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難燃化技術の基礎と最新の開発動向

★難燃剤開発の基礎となる燃焼反応と難燃機構を概説!
★材料・応用分野別の難燃化技術と難燃規制、要求特性を紹介!
★難燃材料の加工技術や評価技術など、開発・製造の実際を解説!

商品コード: B1155

  • 監修: (著者) : 西澤仁
  • 発行日: 2016年2月19日
  • 価格(税込): 3,456 円
  • 体裁: A5判、310ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-1080-0

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刊行にあたって

 最近の高分子材料の発展は、その優れた加工性と物性、適正なコストによるところが大きく、各産業分野にその需要量を大きく伸ばし貢献してきている。一方、唯一といってもよい欠点といえば可燃性であることである。残念ながら火災事故の一要因となっていることも事実であり、難燃化技術が強く望まれている。

 現在の日本の年間火災事故は44,189件、死者1,721件(平成24年度)に上っており、最近、若干減少傾向が見られるものの未だ多くの損害と犠牲者を出しているのが現状である。火災対策は、古くから行われて来ているが、日本における高分子難燃化技術の動きが活発になったのは、ラジオ、TV等の発展が目覚ましい1950年頃からであろう。それ以前から難燃製品は登場していたが、この電気製品の急速な発展は、消費者の安全性のためのさまざまな関連製品の安全規制の強化、規格の制定が国内外で進んだきっかけになったと言えよう。その後、原子力発電、高容量重電機器の進展等に伴う高度な耐熱性、難燃性製品の要求、更には情報産業の急速な発展に後押しされ、多くの難燃規格の制定、認定試験(UL、IEC、電気用品安全法、JIS、建築基準法、消防法、その他)が実施されてきた。また難燃化の動きは、難燃剤の環境問題、難燃材料のリサイクル問題にも波及して、エコラベル、RoHS規制、REACH規制等の各種環境安全規制にも繋がってきている。

 現在の難燃化技術は、ハロゲン、リン、窒素、ホウ素、ケイ素、アンチモン等の難燃元素を含む化合物を高分子に添加、分散したり、化学的に反応、結合させて難燃化を行っているが、最近は、環境問題もあり、水和金属化合物(水酸化Mg、水酸化Al)、ナノコンポジット(MMT、CNT)等の無機化合物も注目されている。難燃剤としての消費量を推定してみると日本では年間16トン位、世界では約160万トン位になろう。

 難燃材料の需要分野は、広範囲の産業分野に及び、電気電子機器、OA機器、建築用、自動車用、鉄道車両用、繊維、紙、航空機、船舶等に各種規格が制定されており、規格に合格しないと製造販売ができないことになっている。

 現在の難燃化技術の研究は、難燃効率の高い難燃剤、難燃系の研究に注目しており、そのために特に難燃機構の研究、難燃性評価技術の研究例が多いように感じられる。このような基礎的な研究を進めてこそ、現在も研究半ばで難燃化が難しい課題として挙げられる透明性難燃性樹脂、極薄肉難燃性フィルムの開発、Liイオン2次電池電解液用難燃剤の開発、難燃性の高いナノコンポジット材料の開発、含水高分子の開発等の課題を解決できるものと考えられる。

 先にも触れたように最近の環境安全性に対する関心が高く、新しい難燃剤の開発に多大の時間と経費を投じる検証が必要となり、新規開発例は必ずしも多くはない。しかし、たゆみない努力こそが新しい道を開くことができると信じたい。今後、少しでも火災事故を減らすためには、地道な粘り強い研究が強く望まれている。そのために先輩たちが築き上げた実績の上に若い技術者、研究者の皆様の努力が積み重ねられて素晴らしい成果が得られることを期待したい。

 本書は、ここで引用させていただいた多くの先輩たちが積み重ねられた成果の一端を私が代表してまとめたものであり、少しでも今後のお役にたてればこの上ない幸せである。

2016年1月

西澤技術研究所
西澤 仁

著者一覧

【著者略歴】

1956年、新潟大学・工学部応用化学科卒。同年、現在の昭和電線ホールディングス㈱に入社、研究開発室長、製品事業部部長を歴任、海外赴任中はジョイントベンチャー企業の代表取締役。同社退社後、西澤技術研究所を設立。芝浦工業大学客員研究員、JICA技術スタッフ、難燃材料研究会会長。

