はじめに
プラスチック材料は一般に優れた絶縁体である。機械的強度が高く、重量が軽いため、特に電気・電子（E&E）市場や輸送・家電産業に適している。このような用途によく使われるプラスチック材料のひとつに、ポリアミド系がある：PA6は、表面品質が良く、加工しやすく、他のPAに比べて価格がやや安いのが特徴で、特に適している。このような用途の多くでは、機械的性能をさらに向上させるため、プラスチック材料は短いガラス繊維で強化されている。
しかし、これらの材料は、電気火花のような着火源に十分に近づくと発火する可能性がある。火災の安全性を確保するための一般的な手段のひとつが、難燃剤（FR）の添加である。使用される難燃剤の種類と量は、用途と様々な燃焼性規格が定める関連要件によって異なります。
一般的に、プラスチックの特性や加工挙動への影響を最小限に抑えるため、難燃剤の添加量は少量が望ましい。他の添加剤と同様に、難燃剤はポリマーの溶融物の粘度を増加させるが、これは小型化、つまり非常に薄い壁が標準であるエレクトロニクス産業では特に重要である。PA6には様々な難燃剤があります。
火花ひとつで発生する火災は、発生直後から煙が発生する。さらに、煙が濃くなると、視界が悪くなったり、閉じ込められた人の脱出を妨げたりすることもある。また、煙に含まれる腐食性物質が、火災の影響を受けなかった機器を損傷することもある。毒性と腐食性は、ハロゲン化ポリマーや難燃剤に由来することが多い。そのため、これらの問題を避けるために、特殊な非ハロゲン系難燃剤やグラファイト系難燃剤が使用されている。
測定条件
さまざまな非ハロゲン系難燃剤がPA6の火災挙動に及ぼす影響を明らかにするため、さまざまな化合物のサンプルを100×100×4mm3のプレートに射出成形し、TCC 918（図1）で試験した。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。サンプルは、ロードセル内に設置された水平サンプルホルダ上に配置された。ロードセルは測定中、サンプルの質量を監視します。円錐形の放射型電気ヒーターが試料を上部から均一に照射する。スパークイグナイターは、試料の表面とコーンヒーターの間にあります。これは、試料が加熱されたときに試料から発生する可燃性ガスに点火する。発生した燃焼ガスは加熱コーンを通過し、遠心ファンとフードを備えた排気ダクトシステムに集められます。排気ダクトの測定部では、煙ガスの質量流量と温度、O2、CO2、CO濃度、煙ガス中のレーザー光透過率を測定することができる。
試験を開始する前に、ガス分析システム（Siemens Oxymat/Ultramat）を校正用ガスで校正し、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、準備したサンプルホルダーをグランドプレート上に配置した。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。
図 2 に、ニート PA 6 での測定結果と TCC ソフトウェアでの可視化結果を示す。左の列は測定入力データを示し、中央には751秒から756秒までの測定値の表と測定データの2つのグラフ例を示し、右の列はこの特定の測定で選択された分析値の概要を示す。
表1：測定条件
| 試料ホルダー | 水平 | |
| 熱流束 | 50 kW/m² | |
| 公称ダクト流量 | 24.0 l/s | |
図3により、結果を詳しく見ることができる。図3aは質量損失を、b)は熱放出率を、c)は透過率を、3つの異なるサンプルの時間の関数として示しています。20wt%のグラファイト系難燃剤を添加したPA6サンプル（赤い曲線）は、全サンプルの中で質量損失、熱放出、煙放出（透過率の最も低い低下）が最も少ないことがわかります。これに対し、非ハロゲン系難燃剤を20wt%添加したサンプル（緑色の曲線）は、未処理のPA6材料（青色の曲線）と非常によく似た挙動を示します。熱放出に関しては、わずかに低い値を示し、熱放出が早く終了します。しかし、透過率に関しては、発煙量は未処理のPA6よりもはるかに高くなっています。
概要
これらの調査から、この特定のPA6と調査したFRの負荷量の場合、グラファイト系難燃剤の方がはるかに優れた性能を発揮し、火災が周囲に及ぼす有害な影響を大幅に低減できることがわかった。非ハロゲン系難燃剤の場合、より優れた性能を持つ組成物を特定するためには、さらなる添加量の研究が必要である。