(57)【要約】【課題】無機微粒子と難燃剤とを含む熱可塑性樹脂組成物の、物理的難燃機構を評価する方法を提供する。【解決手段】無機微粒子と難燃剤とを含む熱可塑性樹脂組成物を燃焼させ、次いで燃焼後の表面を解析装置を用いて画像を得、該画像から無機微粒子を含む残さ物の占有率を算出、燃焼停止時間レベルに対する表面占有率の大きさを難燃性の指標とする難燃性の評価方法。【選択図】　選択図なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機微粒子と難燃剤を含む難燃性熱可塑性樹脂組成物を燃焼させてＵＬ９４に規定する燃焼停止時間を求め、次いで燃焼後の試験片の接炎側最先端部より３ｃｍを超えない範囲にある炭化されていない試験片が平滑な領域について形態解析装置を用いて観察して画像を得、該画像から該微粒子を含む燃焼残さ物の占有率を求め、燃焼停止時間レベルに対する無機微粒子の表面占有率の大きさを燃焼性の指標とする、ことを特徴とする難燃性の評価方法。
【請求項２】
形態解析装置が、光学顕微鏡、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡及び走査型プローブ顕微鏡から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の難燃性の評価方法。
【請求項３】
占有率を得る方法が、画像の無機微粒子を含む燃焼残さ物とそれ以外とを、明暗水準で２値化して分離するか、形状・凹凸状態に基いて分離することを特徴とする請求項１に記載の難燃性の評価方法。
【請求項４】
占有率を得る方法が、画像解析装置を利用することを特徴とする請求項１に記載の難燃性の評価方法。
【請求項５】
無機微粒子が、シリカ、カオリン、ケイ砂、ケイ石、活性白土、重晶石、タルク、パーライト、ベントナイト、ワラストナイト、蛍石及び酸化チタンから選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の難燃性の評価方法。
【請求項６】
シリカの一次粒子の大きさが、１０〜１５ｎｍであり、ニ次粒子の大きさが〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１または５に記載の難燃性の評価方法。
【請求項７】
難燃剤が、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、三酸化アンチモン、水酸化アルミニューム、水酸化アルミニュウーム、メタホウ酸バリウム、赤燐、酸化スズから選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の難燃性の評価方法。
【請求項８】
熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリメタクリル系、ポリカーボネート系、ポリフェニレンエーテル系、ポリオキシメチレン系、ポリフルオロエチレン系、ポリスルホン系、ポリフェニレンサルファイド系、ポリエーテルサルホン系、ポリエーテルエーテルケトン系、ポリイミド系及びポリアミドイミド系から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の難燃性の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
添加剤微粒子と難燃剤を含む難燃性熱可塑性樹脂組成物の難燃性の評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂は家電製品等に多く使われているが、熱可塑性樹脂は本来そのままで燃焼し易い性質があるので、火災事故を起こさない材料選定基準として難燃性の規格が定められている。
代表的な燃焼試験規格であるＵＬ９４規格では、短冊状の試験片をバーナーで一定時間加熱して燃焼させた後、バーナーを外し、燃焼が停止するまでの時間と滴下した溶融樹脂が下に置かれた綿に着火するか否かでＶ−０，Ｖ−１，Ｖ−２の３段階に格付けて評価を行っている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
ＵＬ９４に類する燃焼試験方法は燃焼性の水準を大まかに決めるには簡便な方法であるが、燃焼が停止する現象がどのような機構によって起こり、それをどのように改良したら良いかを考えるためには無力である。
燃焼化は化学的な機構で説明されているが、燃焼物表面を物理的に覆う物理的な機構も関わっていると推測される。一方、難燃剤として用いられているものにはハロゲン系やリン系の化合物が多く使用されており、これらは大気中や地中への汚染が懸念されている。そこで、難燃剤の一部を無機微粒子で代替する物理的な方法が付与されれば、この弊害を減ずることができる。
