鉱物系難燃剤の用途
水酸化アルミニウム（ATH）または水酸化マグネシウム（MDH）を用いた無機系難燃剤は、通常、配合に高濃度で添加される。 用途ごとに許容される添加量は、その加工条件によって決まります。例えば、EVAベースのハロゲンフリーケーブル被覆材の押出成形などが挙げられます。 ATHやMDHによる疎水性表面コーティングは、充填された配合物の粘度に影響を与える可能性があり、その影響の現れ方は業界によって異なります。
なぜプラスチックにATHやMDHが添加されるのか
無機系難燃剤は、火災の発生と延焼を遅らせる
多くのプラスチックは炭化水素を主成分としているため、引火しやすい。ATHやMDHを添加することで、発火を遅らせ、延焼を抑制する。 このように処理された製品は、火災の延焼を抑制し、放出される熱量や煙の濃度を低減させることができます。 これにより、避難経路や救助経路をより長く利用可能に保つことができます。
この効果は、両水酸化物の結晶内に結合し、その質量の約3分の1を占める水によってもたらされます。 約200 °C以上になるとATHはこの水を放出し、MDHは約300 °C以上で放出します。分解は吸熱反応であるため、火災から熱を奪い、プラスチックの熱分解速度を遅らせます。 水蒸気は可燃性ガスを希釈し、火災現場から酸素を追い出します。残留物として金属酸化物が残り、これらが保護層となって熱の侵入や酸素の流入を妨げます。
Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG社の無機系難燃剤は、すべてハロゲンフリーです。ATHおよびMDH自体からは、火災時に有毒ガスも腐食性ガスも発生しません。 完成品が全体としてハロゲンフリーとみなされるかどうかは、配合成分のすべてによって決まります。
さらに、ATHおよびMDHは環境に無害です。 火災後に製品内に残留する金属酸化物の残留物でさえ、無害です。
この効果は、両水酸化物の結晶内に結合し、その質量の約3分の1を占める水によってもたらされます。 約200 °C以上になるとATHはこの水を放出し、MDHは約300 °C以上で放出します。分解は吸熱反応であるため、火災から熱を奪い、プラスチックの熱分解速度を遅らせます。 水蒸気は可燃性ガスを希釈し、火災現場から酸素を追い出します。残留物として金属酸化物が残り、これらが保護層となって熱の侵入や酸素の流入を妨げます。
Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG社の無機系難燃剤は、すべてハロゲンフリーです。ATHおよびMDH自体からは、火災時に有毒ガスも腐食性ガスも発生しません。 完成品が全体としてハロゲンフリーとみなされるかどうかは、配合成分のすべてによって決まります。
さらに、ATHおよびMDHは環境に無害です。 火災後に製品内に残留する金属酸化物の残留物でさえ、無害です。
用途
ATHおよびMDHの用途は、ケーブルから電子機器の筐体まで多岐にわたる
用途分野別に分類した代表的な用途
| 適用分野 | 代表的なアプリケーション |
|---|---|
| ケーブルおよび配線 | 電力・配線ケーブル、データケーブル、自動車用ケーブル |
| 建築資材 | プロファイル、建築用パネル、ケーブルダクト |
| 技術用コンパウンド | 電子機器筐体、自動車用途、エラストマー製品 |
EVAベースのハロゲンフリーケーブル被覆の押出成形において、充填率や鉱物の表面コーティングなどは、充填された溶融物の加工性に影響を及ぼします。 ケーブルの充填材および被覆用配合には、複数の微細なALFRIMAL®タイプおよびALFRIMAL® MGが使用されており、その対応関係は「製品ライン」セクションのタイプ一覧に示されています。
プロファイル、建築用パネル、ケーブルダクトなどの建築資材や、電子機器筐体、エラストマー製品などの工業製品において、ATHおよびMDHは同様の防火機能を果たします。これらの製品において、コーティングが加工性にどのような影響を与えるかは、製造プロセスや用途などによって異なります。
プロファイル、建築用パネル、ケーブルダクトなどの建築資材や、電子機器筐体、エラストマー製品などの工業製品において、ATHおよびMDHは同様の防火機能を果たします。これらの製品において、コーティングが加工性にどのような影響を与えるかは、製造プロセスや用途などによって異なります。
表面改質
疎水性コーティングは、高充填率のコンパウンドの流動特性を変化させる可能性がある
ATHおよびMDHの表面改質と、その加工への影響
