JP5083682B2 - 難燃性材料 - Google Patents

Description

本発明は、難燃性を有する難燃性材料に関し、詳しくは、アクリル酸エステルを含むモノマーを重合してなるポリマーを基材とした難燃性材料に関する。

従来より、樹脂またはゴムからなる基材に難燃性を付与するフィラーを含有させることによって、難燃性を有する難燃性材料を得ようとする試みが種々なされている。例えば、アクリル酸エステルを含むモノマーを重合してなるポリマーに、水酸化アルミニウムを含有させた難燃性材料が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１６０８３０号公報

ところが、水酸化アルミニウムのみで難燃性を付与するためには、水酸化アルミニウムを少なくとも１０体積％以上含有させる必要があり、材料の難燃性の等級を示す基準の１つであるＵＬ９４規格においてＶ−０の要件を満たす難燃性を付与するためには更に多く（例えば３０％体積以上）の水酸化アルミニウムを含有させる必要がある。また、加熱されると発泡して炭化層を形成するイントメッセント系のリン系難燃剤（以下、イントメッセント系難燃剤という）も難燃性を付与するフィラーとして知られているが、この種のフィラーも多量に含有させないと充分な難燃性が得られない。

一方、この種の難燃性材料には、磁性フィラー等を更に含有させて電磁波吸収等の機能を付与したいといった要望もある。しかしながら、上記のように難燃性を付与するフィラーを多量に含有させた場合、他のフィラーを殆ど含有させることができなくなる。

そこで、本発明は、アクリル酸エステルを含むモノマーを重合してなるポリマーを基材とした難燃性材料において、ＵＬ９４でＶ−０の要件を満たす難燃性を有し、しかも、磁性フィラー等の他のフィラーを更に含有させることのできる難燃性材料の提供を目的としてなされた。

上記目的を達するためになされた本発明は、アクリル酸エステルを含むモノマーを重合してなるポリマーに、水酸化アルミニウム及びイントメッセント系難燃剤を含有させた難燃性材料であって、上記水酸化アルミニウムの配合割合が上記難燃性材料全体に対して１５体積％以下で、上記イントメッセント系難燃剤の配合割合が上記難燃性材料全体に対して２〜３体積％で、更に、上記イントメッセント系難燃剤と上記水酸化アルミニウムとの上記配合割合（体積％）の比が、１：３〜１：６であることを特徴としている。

本願出願人は、アクリル酸エステルを含むモノマーを重合してなるポリマーに、難燃性を付与するフィラーを種々含有させて実験を繰り返した結果、イントメッセント系難燃剤と水酸化アルミニウムとを体積比率で１：３〜１：６で含有させると極めて良好に難燃性が向上することを発見した。この原理は完全には解明されていないが、以下のような推論が可能である。

すなわち、水酸化アルミニウムを単独で含有させた場合、水酸化アルミニウムは高い熱伝導性を有するため、樹脂が加熱され易くなって溶融して落下し、ＵＬ９４でＶ−０の要件を満たすことができない。これに対して、イントメッセント系難燃剤を合わせて含有させることにより、水酸化アルミニウムの難燃性を維持したままで熱伝導性が抑制され、樹脂の溶融及び落下が抑制される。また、イントメッセント系難燃剤を単独で含有させた場合に比べても、水酸化アルミニウムによる熱伝導によってイントメッセント系難燃剤の発泡が促進され、難燃性が一層向上する。従って、上記のようにイントメッセント系難燃剤と水酸化アルミニウムとを適切な割合で含有させることにより、それらのフィラーの含有量が最大で１８体積％と極めて少なくても、ＵＬ９４でＶ−０の要件を満たす良好な難燃性が得られる。

このため、本発明の難燃性材料は、磁性フィラー等の他のフィラーを更に含有させることもできる。更に、本発明では、基材としてアクリル酸エステルを含むモノマーを重合してなるポリマーを使用しているので、シリコーンゴムを基材として使用した場合のようなシロキサンガスによる接点不良の問題も回避することができる。