このため、従来用いられてきた難燃剤と無機微粒子を併用する樹脂組成物が開発されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、このような樹脂組成物の難燃性を評価する方法は、いまだ存在しないのが現状である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１５２０３０号公報
【非特許文献１】
ＵＬ安全規格　機器の部品用プラスチック材料の燃焼性試験（第４版）　出版　（財）機械電子検査検定協会　安全問題研究会
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような難燃剤と無機微粒子を併用する難燃性樹脂組成物の物理的な難燃機構を評価するための方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を達成するための手段】
本発明者は、種々検討の結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、
１．無機微粒子と難燃剤を含む難燃性熱可塑性樹脂組成物を燃焼させてＵＬ９４に規定する燃焼停止時間を求め、次いで燃焼後の試験片の接炎側最先端部より３ｃｍを超えない範囲にある炭化されていない試験片が平滑な領域について形態解析装置を用いて観察して画像を得、該画像から該微粒子を含む燃焼残さ物の占有率を求め、燃焼停止時間レベルに対する無機微粒子の表面占有率の大きさを燃焼性の指標とする、ことを特徴とする難燃性の評価方法、
２．形態解析装置が、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡及び走査型プローブ顕微鏡から選ばれる１種以上であることを特徴とする上記１に記載の難燃性の評価方法、
【０００７】
３．占有率を得る方法が、画像解析装置を利用することを特徴とする上記１に記載の難燃性の評価方法、
４．無機微粒子が、シリカ、カオリン、ケイ砂、ケイ石、活性白土、重晶石、タルク、パーライト、ベントナイト、ワラストナイト、蛍石及び酸化チタンから選ばれる１種以上であることを特徴とする上記に記載の難燃性の評価方法、
５．難燃剤が、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、三酸化アンチモン、水酸化アルミニューム、水酸化アルミニュウーム、メタホウ酸バリウム、赤燐、酸化スズから選ばれる１種以上であることを特徴とする上記１に記載の難燃性の評価方法、
６．シリカの一次粒子の大きさが、１０〜１５ｎｍであり、ニ次粒子の大きさが〜１００ｎｍであることを特徴とする上記１または５に記載の難燃性の評価方法、
【０００８】
７．難燃剤が、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、三酸化アンチモン、水酸化アルミニューム、水酸化アルミニュウーム、メタホウ酸バリウム、赤燐、酸化スズから選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の難燃性の評価方法、
８．熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリメタクリル系、ポリカーボネート系、ポリフェニレンエーテル系、ポリオキシメチレン系、ポリフルオロエチレン系、ポリスルホン系、ポリフェニレンサルファイド系、ポリエーテルサルホン系、ポリエーテルエーテルケトン系、ポリイミド系及びポリアミドイミド系から選ばれる１種以上であることを特徴とする上記１に記載の難燃性の評価方法、
である。
【０００９】
本発明の難燃性を評価する方法はＵＬ９４安全規格に順じて行なわれるが、概略を図１および２を用いて説明すると、次のようである。
図１で、垂直に固定された短冊状成形試験片にバーナーの炎を１０秒間接炎させ、炎を離してから試験片の炎が消えるまでの時間を秒単位で測定し、燃焼停止時間を測定する。その後、燃焼後の試験片を形態解析装置を用いて画像を得、無機微粒子の表面占有率を計算する（図２参照。）。無機微粒子含有量の異なる樹脂組成物について燃焼停止時間と占有率を比較し、燃焼停止時間がほぼ同一レベルであって無機微粒子の表面占有率に差が存在する場合に、該表面占有率が大である樹脂組成物を無機微粒子による難燃性の効果が高いと評価する方法である。
【００１０】
