はじめに
ポリマー用難燃剤FR）の中で最も広く使用され、経済的なのは三水酸化アルミニウム（Al(OH)3、略称ATH）である。ケーブル被覆用のポリオレフィンをはじめ、アクリル樹脂、熱硬化性樹脂、塩ビ床材などのプラスチックに使用されています。ハロゲンを含まないため環境にやさしく、発煙抑制剤としての効果も高い。
その難燃性*は、冷却とバリア層形成、および希釈によるものです。冷却能力は、加熱時に水を放出する能力に由来する。放出のピークは約300℃で起こる。
この反応は吸熱反応であり、放出された熱の一部を水が蒸発に消費することを意味する。
バリア機能は、三水酸化アルミニウムの分解の結果である。分解された層は、火炎への酸素の流れを遅くし、その結果ガスの発生を遅らせる。Large 、難燃性を得るためには、フィラーを多量（40～60wt%）使用する必要がある（希釈倍率）。ほとんどの難燃剤（FR）と同様に、フィラーの添加はプラスチックの機械的特性やレオロジー特性にも影響を与える。フィラーの添加量はその機能性のために多くなければならないので、その効果を打ち消すために他の添加剤を加えなければならない。機械的特性は、Al(OH)3のモルフォロジーと表面コーティングによって改善され、界面接着性が向上する。コーティングは、使用するベースポリマーによって異なる。加工時の粘度上昇は、流動性向上添加剤によって打ち消される。
測定条件
本研究では、ポリエチレン（PE）の火災挙動に及ぼす三水酸化アルミニウム（ATH）の影響をTCC 918（図1）で調べた。この装置では、熱放出、質量損失、煙ガスの密度と組成を測定することができる。この目的のため、非強化PEと50 wt% Al(OH)3を添加したPEを100 x 100 x 4mm3のプレートに射出成形した。
試験を開始する前に、ガス分析システム（Siemens Oxymat/Ultramat）を校正ガスで校正し、規定放熱量のメタンバーナーを使用してCファクターをチェックした。使用したガス分析計はO2とCO2オプションを装備していた。コーンヒーターを加熱した後、シャッターを閉じ、試料を載せた水平試料ホルダーをグランドプレートに取り付けた。その後、システムは自動的にシャッターを外し、測定を開始した。蒸発ガスは自動点火装置により点火された。測定条件を表 1 にまとめた。
表1：測定条件
| サンプルホルダー | 水平 |
| 熱流密度 | 50 kW/m² |
| 公称流量 | 24.0 l/s |
放熱量は透過率測定とよく一致している（図3参照）。全体的な放出熱量は、FRを使用したサンプルの方が小さい。しかし、バリア機能は、放出される熱の安定した減少を通して再び観察可能である。
チャー生成に伴う質量損失を図4に示す。質量減少の速度が遅く、程度も低い。無添加のPEサンプルは、試験終了までに35g近くの重量を失うのに対し、難燃剤を添加したサンプルは20g未満で、約半分しか失っていない。しかし、ここで考慮しなければならないのは、フィラー入りサンプルもPEを半分しか含んでいないということである。
コーンカロリーメーターでの測定は、制御された火災暴露が材料に及ぼす影響の研究を可能にします。この例では、最も重要な特性である透過率（煙の発生）、熱放出、質量損失のみが描かれています。しかし、同じ試験でさらに分析することも可能である：
- 発火時間
- 質量放出率（MLR）
- 熱放出率（ARHE、MARHE）
- 有効燃焼熱(EHC)
- 全熱放出 (THR)
- 全発煙量（TSP）
- 発煙量（SPR）
- 燃焼生成物
結論
この研究により、火災時の煙の抑制とフィラーである三水酸化アルミニウムのバリア層形成のメカニズムが確認された。透過特性、熱放出、質量損失に関する性能は、難燃剤を含まないPEサンプルと比較した。PEに配合した場合、難燃剤が効果的に作用していることがわかる。