なお、本発明において、上記ポリマーとしては、アクリル酸エステルを含むモノマーを重合してなるポリマーであれば種々のものを使用することができ、例えば、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｉ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ―ブチル（メタ）アクリレート、ｉ―ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−アミル（メタ）アクリレート、ｉ−アミル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ｉ−オクチル（メタ）アクリレート、ｉ−ミリスチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ノニル（メタ）アクリレート、ｉ―ノニル（メタ）アクリレート、ｉ―デシル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、ｉ―ステアリル（メタ）アクリレート等のアクリル系モノマーを重合または共重合したものを使用することができる。なお、上記（共）重合する際に使用するアクリル酸エステルは、単独で用いる他、２種類以上併用してもよい。

また、本発明の難燃性材料は、以下の構成に限定されるものではないが、更に、磁性フィラーを含有し、その磁性フィラーの配合割合が上記難燃性材料全体に対して４０体積％以上であってもよい。本発明の難燃性材料は、前述のように難燃性を付与するフィラー（水酸化アルミニウム及びイントメッセント系難燃剤）を少量含有するだけでＵＬ９４でＶ−０の要件を満たすことができるので、４０体積％以上（好ましくは４５〜５５体積％）の磁性フィラーを容易に含有させることができる。そして、このように４０体積％以上の磁性フィラーを含有した場合、その難燃性材料は電子部品等のノイズ対策としての電磁波吸収用に良好に利用することができる。従って、この場合、電子部品からノイズとして外部へ放出される電磁波や、外部から電子部品へノイズとして来飛する電磁波を、良好に吸収することができる。

そして、この場合更に、難燃性材料はシート状に形成されてもよい。このように難燃性材料をシート状に形成すれば、その難燃性材料を電子部品の表面に被せたり電子部品を収容したケースの内面に被着したりすることが容易となり、一層良好に電磁波を吸収することができる。

次に、本発明の実施の形態を、実施例を挙げて説明する。

本願出願人は、表１に示す配合で各種材料を混練し、コータにて成形することによりシート状の試料を作成した。なお、表１におけるアクリル重合体としては、日本触媒製のアクリルポリマーを、水酸化アルミニウムとしては、日本軽金属製の高白色タイプ（平均粒径８μｍ）を、イントメッセント系難燃剤としては、リン系難燃剤でかつ発泡性を有する「アデカスタブＦＰ−２２００」（登録商標：ＡＤＥＫＡ製）を、フェライトとしてはＮｉ−Ｚｎ系のＢＳＮ−７１４（ソフトフェライト、戸田工業製、粒径５．１μｍ）を、それぞれ使用した。また、得られた試料の特性も同じく表１に示した。

表１に示すように、水酸化アルミニウムの配合割合が１５体積％以下で、イントメッセント系難燃剤の配合割合が２〜３体積％で、更に、イントメッセント系難燃剤と水酸化アルミニウムとの上記配合割合（体積％）の比が１：３〜１：６である実施例１，２は、いずれもＵＬ９４でＶ−０の要件を満たし、５０体積％前後のフェライトを含有させても良好に混練してシート化することができた。そして、このように多量のフェライトを含有させたことにより、１０ＭＨｚにおける透磁率が実施例１，２ではいずれも７以上と、極めて良好な電磁波吸収性を呈した。

従って、実施例１，２のシートをＩＣ等の電子部品に被着すれば、その電子部品からノイズとして外部へ放出される電磁波を抑制することができる。しかも、実施例１，２のシートは前述のように優れた難燃性を有するため、そのシートを使用した機器の安全性を良好に確保することができる。更に、実施例１，２では基材としてアクリル重合体を使用しているので、シリコーンゴムを基材として使用した場合のようなシロキサンガスによる接点不良の問題も回避することができる。