現在、日本ゴム協会技術委員会幹事、難燃材料研究会技術顧問。マテリアルライフ学会、制振工学会、日本ゴム協会会員。専門は、高分子難燃化技術、高分子材料の物性、成形加工性、振動減技術(防振、制振、免震)。関連著書多数、技術コンサルタント、執筆活動に従事。

目次

第1章 燃焼反応と難燃機構
1 燃焼とは
 1.1 引火点(flash ignition temperature)と発火点(ignition temperature)
 1.2 燃焼範囲
 1.3 燃焼速度(熱分解速度)
 1.4 拡炎方向と燃焼性
 1.5 燃焼中の固体材料の表面付近の酸素濃度
 1.6 燃焼中に生成する活性OHラジカル,Hラジカルとラジカル発生反応
 1.7 燃焼の際に生成する煙,有害性ガス
2 難燃化とは
3 難燃機構とその研究動向
 3.1 難燃機構の基本
 3.2 気相と固相の難燃機構の評価技術
 3.3 難燃機構に関する注目される最近の研究動向

第2章 難燃剤の現状と最近の動向
1 難燃剤の種類と難燃効果
2 各種難燃剤の特性と特徴および効果的な使い方
 2.1 難燃剤の具備すべき条件
 2.2 ハロゲン系難燃剤
 2.3 リン系難燃剤
 2.4 窒素系難燃剤
 2.5 無機フィラー系難燃剤

第3章 材料別難燃化技術
1 樹脂,ゴムの難燃化技術
 1.1 難燃化の基本技術
 1.2 難燃化機構に準拠した実際技術
 1.3 樹脂,ゴムの難燃化技術
2 熱硬化性樹脂の難燃化技術
 2.1 ハロゲン化エポキシ樹脂を利用する難燃化技術
 2.2 難燃剤配合による難燃化技術
 2.3 耐熱性,難燃性分子構造への修正による難燃化
 2.4 難燃性元素を分子内に導入することによる難燃化
 2.5 ナノフィラー,ナノコンポジット化による難燃化
3 ナノコンポジットの難燃化技術
4 木材の難燃化
 4.1 薬剤注入による難燃化
 4.2 ホウ素系難燃薬剤
 4.3 リン酸系難燃薬剤

第4章 応用分野別の難燃規制と要求特性
1 電気電子機器,OA機器
 1.1 電気用品安全法(電安法)
 1.2 UL94燃焼試験
2 電線およびケーブル
3 建築
4 自動車
5 鉄道車両
6 その他船舶,航空機,繊維
 6.1 船舶
 6.2 航空機
 6.3 繊維

第5章 難燃材料の加工技術
1 コンパウンディング,押出および射出加工における課題
2 コンパウンディング技術
 2.1 密閉式混練機によるコンパウンディング
 2.2 2軸押出機によるコンパウンディング
3 押出成形加工技術,射出成形加工技術
 3.1 難燃材料の材料設計から見た加工性の向上
 3.2 押出機および付帯設備から見た加工技術のポイントとトラブル対策
 3.3 射出成形機および付帯設備から見た加工技術のポイントとトラブル対策

第6章 難燃性評価技術の基本と進歩
1 燃焼試験の種類と燃焼条件
2 コーンカロリーメーターによる発熱量試験
3 酸素指数測定試験
4 発煙性試験,有害性ガス試験
5 電気エネルギーを利用した難燃試験
6 難燃性試験の精度を上げるためのポイント
 6.1 試験試料の形状,重量等の影響
 6.2 試験試料作製場所のコンディショニング,試料中の水分,試験温度の影響
 6.3 熱源の選定と発熱エネルギーの確認
 6.4 燃焼条件の標準化の必要性
7 固相における燃焼残渣(バリヤー層)の試験
8 難燃性評価試験,評価指標の相関性

第7章 難燃剤の環境問題
1 難燃規制の進展と難燃剤の環境問題
2 リン化合物の環境安全性

第8章 難燃化技術に要求される今後の課題と将来展望
1 難燃化技術に要求される今後の課題
2 難燃効率の高い難燃剤,難燃系の開発
 2.1 基礎的な難燃化の科学の再構築
 2.2 難燃剤開発に関する留意点
3 難燃化技術の将来展望
 3.1 透明性樹脂の難燃化技術
 3.2 Liイオン2次電池用電解液の難燃化
 3.3 薄厚フィルムの難燃化
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