剤プラスチック、電子機器、建材、または特殊ケーブルを作成する際に重要です。有機タイプまたは無機タイプのどちらを選ぶかは、製品が熱にどれだけ耐えられるか、燃焼時にどれだけ煙を発生させるか、規制を満たしているか、そしてどれだけ長持ちするかに影響します。
このガイドでは、これら2つの主要な難燃剤の違いについて説明します。化学的な作用、製造中の性能、環境への影響、最適な使用場所について見ていきます。最後には、どちらがあなたの製品により適しているかをより明確に理解できるようになります。
有機難燃剤とは何ですか？
有機難燃剤には炭素化合物が含まれています。これらの化合物には、リンエステル、窒素化合物、またはハロゲンフリーの有機リン酸エステル系の分子が含まれています。これらは、燃焼時にプラスチックと反応することによって機能します。通常、これは炭の保護層を形成するか、火を燃え続けさせる反応を停止させることを意味します。
知っておくべき重要なこと
- 通常は多くを使用する必要はありません（重量の5〜20%）。
- 彼らは多くのプラスチック（PA、PU、PC、ポリエステル、エポキシ樹脂など）でうまく機能します。
- 彼らは一部のプラスチックをより柔軟にしたり、機械的に強くしたりすることができます。
- ハロゲンなしで手に入れることができるので、毒性についての心配を減らすことができます。
- 彼らは通常、エンジニアリングプラスチックとよく機能します。なぜなら、彼らは似たような構造を持っているからです。
良いもの
- 彼らは火を止めるのが得意で、あまり使わなくても、素材が強いまま保たれます。
- 彼らはチャー層を作成するのを助け、熱と広がりを大幅に抑えます。
- 彼らは通常、プラスチックとよく混ざります。
- プラスチックの強度にはあまり影響を与えません。
- 彼らは薄いまたは精密な部品を作るのに適しており、これは電子機器において重要です。
デメリット
- 一部は燃焼時にガスを放出することがあります（例えば、一酸化炭素や窒素酸化物など）、しかし新しいタイプはこれを減少させます。
- 彼らは通常、鉱物ベースのオプションよりも高価です。
- 使用される化学物質によって熱の変化に対する耐性が異なります; 一部は非常に高温のプロセスには適していません。
無機難燃剤とは何ですか？
無機難燃剤、または鉱物難燃剤とも呼ばれるものは、アルミニウム水酸化物（ATH）、マグネシウム水酸化物（MDH）、ポリリン酸アンモニウム（APP）、およびいくつかの金属酸化物（亜鉛ホウ酸塩や三酸化アンチモンなど）などの鉱物ベースの材料で作られています。これらの材料は、主に化学反応ではなく物理的手段によって機能します。
知っておくべき重要なこと
- 本当に機能させるためには、通常それらがたくさん必要です（重量の30〜65%）。
- 彼らは熱を吸収し、熱を吸収する方法で分解し、多くの煙を止めることによって機能します。
- 彼らは天然鉱物から来ているため、環境に良いです。
- それらは、ケーブル関連のもの（特にHFFR）、ゴム、PEやPPのようなプラスチックで一般的に使用されています。
良いもの
- 彼らは煙を止めるのが得意で、鉱物ベースでハロゲンを含まないため、あまり毒性がありません。
- 彼らは安価であるため、ワイヤー絶縁や屋根などの大規模プロジェクトに最適です。
- 彼らは高温に対して優れた耐性を持っており、特にMDHと金属酸化物はさまざまな加工を可能にします。
- さらに、彼らは厳しい火災規制に準拠したハロゲンフリーケーブルにおいても有用です。
デメリット
- 多くのフィラーが必要ですが、これは主な欠点であり、物事を弱くし、柔軟性を低下させる可能性があります。
- 彼らは処理に干渉することができます（例えば、物をより厚くしたり、押し出すのが遅くなったり、より多くの力が必要になったりします）。
- それらは、薄い壁が必要な強いプラスチックではあまり良くありません。なぜなら、非常に多くのフィラーが必要だからです。
彼らの化学反応が火を消す方法
1. 有機難燃剤の働き
- 文字形成：有機リン酸塩などの一部の材料は、ポリマーの表面を乾燥させ、その後、下にある材料を熱から保護するための炭素層を形成し、火がつく可能性のあるガスの放出を遅らせます。
- ガス反応：ハロゲン化物またはリン化合物はフリーラジカルを放出します。これらは高エネルギーのH·およびOH·ラジカルと反応し、炎を維持し、消火します。
- 固体反応：いくつかの窒素/リン項目は、ポリマーが結合し、燃焼時に安定するのを助けます。これにより、材料が燃焼するガスに分解されるのが難しくなります。
2. 無機難燃剤の働き
加熱されると、ATHのような鉱物は火からエネルギーを吸収します。例えば、水酸化アルミニウムは約180°Cで以下のように分解します：
2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O
この反応は火から熱を取り除き、材料を冷却します。
