高機能パーフロロエラストマー製品

1. はじめに

2. FLUORITZ®-SB

パーフロロエラストマー（FFKM）
は、ポリマーの主骨格がFLUORITZ®-SBは、耐薬品性に優れたFFKMであり、以下に各種特性を紹介する。

ため、極めて高い耐熱性と耐薬品性を有する。その特性を生かして、他のゴム材料では使用できない過酷な環境にお２-1）耐薬品性いて用途を広げてきた。その用途例をTable1に示すが、用

Table2にFLUORITZ®-SBの耐薬品性を示す。ふっ素ゴ

途によって求められる特性も異なり、FFKMも材質やグレード

ムや一部のFFKMでは使用できない有機酸、アルカリ、アミによって特性が異なるため、各用途に応じたFFKM が使用

Table2

Table1 パーフロロエラストマーの用途例
分野

用途例

求められる特性

石油化学
化学工業

プラント内重合装置
各種ケミカルポンプ
コンプレッサーなど

耐熱性
反応性流体への耐性

航空宇宙

ガスタービン

食品
電力

サニタリー配管
蒸気チャンバー
蒸気タービン（原子力、火力、地熱発電）

半導体

熱酸化、熱拡散
アニール、CVD、エッチング

その他

分析機器、樹脂ゴム成形機
タイヤ加硫機、掘削機、熱交換器

耐熱性
反応性流体への耐性
純粋性
高温蒸気耐性
高温蒸気耐性
純粋性、耐熱性
反応流体への耐性
低放出ガス性
純粋性、耐熱性
高温蒸気耐性
反応性流体への耐性など

また、近年各産業分野における技術革新に伴い従来より

酸

アルカリ

含窒素化合物アルデヒド
フラン
ケトンエステル
エーテル
アルコールも高いシール機能が求められるようになり、従来のFFKMでは十分にシール性能を発揮できないケースがあり、当社では炭化水素用途に応じて要求される特性に対応したFFKMを展開してきた。
FFKMは他のエラストマーには無い類稀な特性を持つこ

ハロゲン化炭化水素とから、本報ではFFKMを材料の視点から取り上げ、各用途に応じて適 切な材 料 選 定をして頂けるよう、当 社のFFKM 製品についてその特徴と特性を紹介する。

その他

FLUORITZ®-SB の耐薬品性

薬品名
塩酸（10%）
硫酸（97%）
硝酸（69%）
ふっ酸
（60%）
酢酸
（10%）
無水酢酸
りん酸
（85%）
水酸化ナトリウム（20%）
水酸化ナトリウム（50%）
アンモニア水（30%）
ジメチルアミン
ジメチルホルムアミド
エチレンジアミン
トリエタノールアミン
N-メチル-2-ピロリドン
ブチルアルデヒド
フラン
アセトン
ケトン
エステル
エーテル
MTBT
メタノール
イソプロピルアルコール
ヘキサン
アルコール
ベンゼン
炭化水素
スチレン
Freon11
Freon134A
Freon134A
トリクロロエチレン
水
水
エチレンオキサイド
IRM-903Oil
Mobil254Oil

A：体積変化率 5% 未満
C：体積変化率 20 ～ 50% 未満

試験条件
40℃×168 時間
40℃×168 時間
40℃×168 時間
23℃×168 時間
40℃×168 時間
23℃×168 時間
80℃×168 時間
100℃×168 時間
23℃×168 時間
23℃×168 時間
40℃×168 時間
23℃×168 時間
40℃×168 時間
23℃×168 時間
23℃×168 時間
23℃×168 時間
40℃×168 時間
23℃×168 時間
23℃×168 時間
23℃×70 時間
23℃×168 時間
23℃×168 時間
40℃×168 時間
23℃×168 時間
23℃×168 時間
40℃×168 時間
100℃×168 時間
40℃×168 時間
40℃×168 時間
15℃×168 時間
23℃×168 時間
100℃×168 時間
23℃×168 時間
100℃×168 時間
160℃×168 時間
23℃×168 時間
230℃×70 時間
200℃×70 時間