なお、実施例１，２の配合によって上記のような優れた難燃性が得られる原理は完全には解明されていないが、以下のような推論が可能である。すなわち、水酸化アルミニウムを単独で含有させた場合、水酸化アルミニウムは高い熱伝導性を有するため、樹脂が加熱され易くなって溶融して落下し、ＵＬ９４でＶ−０の要件を満たすことができない。これに対して、イントメッセント系難燃剤を合わせて含有させることにより、水酸化アルミニウムの難燃性を維持したままで熱伝導性が抑制され、樹脂の溶融及び落下が抑制される。また、イントメッセント系難燃剤を単独で含有させた場合に比べても、水酸化アルミニウムによる熱伝導によってイントメッセント系難燃剤の発泡が促進され、難燃性が一層向上する。従って、上記のようにイントメッセント系難燃剤と水酸化アルミニウムとを適切な割合で含有させることにより、それらのフィラーの含有量が１８体積％未満と極めて少なくても、ＵＬ９４でＶ−０の要件を満たす良好な難燃性が得られる。このため、実施例１，２では、フェライトを上記のように多量に含有させることもできた。

これに対して、イントメッセント系難燃剤の配合割合が低い比較例１では、水酸化アルミニウム＋イントメッセント系難燃剤の配合量が実施例１とほぼ同様であるにも拘らずＶ−２程度の難燃性しか得られなかった。これは、イントメッセント系難燃剤と水酸化アルミニウムとの配合割合（体積％）の比が１：６よりも水酸化アルミニウム側に偏ると、上記のような水酸化アルミニウムとイントメッセント系難燃剤との相乗効果が生じ難くなるものと考えられる。同様に、上記配合割合の比が１：３よりもイントメッセント系難燃剤側に偏った比較例６でも、Ｖ−２程度の難燃性しか得られなかった。

そして、水酸化アルミニウムのみを含有させた比較例２では、その水酸化アルミニウムを３０体積％以上配合してもＶ−２程度の難燃性しか得られず、イントメッセント系難燃剤のみを含有させた比較例３では、そのイントメッセント系難燃剤を３０体積以上配合してもＵＬ９４による難燃性の適合がなかった。また、これらの比較例２，３では、難燃性を付与するためのフィラーを上記のように多量に配合したため、フェライトを充分な量だけ配合することができず、透磁率も５と低かった。従って、これらのシートでは、電磁波吸収性も充分に得られない。

更に、上記配合割合の比が１：３よりも少しだけイントメッセント系難燃剤側に偏った比較例４や、水酸化アルミニウムを１５体積％より少しだけ多く配合した比較例５では、難燃性がいずれもＶ−０の要件を満たしたが、水酸化アルミニウム及びイントメッセント系難燃剤を多く含有させる必要があった。このため、フェライトを５０体積％程度配合した状態では混練性が悪く、シート化も困難であった。

以上のように、水酸化アルミニウムの配合割合が１５体積％以下で、イントメッセント系難燃剤の配合割合が２〜３体積％で、更に、イントメッセント系難燃剤と水酸化アルミニウムとの上記配合割合（体積％）の比が１：３〜１：６である実施例１，２は、いずれもＵＬ９４でＶ−０の要件を満たし、５０体積％前後のフェライトを含有させて電磁波っ吸収性も充分に確保することができた。

なお、本発明は上記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、アクリル重合体やアルミナやイントメッセント系難燃剤としては上記以外の商品を適用することができることはいうまでもない。また、磁性フィラーとしては、上記フェライト以外にも種々の磁性フィラーを適用することができる。更に、本発明では、上記のように難燃性を付与するフィラーを少量含有させるだけで充分な難燃性が得られるので、磁性フィラー以外にも、導電性フィラー，制振性フィラー等を更に含有させることによって、他の機能を付与することも考えられる。

Claims (3)

1. アクリル酸エステルを含むモノマーを重合してなるポリマーに、水酸化アルミニウム及びイントメッセント系のリン系難燃剤を含有させた難燃性材料であって、
   上記水酸化アルミニウムの配合割合が上記難燃性材料全体に対して１５体積％以下で、
   上記イントメッセント系のリン系難燃剤の配合割合が上記難燃性材料全体に対して２〜３体積％で、
   更に、上記イントメッセント系のリン系難燃剤と上記水酸化アルミニウムとの上記配合割合（体積％）の比が、１：３〜１：６であることを特徴とする難燃性材料。
2. 更に、磁性フィラーを含有した請求項１記載の難燃性材料であって、
   上記磁性フィラーの配合割合が上記難燃性材料全体に対して４０体積％以上であることを特徴とする難燃性材料。
3. シート状に形成されたことを特徴とする請求項２記載の難燃性材料。