ふっ素系エラストマーの紹介

PFASは、空調用冷媒として使用される低分子量ガスか

1. はじめにバルカー技術誌

Winter 2024
No.46

ら、シール材として使用されているふっ素ゴムポリマーまで含有機ふっ素化合物（Per and poly fluoroalkyl substances：まれており、その対象は10,000 種を超えると言われている3）。

PFAS）は、耐熱性、耐油性、耐薬品性、耐オゾン性、耐Figure1に、PFASとして 多く使 用され てきたPerfluo-候性などに優れた特性を有するため、様々な用途で使用さrooctane sulfonic acid（PFOS）、及び Perfluorooctanoic

1）れてきた。PFASの使用用途分野と製品例 をTable1に示acid（PFOA）の化学構造式を、Figure2にPFASの分類

す。

図 4）を示す。
Table1PFAS の使用用途分野と製品例

分野
エネルギー半導体

電子・電機・通信輸送（自動車／航空機／鉄道）

医療（医療機器／医薬品）

建築／インフラ

製品例
太陽光発電
リチウムイオン電池
燃料電池及び水電解（水素製造）
バイナリー（地熱）発電
薬液配管／洗浄部材
エッチング用途
高性能フィルター
製造部材
電線被覆材
防汚／塗料コーティング
プリント基板
液晶材料
ベアリング／ガスケット／シール材
電線被覆材
配管／ホース
空調用冷媒
医療部材
薬包フィルム
保護衣／保護具
医薬品
塗料
発泡剤
空調用冷媒
膜構造物

Table1で示したように、様々な用途で使用されているPFASであるが、その優れた特性を有するがゆえに、自然環境下で分解しにくく、一部のPFASでは生物蓄積性や毒性が懸念されている。

Figure1

PFOS、PFOA の化学構造式

出展：日本フルオロケミカルプロダクト協議会ウェビナー資料より筆者作成

ヨーロッパ諸 国を中心に米 国や日本を含め38 か国の先進国が加盟する経済協力開発機構（Organization for

Figure2

PFAS の分類

出展：ITRCのPFASに関するwebsite_Figure2-16

economic co-operation and development：OECD）
による

特にPFOS、PFOA、及び Perfluorohexane sulfonicと、PFASは、「少なくとも1 つの完全なふっ素化メチルまたはacid（PFHxS ：C6F13SO3H）については、残留性有機汚染

メチレン炭素原子（H/Cl/Br/I 原子が結合していない）を含物質に関するストックホルム条約（Stockholm Convention

むふっ素化物質、すなわち、いくつかの例外を除いて、少なon Persistent Organic Pollutants：POPs 条約）
において、

くともパーフルオロメチル基（–CF3）
またはパーフルオロ化メチ

製造、及び使用の廃絶、もしくは制限が決定されている5）。

レン基（–CF2–）を持つ化学物質 2）」と定義されている。
19

また、米国環境保護庁（U.S. Environmental Protection

製品の紹介Agency：USEPA）
も、PFASについて規制強化の方針を発表している6）。
日本では、化審法に基づき、PFOS は 2010 年、PFOA
は2021 年に化審法第一種特定化学物質に指定し、製造・輸入などを原則禁止した。PFHxSについても、化審法第一種特定化学物質に指定し、製造・輸入などを原則禁止することが審議されている7）。
本報では、各国での規制対象物質となっているPFOA、PFOS、PFHxS、及び今後規制対象となる可能性を持つ
Perfluorohexanoic acid（PFHxA、C5F10CO2H）を含有しFigure4

TOUGHUORO®-HT75 の圧縮永久ひずみ率ないふっ素系エラストマーとして、一般産業向けFFKM 材
TOUGHUORO®-HT75、耐酸性 FKM 材 TOUGHUORO®介する。

200℃水蒸気環境下においての耐性の評価を実施した。
TOUGHUORO®-HT75は、評価期間中の物性変化はほぼ見られなかった。また、圧縮永久ひずみ率も小さく、シール

