SK ポリエステル ES500 (UL94 V0 定格) の参考難燃性配合。

SK ポリエステル ES500 (UL94 V0 定格) の参考難燃性配合。

I. 処方設計アプローチ

1. 基板の適合性
   • SKポリエステルES500：典型的な加工温度が220～260℃の熱可塑性ポリエステル。難燃剤はこの温度範囲に耐える必要があります。
   • 主な要件: 難燃性 (V0)、機械的特性 (引張強度/衝撃強度)、および加工流動性のバランスをとる。
2. 相乗的な難燃システム
   • 超微粒子水酸化アルミニウム（ATH）：主難燃剤、吸熱脱水作用。配合量は難燃性と機械的特性のバランスをとる必要があります。
   • 次亜リン酸アルミニウム: 炭化相乗剤。ATH と連携してリンとアルミニウムの相乗効果を生み出し、炭化物の品質を向上させます。
   • ホウ酸亜鉛: 炭化促進剤、煙を抑制し、ATH と密なバリアを形成します。
   • MCA (メラミンシアヌレート): ガス相難燃剤。酸素を希釈し、溶融滴下を抑制します。

II. 推奨配合（重量パーセント）

III. 主要プロセス管理

1. 分散最適化
   • 前処理: ATH と次亜リン酸アルミニウムを 1% KH-550 エタノール溶液に 2 時間浸し、80°C で乾燥させます。
   • ミキシングシーケンス:
     1. 主剤＋分散剤＋カップリング剤→低速混合（500rpm、5分）。
     2. 改質ATH/次亜リン酸アルミニウムを添加→高速せん断（2500 rpm、20分）。
     3. ホウ酸亜鉛/MCA/PTFEを添加→低速混合（800 rpm、10分）。
   • 設備：二軸押出機（温度ゾーン：供給ゾーン200℃、溶融ゾーン230℃、ダイ220℃）。
2. 処理温度制御
   • MCA の分解を防ぐため、溶融温度が 250°C 未満であることを確認してください (MCA は 250～300°C で分解します)。
   • 難燃剤の移行を防ぐため、押し出し後にペレットを水冷します。

IV. 難燃性相乗メカニズム

1. ATH + 次亜リン酸アルミニウム
   • ATH は熱を吸収して水蒸気を放出し、可燃性ガスを希釈します。
   • 次亜リン酸アルミニウムは高密度炭化物（AlPO₄）の形成を触媒し、熱伝達を阻害します。
2. ホウ酸亜鉛 + MCA
   • ホウ酸亜鉛は炭化亀裂の上にガラス質のバリアを形成します。
   • MCA は分解して NH₃ を放出し、酸素を希釈してフリーラジカル反応を阻害します。
3. PTFE 滴下防止
   • PTFE マイクロパウダーは繊維状のネットワークを形成し、溶融滴下による発火リスクを軽減します。

V. パフォーマンスチューニングとトラブルシューティング

VI. 検証メトリクス

1. UL94 V0テスト:
   • 1.6 mm および 3.2 mm の試験片、2 回の点火後の合計燃焼時間 < 50 秒、滴下点火なし。
2. LOI: 目標値 ≥ 30% (実際値 ≥ 28%)。
3. 機械的特性:
   • 引張強度 > 40 MPa、衝撃強度 > 5 kJ/m² (ASTM 規格)。
4. 熱安定性（TGA）：
   • 800°C での炭化残留物 > 20%、初期分解温度 > 300°C。

VII. 参考文献の例

この配合とプロセス設計により、SKポリエステルES500はUL94 V0の難燃性を達成しつつ、加工性と機械特性のバランスを効果的に確保できます。配合比率の微調整（例えば、次亜リン酸アルミニウムとMCAのバランス調整）を行う前に、小規模試験で分散性を検証することをお勧めします。難燃性をさらに向上させるには、熱伝導性と難燃性の二重機能を持つフィラーとして、窒化ホウ素ナノシート（BNNS）を2%添加することを検討してください。

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