難燃性プラスチックで安全性向上：製品設計におけるビジネスケース

難燃性プラスチックの重要性

プラスチックの高い可燃性評価は、多くの家庭内および商業事故の原因となっています。家庭内火災事故の23%以上が、テレビ、ラジオ、カーペット、キッチン家電、電源アダプターなどのプラスチック製品から始まっています。

プラスチックの可燃性を低減する方法があるとしたら？これは火災事故の減少を意味します！ここでは、耐火性の重要性と可燃性の評価方法について詳しく学びます。また、難燃性プラスチックについても広範に学びます。

難燃性プラスチックの重要性

プラスチックは部品機械加工において最も重要な原材料の一つです。しかし、金属がそれらに優れている一点は、火災を捕らえる傾向が低いことです。しかし、難燃性プラスチックでは、それらの可燃性リスクが低減されます。可燃性の低減に加えて、難燃性プラスチックが重要なその他の理由は以下の通りです：

部品をより安全に使用できるようにする

プラスチックは部品生産で最も広く使用される材料の一つです。しかし、多くの熱が関わる部品に使用すると、高い可燃性のため問題を引き起こす可能性があります。これは可燃性評価の低いプラスチックでは当てはまりません。ある程度火災に耐える能力により、プラスチックの高温用途への使用をさらに向上させ、使用をより安全にします。

これらの部品のユーザーを保護する

部品がより安全に使用できる場合、ユーザーも火災リスクから安全です。特に部品がより大きな装置のコンポーネントである場合、難燃性プラスチックを使用することは非常に重要です。これはプラスチック部品からの火災が、すぐに消火されない場合、より大きな火災につながる可能性があるためです。これにより、部品ユーザーが二酸化炭素窒息のリスクにさらされる可能性があります。個人は火災による重度の火傷を負う可能性もあり、死に至ることもあります。しかし、可燃性評価の低いプラスチックはこれを防止します。火災が発生しなければ、激しい燃焼もなく、誰も重度の火傷を負いません。したがって、難燃性プラスチックは命を救うのに役立ちます。

難燃性レベルの決定方法

難燃性プラスチックが機械加工で重要であるとしても、使用前にそれらの耐火度を知ることができなければなりません。ここでUL94が活躍します。UL 94は最も広く受け入れられているプラスチック可燃性試験規格の一つです。これは米国の独立したアンダーライターズ・ラボラトリーズによって公開され、その頭字語（UL）の由来となっています。これは材料が発火する傾向、または一度発火したら炎を広げる傾向を決定する規格です。

したがって、UL評価は材料燃焼時間、水平または垂直燃焼距離、炎が消えるのに必要な時間に基づいて与えられます。類似材料の異なるサンプルは厚さによって異なるUL 94結果を持つ可能性があります。例えば、2mm厚のプラスチックが消火するのに必要な時間は、同じプラスチックの10mm厚が消火するのに必要な時間と異なります。前者はより少ない時間を必要とし、後者はより多くの時間を必要とします。

UL94評価

6つのUL94難燃評価があり、以下の通りです（最も難燃性から最も難燃性でない順）：

• 5VA：垂直試験片での燃焼が60秒を超えない。滴下を許さない。プレート試験片に穴が開かない場合があります。
• 5VB：垂直試験片での燃焼が60秒を超えない。滴下を許さない。プレート試験片に穴が開く場合があります。
• V-0：垂直試験片での燃焼が10秒を超えない。炎上していない限り、燃焼粒子の滴下を許容。
• V-1：垂直試験片での燃焼が30秒を超えない。炎上していない限り、燃焼粒子の滴下を許容。
• V-2：垂直試験片での燃焼が30秒を超えない。燃焼粒子の滴下を許容。
• HB：厚さ3mm未満で燃焼速度＜76mm/分。100mm前に燃焼停止。水平試験片での緩やかな燃焼を特徴とする。

以下の画像はUL-94評価の視覚的表現を示しています。

一部のプラスチックは5VA、5VB、V-0の要件を満たしません。これらの基準を満たすには、プラスチックに添加剤が必要です。しかし、これは製造コストを増加させます。したがって、しばしば望ましくありません。また、プラスチックの機械的特性に影響を与え、他の製造問題を引き起こす傾向があります。

製品用難燃性プラスチックの選び方

ほとんどのプラスチックは自然に可燃性です。しかし、それらの構成に添加剤を含めることで可燃性傾向を低減できます。これらの添加剤は、プラスチックの発火や燃焼を阻害または遅延させる化学化合物で構成されています。しかし、これらの添加剤がどのようにプラスチックを難燃性にするのか疑問に思うかもしれません。

これらの化合物は熱ストレス下でプラスチックを安定させ、燃焼を防ぎます。したがって、難燃性プラスチックは容易に燃焼することなく熱ストレスに耐えられます。火災は酸素、燃料、熱の3つの基本要素の存在下で燃焼します。したがって、難燃性の科学は、これらの要素のいずれかまたはすべてを調整する化学反応を開始することです。また、水を放出してプラスチックの燃焼を防ぎます。

難燃性プラスチックが可燃性を低減する方法

難燃性プラスチックがより低い可燃性評価を達成できる実証済みの方法は以下の通りです：

• プラスチックの着火抵抗を向上：プラスチックは高い着火特性を持ち、火災の燃料となります。この方程式を逆転させて着火特性を低くすることを想像してください。それがまさに低可燃性評価プラスチックのすることです。着火抵抗を高め、燃焼に不適切にします。
• 炎の広がり速度を阻害：火災は周囲の他の可燃性材料と相互作用すると燃え続けます。難燃性化合物はこのような速度を減らします。火災が難燃性プラスチックに達すると、ブレーキがかかり、他の材料への拡大を防ぎます。これによりさらなる損傷を防ぎ、消火を容易にします。
• 煙と煙霧の発生を減少：燃える材料が多いほど煙の発生は高くなります。一方、燃える材料が少ないほど煙の発生は少なくなります。プラスチック材料のさらなる燃焼を防ぐ結果として、難燃性熱可塑性プラスチックは煙と煙霧の発生を減らします。

難燃性プラスチックは防火において重要な役割を果たします。そのような難燃性プラスチックの非常に良い例にはPEEKが含まれます。

しかし、これらの難燃性プラスチックを選択する際は副作用も考慮すべきです。ほとんどの難燃剤は有毒で高価な問題を引き起こす可能性があるためです。これらの副作用には以下が含まれます：

• 一部の難燃剤は気化し、製造製品に混入する可能性
• 有毒分解生成物を放出する可能性
• 一部の難燃性プラスチックは高価で製造コストを増加させる可能性

したがって、これらは製品用難燃性プラスチックを選択する前に考慮すべき重要な要素です。

結論

プラスチックによる火災事故は主に高い可燃性評価が原因です。しかし、耐火性を使用することで部品と他の材料を保護できます。材料保護に加えて、難燃性は火災発生を防ぐことで命を救うのにも役立ちます。

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よくある質問

Q: 難燃性プラスチックはどう作りますか？

A: 低密度ポリエチレンに水酸化マグネシウムまたは酸化アルミニウムを単独で、またはリン化合物や臭素化合物と共に添加することで難燃性プラスチックを作れます。火災発生時に化合物が分解し火災エネルギーを吸収し、プラスチックの燃焼を防ぎます。

Q: プラスチックの耐火レベルとは？

A: これは試験条件下で一定期間火災に耐えるプラスチック材料の能力です。