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K 7201-1 : 1999 (ISO 4589-1 : 1996)

(1) 

まえがき

この規格は,工業標準化法に基づいて,日本工業標準調査会の審議を経て,通商産業大臣が制定した日

本工業規格である。

今回の制定では,対応国際規格 ISO 4589-1 : 1996 を基礎とした。

JIS K 7201-1

には,次に示す附属書がある。

附属書 A(参考)  参考文献

JIS K 7201

は,一般名称を“プラスチック−酸素指数による燃焼性の試験方法”として,次の各部によ

って構成する。

第 1 部:通則  (Part 1 : Guidance)

第 2 部:室温における試験  (Part 2 : Ambient-temperature test)

第 3 部:高温における試験  (Part 3 : Elevated-temperature test)


日本工業規格

JIS

 K

7201-1

 : 1999

 (ISO

4589-1

 : 1996

)

プラスチック−酸素指数による燃焼性の

試験方法−第 1 部:通則

Plastics

−Determination of burning behaviour by oxygen index−

Part 1 : Guidance

序文  この規格は,1996 年に第 1 版として発行された ISO 4589-1, Plastics−Determination of burning

behaviour by oxygen index

−Part 1 : Guidance を翻訳し,技術的内容及び規格票の様式を変更することなく作

成した日本工業規格である。

1.

適用範囲

1.1

この規格は,酸素指数 (OI) 試験方法の通則であり,JIS K 7201-2 及び ISO 4589-3 の試験方法を用

いる場合の指針である。

1.2

JIS K 7201-2

は,規定の条件下で材料が最小限の燃焼を維持するのに必要な酸素の最小濃度を温度

23

℃±2  ℃における酸素と窒素の混合ガスの容量パーセントで表すための試験方法を規定している。

この

結果は,酸素指数 (OI) 値と定義する。また,品質管理にとって特に重要である“材料があらかじめ特定

した酸素指数 (OI) の最小値を超えるか”否かについての試験方法  (ISO 4589-3)  を比較のために規定して

いるほか,厚さ 0.02 mm∼0.1 mm の薄いフィルムに用いる試験方法も併せて規定している。

1.3

ISO 4589-3

は,一般的な温度領域である 25℃∼150℃を超えた温度条件下(400  ℃までの温度に適用

してもよい。

)における酸素指数 (OI) の測定方法を規定している。その結果は,その試験温度における酸

素指数 (OI) 値と定義する。また,垂直小形試験片の酸素指数 (OI) が 20.9 のときの温度を測定する試験

方法も併せて規定している。この結果は,燃焼可能温度と定義する。

しかし,ISO 4589-3 は,温度 23  ℃において酸素指数 (OI) 値が 20.9 未満となる材料には適用できない。

2.

引用規格  次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成す

る。これらの引用規格のうちで,発行年を付記してあるものは,記載の年の版だけがこの規格の規定を構

成するものであって,その後の改正版・追補には適用しない。

JIS K 7201-2 : 1999

  プラスチック−酸素指数による燃焼性の試験方法−第 2 部:室温における試験

備考  ISO 4589-2 : 1996  Plastics−Determination of burning behaviour by oxygen index−Part 2 :

Ambient-temperature test

が,この規格と一致している。

ISO 4589-3 : 1996

  Plastics − Determination of burning behaviour by oxygen index − Part 3 :

Elevated-tempera-ture test

ISO 7823-1 : 1991

  Poly (methyl methacrylate) sheets−Types, dimensions and characteristics−Part 1 : Cast

sheets


2

K 7201-1 : 1999 (ISO 4589-1 : 1996)

3.