ATHとMDHは、充填剤であると同時に難燃剤でもあります。これらは配合に体積をもたらし、剛性や表面特性に影響を与えるほか、防火機能も果たします。その効果は使用量に依存するため、一般的に充填率は高くなります。 充填率が高まると、粘度と密度が増加し、加工工程における材料の粘性も高まります。粒子が細かいタイプは比表面積を拡大し、粘度の増加を促進しますが、粒子が粗いタイプはより密に充填され、加工性を向上させる一方で、表面品質を低下させます。 表面改質された微細なタイプは、ポリマーによる濡れ性を向上させ、同じ加工性を維持したまま、より高い充填率を可能にします。 Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KGでは、配合試験に関するご相談を承っております。お客様と協力して、ご用途に適しているのはコーティング済みタイプか未コーティングタイプか、またどの粒度範囲が適切かを明確にします。
未処理のATHおよびMDHは親水性の表面を有しており、通常、非極性プラスチックへの濡れ性は劣ります。 疎水性コーティングを施すことで、プラスチックへの濡れ性や分散性が向上し、配合における充填率を高めることが可能になります。これが粘度にどの程度影響するかは、用途などによって異なります。
未処理のATHおよびMDHは親水性の表面を有しており、通常、非極性プラスチックへの濡れ性は劣ります。 疎水性コーティングを施すことで、プラスチックへの濡れ性や分散性が向上し、配合における充填率を高めることが可能になります。これが粘度にどの程度影響するかは、用途などによって異なります。
| レオロジーパラメータ | 未治療のATHまたはMDH | 疎水化処理されたATHまたはMDH |
|---|---|---|
| 粒子の相互作用 | 水素結合を介した粒子間の強い引力 | 立体障害、凝集が少ない |
| 充填率が高い場合の粘度 | 非常に高い、構造粘性からペースト状 | 穏やかで制御しやすく、ほぼニュートン流体からわずかに構造粘性を持つ流れ |
| 降伏点 | 顕著であり、流動には高いせん断力が必要である | ごくわずか、あるいは皆無 |
| 最大充填率 | 低く、臨界色素体積濃度にすぐに達してしまう | より高い |
この表は傾向を示しています。その傾向がどの程度顕著に現れるかは、用途や配合などによって異なります。
EVA、PE、PPの押出成形において
EVA、PE、PPなどの熱可塑性樹脂では、コーティングを施すことで溶融粘度を低下させることができます。 EVAベースのハロゲンフリーケーブル被覆材を押し出し成形する場合、これによりダイ圧を低減し、被覆表面に「シャークスキン」として現れる溶融破断を防ぐことができます。同時に、より低い加工温度でより高いスループットを実現することが可能になります。
塗料・ラッカー
塗料やラッカーにおいて、コーティングは強いチクソトロピー構造の形成を抑制することができます。疎水化処理されたATHやMDHを使用することで、充填剤含有量が高いにもかかわらず、スプレー、ローラー、刷毛での塗布が可能なハイソリッド系塗料を調整することができます。 また、容器内での沈降安定性も向上する可能性があります。
ポリウレタンフォーム製の断熱材において
ポリウレタンフォームの場合、充填剤はポリオールなどの液状反応成分中に懸濁され、そこで均一に分散していなければならない。 懸濁液の粘度が低いままであれば、混合ヘッド内で微細に分散させた状態で供給することが可能です。これにより、均一な細胞構造が得られ、完成した発泡体の断熱特性が一定に保たれる一因となります。
ペースト状のシーリング材において
ペースト状のシーリング材は、鉱物表面の機能化により、制御可能な基底粘度を得ることができます。これにより、レオロジー添加剤をより正確に添加できるようになり、建築用や自動車用の接合部における安定性を、難燃剤とは独立して調整することが可能になります。
構造用接着剤および溶融接着剤において
構造用接着剤や溶融接着剤において、コーティングを施すことで、接合時の早期の固着を防ぐことができます。粘弾性流動特性が維持されれば、凝集物のない薄い接着隙間と高い接着力を実現できます。
技術的な製品推奨情報の請求
お客様の用途をお知らせください。当社の製品ラインナップの中から最適な品質と製品群を検討し、初回サンプル提供の過程をサポートいたします。
選択
お客様の用途に適したタイプは、ターゲットシステム上の製品情報で確認できます
コーティング済みおよびコーティングなしのタイプに関する選定要約
ATHとMDHのどちらが適切な基材となるかは、プロセスウィンドウ、達成可能な充填率、および製品の光学・機械的要件などによって決まります。 両素材の比較および有効成分ベースの選定基準については、「ATHとMDHの違い」のページをご覧ください。難燃剤は作用原理を提供するものであり、燃焼特性はマトリックス、充填率、製品の形状との相互作用によって初めて決定されます。そのため、評価は対象システムにおける製品そのものに基づいて行われます。 EVAベースのケーブル被覆の場合、お客様の配合を用いた試験を行って初めて、被覆タイプが押出成形を容易にし、要求される防火試験に合格するかどうかが判明します。