2. TOUGHUORO®-HT75
TOUGHUORO®-HT75は、一般産業向けに開発した耐特性を記載する。
2-1）耐熱特性
シール材の耐熱性の指標の1 つとして、圧縮永久ひずみ率が用いられている。同一環境下においては、圧縮永久ひずみ率が小さいほど良好なシール材として、より長期間の使す。
Table2TOUGHUORO®-HT75 の耐水蒸気試験結果

試験項目

単位TOUGHUORO®
-HT75

硬度変化

Point±0

体積変化率％-1

圧縮永久ひずみ率25% 圧縮φ13×6.3h%23

試験条件：200℃×70h、飽和水蒸気No.46

用が期待出来る。圧縮永久ひずみ率の測定、及び算出方法をFigure3に示す 8）。

2-3）耐アンモニア特性
アンモニアガス（99.9%）
環境下における耐性の評価を実施した。TOUGHUORO®-HT75は、弊社標準FKM－70と比較し、評価期間中に大きな硬化が認められず、各試験項目における物性変化率も小さかった。そのため、耐アンモニアガス特性についてはTOUGHUORO®-HT75に優位性があることが確認された。試験結果をTable3に示す。

Figure3

圧縮永久ひずみ率の測定、及び算出方法

Table3

TOUGHUORO®-HT75 の耐アンモニア性試験結果単位

TOUGHUORO®
-HT75

FKM-70

硬度変化

Point-1＋15

引張強度変化率％±0＋5

空気中の圧縮永久ひずみ試験を実施した。270℃環境下に伸び変化率％-4-56

おいても、短期間であれば、圧縮永久ひずみ率は非常に小体積変化率％±0＋1

質量変化率%±0±0

一般的に圧縮永久ひずみ率 80% が、評価した温度帯でのシール材に用いられる材料の寿命として用いられている9）。
TOUGHUORO®-HT75の、200℃、及び 270℃におけるさく、優れた耐熱特性を有することが確認された。試験結果
をFigure4に示す。

試験項目

Winter 2024

熱性、及び耐薬品性に優れたFFKM 材料である。以下に限界には到達していないことから、高温水蒸気環境においても耐性を有することが確認された。試験結果をTable2に示

バルカー技術誌

AC70、及び JIS B2401 FKM-70 適合材 D3770について紹2-2）耐水蒸気特性

試験条件：120℃×168h、アンモニアガス99.9%20

ふっ素系エラストマーの紹介

2-4）耐薬品特性

Table5TOUGHUORO®-HT75は、FKM 材では使用できなかったケトン類、アミン類においても優れた耐性を有する。Table4

TOUGHUORO®-HT75 物性試験結果 *試験方法

試験項目にTOUGHUORO®-HT75の各種薬品での浸漬試験後の体積変化を示す。
Table4

バルカー技術誌

Winter 2024
No.46

常態物性

薬品名

試験条件

評価

メチルアルコール

40℃×168hA

アセトン

40℃×168hA

メチルエチルケトン

40℃×168hA

ジエチルエーテル

25℃×168hA

トルエン

40℃×168hA

エチレンジアミン

40℃×168h

A

評価基準 _A：変化率 10% 以内、B：変化率 20% 以内、C：変化率 30% 以内、D：変化率 31% 以上2-5）製作可能形状
TOUGHUORO®-HT75は、Oリング（バルカーNo.4640）、Vパッキン（バルカーNo.4631）、異形シール成型品（バルカーNo.4060）など、様々な断面形状についても製作可能である。
また、送り成型にも対応可能なため、大口径品の製作も可能

23.8

伸び％200MPa8.4TOUGHUORO®-AC70は、耐酸性、および純粋性に優れたFKM 材料である。以下に特性を記載する。
3-1）耐酸特性
室温環境下において、無機酸への耐性評価を実施した。
TOUGHUORO®-AC70は、評価期間中の、大きな硬度変化、および体積変化は確認されなかった。当社耐酸性FKM
材 D2470と比較しても、同等の耐性があることを示した。試験結果をTable6に示す。
Table62-6）用途