原理

3.1

JIS K 7201-2

の場合,規定の試験片ホルダに取り付けた硬質の試験片又は可とう性の試験片を,酸素

と窒素の混合ガスが層流で上向きに流れる透明なカラムの中で試験する。この試験は,状態調節後,室温

で行われる。この試験は,最も単純な試験片形式での試験である。上端点火の手順では,炎を試験片の上

端に最長 30 秒の間,接触させ,その際 5 秒ごとに炎を離して試験片が燃えているか否かを確認する。この

方法は,試験片の温度を順次上昇させないようにするためであり,一般に温度の上昇は,酸素指数値 (OI)

を低下させる。伝ぱ点火の手順では,試験片の垂直の側面を約 6 mm 下がった位置まで炎を当てる。また,

薄いフィルムの場合は,フィルムを細い棒の周りに 45°の角度でらせん状に巻き付けテープで止める。そ

の後,棒を抜き取る。そして上端から 20mm のところまでを切り取る。

3.2

ISO 4589-3

の場合も JIS K 7201-2 と同様の方法で試験するが,あらかじめ加熱されたカラムの中で

試験する点が異なる。このカラム内で流入ガス及びカラムを上昇するガスが加熱される。また,試験に先

立ち,240 秒±10 秒間,ガス流の中で予熱し,試験片と試験片ホルダを温度平衡に到達させる。炎は,JIS 

K 7201-2

の場合と同じ時間当てる。

4.

試験の適用性

4.1

この試験は,材料の品質管理に用いられ,特に試験材料の難燃剤添加の確認,調査研究及び開発に

利用されている。しかし,この試験だけで,燃焼挙動を十分には評価できないので,安全管理に関係した

規制及び消費者保護に利用しないほうが望ましい。この試験は,管理された試験室条件下で燃焼する材料

の精密な測定が可能である。

その試験結果は,試験片の寸法,形状及び方向に依存するが,それらの制約にもかかわらず,酸素指数

(OI)

試験は,高分子工業及び電線メーカー,難燃剤メーカーにおいて広く利用されている。

4.2

ISO 4589-3

の高温における試験は,酸素指数 (OI) 値に対する温度範囲の影響について情報を与える

という利点がある。つまり,この試験の値は,室内雰囲気温度における単一の温度での測定結果を超えて,

広い温度範囲での材料の燃焼挙動についての理解を深めるものである。これは,例えば,難燃剤の添加の

効果の減少(この減少は,極めて著しいことがある)を見いだす場合には,特に重要である。燃焼傾向の

上昇又は低下をもたらすような高温での化学変化をモニターするのにも役立つ。

4.3

可燃雰囲気温度試験(ISO 4589-3

附属書 B)は,試験片の酸素指数 (OI) が 20.9 のときの温度を測

定することによって,通常の大気における材料の挙動を調べるものである。

4.4

JIS K 7201-2

及び ISO 4589-3 は,様々なプラスチック材料の特定の燃焼特性を比較するために利用

してもよい。材料の燃焼特性は複雑であり,一つの試験だけでその燃焼挙動を評価することは適切ではな

い。そのため,材料のすべての燃焼特性を示すには,複数の試験によらなければならないことを強調する

必要がある。

4.5

これらの小規模な試験室試験は,単に材料試験として考えることが重要である。これらは,主に材

料の開発,品質管理及び/又は材料の事前選定を支援することが第一の目的であり,使用材料の火災の危

険度を評価する唯一の手段として用いるものではない。

4.6

各工業界によって要求する仕様が異なることから,多くの規格が発行されているが,完全に同じで

はなく,バーナや着火条件が違っていることが多い。これらの異なったバーナ及び状態調節は,相違した

試験結果を示すことがあり,異なる規格で試験した場合は,その結果の比較に十分注意する必要がある。


3

K 7201-1 : 1999 (ISO 4589-1 : 1996)

5.

試験片の準備  試験片の準備は,常に注意深く行う。試験片の状態調節時間を短縮してはならない。

また,燃焼挙動に大きく影響するので,試験片の表面が清浄で全く欠陥がないことを確認することが大切

である。

6.

