R1800-SK と R900A による難燃剤分散 — 難燃性に影響しない

R1800-SK と R900A はあらゆる難燃剤に使える。あらゆる難燃剤マスターバッチにも使える。粉体助剤・液状助剤・粒状の難燃剤マスターバッチなど、形態を問わない。分散を実現できる。かつ難燃性能に影響を与えない。 これはスローガンではない。これに続く本文では、機構と実測データを示し、成立の理由を説明する。

一まず解決すべき問題を明確にする

1

2

難燃マスターバッチを製造しても、UL94 グレードが V-2 と V-0 の間で揺れる。滴下挙動が不安定で、色むらも生じる。工程でよく検討される方向は、難燃剤のロット変更、スクリュー構成の調整、滞留時間の延長であるが、問題は難燃剤そのものにないことが多い。

一次粒子レベルまで解きほぐされ、その状態を保つ

分散剤が解決するのはこの点である。粉体を溶融体中で互いに間隔を保たせることである。

ここで通常、一つの懸念がある。分散剤は有機物であり、難燃系に添加すると難燃性能を損なうのではないか。カイクの答えは、スローガンではなく機構と実測データで示す。

二R1800-SK はどのように粉体を分散させるのか

3

R1800-SK の分子構造は二つの部分からなり、技術資料の記述は次のとおりである。

• アンカリング基（-COOH）——極性基であり、イオン結合、水素結合、ファンデルワールス力によって粉体表面に吸着する。資料が強調しているのは「強固に吸着すること」と「R1800-SK の脱離を防ぐこと」である。
• 溶媒和鎖——媒体側に伸び、分散後の安定性を決める。

鍵は温度にある。資料には、70℃ 未満では被覆層は溶解せず、70℃ を超えると溶解し始めてイオン結合に移行し、樹脂との相溶性が向上すると明記されている。

これは設計者が何気なく書いた細部ではない。粉体の段階で求められるのは「しっかり包み込み、再凝集させないこと」であり、溶融温度では「解放して樹脂と相溶させること」である。相反する二段階の要求を、R1800-SK は一つの温度切り替え点で同時に満たしている。

安定分散の機構についても、資料は具体的に記述している。R1800-SK を吸着した顔料粒子が互いに近づくと、吸着層の反発作用によって粒子が互いに弾き合う——継続的な撹拌で維持されるのではなく、吸着層自体が間隔を保つのである。

三この二種の分散剤の正体

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この二種の分散剤の正体

項目	R1800-SK	R900A
製品位置づけ	ポリオレフィンエーテル系超分散剤シリーズ	総合製品カタログ · 液状カラーマスターバッチ系
イオン型	ノニオン系	ノニオン系
外観	青色ペースト状物質	資料未記載
密度	1.190 g/cm³	資料未記載
粘度	980–3600 mPa·s	資料未記載
酸価	6.8–7 mgKOH/g	資料未記載
アミン価	≦9 mgKOH/g	資料未記載
引火点	285℃	資料未記載
分散度	III	資料未記載
相溶性	すべてのゴム・プラスチックと良好な相溶性	ほぼすべてのプラスチック・ゴムへの添加に適用可能

両者ともノニオン系である。この点が本稿の前提である——ノニオン系は電荷を持たないため、難燃系中のイオン性成分と競合しない。

四難燃剤にはどのような種類があり、なぜ別の種類に替えても難燃性に影響しないのか

横軸 = 次元 ℃；有色バンド = オブジェクトが到達可能な目標範囲；バンド外の点 = 到達不可能な部分。

270297.5325352.5380℃ターゲットバンド275300325350375臭素系335–345℃無機系300–320℃X軸 同一次元 ℃ ·X軸スケールはこの論文の最大値に基づく（300–345 ℃）；論文間で長さを直接比較しないこと。

• ターゲットバンド
• 335–345℃
• 300–320℃
• X軸 同一次元 ℃ ·
• X軸スケールはこの論文の最大値に基づく（300–345 ℃）；論文間で長さを直接比較しないこと。

• 臭素系335–345 ℃
• 無機系300–320 ℃

チャートデータ（原文のまま）

オブジェクト	範囲
臭素系	335–345 ℃
無機系	300–320 ℃

原語目盛 270–380 ℃

横軸 = 次元 ℃; 各バー = オブジェクトの測定区間（左端最小値 → 右端最大値）; 縦線 = 区間中央値.

