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リン-窒素系難燃剤はシリコーンゴムで V0 評価を達成できますか?

お客様から、シリコーンゴムのハロゲンフリー難燃性V0等級を達成するために、次亜リン酸アルミニウム（AHP）のみ、またはAHPとMCAの組み合わせの使用についてお問い合わせをいただいた場合、その答えは「はい」です。ただし、難燃性要件に応じて使用量を調整する必要があります。以下は、様々なシナリオにおける具体的な推奨事項です。

1. 次亜リン酸アルミニウム（AHP）のみを使用する

適用可能なシナリオ: UL94 V-1/V-2 要件または窒素源に敏感なアプリケーション (例: 外観に影響を与える可能性のある MCA の発泡効果を回避する)。

推奨配合:

ベースゴム：メチルビニルシリコーンゴム（VMQ、100 phr）
次亜リン酸アルミニウム（AHP）：20～30 phr
- リン含有量が高い (40%)。20 phr で、基本的な難燃性のために約 8% のリン含有量が得られます。
- UL94 V-0 の場合は、30 phr に増やしてください (機械的特性に影響する可能性があります)。
強化充填剤：フュームドシリカ（10～15 phr、強度維持）
添加剤：ヒドロキシシリコーンオイル（2 phr、加工性向上）+硬化剤（過酸化物または白金系）

特徴:

AHP のみでは、凝縮相難燃性 (炭化形成) に依存しており、シリコンゴムの酸素指数 (LOI) は大幅に向上しますが、煙の抑制効果は限られています。
添加量が多い場合（>25 phr）、材料の硬度が増加する可能性があります。3～5 phr のホウ酸亜鉛を追加すると、炭化層の品質が向上します。

2. AHP + MCAの組み合わせ

適用可能なシナリオ: UL94 V-0 要件、ガス相難燃剤の相乗効果による添加剤使用量の低減を目指します。

推奨配合:

ベースゴム：VMQ（100 phr）
次亜リン酸アルミニウム（AHP）：12～15 phr
- リン源を提供し、炭化物の形成を促進します。
MCA: 8～10 phr
- 窒素源は AHP（PN 効果）と相乗効果を発揮し、不活性ガス（NH₃ など）を放出して火炎の広がりを抑制します。
強化充填剤：フュームドシリカ（10 phr）
添加剤：シランカップリング剤（1 phr、分散性向上）+硬化剤

特徴:

難燃剤の総使用量: 約 20～25 phr。AHP 単独の場合よりも大幅に低くなります。
MCA は AHP の投与量を減らしますが、透明性にわずかに影響を及ぼす可能性があります (透明性が必要な場合はナノ MCA が推奨されます)。

3. 主要パラメータの比較

処方	期待される難燃性	総投与量（phr）	長所と短所
AHP単独（20 phr）	UL94 V-1	20	シンプルで低コスト。V-0 では 30 phr 以上が必要となり、パフォーマンスが低下します。
AHP単独（30 phr）	UL94 V-0	30	難燃性は高いが、硬度は増し、伸びは減少します。
AHP 15 + MCA 10	UL94 V-0	25	相乗効果、バランスのとれたパフォーマンス - 初期試験に推奨されます。