装置

6.1

概要  JIS K 7201-2 及び ISO 4589-3 の規定に合うタイプの装置が幾つかある。幾つかのモデルは,

流量計,バルブ又は酸素分析計を備えている。また,モジュラータイプのモデルは,後で加温形に改める

ことができる。詳細は,JIS K 7201-2 及び ISO 4589-3 の 5.に示す。

6.2

測定装置  酸素濃度を測定するには多くの方法がある。この規格では,流量計又は酸素分析計のい

ずれかを使用する。流量計は,適正な校正記録に基づいて使用するほか,標準ガスを用いて酸素分析計を

校正することが大切である。また,JIS K 7201-2 に規定した時間間隔で装置全体を点検し,システムに漏

れがないことを確認する必要がある。装置を解体し,再組立てが必要な事情が生じた場合には,必ず校正

を行う必要がある。

6.3

カラム  室温における試験  (JIS K 7201-2)  に要求されるカラムの寸法は,開口部を絞った最小直径

95 mm

のものとする。その理由は,

附属書 A(参考)の(研究報告)

[5]

によって明らかにされているが,

カラムの外側から空気の侵入があるためである。ISO 4589-3 の場合,空気の侵入が更に大きな問題である

ため,さらに開口部を絞った最小直径 75mm のカラムの使用を推奨する。特殊な材料については,開口部

を考慮しないと酸素指数 (OI) 値に誤差を生じる。この影響を防止するための望ましい形状及び開口部の

寸法を,JIS K 7201-2 及び ISO 4589-3 に示す。

6.4

試験片ホルダ  試験片ホルダには,試験片に応じた二つのタイプがあり,一つは堅い試験片用であ

り,他の一つは,可とう性の試験片用である。JIS K 7201-2 の試験片では,必ず試験片ホルダを周囲の温

度まで冷却する。交換用として,別のホルダを使用してもよい。

備考  高温における試験  (ISO 4589-3)  には,問題点が多くあり,その一つが可とう性熱可塑性プラス

チック用の試験片ホルダに関するものである。これには,金網のかご(ISO 4589-3 

図 参照)

による保持が勧められるが,製品によっては,適切ではない。これに代わる方法としては,試

験片を 2 本のガラス製毛細管の間で支え,全体を細いニクロム線又はステンレス鋼線(呼び直

径 0.20 mm)で 1 回軽く結び,小さな標準クランプに取り付ける方法である。この規格外のや

り方は注意深く行い,試験報告にその旨を記載する。

7.

操作条件

7.1

校正  JIS K 7201-2 及び ISO 4589-3 に規定する校正手順に従うことの重要性は,どんなに強調して

もし過ぎることはない。装置は,PMMA のような特定の標準材料を試験して定期的に点検を行い,記録し

た値をすべて保存しておくことを推奨する。これらの値に著しい変化がある場合には,変化の原因を知る

ために,完全な校正を実施しなければならない。

備考  この PMMA は,ISO 7823-1 に規定するメタクリル酸メチルのホモポリマーで製造された未変

性メタクリル樹脂の透明な注型板とする。

使用するコポリマー,組成及び分子量は,燃焼時の溶融挙動に影響を与えるため,メタクリ

ル酸メチルとのコポリマーで製造された注型板,メタクリル樹脂押出板又は溶融カレンダー加

工のメタクリル樹脂板のような,その他の PMMA 板は,異なった燃焼挙動を示すことがある。


4

K 7201-1 : 1999 (ISO 4589-1 : 1996)

