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Phosphorus, Inorganic & Nitrogen Flame Retardants Association

E&E Workshop

Avenue E. Van Nieuwenhuyse 4, B-1160 Brussels - [email protected] - www.pinfa.org

Subject (議題)

Flame retardant Resin used for Duplicate Machine（事務機器における難燃樹脂）

Presenter with biographies (発表者及び経歴)

Dr.Masayuki Okoshi（大越雅之）

・Fuji Xerox Co.,Ltd（富士ゼロックス）

current position ；Technical Leader（技術リーダー）

educational background：Iwate University(1992,JPN),（岩手大学 1992 年卒）

brief professional:Polymer chemistry(Solbility,flameretardant,Vio-base-polymer)

・Professor in Kyoto Institute of Technology University（京都工芸繊維大学特任教授）

・Senior Staff in Japanese FR Society(難燃材料研究会編集委員)

Abstract（要旨）

Fuji Xerox completely changed to Non-Halogen from Halogen in 2008.

Fuji Xerox will achieve the world's highest level of contributions to the environmental conservation

activities of customers and society.

(富士ゼロックスは、ノンハロゲン難燃樹脂材料の検討をほぼ完了した。将来的にはより

環境負荷の小さい難燃樹脂材料も視野にいれた活動を実施している。具体的には、難燃性

バイオベース樹脂の導入、再利用及び再資源化を推進し、地球環境の安全性に貢献したい

と願っている。)

事務機器における難燃樹脂事務機器おける難燃樹脂Flameretardant Resin used for Duplicate Machine

2012年06月14日2012年06月14日

画形材開発本部画形材研究開発部大越雅之

Dr.Masayuki OkoshiFuji Xerox Co.,Ltd.

目次(Agenda)1.事務機器に使用される樹脂材料への難燃要求FR Demands used for Duplicate Machine

目次( g )

p2.難燃樹脂の法規制動向とその対応Laws and Regulations List for FR resin and those Countermeasure3.富士ゼロックスに於ける樹脂材料の環境対応活動Environmental Activities for the FR resin in Fuji Xerox4. 難燃樹脂の材料技術課題への取り組み難燃樹脂材料技術課題り組Approaches to the Technological Agenda of FR resin4.1 ノンハロゲン難燃剤の課題

Agenda for Non-Halogen FR resinAgenda for Non Halogen FR resin4.2 ノンハロゲン難燃樹脂の開発

Development of Non-Halogen FR resin in Fuji Xerox5 難燃樹脂の開発動向5．難燃樹脂の開発動向Development Trend of a FR resin6.まとめC l iConclusion

© 2011 Fuji Xerox Co., Ltd. All rights reserved.

：

1.事務機器に使用される樹脂材料への難燃要求FR Demands used for Duplicate Machine


：

1.1 FR Level used for Duplicate Machine富士ゼロクスでは樹脂の難燃性能にいて外装部材（ンクロジ）はUL 94S d dの富士ゼロックスでは、樹脂の難燃性能について、外装部材（エンクロージャ）はUL-94Standardの

5-VB材、内部部品はV-2以上、発火源はV-1以上で囲い、露出型材料はV-1以上で構成する等の、

ISO60950に準拠しかつ、より厳しい社内規定を設けている。

O t E l 5VB

Fig 1 FR standard of a Duplicate Machine(ISO60950)

・Outer Enclosure;5VB・Inner Enclosure;V-2≧(＊heat source ≧V-1)

Fig.1 FR standard of a Duplicate Machine(ISO60950)

© 2011 Fuji Xerox Co., Ltd. All rights reserved. 4

：

Usage ExampleHBグレードの材料はGearや軸受け等の小物部品に限られほとんどの樹脂部品にはV-2以上のHBグレドの材料はGearや軸受け等の小物部品に限られ、ほとんどの樹脂部品にはV 2以上の