36% 塩酸材として適用が期待できる。

76

MPa

3. TOUGHUORO®-AC70

試験溶液

品性を有することから、下記のような様々な市場向けシール

ShoreA* 数値は実測値であり、規格値ではありません。

である。

TOUGHUORO®-HT75は、優れた耐熱性、および耐薬硬度
引張強度100%引張応力

TOUGHUORO®-HT75 の耐薬品性試験結果

TOUGHUORO®
-HT75

単位98% 硫酸TOUGHUORO®-AC70 の耐酸性試験結果
評価項目

単位

TOUGHUORO®
-HAC70

D2470

硬度変化

Point-1-1

体積変化率％+0.3±0

硬度変化

Point

±0±0

体積変化率%+0.3+0.1

試験条件：rt×168h

1．半導体市場
2．新エネルギー（水素・アンモニア）市場
3．医薬、飲料・食品機器市場
食品衛生法

厚労省告示第 380 号に適合

3-2）耐熱特性
圧 縮 永 久ひずみ試 験にて耐 熱 性の評 価を実 施した。
TOUGHUORO®-AC70は、D2470と比較し、同等以上の4．化学プラント市場耐熱性を有する結果を示した。
Figure5にTOUGHUORO®-

5．分析機器・装置市場

AC70の圧縮永久ひずみ率を示す。

6．その他、耐熱性および耐薬品性が要求される装置、部位のシール材
2-7）機械的特性TOUGHUORO®-HT75の常態物性試験結果をTable5に示す。ゴム硬度 75 度の材料で、引張強度が 20MPaを大きく超えており、機械的強度に優れている材料である。

Figure521

TOUGHUORO®-AC70 の圧縮永久ひずみ率

製品の紹介3-3）含有金属成分分析
化学薬品などの薬液のシール材に求められる特性の1 つに、薬液の汚染を抑制するためにシール材からの溶出成分

Table7

TOUGHUORO®-AC70 の物性試験結果 *試験方法が少ないことが挙げられる。そのため、TOUGHUORO®AC70のICP-MS 法による含有微量金属分析を実施した。

常態物性

TOUGHUORO®-AC70は、含有金属成分が少なく、半導試験項目

単位

TOUGHUORO®
-AC70

硬度ShoreA73

引張強度MPa

24.0

伸び％450MPa

2.4

100%引張応力体市場向けで使用実績のあるD2470と同等の数値を示し* 数値は実測値であり、規格値ではありません。

た。それゆえ、純粋性に優れた特性を有する材料ということが確認出来た。Figure6に TOUGHUORO®-AC70の含有金属測定結果を示す。

4. D3770
D3770は、JIS B2401 FKM－70に適合した一般産業用
FKM 材料である。以下に特性を記載する。

D3770は、他のふっ素系エラストマーと同様に、Oリング（バルカーNo.4640）以 外にも、異 形シール成 型 品（バルカーNo.4060）など、様々な断面形状についても製作可能である。

Figure6

TOUGHUORO®-AC70 の含有金属測定結果

3-4）製作可能形状
TOUGHUORO®-AC70は、TOUGHUORO®-HT75と同

D3770は、汎用性に優れた材料のため、下記市場への展開が期待出来る。
1．一般産業機器市場
2．飲料・食品機器市場

様に、Oリング（バルカーNo.4640）
以外にも、異形シール成型

食品衛生法品（バルカーNo.4060）など、様々な断面形状についても製作

3．化学プラント市場可能である。

4．その他、他のNBR、EPDMなどの汎用合成ゴムでは厚労省告示第 380 号に適合対応出来ない耐熱性、及び耐薬品性が要求される装3-5）用途

置、部位のシール材

TOUGHUORO®-AC70は、優れた耐熱性、及び純粋性を有することから、下記のような様々な市場向けシール材として適用が期待出来る。
1．半導体 wet 市場4-3）材料物性
D3770の常態物性、及び各種耐久試験を実施した。試験結果をTable8に示す。