7.2

接炎時間  試験片の接炎状態は,十分注意して調節する。その理由は,接炎時間が長くなるほど,

試験片の温度が高くなるためである。これは,通常,酸素指数 (OI) 値を下げる結果となり,ほとんどの

材料について,温度が高くなるのに従って酸素指数 (OI) の値が下がるのはこのためである。接炎方法は,

試験報告に記載する。

7.3

ガス流  初期の試験結果では,室温における試験のための上向きに流れるカラム中の層流は,±25 %

(すなわち,線速度 40 mm/s±10 mm/s)変動することが知られている。高温における試験の場合には,酸

素濃度を一定にする必要があり,これは流量と温度に依存するので,そのような広い範囲の変動は,許容

できないことが明らかにされている。そのため,ISO 4589-3 においては,流量と温度とは厳密に規定され,

流量は±2%以内(すなわち,線速度 40 mm/s±0.8 mm/s)に調節されている。また,JIS K 7201-2 につい

ても±5 %(すなわち,40 mm/s±2 mm/s)と,厳密な流量調節が適用されている。

7.4

高温における試験方法  ISO 4589-3 に従って試験する場合,同じ平衡状態になるよう,各試験を正

確に同じ手順で行うことが重要である。試験に先立って,適正な温度に到達させ,温度が規定値に入って

いることを確認するときには,試験片ホルダが取り付けられている必要があることが知られている。

7.5

合格/不合格の基準  燃焼可能温度試験(ISO 4589-3 附属書 B)は,規定の温度で合格/不合格を

判定する試験方法であり,決められた温度で十分な挙動を示すかどうかを確認するために広く用いられて

いる。これは,特性がよく知られたグレードの材料を試験するときにだけ適切な方法である。しかし,特

性が知られていないコンパウンド材料を試験する場合は,可燃雰囲気温度以上の温度で,明らかに満足で

きる燃焼挙動を示しても,十分な注意が必要である。次の事例は,すでに市場に出ている 300  ℃以上の可

燃雰囲気温度をもつとされている材料を,ISO 4589-3

附属書 を用いて求めた最近のデータである。

温度  ℃

合格/不合格

262

合格

272

合格

274

不合格

277

合格

277

不合格

277

合格

284

合格

304

合格

305

合格

280

℃以上で合格となっているのは,着火する前の状態調節の間に,カラムから可燃性揮発物が逸散す

るような,眼で分かるコンパウンド材料の劣化と関連がある。そのため,日常の試験で ISO 4589-3

附属書

B

を用いる前に,注意深い観察と試験が重要である。

8.

結び  JIS K 7201-2 及び ISO 4589-3 は,品質管理のモニタリング及び材料の事前選択について特に重

要であり,合成ポリマーに添加した難燃剤の効果の調査にも広く利用されている。しかし,試験の適用限

界については,4.ですでに示されているが,これらの試験方法を用いる場合には,その適用限界を常に考

慮する必要がある。


5

K 7201-1 : 1999 (ISO 4589-1 : 1996)

附属書 A(参考)  参考文献

[1]  ISO 7823-1 : 1991, Poly (methyl methacrylate) sheets

Types, dimensions and characteristics−Part 1 : Cast 

sheets.

[2]  Fenimore and Martin, Modern Plastics, 43, p.141 (1966) .

[3]  Weil, Hirschler, Patel, Said and Shakir, Fire and Materials, 16 (4) , p.159, (1992) .

[4] Kanury,

Fire Safety of Combustible Materials Symposium, University of Edinburgh, p.187, (1975) .

[5] Wharton,

J. Fire and Flamm. , 12, p.236, (1981) : Fire and Materials, 8 (4) , p.177 (1984) .

[6]  ASTM D 2863,  Test method for measuring the minimum oxygen concentration to support candle-like 

combustion of plastics (oxygen index) .


6

K 7201-1 : 1999 (ISO 4589-1 : 1996)

原案作成委員会  構成表

氏名

所属

本委員長 分科会

(委員長)

古  屋  匡  蔵

社団法人日本フェルト協会

西  出  徹  雄

通商産業省基礎産業局化学製品課

大  嶋  誠  治

通商産業省工業技術院標準部材料規格課

橋  本  繁  晴

財団法人日本規格協会

伊  藤  安  行

通商産業省製品評価技術センター北関東支所

遊  佐  秀  逸

建設省建築研究所

箭  内  英  治

自治省消防庁消防研究所

吉  田  公  一

社団法人日本船舶品質管理協会  船舶艤装品研究所

中  村  典  生

財団法人日本電気用品試験所

山  本      真

東京都立工業技術センター

須  賀  茂  雄

スガ試験機株式会社

(依  田  嘉  男)

二  村  長  成

株式会社東洋精機製作所

安  田      宏

住友ベークライト株式会社

森      邦  夫

大日本インキ化学工業株式会社

吉  木      健

日本プラスチック工業連盟

三  宅      彰

住友化学工業株式会社

福  本  敏  夫

宇部サイコン株式会社

乾      泰  夫

帝人化成株式会社

高  杉  和  徳

株式会社東芝深谷工場

香  山      茂

財団法人高分子素材センター

(事務局)

樋  口  秀  臣

財団法人高分子素材センター

三  宅  孝  治

日本プラスチック工業連盟

◎印:委員長

解説文責  伊藤安行