本発明の形態解析装置は、光学顕微鏡、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡及び走査型プローブ顕微鏡の１種以上を用いるものであり、配合する無機微粒子の粒径、濃度あるいは観察の精度等によりその使用が決められる。
本発明の占有率の計算は、得られた画像を画像解析装置を用いて算出するのが簡便であるが、画像をトレーシング紙などに転写して燃焼残さ物の全面積に対する割合を算出する従来の方法を用いることもできる。
本発明の無機微粒子は通常用いられるものであるが、シリカ、カオリン、ケイ砂、ケイ石、活性白土、重晶石、タルク、パーライト、ベントナイト、ワラストナイト、蛍石及び酸化チタンから選ばれる１種以上である。
【００１１】
本発明にいう難燃剤としては、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、三酸化アンチモン、水酸化アルミニューム、水酸化アルミニュウーム、メタホウ酸バリウム、赤燐、酸化スズから選ばれる１種以上である。また、酸化アンチモン、有機リン酸エステル、塩素化ポリエチレンなどと併用されることがある
本発明にいう熱可塑性樹脂は通常用いられるものであり、ポリオレフィン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリメタクリル系、ポリカーボネート系、ポリフェニレンエーテル系、ポリオキシメチレン系、ポリフルオロエチレン系、ポリスルホン系、ポリフェニレンサルファイド系、ポリエーテルサルホン系、ポリエーテルエーテルケトン系、ポリイミド系及びポリアミドイミド系から選ばれる１種以上である。また、これらの共重合体、混合物またアロイに用いられる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物には、必要に応じて熱安定剤、紫外線吸収剤等を含んでいて良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を示す。
【００１３】
【実施例１】
溶融エステル交換法で製造したビスフェノール系ポリカーボネート（Ｍｗ２１，５００）１００重量部に対し、ヒュームドシリカ（日本アエロジル社製、商品名ＲＹ２００、一次粒子１２ｎｍ、ニ次粒子１００ｎｍ）０．３重量部、難燃剤（イタリア国、ＭＩＴＥＮＩ社製、ＲＭ６５　パーフルオロスルホン酸カリウム、商品名ＲＭ６５）０．１重量部及びポリテトラフロオロエチレン／アクリロニトリル−スチレン共重合体の５０／５０（重量）粉体状混合物、ＧＥスペシャリティケミカルズ社製、商品名Ｂｌｅｎｄｅｘ４４９）０．２重量部をニ軸押出機を用いて混練し、樹脂組成物を得た。
【００１４】
上記組成物から短冊状成形試験片を作成し、ＵＬ９４の垂直燃焼試験を行った。その結果、ＵＬ９４ではＶ−０のランクであった。この燃焼後の試験片の燃焼部を、走査プローブ顕微鏡（セイコーインスツル社　３００ＨＶ、方法：位相測定モード、センサー：カンチレバーＳＩ−ＤＦ２０）で観察し、図３の画像を得た。なお画像中、比較的暗部が無機微粒子を主体とするものであり、比較的明部が樹脂部を示すものと推定されている。得られた画像は、米国　メディアサイバーネチック社のソフト（名称　イメージプロ　４．０版使用）を備えたパーソナルコンピュータを用いて占有率を算出した。占有率は５０％であった。得られた画像を図３に示す。
【００１５】
【比較例１】
実施例１のシリカを０部に変更する以外は、実施例１と同様にして、樹脂組成物を得た。この樹脂組成物のＵＬ９４の難燃性は、Ｖ−２を示した。実施例１と同様に燃焼部を観察した。
実施例１と比較例１は、ＵＬ９４の試験方法ではそれぞれＶ−０、Ｖ−２を示す。本発明の方法によれば燃焼面における無機微粒子の占有率を増加させることにより、実施例１の配合では従来の難燃剤の配合量を減ずることができる。
【００１６】
【発明の効果】
ＵＬ９４の難燃性で評価される樹脂組成物は、本発明の方法によれば、表面を無機微粒子が物理的に覆い隠す、いわゆる占有率に支配されることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃焼試験の概略図である。
【図２】燃焼した試験片と観測個所を示す概略図である。
【図３】占有率５０％を示す画像の概略図である。
【図４】燃焼試験前の表面状態を示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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