難燃性樹脂が使用されている。難燃樹脂としては、ABS、PC/ABS、ガラス強化PETや変性PPE等が

使用されている。機器を高機能化・小型軽量化するために、用途に適した樹脂材料の選定が必

要となる。要となる。

・HB; Gear (POM,PA), Tray(ABS)・V-2;Inner Cover(ABS)・V-0:Outer Cover(PC/ABS),Heat Unit(PET,PPE)

Fig.2 Essential Component of Duplicate Machine

V 0:Outer Cover(PC/ABS),Heat Unit(PET,PPE)

図ト等図・チャート等


：

Characteristics of the Essential Component

温度/湿度適合性

Heat and Humidity Resistance1.マシン動作基準として特殊な環境（高温/多湿、低温など）での動作評価が行われる。よっ

て部品も対応する環境での特性維持が要求される。

2.加水分解性が高かったり低温特性に乏しい場合問題となる。

強度

Strength (for louver parts, part of weld )

剛性と衝撃が必要となる。特に、ルーバー部（細い、ウエルド）は基準が厳しい。剛性と衝撃が必要となる。特に、ルバ部（細い、ウエルド）は基準が厳しい。

環境性能

Design for Environmental (Low Energy, reduction of used for dwindlingresources, reduction of CO2 emission

オフィイスでの使用、かつ熱源を持つため、低エネルギー、枯渇資源使用量削減、CO2排出


オフィイスでの使用、か熱源を持ため、低ネルギ、枯渇資源使用量削減、排出

量削減なども要求が強い。

：

Agenda for FR materials

樹脂中に配合された難燃剤は、添加剤の中で最も添加量が多いため、その難燃剤自体の性質

が難燃樹脂材料の性能を左右することになる。特にエンジニアリングプラスチックに多用される

リン酸エステル系の難燃剤は、可塑性が強く、成形性や機械的特性に多大な影響を及ぼす。

Fig.3 Agenda for FR materials


：

2.難燃樹脂の法規制動向とその対応

Laws and Regulations List for FR resin and gthose Countermeasure


：

Laws and Regulations List for FR resin難燃剤法的規制安全性能が制され種類択加量分な注意をす難燃剤は法的規制による安全性能が制限されており、種類の選択と添加量に十分な注意を要す

る。以上のことから、難燃樹脂は、火災時のリスク回避等の主機能に加えて、機械的特性や材料

安全性等の環境性能に十分留意して選択する必要がある。

Table 1 Regulations List


：

その他の規制(Other Regulations List)

バイオプラスチックの難燃化はバイオプラスチックの難燃化は、、リン系難燃剤がほとんどであるリン系難燃剤がほとんどである。。特にポリ乳酸特にポリ乳酸（（PLA)PLA)の難燃化の難燃化

にはには、、ほぼリン系難燃剤でしめられるほぼリン系難燃剤でしめられる。。

Fig.4 Green Procurement （Baiobased Polymer）


：

その他の規制(Other Laws and Regulations 1 )

国内の難燃剤の使用規制に間接的な影響を及ぼす規格国内の難燃剤の使用規制に間接的な影響を及ぼす規格、、規制規制

Table2 Dioxin Regulation Act （JPN)


：


国内の難燃剤の使用規制に間接的な影響を及ぼす規格国内の難燃剤の使用規制に間接的な影響を及ぼす規格、、規制規制

Table3 Act for Promotion of Use of Recycled Resources （JPN)

図・チャート等


：


国内の難燃剤の使用規制に間接的な影響を及ぼす規格、規制国内の難燃剤の使用規制に間接的な影響を及ぼす規格、規制

Standard of Eco-Cable (Eco-Materials)

Japanese Cable Corporations are proud to offer low specific gravity electric p p p p g ycables as an environmentally sound, recycled alternative to conventional cables. In order to ensure the highest possible recycling levels in the production of these cables,

JIS C 3401 3605 3612 3606(St d d f E M t i l )JIS C 3401,3605,3612,3606(Standard of Eco-Materials)・600V electric insulated wire （EM-IE、IC、EE、CE、CEE、）・control cable （EM-CCE）・inner communication wire （EM-TIEE）・high-frequency control cable （EM-５C-２E）

