2色成形

難燃グレードとは?難燃性能と難燃エラストマーについて解説

2021.07.13

プラスチックは電化製品や医療用の部品などに多用されているため、安全性を保つために「燃えにくいかどうか」(=難燃性)という点も重要な指標の一つとなります。
プラスチックの燃えにくさの評価では、そもそも全く火が付かない「不燃性」だけでなく、熱源から離れると火が消える「自己消化性」、火が付いても燃焼速度が遅い「遅燃性」などの特性も見ていきます。

一般的に燃えにくいと言われているシリコーンゴムでも、一度火が付くと燃え続けてしまう自己消化性のない素材です。
そこで、実用的なレベルの難燃性を得るために、難燃剤を添加して、燃焼速度を遅くしたり自己消化性の特性を付与したりしていきます。

本記事では、そんな燃えにくさの度合いを表す「難燃グレード」と、難燃性のエラストマーを使った2色成形について紹介します。

「難燃グレード」とは

難燃グレードとは、機器のプラスチック部品などの燃えにくさの度合いを表すもので、「UL94規格」で定められているのが一般的です。
UL94規格は米国の製品安全認証機関(Underwriters Laboratories:UL)が定めたもので、プラスチック試験片に既定の位置から火を当てる水平燃焼試験・垂直燃焼試験を行い、試験片の燃焼の程度からグレードを判別します。

UL94規格に基づく難燃グレード

(優) 5V-A > 5V-B > V-0 > V-1 > V-2 > HB (劣)

難燃性が高い(燃えにくい)順に、5V-A から HB までのグレードがあります。
HB は自己消化性はありませんが、遅燃性があることを示します。
5V-AV-2 は自己消火性があるため熱源から離れると火が消えます。

家電製品で難燃性の材料を使用する場合、V-0 以上が望ましいとされています。
また、ABS樹脂の難燃性の基準としては V-0 / V-2 / HB が一般的に用いられています。

5V-A / 5V-B のグレードは基準が厳しく、最高レベルの難燃性能となります。
通常の用途でこのレベルが求められることは少なく、電化製品の分野ですと大型装置や情報処理装置などで用いられています。

各グレードに分類される代表的な材料

グレード 代表的な材料
V-0 PEX(架橋ポリエチレン)、RTV(室温加硫シリコンゴム)、PI(ポリイミド)、PPSU(ポリフェニルスルホン)
V-1 PPO(ポリフェニレンオキサイド)
V-2 PA(ポリアミド)、PC(ポリカーボネート)
HB PMMA(アクリル)、PE(ポリエチレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)

UL94規格の認定基準

それでは、実際にどのような試験を行って判定するのか、概要をご紹介します。

【 UL94 HB 】

試験方法:水平燃焼試験

試験片(長さ125±5mm × 幅13±0.5mm)の一方の端を固定して水平に保持し、もう片方の端に長さ20mmの炎を30秒間接炎させる。
炎を離した後も試験片が燃焼を続けた場合、燃焼速度により判定を行う。

認定基準

試験片の厚さ 認定基準(燃焼速度)
3mm以上 40mm/min以下
3mm未満 75mm/min以下

【 UL94 V-0/V-1/V-2 】

試験方法:垂直燃焼試験(20mm)

試験片(長さ125±5mm × 幅13.0±0.5mm)を垂直に保持し、下端に長さ20mmの炎を10秒間接炎させる。
燃焼が30秒以内に止まった場合、さらに10秒間接炎させる。

認定基準

認定基準 グレード
V-0 V-1 V-2
各試験片の燃焼時間 10秒以下 30秒以下 30秒以下
2回目の接炎後の赤熱時間 30秒以下 60秒以下 60秒以下
試験片5本の総燃焼時間 50秒以下 250秒以下 250秒以下
下に置いたガーゼへの火花滴下による着火 なし なし あり
クランプ(固定器具)までの燃焼 なし なし なし

【 UL94 5V-A/5V-B 】

試験方法:垂直燃焼試験(125mm)

1)短冊試験片(長さ125±5mm × 幅13.0±0.5mm)を垂直に保持し、「下端に長さ125mmの炎を5秒間接炎させ、5秒離す」操作を5回繰り返す。
2)平板試験片(150±5mm × 150±5mm)を水平に保持し、「下方から長さ125mmの炎を5秒間接炎させ、5秒離す」操作を5回繰り返す。

認定基準

認定基準 グレード
5V-A 5V-B
[短冊試験片] 5回目の接炎後の燃焼時間 60秒以下 60秒以下
[短冊試験片] 下に置いたガーゼへの火花滴下による着火 なし なし
[平板試験片] 接炎後の穴の有無 なし あり

難燃エラストマー

難燃性をもつプラスチック材料としては硬質プラスチックのほうが知られていますが、軟質プラスチックであるエラストマーにも難燃グレード V-0HB 相当の材料があります。
難燃エラストマーにおいても硬度は40°~90°と幅広く取り扱いがあり、柔らかい特性を生かした製品の制作も可能です。
また、製品の仕様によっては光を透過させることも可能です。

硬度、色味、光の透過率などは、難燃性能に応じて制限される場合もございます。
求める難燃性能や用途に合わせた最適なご提案をさせて頂きますので、お気軽にご相談ください。

難燃エラストマーを用いた2色成形

大成プラスでは、使用したい硬質樹脂の種類に合わせて、熱融着する難燃エラストマーの種類のご提案、及び2色成形品の構造設計のご対応が可能です。
例えば、エラストマー単体だと、部品を嵌合する事が困難な場合が多いですが、2色成形で硬質樹脂と一体化することで、硬質樹脂側で嵌合を容易にし、且つエラストマーの特徴である柔らかさを表現する事もできます。

【 量産実績 】

・自転車部品
・産業機器
・アミューズメント部品
・携帯電話

大成プラスでは、長年にわたる実績によりエラストマーの取り扱いに長けており、用途に合った材料のご提案が可能です。
従来品とのコスト比較なども気軽にお問合せください。

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