Flame retardancy 3D printing application

難燃性材料:初心者向けガイド

用途

難燃性材料は、一部の3Dプリンティングの用途では不可欠です。他の材料よりも熱的に安定しているため、着火や燃焼の可能性が低下します。

これらの材料は、燃焼が発生する可能性のある最終用途部品、交換部品、工具、または固定具に最適です。幅広い選択肢があり、それぞれ固有のメリットがあります。

難燃性材料が重要である理由

一部の作業環境では、火災がリスクの1つとなっています。難燃性材料は、火災の発生を防ぎ、延焼を抑制するのに役立ちます。このため、作業者は安全を確保するための貴重な時間が得られます。安全基準に準拠するために、難燃性材料の使用が必須となることがあります。

難燃性材料の一般的な用途

難燃剤はさまざまな異なる方法で使用されます。

難燃剤は、3Dプリントされた電子装置において重要な役割を果たし、最終製品が火災安全基準を満たすことを保証します。難燃性プラスチックで被覆されたワイヤーとケーブルなどが分かりやすい例です。

輸送業界も難燃性材料に依存しています。飛行機、自動車、列車用の3Dプリント部品により、企業は安全規制に完全に準拠しています。同様に、建設業界は、住宅、オフィス、公共建築物で難燃性材料を使用しています。

Flame-retardant materials
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その他に知っておくべきこと

難燃性材料と耐燃性材料の違い

耐燃性材料は、燃焼に耐え、熱にも耐えるように設計されています。難燃性材料は、目的が異なります。着火を防ぎ、延焼を抑制します。

基材

難燃性の一般的な基材には、PA、ABS、PC、および一部のTPUなどエンジニアリンググレードの熱可塑性樹脂が含まれます。PC-ABSは電子装置に適しています。PPSやPVDFなど、一部の3Dプリンティングフィラメントは、それ自体で難燃性特性を有しています。

難燃性用添加剤

一部の材料は本質的に耐燃性です。しかし、熱的に安定したポリマーはプリント性能が制限される可能性があります。また、コストがかかり、加工も困難です。このような理由から、製造業者は材料に難燃性添加剤を加えることで、燃焼速度を低下させ、煙の発生を抑え、滴下を制限しようとします。

認証

難燃性は、装置および器機部品用プラスチック材料の燃焼性試験についての安全基準であるUL 94によって認定されます。この燃焼性規格は、米国のUnderwriters Laboratoriesから公表されました。

認定は以下のとおり(難燃性が低いものから高いものの順)です。

  • HB:水平試料での遅燃性。厚さ3 mm未満の場合に燃焼速度76 mm/分未満、または100 mm到達までに燃焼が停止

  • V-2:垂直試料で30秒以内に燃焼が停止。燃焼粒子の滴下は許容

  • V-1:垂直試料で30秒以内に燃焼が停止。着火しない限り、粒子の滴下は許容

  • V-0:垂直試料で10秒以内に燃焼が停止。着火しない限り、粒子の滴下は許容

  • 5VB:垂直試料で60秒以内に燃焼が停止。滴下は許容しない。プラーク状試料で穴が開いてもよい

  • 5VA:垂直試料で60秒以内に燃焼が停止。滴下は許容しない。プラーク状試料で穴が開かない

難燃性材料でプリントする際に重要なこと

プリントプロセスは、難燃性添加剤の性能に影響を与える可能性があります。しかし、プリント成果物の設計についても同じことが言えます。たとえば、厚さも影響を与えることがあります。そのため、当社の材料パートナーは、Ultimaker 3Dプリンターで使用するためにの事前構成済みのプリントプロファイルと設定を提供しています。

実践的な考慮事項

  • 添加剤には研磨効果があってノズルを損傷する可能性があります。摩耗を最小限に抑えるには、代わりに硬化金属またはルビーノズルを使用してください。

  • ほとんどの難燃性材料は、使用前に乾燥させる必要があります。

  • フィラメントが適切に溶けるように、最小限の空気が成果物に含まれるようにしてください。

当社の材料パートナー

このセクションでは、Ultimakerの難燃性材料パートナーについて詳しく説明します。詳細については、Ultimakerマーケットプレイスをご覧ください。

3D printed light housing in flame retardant material
DSM Novamid ID1030 FR (F)でプリントされた軽量ハウジング

DSM

DSM Novamid® AM1030 FR (F)は、市場で初めてのULブルーカード認定PA6/66フィラメントであり、Ultimaker S5に有効です。難燃性が必要な用途向けの環境に優しい持続可能なソリューションです。

「燃焼性試験の要件を満たさないことは、公共の安全にとってかなりのリスクであるだけでなく、市場への参入が制限され、規制当局による執行措置につながる可能性があります」と、DSM Additive Manufacturing社でスポーツおよびライフスタイルのアプリケーション開発スペシャリストであるDanielle Glasbergen-Benning氏は言います。

Arkema

Arkema FluorX™は、ArkemaのKynar® PVDFから作られた丈夫な半結晶性フッ素ポリマーです。プリント適性を考慮して配合されており、溶剤、酸、火炎、UV放射などの厳しい条件にさらされる部品に最適です。

「難燃性が重要になるのは、3Dプリンティングの活用対象がプロトタイプではなく現実世界の部品にあるからです。従来の方法で製造された部品を3Dプリント部品で置き換えようと考える場合、どんな特性も犠牲にしたくありません」と、Arkema社の特殊粉末および3Dプリンティング担当マーケットマネージャー、Steve Serpe氏は言います。「したがって、用途で難燃性が必要な場合は、適切な性能を実現するフィラメントを選択する必要があります。」

Solvay社

Solvay Solef® PVDF AM Filamentは、オーダーメイドのフッ素化半結晶性積層造形材料であり、耐薬品性、優れた熱安定性と環境安定性、良好な機械的特性を必要とする部品のプリンティング造形物に最適です。

「難燃性材料のメリットは2重の構造になっています。第一に、3Dプリンティングそのものが、安全性の観点から耐燃性材料がメリットとなる塑性変形プロセスであるという点にあります。第二に、石油およびガス、航空宇宙、または鉄道輸送業界で見られる用途の要件のためです」と、Solvay社のビジネス創出 - 積層造形担当のSophia Song氏は語っています。

Lehvoss

Lehvoss LUVOCOM 3F PAHT® KK 50056は、FFF方式の3Dプリンティングに最適化されています。この材料はセラミックフィラーを含有しており、フィラーが処理プロセスに悪影響を及ぼすことなく、熱安定性を高めるため、高温環境でも十分に性能を発揮します。

「PA6と同等の機械的性能を備えていますが、吸湿性が低く、より高い耐熱性を示します。ハロゲンフリー難燃性パッケージの採用により、厚さ0.4 mm以上のプリント部品で、UL-94 V0を取得しています。電気絶縁体であるこの材料は、E&E市場および難燃性が重要な他のすべての用途にとって理想的な候補です」と、LEHVOSS Groupの3Dプリンティング材料担当部長、Thomas Collet氏は言います。

Clariant

Clariant PA6/66-GF20 Flame Retardant Using Exolit®は、強く丈夫で良好な温度特性を有するハロゲンフリー、UL認定の難燃性材料です。

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