Test1,Flamability;JISC3005 sloping testy g

flame out;60sec.≦2, Smoke-emission; 150≦3,HCL on the burning; PH3.5≧


*Flameretardant: Mg(OH)2

3.富士ゼロックスに於ける樹脂材料の環境対応活動

Environmental Activities for the FR resin in Fuji XeroxEnvironmental Activities for the FR resin in Fuji Xerox


Agenda for Environmental Activities

有害物質を含む難燃樹脂を用いることで、製品ライフサイクル上いずれの箇所においても有害

物質の発生が懸念される。

Fig. 5 PLC (Product Life Cycle )



360 of sustainability in every step of the value chain360 of sustainability in every step of the value chain

Supply ChainSupply Chain ManufacturingManufacturing Customers’Customers’OfficeOffice

ProductsProductsafter useafter use

SuppliersSuppliersEmployeesEmployeesLocal Local environmentenvironment

CustomersCustomers EnvironmentEnvironmentStakeholders

EnvironmentEnvironment

Local communitiesLocal communities

F ji X-- EAP at Fuji Xerox EAP at Fuji Xerox

f Sh hf Sh h EnvironmentallyEnvironmentally --Integrated Resource Integrated Resource Fuji XeroxCSRinitiatives

Ethical procurementEthical procurement(Japan, China,(Japan, China,Korea)Korea)

of Shenzhenof Shenzhen-- Zero emission at Zero emission at production sites production sites ((Japan, China, Korea, Japan, China, Korea, ThailandThailand））

Environmentally Environmentally friendly products friendly products (Japan)(Japan)

ggRecyclingRecycling（（Reuse Reuse parts, material recycle parts, material recycle in Japan, Thailand, in Japan, Thailand, ChinaChina））

16


Counterapproach for Laws and Regulations

富士ゼロックスではグリーン調達ガイドを設けて規制対応している。

Green Procurement Standard in Fuji Xerox(http://www.fujixerox.com/eng/company/ecology/green/pdf/Green_Procurement_Sta

Prohibited Substances and Exempted Applications Restricted Substance

ndards_Ver5_English.pdf)