- 弱化効果：分解により、ATH/MDHからの水のようにガスが放出され、燃焼するガスと炎中の酸素の量が減少し、火が消えます。
- ブロックの作成：残留鉱物灰（Al₂O₃やMgOなど）は表面に強力な保護層を形成し、酸素が炎に到達するのを防ぎ、可燃性ガスの放出を減少させます。
両方の方法は火を止めますが、それぞれ異なる反応に依存しており、材料の性能に影響を与えます。
煙の抑制と毒性の比較
カテゴリ | 有機難燃剤 | 無機難燃剤 | 重要なポイント |
読み込みレベル | 低 (5-20%) | 高 (30-65%) | 有機システムは化学的により強力です。 |
煙抑制 | 中程度（タイプによる） | 優れた | 無機システムは無毒の蒸気を放出します; 有機システムは熱分解時により多くの煙を生成することがあります。 |
毒性 | 良好（現代HFFRタイプ） | 本質的に低い | 鉱物ベースのシステムは、低毒性の業界標準です。 |
熱安定性 | 変動があります（高いものもあれば、低いものもあります） | 高（特にMDH、金属酸化物） | 無機充填剤は、高い加工温度に耐えることができ、分解することはありません。 |
機械的衝撃 | ミニマル | 中程度から重要 | 無機システムにおける高充填材の含有量は、強度と柔軟性に影響を与えます。 |
コスト | 中程度から高程度 | 低から中程度（ボリュームあたり） | 初期コストは無機システムに有利ですが、効率コストは有機システムに有利です。 |
エンジニアリングプラスチックとの互換性 | 強い | 制限された | 有機FRは、構造的にエンジニアリングポリマーに類似しています。 |
火災において、煙の吸入が通常死因であり、火傷ではないことをご存知でしたか？
- 無機物質：ATHやMDHなどの鉱物充填剤は、列車、飛行機、建物の配線に一般的に使用されています。燃焼すると、主に水蒸気と二酸化炭素を放出します。煙は濃いですが、毒性ははるかに低いです。
- 有機物：ハロゲンを含まない良好なリンおよび窒素ベースの選択肢があります。しかし、古い有機難燃剤は多くの黒いすす煙を生成する可能性があります。また、燃焼時に一酸化炭素のような厄介な化学物質を放出することもあります。
安全が最優先である場合（トンネル、病院、または飛行機のように）、無機難燃剤が最適な選択です。
環境への影響と難燃剤に関する規制
有機難燃剤は規則に従っていますか？
新しい有機システムはハロゲンを含まず、特にリンと窒素（P-N）を使用し、非常に安定した有機リン化合物を使用している場合、通常、次のようなルールに従うのが得意です。RoHS申し訳ありませんが、提供された内容は翻訳するための具体的なテキストが含まれていません。翻訳が必要な具体的なテキストを提供していただければ、喜んでお手伝いします。リーチこれらの高級化学物質は、電子機器のような高価なものにとって非常に重要であり、物事の機能を損なうことはできません。大部分において、ビジネス界は、製品を製造するための環境規則を満たすために、環境に蓄積される古いハロゲン化有機FRを捨てました。
無機難燃剤についてはどうですか？
鉱物に基づくシステムは自然に安全で毒性がないため、ルールに従うことが容易です。環境にできるだけ配慮する必要があるときの選択肢として最適です。
- HFFRケーブル化合物：これらは、有毒で厄介な煙から保護するために至る所で使用されています。
- 子供のおもちゃと家具：できるだけ有毒なものを避ける必要があります。
- 建設材料：耐火性の硬質フォームやパネルを考えてください。
どちらが良いですか？実用的な選択フレームワーク
あなたの優先事項が… | 選択してください… | なぜ？ |
低煙排出量と毒性 | 無機難燃剤 | 水/不活性ガスを放出し、有毒な燃焼生成物はありません。 |
低負荷での高効率 | 有機難燃剤 | 化学的により活性で、材料が少なくて済みます。 |
エコフレンドリーHFFRケーブルデザイン | 無機難燃剤 | コストパフォーマンスに優れ、非ハロゲン化され、優れた煙の特性。 |
高性能エンジニアリングプラスチック | 有機難燃剤 | より良いポリマーの互換性、最小限の特性損失。 |
低コスト、大量生産 | 無機難燃剤 | 鉱物は合成有機化合物よりも安価です。 |
薄壁成形または精密部品 | 有機難燃剤 | 低充填剤の充填は、優れた流動性と仕上がりを確保します。 |
最適な選択肢は一つではありません。それは、あなたの材料が何を必要としているか、そしてどのように機能すべきかによります。現在、無機および有機の難燃剤のブレンドを見つけることができます。有機FRを少しと無機FRを多く混ぜることで、良好な性能を提供し、煙を減少させることができます。プロジェクトのニーズ、他の材料との混合のしやすさ、環境規制、そして処理方法に基づいて、有機または無機のFRを選択してください。
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