難燃剤とは？定義・種類・仕組み・用途をわかりやすく解説

難燃剤の定義・種類・仕組み・用途を図解＆実例でやさしく解説。家庭・工業での安全対策や選び方まで一目でわかる入門ガイド。

難燃剤とは、物を燃えにくくする化学物質のこと。難燃剤には、三酸化アンチモンやアスベストなどの鉱物や無機化合物があります。また、特殊なプラスチックやポリマーの難燃剤もあります。難燃剤の働きにはいくつかあります。あるものは、加熱されたときに熱を吸収し、発火を止める。また、火の熱が物の中に入るのを防ぐものもあります。難燃剤は、繊維や寝具に使われいて、燃えにくくするために使われています。

難燃剤の定義と目的

難燃剤は、材料（プラスチック、繊維、木材、紙、塗料など）に添加または結合して、その材料が着火しにくく、燃焼の進行を遅らせたり、発生する熱や有害ガスを低減したりする化学物質や処理です。主な目的は

• 発火の抑制（着火温度を上げる）
• 燃焼速度の低下（火の広がりを遅らせる）
• 発熱量や煙、有毒ガスの低減
• 避難時間の確保と安全性向上

種類（代表的な難燃剤）

• ハロゲン系難燃剤（臭素系・塩素系）: プラスチックや電子機器の筐体で広く使われてきた。燃焼時にラジカル捕捉を行い、鎮火を助ける。近年、環境・健康問題（持続性や生体蓄積）により使用規制が増えている。
• 三酸化アンチモン（Antimony trioxide）: ハロゲン系と組み合わせて相乗効果（シナジスト）を発揮する。単独では固体充填材として使われることもある。
• リン系（有機リン、リン酸塩）: 凝縮相での炭化（チャー）を促進し、バリアを作ることで燃焼を抑える。ハロゲンフリーの代替として注目される。
• 窒素系（メラミン系など）: 分解時に窒素含有ガスを放出して燃料の濃度を希釈し、吸熱分解や炭化を促進する。
• 無機水酸化物（アルミニウム水酸化物、マグネシウム水酸化物）: 加熱で水を放出して吸熱、炎の温度を下げる。ケーブルや建材でよく使われる。
• 膨張（インチュメッセント）系: 加熱で膨張して多孔質の断熱層（チャー層）を形成し、熱とガスの伝達を遮断する。塗料や接着剤、複合材料に適用。
• 鉱物系フィラー（例：タルク、滑石、石英など）: 単体での難燃効果は限定的だが、充填で熱伝導や燃焼挙動を変える。
• 歴史的に使われたアスベスト: 過去に耐熱・難燃材料として使用されたが、アスベストは呼吸器系疾患やがんの原因となるため、現在はほとんどの用途で使用禁止または厳しく制限されている。

難燃の仕組み（作用機構）

• 気相でのラジカル消去：ハロゲン系物質は燃焼中にハロゲンラジカルを放出し、炎中の活性ラジカル（H·、OH·など）を捕捉して連鎖反応を止め、燃焼を抑制する。
• 凝縮相での炭化（チャー）形成：リン系や一部の窒素系は、表面で炭化層を作り、熱や酸素の侵入を物理的に遮断する。
• 吸熱分解と水蒸気放出：アルミニウム水酸化物（ATH）やマグネシウム水酸化物（MDH）は分解時に水を放出して吸熱し、周囲温度を下げる。
• 膨張層の形成：インチュメッセントは表面で発泡して断熱・遮蔽層を作り、基材の発熱・分解を防ぐ。
• 希釈効果：分解ガス（窒素や水蒸気など）が可燃性ガスの濃度を下げ、燃焼の持続を妨げる。

主な用途

• 繊維・寝具・カーテン・カーペットなど：住宅や公共施設での火災リスク低減。
• 電気・電子機器：プリント基板（フラックスや樹脂）、筐体、コネクタなど。
• 建材：断熱材、合板、塗料、配線被覆など。
• 輸送機器：自動車内装、航空機の内装材、鉄道車両のシートやパネル。
• 家具・マットレス：難燃処理や難燃材の使用で火災拡大を抑制。
• ケーブル：被覆材や充填材に ATH/MDH などが使われ、発火・煙の抑制を図る。

試験方法・評価基準

• LOI（酸素指数）：材料が燃焼を維持するのに必要な酸素濃度を示す。数値が高いほど難燃性が高い。
• UL-94：垂直（V-0/V-1/V-2）や水平（HB）燃焼試験で、滴下や燃焼停止時間などを評価。
• コーンカロリメーター：発熱量（HRR）、燃焼速度、総熱放出量（THR）など火災挙動を詳細に測定。
• 煙・有毒ガス測定：光学濃度や生成ガス（HCl、HCN、ダイオキシン類など）の評価が重要。

環境・健康と規制

特にハロゲン系難燃剤や一部の有機難燃剤は、分解しにくく環境中に残留したり、生体蓄積や毒性の問題が指摘されています。そのため各国で規制が進んでおり、代表的な流れは次の通りです：

• ハロゲン系難燃剤については、RoHS（電気・電子機器の特定有害物質規制）やREACH等で使用や含有量の規制が強化されている。
• アスベストは発がん性が明らかになっており、ほとんどの国で禁止または厳しく制限されている。
• 製品設計や表示で、難燃剤の種類や安全性を考慮する動きがある（例：ハロゲンフリーの推進）。

代替技術と最近の動向

• ハロゲンフリー化：リン系や窒素系、無機水酸化物、インチュメッセントの利用拡大。
• 複合アプローチ：機械的バリアと化学的難燃の併用で性能向上を図る。
• 低毒性で再生可能な材料：生分解性ポリマーやバイオ由来リン化合物の研究が進む。
• 設計による防火：材料自体だけでなく、構造設計や被覆、表面処理での火災対策が重視されている。

選び方のポイント

• 用途（屋内・屋外、電子機器、衣料など）に応じた耐熱性、耐久性を確認する。
• 加工性や材料との相溶性（添加による機械的性質や外観の変化）を考慮する。
• 法規制や顧客要求（例：RoHS対応、難燃性能の規格）を満たすこと。
• 燃焼時の有害ガスや煙の発生、リサイクル性も評価基準に入れる。

まとめ

難燃剤は火災リスクを下げる重要な技術ですが、機能性だけでなく環境・健康面や規制への適合も考慮する必要があります。最近はハロゲンフリーや低毒性の代替が進んでおり、用途に応じて最適な難燃技術を選ぶことが求められます。

質問と回答

Q: 難燃剤とは何ですか?

Q: 難燃剤はどのように作用するのですか?

Q: 難燃剤はどこで使われているのですか?

Q: 難燃剤はすべて有機化合物ですか?

Q:繊維や寝具に難燃剤を使用する目的は何ですか?

Q:難燃剤は繊維製品や寝具だけに使用されるのですか?

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