図・チャート等図・チャート等

Examples of Exempted Applications


4. 難燃樹脂の材料技術課題への取り組みApproaches to the Technological Agenda of FR pp g gresin


Position of Phosphate Compound as a FR agent

リン系難燃剤は、他の難燃剤と比較しても高い難燃性能を持つ。

Table4 Flammability Property in FR agent



4.1 Agenda for Non-Halogen FR resin

短所として、耐湿熱特性に弱く、樹脂中で加水分解したリンが樹脂物性を劣化させる性質を持つ。

Table5 Agenda for Phosphate FR



ポリエステルはリンによて異なた開裂点で分解する

Mechanism of the Degradation・ポリエステルは、リンによって異なった開裂点で分解する。

・ポリエステルの分解点は、図のa,bの2点になる。この分解（ラジカル種）を如何に抑制するか、

もしくは、分解したものを（ラジカル種）如何にトラップさせて安定化できるかが、熱分解の抑制し

いては難燃化のポイントとなる

Fig.6 Degradation of Polyester by phosphate compound いては難燃化のポイントとなる。

図チト等図・チャート等


Ex.1

・リン系難燃剤配合PETは、ハロゲン系難燃剤配合PETと比較して、弾性率低下が曲線状に低下

する。→部品設計上の注意が必要。

Fig.7 Temperature Dependence of Flexural Modulus



Ex.2

リン酸エステル系難燃剤配合PC/ABSの耐湿熱試験結果を示す。経時変化とともにハロゲン系難

燃剤配合樹脂と比較して、リン酸エステル系難燃剤配合樹脂の耐衝撃性と降伏点応力が急激に

低下していくのが観察される。耐湿熱試験では、機械的特性だけでなく、難燃性も低下する。

Fig.8 Heat and humidity dependence in PC/ABS（60℃×85Rh）



4.2 Development of Non-Halogen FR resin in Fuji Xerox

・外装カバーは、BA(Blue Angel Mark)に対応するため、ノンハロゲン化実施

・2008年に完全ノンハロゲン化達成

・課題として、リンの安定調達。

Table6 History of flameretardant resin



Ex.3

新規ノンハロゲン材料は、経時変化に対して、臭素系難燃材料をもしのぐ難燃性を保持し、かつ、重量変化の小さいものであった。このように商品安全性に優れる材料を開発及び使用していくことが、お客様への信頼性向上につながり、ひいては企業価値を高めることになる。

Fig.9 Novel Non-halogen PET



5．難燃樹脂の開発動向D l t T d f FR iDevelopment Trend of a FR resin


Design for Environment

Fuji Xerox has been focusing on reducing the input of new resources and CO2 emissions under our companywide goal of achieving a carbon balance level whereby reductions in CO2 emissions at customers' offices equate to 1.8 times CO2 emissions from our own business activities.

Fig.10 Overview of our Environmental Impact



Development Policy in Fuji Xerox

By conducting, in all aspects of our business, activities that maximally value harmony with theenvironment, and by providing products, services and information that are safe and friendly tothe environment, we will achieve the world's highest level of contributions to the environmentalconservation activities of customers and society.

Fig.11 Environmental Groups (Fiscal 2010)



Recycle A f it t i l ibilit (CSR) ff t F ji X f l t d d tAs one of its corporate social responsibility (CSR) efforts, Fuji Xerox formulated a productrecycling policy in 1995 that promotes resource-recycling aiming at “zero landfill,” and achieved“zero landfill” of used products in Japan in August 2000. In December 2004, Fuji Xeroxestablished an integrated recycling system based in Thailand that recovers used products from

Fi 12 I t t d R li S t Fi 13 F ji X Cl d L S t

established an integrated recycling system based in Thailand that recovers used products fromnine countries and regions in Asia Pacific, achieving “zero landfill” in the region.

Fig.12 Integrated Recycling System Fig.13 Fuji Xerox Closed Loop System

図・チャート等図・チャート等


The Development Trend of Bio Based Plastics in OA Industry

・Many kind of Bio Based Plastics are used in OA Industry

Table7 the trend of BP



Biobased Polymer

・Fuji Xerox have been developing Bio Based Plastics(BBP) for Sustainability until 2004. ・First Product is Poly Lactic Acid(PLA)/Poly Carbonate(PC) Alloy(2007) ・Second Product is Inedible BBP(2011)(Don’t give influence to food)

Table8 History of Biobased Polymer in Fuji Xerox

Second Product is Inedible BBP(2011)(Don t give influence to food)



Fuji Xerox’s Bio Based Plastics 1～ PLA/PC Alloy～

・Although Bio Base Plastic, All features are as same as ABS.・ We could get BP mark first time in OA Industry (Over 30% plant derived constituent

Features Assessment Description

Bio based ◎ Poly lactic acid (PLA) applied

Flame-resistant ◎ UL94 V-2

First introduction in the industry ◎ No other case as of September 2011

CO2 emissions ◎ 20% less mitigation than ABS

Less use of depleting resources ◎ 30% reduction of petroleum resources (30% plant-derived constituent)

C tifi ti ◎ Bi L i d (fi t C i th I d t )

32

Certification ◎ Biomass Logo acquired (first Case in the Industry)


Features of Inedible Woody Biomass Plastic

Application of the inedible biomass plastic to interior components:

h l ld h hPhysical properties： Bigger weld strength than ABS resin.Mold ability：Mold equivalency to the current ABSComponent property： Target values clearedComponent property： Target values clearedCost：initially 7 to 8 times more than the current ABS）

Features Assess-ment

Description

Non-edibility ◎ Cellulose appliedNon edibility ◎ Cellulose applied

Flame-resistant cellulose material, which is advanced on the global scale

◎ No precedent as flame-resistant and structural material

First introduction in the industry ◎ No other case as of September 2011

CO2 emissions ○ 6% less mitigation than ABS （8.55CO2-kg/material-kg）

Less use of depleting resources ◎ 40% reduction of petroleum resources (40% plant-derived constituent)

Certification ◎ Biomass Logo acquired (first as a non-edible structural material)


Breakthrough : Newly-Created Function = Weld Strength

Improved weld characteristics: No breakage when bent at weld. Much stronger than the ABS, eliminating the need to consider weld g gcharacteristics when designing components.