0100200300℃臭素系335–345℃臭素系（臭素化ポリスチレン（BPS）…300℃リン系370℃窒素系300℃無機系200℃無機系（DOPO およびその誘導体）300–320℃図 ·加工温度ウィンドウ範囲＝工程ウィンドウ、狭いほど温度管理が重要、同一図は同一次元のみ含む（℃）；X軸スケールは本文の最大値に従うこと、論文間で長さを直接比較しないこと。

• 335–345℃
• 臭素系（臭素化ポリスチレン（BPS）…
• 無機系（DOPO およびその誘導体）
• 300–320℃
• 図 ·加工温度ウィンドウ
• 範囲＝工程ウィンドウ、狭いほど温度管理が重要
• 、同一図は同一次元のみ含む（℃）；X軸スケールは本文の最大値に従うこと、論文間で長さを直接比較しないこと。

• 臭素系335–345 ℃
• 臭素系（臭素化ポリスチレン（BPS）…300–300 ℃
• リン系370–370 ℃
• 窒素系300–300 ℃
• ... 合計 6 項目、全データは下表を参照してください。

チャートデータ（原文のまま）

型番	原文範囲
臭素系	融点約 335–345℃、1% 熱重量減少 ≥ 350℃
臭素系（臭素化ポリスチレン（BPS））	1% 熱重量減少 ≥ 300℃
リン系	分解温度 > 370℃
窒素系	300℃ で安定、約 350℃ で吸熱分解
無機系	約 200℃ から脱水開始、添加量は通常 50–65% に達する
無機系（DOPO およびその誘導体）	約 300–320℃ で吸熱分解

型式技術データシート目盛 200–370 ℃

5

これが本稿の中心的な問いである。工程における「分散剤が難燃性を損なうのではないか」という懸念は、通常、ある暗黙の前提から来ている。すなわち、分散剤と特定の難燃剤の間に化学的作用があり得るという前提である。この前提が成り立つかを判断するには、まず難燃剤を作用機構によって分類し、そのうえで分散剤がどの段階に関与するかを見る必要がある。

化学組成と作用機構により、工業用難燃剤は以下の各族に分類できる。表中の「難燃作用の主経路」列には、その族で認められている難燃経路のみを記し、本稿に関係しない処方の詳細は記さない。

難燃剤にはどのような種類があ…

族	代表品種（一般的な略称）	主成分	難燃作用の主経路	加工温度の目安
臭素系	デカブロモジフェニルエタン（DBDPE）	芳香族臭素化合物、臭素含有量約 82%	気相：加熱により臭素ラジカルを放出し、燃焼連鎖反応を中断	融点約 335–345℃、1% 熱重量減少 ≥ 350℃
臭素系	臭素化ポリスチレン（BPS）	臭素化ポリスチレン、臭素含有量約 66%	気相におけるハロゲンラジカルによる連鎖停止	1% 熱重量減少 ≥ 300℃
臭素系相乗	三酸化アンチモン（Sb₂O₃）	アンチモン酸化物	ハロゲン化水素と反応してハロゲン化アンチモンを生成し、気相停止を強化	自身は分解せず、系に依存
リン系	ジエチルホスフィン酸アルミニウム（ADP）	有機ホスフィン酸アルミニウム塩、リン含有量約 23–24%	凝縮相：脱水・架橋を触媒して炭化	分解温度 > 370℃（活性型）
リン系	ポリリン酸アンモニウム（APP）	窒素含有リン酸塩、Ⅰ型／Ⅱ型に分類	凝縮相での炭化 + 気相での希釈、膨張型の主酸源	Ⅱ型は水溶性が低く、高温加工に適する
リン系	DOPO およびその誘導体	ホスファフェナントレンオキシド	反応型、共有結合によりエポキシ網目に組み込まれる	硬化系、溶融加工には適用しない
窒素系	メラミンシアヌレート（MCA）	メラミンとシアヌル酸の付加塩	加熱による昇華吸熱 + 可燃性ガスの希釈	300℃ で安定、約 350℃ で吸熱分解
窒素系	メラミンポリリン酸塩（MPP）	メラミンリン酸塩	リン－窒素の相乗効果、炭化 + 膨張	APP と同程度の水準
無機系	水酸化アルミニウム（ATH）	三水酸化アルミニウム	吸熱分解により結晶水を放出し、希釈と降温	約 200℃ から脱水開始、添加量は通常 50–65% に達する
無機系	水酸化マグネシウム（MDH）	水酸化マグネシウム	ATH と同様だが耐熱性はより高い	約 300–320℃ で吸熱分解
無機系	ホウ酸亜鉛 / 膨張黒鉛	ホウ酸塩 / 層状黒鉛	炭化、抑煙、耐ドリップ性	系に依存
膨張型	IFR 複合系	APP + ペンタエリスリトール + メラミン	酸源／炭源／気源の三成分による炭化膨張	系に依存

