不燃化・難燃化・消化メカニズム

一般的に不燃液・難燃剤には、臭素系難燃剤・塩素系難燃剤・リン系難燃剤・ホウ素系難燃剤・シリコン系難燃剤・窒素含有化合物等があります。ソウファはホウ素系難燃剤(ホウ酸難燃剤)に分類されます。borate ,Boron-based  flame retardants.

弊社はSOUFAおよびBESTBORONの製造販売を行っています。(主にセルロース系材料に対して有効な難燃剤です。その為木材の難燃剤として多く利用されています。)

SOUFAは特殊な技術を利用して生成されたポリホウ酸ナトリウムで、今までのハロゲン難燃剤の代わりとなるものとして期待されています。

ほとんどの不燃剤は酸性かアルカリ性の度数が高く金具などの金属の腐食を速める欠点がありますが、ソウファは中性であり、木材や素材等の風合いや香り、色を変える事がなく、合わせて防蟻防腐効果も付与する事が可能です。

不燃化のメカニズムとしては、ナノ化した不燃液ソウファが木材等の内部に浸透し、発火の際に有効成分が発泡し、空気と熱を遮断する事で燃焼を防ぎます。樹脂が炭化される事で、その炭化層と発泡層が酸素と熱から内部を保護します。
soufaの難燃性には造膜性、発泡性が利点として機能しています。

SOUFAメカニズムイラスト
従来不燃木材を作るには400~600kg/㎥程度の薬剤が必要でした。しかしSOUFAなら200kg/㎥以上導入出来れば木材は不燃性能を発揮します。※乾燥後の重量比で130%程度まで含浸すれば不燃木材レベルに達します。またSOUFAは不燃成分と水のみで構成されている為、薬剤導入乾燥後、水分が蒸発し重量増加を最低限に抑える事が出来ます。
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※白くなっているところがsoufaが熱に反応して発泡した個所です。(23%水溶液塗布にて)

薬剤の導入量が従来品よりも少なて済む為、木材の風合いを維持し易い事も特徴です。

セルロースに対しての相性が極めて良好です。ソウファはホウ酸を高濃度に含むので、木材を浸けておくだけで、有効成分を大量に木材に導入でき、不燃化・難燃化することができます。ホウ酸の高濃度水溶液は乾燥後、木材の中でガラス化します。ホウ素を含む耐熱性ガラスとしてパイレックスガラスが知られていますが、このパイレックスガラスが木材に注入されているイメージです。ソウファは加熱すると発泡してガラスの膜を作る性質をもっています。このガラスの膜が木材を包み込んで着火を防ぐという効果もあります。ソウファのみを消化剤として使用することも可能です。

ホウ酸は水に4%前後しか溶解しないためにこれまでは不燃剤・難燃剤として使用することが困難でした。我々の研究室で開発した特殊な技術でホウ酸系イオン重合体を作ることにより、有効成分を30%以上含む高濃度のホウ酸水溶液を作ることに成功しました。これがソウファです。
※2015年4月より粉体品を用意する事が可能になりました。粉体品の詳細はこちらから

これにより樹脂への適用も想定する事が出来るようになりました。ホウ酸難燃剤は新規難燃剤として期待されています。水溶性の材料に関しては相性が良いと考えられます。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンはでんぷんを併用する事で効果が大きくなる事が確認されています。EVAやウレタン、SBRラテックスにも効果が確認されています。まだ未検証な部分が多い難燃剤ですが大きな可能性を秘めています。

木材との相性が良好な為、セルロースナノファイバー(CNF)等への適用も今後期待ができる分野です。

他難燃剤との比較表

種類 物質名 特徴 欠点 難燃効果 環境負荷
臭素系 テトラブロモビスフェノールA、デカブロモビフェニル、ペンタブロモジフェニルエーテル等 臭素系ガスを発生し酸素を遮断。ラジカルをトラップして燃焼抑制。酸化アンチモンと相乗効果あり。 燃焼により臭素系の有毒ガス、臭素系ダイオキシン類を発生。生体蓄積性の指摘。EUでは禁止の方向。 ×
塩素系 塩素系パラフィン、塩素系ポリエチレン等 塩素系ガスを発生し酸素を遮断。ラジカルをトラップして燃焼抑制 燃焼により塩化水素など有毒ガス、ダイオキシン類を発生。塩ビ同様、使用されない方向へ。 ×
りん系 りん酸エステル、ポリりん酸アンモニウム等 炭化層を生成、酸素、熱を遮断。窒素系と併用が多い。 燃焼時に有毒なホスフィンガスを発生。環境ホルモン様作用の指摘。 ×
ホウ素系 ポリホウ酸ナトリウム、ホウ砂、ホウ酸亜鉛等 炭化層を生成、酸素、熱を遮断。 溶解度が小さいため、高濃度の溶液が必要。
シリコーン系 シリコーン樹脂 Si-C無機断熱層を形成。 高価。燃焼効果が小さい。
水和金属化合物 水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等 脱水反応により吸熱。無機断熱層の形成。 大量添加が必要(100部に対して150部)。
窒素含有化合物 りん酸アンモニウム、グアニジン化合物、メラミン化合物 窒素系ガスにより酸素を遮断。りん系との併用が多い。 燃焼効果が小さい。

紙にsoufaを塗布し難燃化しました。

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