JPH11281600A - 難燃性評価方法 - Google Patents

難燃性評価方法

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JPH11281600A
JPH11281600A JP8762898A JP8762898A JPH11281600A JP H11281600 A JPH11281600 A JP H11281600A JP 8762898 A JP8762898 A JP 8762898A JP 8762898 A JP8762898 A JP 8762898A JP H11281600 A JPH11281600 A JP H11281600A
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謙一 池田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない試験片で短時間で積層板の難燃性を評
価する。 【解決手段】 試験片を接炎させたときの重量変化を測
定し、数1の(1)又は(2)によりβ1又はβ2を算出
することにより難燃性を評価する。 【数1】W/W0=exp(−β1 t) (1) W0−W=β2 t (2) ただし、W0 :初期試験片重量 W :接炎後の試験片重量 t :接炎時間

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、難燃性評価方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】プラスチック材料の難燃性評価方法とし
ては、次の二つの方法が規定されている。
【0003】(1)ガスバーナーを用いて、垂直に保持
された試験片の下端を10秒間接炎させ、ガスバーナー
を試験片から150mm以上離してフレーミング時間を
測定し、フレーミングが止まったら直ちにガスバーナー
の炎を再度試験片の同じ箇所に10秒間接炎させ、ガス
バーナーを試験片から150mm以上離してフレーミン
グ時間及びグローイング時間を測定する。試験は5個1
組の試験片について行う(UL−94参照)。この評価
方法では、フレーミング時間及びグローイング時間によ
りクラス分けすることにより難燃性を表示する。なお、
同様の評価方法が、JIS K 6911(熱硬化性プ
ラスチックについて)及びJIS C 6481(銅張
積層板について)にそれぞれ規定されている。
【0004】(2)総流量が11.4l/minとなる
ように酸素と窒素との混合ガスを燃焼筒内に放出しなが
ら、垂直に保持された試験片の上端に点火する。試験片
の上端部全体が着炎し、炎状に燃えることを確認した後
点火器の炎を取り去り、直ちに燃焼時間と燃焼長さの測
定を開始する。酸素の濃度を変えて試験を繰り返し、3
分以上継続して燃焼するか又は着炎後の燃焼長さが50
mm以上となるときの酸素濃度を求める(JIS K
7201参照)。この評価方法では、3分以上継続して
燃焼するか又は着炎後の燃焼長さが50mm以上となる
ときの酸素濃度(容量%)を酸素指数として難燃性を表
示する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】(1)の方法は、フレ
ーミング時間及びグローイング時間によりクラス分けす
ることにより難燃性を表示するため大まかな表示しかで
きず計数化が困難であり、また、試験片によりフレーミ
ング時間のばらつきが大きく、フレーミング時間と難燃
性の関係において相関が得られるとはいえないという問
題があり、確実な評価をするためには多くの繰り返し試
験を行う必要があった。(2)の方法は、大まかな表示
しかできないという問題はないが、燃焼時間と難燃性の
関係において相関が得られるとはいえないという問題が
あった。また、いずれの方法においても、多くの繰り返
し試験を必要とするため、多数の試験片を用意する必要
があり、評価に長時間を要するという問題があった。本
発明は、少ない試験片で、短時間で一定の評価を得るこ
とができる難燃性評価方法を提供することを目的とする
ものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】一般に高分子物質が燃焼
するときは熱分解を伴う。本発明者は、燃焼時における
材料の熱分解について検討し、熱分解しない安定な材料
が難燃性が良好であること及び燃焼時の熱分解による重
量変化が難燃性と相関していることに着目して本発明に
到達した。
【0007】請求項1に記載の発明は、試験片を接炎さ
せたときの重量変化を計数化することを特徴とする難燃
性評価方法である。
【0008】試験片に接炎したときの熱分解には複雑な
要因が関係するため、重量変化を時間tによる変化とし
てプロットすると、通常は、図1の曲線aのようにな
る。このような変化を示すときには、重量変化を数3の