難燃剤自身が加熱により分解するか、炭化／気相反応に関与する

したがって「別の難燃剤に替えると難燃性に影響するか」という問いの答えは、分散剤がその族と化学反応を起こすか否かで決まり、その族が臭素系かリン系かでは決まらない。R1800-SK と R900A はともにノニオン系で、解離性基を持たないため、ハロゲン系から反応対象として扱われず、リン系の酸性部位とも吸着を競合しない——どの族においてもその役割は同じである。粉体を分散させることである。

カイク自身の八つの難燃マスターバッチは、この判断の実例である。八つの型番、異なる難燃系と基材に対して、処方では同じ分散剤を用いている。

処方に用いる分散剤が R1800-SK である

すべてのゴム・プラスチックと良好な相溶性

五添加量の折り返し点：1.6%、そしてそれは反転する

本稿で唯一、添加量点ごとに示された実測データであり、R1800-SK による二酸化チタンの表面処理実験から得られたものである。pH = 6.8、70℃ 一定の条件における七つの添加量点を示す。

添加量 %	明度 L	タンベル白色度	黄色度 YI
0	88.27	75.15	4.63
0.5	88.89	75.76	4.21
1.0	89.12	76.31	4.34
1.2	89.87	76.35	4.23
1.6	90.18	77.76	3.84
1.8	88.26	75.81	3.97
2.0	87.83	75.79	3.89

三つの指標が同時に 1.6% で最適となる。明度は最高 90.18、白色度は最高 77.76、黄色度は最低 3.84 である。

4データ図 4

薄膜光学濃度（隠蔽力）R1800-SK 添加量 %00.10.20.30.40.3%0.5%1%1.6%2%1.6% · 0.386区間開始 0.3%区間終点 2.0%

• 実測点1点
• トレンド（破線、実測ではない）0.3%–2%

5データ図 5

90.18明度 L77.76タンベル白色度3.84黄色度 YI0%0.5%1%1.6%2%R1800-SK 添加量 %

• 明度 L88.27 → 90.18（ピーク）→ 87.83
• タンベル白色度75.15 → 77.76（ピーク）→ 75.79
• 黄色度 YI4.63 → 3.84（最小）→ 3.89

資料が示す機構の説明は次のとおりである。添加量の増加に伴い、顔料表面に吸着するアンカリング基が増え、1.6% で飽和に達する。このとき光学濃度が最大（0.386）となる。添加量がさらに増えると、R1800-SK 同士が相互作用し、溶媒和鎖の絡み合いにより「ブリッジフロキュレーション」を形成するため、光学濃度は逆に急激に低下する。

資料の結論原文：

R1800-SK 超分散剤の添加量 1.6% のとき、二酸化チタンの処理効果が最も良い

これは「多いほど良い」の反例である。超分散剤が過剰になると、自ら顔料を架橋してしまい、効果はかえって悪くなる。

なお、資料が示す添加量はプラスチック最終製品に対して 0.5%–1% である。この 0.5%–1% と上記の 1.6% は分母が異なる——前者は成形品プラスチック、後者は顔料に対する処理量であり、二つの数値を相互に置き換えることはできない。

六なぜ難燃性に影響しないのか

マスターバッチ中における超分散剤の作用について、資料は四項目を挙げている。

1. 01顔料・充填剤の凝集を防ぐ——粉体と結合して濡れ性を高め、温度が下がると被膜層を形成してさらなる凝集を止める
2. 02樹脂中における充填剤の分布率を高める——押出時に樹脂と相溶し、被膜化された粉体と樹脂を一体化する
3. 03溶融体の良好な流動性を確保し、成形品の表面光沢を高める
4. 04樹脂とより有効に一体化する

これら四項目はいずれも「物理的分散」と「加工性」を指しており、化学的関与や難燃機構を指すものは一つもない。

結論の境界は明確にしなければならない。本稿の「難燃性に影響しない」は、分散剤の作用機構が難燃反応に関与しないことに基づくものであり、すべての難燃剤族を網羅した族別の UL94 比較試験に基づくものではない。カイクの公開技術資料が示す直接の証拠は、R912B の処方で分散剤が「分散助剤」として併記されていること、ならびに R1800-SK / R900A の相溶性の記述が「すべてのゴム・プラスチック」および「あらゆるプラスチック・ゴム」を対象としていることである。臭素系や無機水酸化物などの族について個別の比較試験データは示されておらず、本稿では推定しない。

七113 倍と 26 倍の読み方

資料は R1800-SK の技術資料において、二組の相対倍率を示している。分散性能 113 倍、潤滑性能 26 倍である。

どのような系でも 113 倍の効果が得られる

八処方エンジニアのための実務的判断

箱 = 工程, 矢印 = 順序; 箱の下にある文字 = 工程条件.