Fig.14 Flexural strength ( ISO 178) Fig.15 The Result of the Test

100

120

Bending Stroke at weld

60

80

100

ile fo

rce(

N)

Biomass Plastic

0

20

40Tens

i Plastic

ABS


00 10 20 30

Stroke(mm)

LCA for the Woody Biomass Plastic

agenda：high CO2 emission of cellulose and phosphate compound

Fig.16 LCA Table9 LCA in detail

富士ゼロックス木質非可食バイオ→内

8

9

10

脂）

富士ゼロックス木質非可食バイオ→内

装部品のLCA評価（110223）

運搬

5

6

7

kg‐CO2/kg‐樹

脂運搬

廃棄

成形

ペレット製造

2

3

4

CO2排

出量

（k ペレット製造

合成

原料採掘

0

1

FXV2K2①FXV2K2② 難燃ABS


ぼ

6、Conclusion

富士ゼロックスは、ノンハロゲン難燃樹脂材料の検討をほぼ完了した。将来的にはより環境負荷の小さい難燃樹脂材料も視野にいれた活動を実施している。具体的には、難燃性バイオベース樹脂の導入、再利用及び再資源化を推進し地球環境の安全性に貢献したいと願ている源化を推進し、地球環境の安全性に貢献したいと願っている。

環境についての取り組みは競争力という面からも重要になっており環境環境についての取り組みは、競争力という面からも重要になっており、環境そのものを商品の大切な品質の一つとしてのみならず、企業姿勢をあらわす重要品質としてお客様や社会が自然に受け入れていることを実感している。る。

富士ゼロックスは、「低炭素社会への取り組み」として「ライフサイクル全体のCO 排出量を2020年度までに05年度比30％削減」を掲げ強い意志と明のCO2排出量を2020年度までに05年度比30％削減」を掲げ、強い意志と明解な方向性を持って歩んで行きたい。

・ Fuji Xerox completely changed to Non-Halogen from Halogen in 2008.・ Fuji Xerox will achieve the world's highest level of contributions to the

environmental conservation activities of customers and society.y


AppendixAppendix

38

リン系難燃剤によるセルロースの難燃化

UL-94燃焼試験コーンカロリメータ燃焼試験

ベースポリマー


＋リン酸エステル





・セルロースの燃焼時の発熱量は、石油樹脂並みである。

リン酸エステルの添加により UL試験での熱量は小さくなりV 2獲得レベルとな・リン酸エステルの添加により、UL試験での熱量は、小さくなりV-2獲得レベルとなる。

・輻射熱によるコーンカロリメータ試験では、ベースポリマーよりも最大発量が大きくなり、爆発燃焼が生じる。、爆燃焼。

ULは取得可能となるが、これでは真の火災に対して、安全性が確保できない。火災は、裸火と輻射熱の双方が原因となる。

39

セルロースの難燃化課題の解決

輻射熱の爆発燃焼に対しては、組成上から解決をはかった。

その技術は、少量の石油樹脂を添加することであり、それにより爆発燃焼を抑制した。その技術は、少量の石油樹脂を添加することであり、それにより爆発燃焼を抑制した。







・セルロースの燃焼時の発熱量は、石油樹脂並みである。

・UL試験での熱量は、小さくなりV-2獲得レベルとなる。UL試験での熱量は、小さくなりV 2獲得レベルとなる。

・輻射熱によるコーンカロリメータ試験では、ベースポリマーよりも最大発量が小さくなる。

40

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