式(1)によりβ1 を計算計数化できることが知られて
いる。
【0009】すなわち、請求項2に記載の発明は、試験
片を接炎させたときの重量変化から、数3の式(1)に
よりβ1 を計算計数化する請求項1に記載の難燃性評価
方法である。
【数3】W/W0=exp(−β1 t) (1) ただし、W0 :初期試験片重量 W :接炎後の試験片重量 t :接炎時間
【0010】重量変化を時間tによる変化としてプロッ
トしたときに、図1の直線bのようになることもある。
このような場合にはより簡単に計算計数化できる。
【0011】すなわち請求項3に記載の発明は、試験片
を接炎したときの重量変化から、数4の式(2)により
β2 を計算計数化する請求項1に記載の難燃性評価方法
である。
【数4】W0−W=β2 t (2) ただし、W0 :初期試験片重量 W :接炎後の試験片重量 t :接炎時間
【0012】数3の式(1)、数4の式(2)いずれに
よるにしても、β1又はβ2が小さいと難燃性が良好と判
定され、また、安定したβ1又はβ2の値が得られるもの
は難燃性も安定していると評価できる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の難燃性評価方法は、ガス
バーナー及び試験片の保持具があれば実施できる。ガス
バーナーとしては、例えば、UL−94に準拠したガス
バーナーを用いるのが一定の評価結果を得るために好ま
しい。また、試験片を接炎させることにより熱分解して
重量が変化する材料全てに適用可能であり、例えば、プ
リント配線板の基板材料である銅張積層板、電気用絶縁
材料である積層板の難燃性評価に好適である。
【0014】試験片の大きさについては特に制限はない
が、ガスバーナーの炎の大きさを考慮すると5〜50m
m角とするのが好ましく、10〜15mm角とするのが
好ましい。
【0015】このような試験片を用いて以下に説明する
ような手順にしたがって評価する。 (1) 初期試験片重量W0 を測定する。 (2) 試験片を保持具に取り付け、ガスバーナーの炎
に所定時間(例えば10秒間)接炎させる。 (3) ガスバーナーの炎を取り去り、室温まで冷却し
てから試験片の重量W1を測定し、接炎時間t1 を記録
する。 (4) 再び試験片を保持具に取り付け、ガスバーナー
の炎に所定時間接炎させる。 (5) ガスバーナーの炎を取り去り、室温まで冷却し
てから試験片の重量W2を測定し、ここまでの合計接炎
時間t2 を記録する。 (6) (4)及び(5)を必要回数繰り返す。 (7) 得られたデータから、重量変化が図1の曲線a
に示すようになるときはβ1 を求め、図1の直線bに示
すようになるときはβ2 を求める。 本発明の難燃性評価方法は、受理状態の試験片について
評価するほかに所定の温湿度環境にて一定時間処理した
後の試験片についても評価することで温湿度環境の変化
により影響を知ることができ、評価の精度を向上させる
ことができる。また、接炎する時間及び繰り返し回数な
どの条件は、評価の精度を考慮して設定するのが好まし
い。
【0016】
【実施例】水溶性フェノール樹脂ワニスの調製 フェノール1モルを反応釜に仕込み、これに37重量%
ホルマリンをホルムアルデヒド換算で1.2モル相当量
加え、次に30重量%トリメチルアミン水溶液をトリメ
チルアミン0.4モル相当量加え、70℃で6時間反応
させ、これに、メタノールと水の等重量混合溶剤を加え
て固形分20重量%の水溶性フェノール樹脂ワニスを調
製した。
【0017】桐油変性フェノール樹脂ワニスの調製 桐油200重量部、フェノール334重量部及びパラト
ルエンスルホン酸0.2重量部を反応釜に仕込み、90
℃で1時間反応させた。得られた反応物100重量部に
対してパラホルムアルデヒド23重量部及び28重量%
アンモニア水30重量部を加えて80℃で反応させ、反
応終了後減圧下に脱水濃縮し、脱水濃縮生成物の固形分
100重量部に対してテトラブロムビスフェノールA2
5重量部、トリフェニルフォスフェート20重量部を配
合し、メタノール75重量部に対してトルエン25重量
部の混合溶剤に溶解して固形分50重量%の桐油変性フ
ェノール樹脂ワニスを調製した。なお、桐油変性フェノ
ール樹脂の桐油変性率は35重量%となる。
【0018】実施例1 厚さ0.2mmのクラフト紙に、前記で調製した水溶性
フェノール樹脂ワニスを乾燥後の固形分付着量が20重
量%となるように含浸乾燥し、次に、前記で得られた桐
油変性フェノール樹脂ワニスを水溶性フェノール樹脂と
の合計付着量が50重量%となるように含浸乾燥してプ
リプレグを作製した。このプリプレグAを8枚重ね、そ
の両面に銅はく厚さが35μmの接着剤付き銅はくを重
ね、温度165℃、圧力12MPaで70分間加熱乾燥
して厚さ1.6mmの紙基材フェノール樹脂両面銅張積
層板を作製した。作製した両面銅張積層板から銅はくを