図 ·工程流向01質問：まず凝集を疑い、その後で難燃剤を替える。根拠：同一処方でバッチごとにグレードが変動するのは凝集の典型的な兆候。境界…02質問：分散剤添加量は顔料／粉体の 1.6% 付近で試す。根拠：二酸化チタン系の実測最適点は 1.6%。境界：他の粉体の最適添加量は自社…03質問：成形品プラスチック中の添加量は0.5%–1% を参考にする。根拠：資料が示すプラスチック最終製品への添加量。境界：1.6% とは分母が異な…04質問：ハロゲン系では相乗剤の配合比も同時に確認する。根拠：ハロゲンと Sb₂O₃ の相乗効果は気相経路。境界：相乗剤が欠けると分散剤では…05質問：無機水酸化物系では相乗効果より分散を重視する。根拠：ATH/MDH は吸熱と希釈に依存し、添加量は通常 50% 以上に達する。境界…06質問：族を替える際はまず予備試験を行い、その後でグレードを確認する。根拠：分散は物理過程であり、難燃化学と衝突しない。境界：なお実測により当…按源文顺序，不做增删

• 図 ·工程流向
• 質問：まず凝集を疑い、
• その後で難燃剤
• を替える。根拠：
• 同一処方でバッチごとにグレ
• ードが変動するのは凝集の典
• 型的な兆候。境界…
• 質問：分散剤添加量は顔料／
• .6% 付近で試す。根拠：
• 二酸化チタン系の実測最適点
• は 1.6%。境界：
• 他の粉体の最適添加量は自社…
• 質問：成形品プラスチック中
• 0.5%–1% を参考にする。
• 根拠：資料が示すプラスチッ
• ク最終製品への添加量。
• 境界：1.6% とは分母が異な…
• 質問：ハロゲン系では相乗剤
• 同時に確認する。根拠：
• ハロゲンと Sb₂O₃ の相乗効果
• は気相経路。境界：
• 相乗剤が欠けると分散剤では…
• 質問：無機水酸化物系では相
• 分散を重視する。根拠：
• ATH/MDH は吸熱と希釈に依存
• し、添加量は通常 50% 以上に
• 達する。境界…
• 質問：族を替える際はまず予
• い、その後でグレードを確認
• する。根拠：分散は物理過程
• であり、難燃化学と衝突しな
• い。境界：なお実測により当…
• 按源文顺序，不做增删

• 1. 質問：まず凝集を疑い、その後で…を替える。根拠：同一処方でバッチごとにグレー…
• 2. 質問：分散剤添加量は顔料／粉体….6% 付近で試す。根拠：二酸化チタン系の実…
• 3. 質問：成形品プラスチック中の添…0.5%–1% を参考にする。根拠：資料が示…
• 4. 質問：ハロゲン系では相乗剤の配…同時に確認する。根拠：ハロゲンと Sb₂O₃…
• ... 合計 6 項目、全データは下表を参照してください。

チャートデータ（原文のまま）

工程	条件
質問：まず凝集を疑い、その後で難燃剤	を替える。根拠：同一処方でバッチごとにグレードが変動するのは凝集の典型的な兆候。境界：難燃剤自体のバッチ差と水分は除外する必要がある。
質問：分散剤添加量は顔料／粉体の 1	.6% 付近で試す。根拠：二酸化チタン系の実測最適点は 1.6%。境界：他の粉体の最適添加量は自社で予備試験が必要であり、資料の範囲外である。
質問：成形品プラスチック中の添加量は	0.5%–1% を参考にする。根拠：資料が示すプラスチック最終製品への添加量。境界：1.6% とは分母が異なり、相互に置き換えられない。
質問：ハロゲン系では相乗剤の配合比も	同時に確認する。根拠：ハロゲンと Sb₂O₃ の相乗効果は気相経路。境界：相乗剤が欠けると分散剤ではグレードを挽回できない。
質問：無機水酸化物系では相乗効果より	分散を重視する。根拠：ATH/MDH は吸熱と希釈に依存し、添加量は通常 50% 以上に達する。境界：高充填下では分散不良がまず力学性能の低下として現れる。
質問：族を替える際はまず予備試験を行	い、その後でグレードを確認する。根拠：分散は物理過程であり、難燃化学と衝突しない。境界：なお実測により当該系の相溶性と加工ウィンドウを確認する必要がある。

工程段落

粉体が均一に分散され、その状態が保たれているか