2．飲料・食品機器市場
食品衛生法

厚労省告示第 380 号に適合

3．化学プラント市場
4．分析機器市場
5．その他、FFKMではオーバースペックな耐酸性が要求される装置、部位のシール材

5. おわりに国内外におけるPFASに関する規制は、ますます厳しくなってくることが懸念される。当社はシールメーカーとして、PFAS の新しい情報や、進化する規制についての最新動向をいち早く捉え、変化する状況にも随時対応していく所存で3-6）機械的特性TOUGHUORO®-AC70の常態物性結果をTable7に示す。ゴム硬度70 度の材料で、機械的特性に優れる材料であWinter 20244-2）用途

バルカー技術誌

4-1）製作可能形状ある。今後もPFAS代替材料の検討、新材料の開発及び既存材料の改良を進め、地球環境にやさしいモノづくりを行うことで、社会の発展に貢献していきたい。

る。
22No.46ふっ素系エラストマーの紹介

Table8項目

タイプ A
デユロメーター硬さ
標準状態試験

引張強さ MPa
伸び %規格値（JIS B2401：2012）

D3770

A70±573

10.0

17.8

1702602.04.9最小最小引張応力 MPa 最小（100% 伸びのとき）
温度及び時間老化試験

バルカー技術誌

圧縮永久ひずみ試験

Winter 2024

耐油試験

No.46

腐食試験

230℃、72h+5+2

引張強さ変化率 % 最大-10+1伸び変化率 % 最大-25-3

温度及び時間200℃、72h

圧縮永久ひずみ % 最大
φ29×12.5、25% 圧縮

40温度、時間及び試験油

175℃、72h
潤滑油 No.113-10 ～ +5-1

引張強さ変化率 % 最大-20-8伸び変化率 % 最大-20-16-5 ～ +50%

175℃、72h
潤滑油 No.3

タイプ A
デユロメータ―硬さ変化-10 ～ +5-1

引張強さ変化率 % 最大-20-10伸び変化率 % 最大-20-3-5 ～ +5+2-10-16TR10 ℃ 最大
形状：I 型試験片
温度及び時間70±1℃、24h

外観

相手金属を腐食したり、粘り付きを生じてはならない。ただし、金属面の変色は腐食とは認めない。

2）OECD、Reconciling Terminology of the Universe of
Per-and Polyfluoroalkyl Substances（PFAS） :Recommendations and Practical Guidance report、
2021
the manufacture, placing on the market and use ofper-and polyfluoroalkyl substances（PFAS）、2023
4）I nterstage Technology and Regulatory Council（ITRC）、PFAS Technical and Regulatory GuidanceDocument and Fact Sheets PFAS-1，
Figure2-16,2022
5）S tockholm Convention on Persistent Organic6）U S E P A 、 P F A S S t r a t e g i c R o a d m a p : E P A’s
Commitments to Action 2021-2024、2021
7）環境省、ぺルフルオロヘキサンスルホン酸（PFHｘS）について、20218）圖師浩文、バルカーテクノロジーニュース、No.36、20199）
川村敏夫、バルカーレビュー、Vol.26、No.6、1982

温度、時間及び試験油%料、2022

Pollutants、COP10、2022

タイプ A
デユロメータ―硬さ変化

体積変化率1）
日本フルオロケミカルプロダクト協議会、第1 回ウェビナー資3）ECHA、Consultation on a proposed restriction on

タイプ A
デユロメータ―硬さ 最大

体積変化率
低温弾性回復試験

6. 参考文献

D3770 の材料物性異常なし* 数値は実測値であり、規格値ではありません。

※ TOUGHUOROは、株式会社バルカーの登録商標です。

圖師 浩文
H&S 事業本部
商品開発部
エラストマー開発チーム
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