エッチングにより全面除去し、13mm角に切断して試
験片を作製し、初期試験片重量(W0 )を測定した。次
に、UL−94に準拠したガスバーナーを用い、作製し
た試験片を接炎させ、接炎10秒後にガスバーナーの炎
を取り去り、室温まで冷却してから接炎後の試験片重量
(W)を測定し、以下10秒単位で合計の接炎時間
(t)が40秒となるまで繰り返し、その結果から、数
3の(1)式によりβ1 を計算計数化して難燃性を評価
した。これを作製した試験片5個について繰り返した。
また、別途作製した試験片5個を温度125℃で24時
間処理した後、同様にしてβ1 を計算計数化して難燃性
を評価した。
【0019】実施例2 水溶性フェノール樹脂ワニスを乾燥後の固形分付着量が
10重量%となるように変更し、桐油変性フェノール樹
脂ワニスを水溶性フェノール樹脂との合計付着量が50
重量%となるように含浸乾燥してプリプレグを作製した
ほかは実施例1と同様にして厚さ1.6mmの紙基材フ
ェノール樹脂両面銅張積層板を作製した。以下実施例1
と同様にして試験片を作製し、β1 を計算計数化して難
燃性を評価した。
【0020】実施例3 水溶性フェノール樹脂ワニスを乾燥後の固形分付着量が
5重量%となるように変更し、桐油変性フェノール樹脂
ワニスを水溶性フェノール樹脂との合計付着量が50重
量%となるように含浸乾燥してプリプレグを作製したほ
かは実施例1と同様にして厚さ1.6mmの紙基材フェ
ノール樹脂両面銅張積層板を作製した。以下実施例1と
同様にして試験片を作製し、β1 を計算計数化して難燃
性を評価した。
【0021】実施例1、2及び3で算出したβ1 の値
(単位:10-3/秒)の平均値及び出現範囲(かっこ内に
示す)を表1に示す。ここで、処理とは、温度125℃
で24時間保持する処理を意味する。
【0022】
【表1】
【0023】比較例1〜3 実施例1〜3と同様に作製した両面銅張積層板を用いて
UL−94に準拠した試験片を作製した。処理無の試験
片及び実施例1〜3と同様に温度125℃で24時間処
理した試験片についてUL−94に準拠して難燃性を評
価した。この評価を規定にしたがって1回に評価する試
験片を5個として5回繰り返した。得られた結果の平均
値(単位:秒)及び出現範囲(かっこ内に示す)を、表
2(処理無)及び表3(処理有)に示す。処理の意味は
表1と同じである。
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】表1から、本発明の難燃性評価方法ではデ
ータの出現範囲が狭く、このことから繰り返し数が少な
くても精度よく難燃性を評価できること、したがって、
短時間で難燃性を評価できることが示される。また表2
及び3から、従来の難燃性評価方法では、データの出現
範囲が広く、繰り返し毎に平均値も異なっており、この
ことから、確実な評価結果を得るためには多くの試験片
を用意し、繰り返し回数を多くして評価することが必要
であることが示される。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、少ない試験片で短時間
で難燃性を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】試験片を接炎したときの重量変化の一例を示す
グラフである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試験片を接炎させたときの重量変化を計
    数化することを特徴とする難燃性評価方法。
  2. 【請求項2】 試験片を接炎させたときの重量変化か
    ら、数1の式(1)によりβ1 を計算計数化する請求項
    1に記載の難燃性評価方法。 【数1】W/W0=exp(−β1 t) (1) ただし、W0 :初期試験片重量 W :接炎後の試験片重量 t :接炎時間
  3. 【請求項3】 試験片を接炎させたときの重量変化か
    ら、数2の式(2)によりβ2 を計算計数化する請求項
    1に記載の難燃性評価方法。 【数2】W0−W=β2 t (2) ただし、W0 :初期試験片重量 W :接炎後の試験片重量 t :接炎時間
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100359575B1 (ko) * 2000-11-09 2002-11-07 한미하이테크주식회사 연소 시험장치
CN105092773B (zh) * 2015-08-17 2016-07-06 河南科技大学 一种用于研究高分子材料阻燃性能的方法
CN113791171A (zh) * 2021-10-15 2021-12-14 湖南美莱珀科技发展有限公司 一种阻燃材料阻燃性能检测装置

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