製品ライン
両方のALFRIMAL®シリーズにコーティングタイプが用意されています
有効成分の基剤と表面処理の対応関係
ALFRIMAL®は、水酸化アルミニウムをベースとした当社の製品ラインです。このライン内では、表面処理などが異なります。 コーティングを施したタイプには、特殊な撥水コーティングを施したALFRIMAL® 549 XS HSがあります。この高白度のハロゲンフリーATHは、粘度を低下させることができ、耐薬品性のある鉱物系素材の表面処理に最適です。
ALFRIMAL® MGは水酸化マグネシウムをベースとしており、撥水性表面コーティングの有無にかかわらず入手可能です。この製品ラインは、ATHがすでに水分を放出してしまうような加工温度での使用に適しています。各タイプおよび粒度については、コーティングあり・なしのALFRIMAL® MGの製品ページをご参照ください。
ALFRIMAL® MGは水酸化マグネシウムをベースとしており、撥水性表面コーティングの有無にかかわらず入手可能です。この製品ラインは、ATHがすでに水分を放出してしまうような加工温度での使用に適しています。各タイプおよび粒度については、コーティングあり・なしのALFRIMAL® MGの製品ページをご参照ください。
ALFRIMAL®の各タイプの概要
| タイプグループ | 種類 | 平均粒径 d₅₀ | 白色度 Ry | 想定される用途 |
|---|---|---|---|---|
| ALFRIMAL® フィネスト | 104, 105, 106 | 4 µm、3 µm、2 µm | 97, 97, 98 | ケーブル、ゴム製品、エラストマーフォーム、ソリッドサーフェス向けの充填材および被覆材の配合（他のATHタイプと併用） |
| ALFRIMAL® 104 HS、106 HS | 104 HS、106 HS | 4 µm、2 µm | 白、Ryの指定なし | ケーブル、ゴム製品、エラストマーフォーム、熱硬化性樹脂用の充填材および特殊被覆配合 |
| ALFRIMAL® 506 P、509 P | 506 P、509 P | 1.4 µm、1.3 µm | 98, 97 | ケーブル、ゴム製品、エラストマーフォーム用の充填材および被覆材 |
| ALFRIMAL® 440 S ～ 449 S | 440 S, 443, 444 S, 446, 447 S, 448, 449, 449 S | 6～18 µm | 94～97 | プラスチック、ゴム、発泡材用樹脂、断熱材、シーリング材およびコーティング材、塗料およびラッカー、床・道路用マーキング材、UP樹脂 |
| ALFRIMAL® XS | 547 XS、549 XS、549 XS HS | 15 µm、20 µm、20 µm | 97, 96, 96 | 壁面仕上げ、棚、カウンタートップ、ラジエーターカバー、窓枠用のソリッドサーフェス |
| ALFRIMAL® MG | MG 2、MG-H 2、MG 4、MG-H 4、MG 8 | 2 µm、2 µm、4 µm、4 µm、8 µm | 94, 94, 93, 93, 95 | ケーブル用被覆配合材、エラストマーおよびTPE、白物製品用絶縁プラスチック、屋根用シート |
d₅₀および白度は、法的拘束力のない平均値であり、適用範囲はこれらに限定されるものではありません。
ALFRIMAL® 501 X、802、849 S などのその他の ATH タイプについては、「水酸化アルミニウム系難燃剤」の製品ページ、MDH タイプについては「水酸化マグネシウム系難燃剤」の製品ページをご覧ください。 配合ごとに状況が異なるため、表を見るだけでは、お客様の配合に適したタイプがどれであるかは判断できません。
技術コンサルティング
貴社の処方に含まれるATHおよびMDHの試験を支援いたします
技術相談および試験用サンプル
技術相談の際、マトリックス、加工方法、および目標要件について大まかにご説明ください。それを踏まえて、当社と共に候補となるタイプを絞り込み、お客様ご自身での試験用にサンプルをご用意いたします。 EVAベースのケーブル被覆については、これまでに使用されてきた充填剤、押出機の温度、および要求される防火試験などの情報を提供してください。当社の標準品に加え、オーダーメイドのソリューションも検討対象となります。 お客様の配合による試験は、当社が自社で材料を試験している研究所と連携しながら、お客様の研究所にて実施されます。
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