評価A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
B
B
C
A
A
B
A
A
A

B：体積変化率 5 ～ 20% 未満
D：体積変化率 50% 以上

30Winter 2016

されている。

バルカー技術誌

化学的に安定な炭素とふっ素（C-F 結合）で構成されている

No.30

高機能パーフロロエラストマー製品

ン、ケトン、エステルなどほとんどの薬品に対して安定である。

有すると推測される。

２-2）基本特性
Table3にFLUORITZ®-SBの基本特性を示す。機械的強度に優れ、各種用途に対応できる特性を有している。
Table3 パーフロロエラストマーの用途例
FLUORITZ®-SB FLUORITZ®-TR FLUORITZ®-HS

分野外観
耐熱温度
目安℃

D5575

黒色

濃褐色

黒色

黒色

200260300300

バルカー技術誌

硬さ

ShoreA

7772

77

77

引張強さ

MPa

17.9

11.1

20.0

20.8

伸び%

160160160180

100％引張
MPa
応力

8.1

3.1

9.3

10.7

Figure1

圧縮永久ひずみ率測定結果

３-2）非粘着性
ふっ素系エラストマーは、化学的に安定なC-F結合を有するため、他のゴム材料に比べ耐熱性や耐薬品性など優れた

Winter 2016２-3）FLUORITZ -SB の用途特性を示すが、一方で金属に固着しやすいという欠点があ®

FLUORITZ -SBは、耐薬品性、耐溶剤性、耐油性がりFFKMも例外ではない。FLUORITZ®-TRは、当社独自非常に優れ、ほとんどの化学薬品、ガスに対して化学的安の材 料 設 計 技 術により金 属に対する固 着 力を低 減した定性を示す。そのため、半導体分野をはじめ石油化学、化FFKMである。Figure2に固着力の測定方法、Figure 3に学工業、食品、航空宇宙、分析機器などにおける以下の用固 着 力の測 定 結 果を示 す。FLUORITZ®-TRは、 他の®

途への応用が期待できる。
・酸とアルカリ、極性溶剤と非極性溶剤の混合液など他のゴムシール材では、膨潤や溶解が起こる箇所FFKMと比較して非常に低い固着力を示しており、シール面や溝への固着に対するトラブルのリスクを低減し、取り扱い性に優れると考えている。

・ふっ素ゴムでは使用できないケトン、エステル、アミン、アルカリなどでふっ素ゴム相当の耐熱性が必要な個所

No.30

・アミンや環状エーテルなど一般のFFKMでは使用できない箇所

3. FLUORITZ®-TRFLUORITZ®-TRは、半導体分野でのエッチングプロセスやCVD 成膜プロセスにおいて優れたプラズマ耐性を有する
ほか、非粘着性に優れ、耐熱性やシール寿命の目安として用いられる圧縮永久ひずみ特性は、当社のFFKMのなかで

Figure2

固着力測定方法の概要

最も優れる。また、充填剤を一切配合していないため、純粋性に優れる。以下に、FLUORITZ®-TRの各種特性を紹介する。
３-1）耐熱性
Figure1にFLUORITZ®-TRの260℃における圧縮永久ひずみ率を示す。一般的に、圧縮永久ひずみ率が80％に達する時間がシール寿命と言われているが、FLUORITZ®-TRは260℃の高温環境下において10000 時間の圧縮永久ひずみ率が 40％に達しないと予測され、極めて長いシール寿命を
31

Figure3

固着力測定結果

製品の紹介３-3）純粋性示 す。FLUORITZ®-TRはクラックの 発 生 時 間 が 遅く、Figure4にFLUORITZ®-TRの含有金属の測定結果を

他 の 材 料 に 比 べ、 耐クラック性 に 優 れている。また、示す。FLUORITZ®-TRは、充填剤や無機配合薬品を一FLUORITZ®-TRは純粋性に優れるため、真空チャンバー切含んでいないため、他のFFKMと比較して含有金属量が内の汚染やパーティクルエラーに対して極めてリスクの少な少なく純粋性に優れた材料である。

い材料である。

含有金属測定結果

Figure6

バルカー技術誌

Figure4

耐クラック性評価結果

３-4）耐プラズマ性（耐ラジカル性、耐クラック性）

Winter 2016

プラズマ環境ではラジカルなどの活性種により、ポリマーの分子鎖が切断されることよって、シール材のエッチングが起こる。また、シール材に応力がかかった状態でプラズマにさらされると、シール材にクラックが発生し、クラックがシール面にまで達するとリークにつながる。半導体プロセスにおいては、充填剤や無機成分がシール材に含まれているとエッチングやクFigure7 クラック発生状況

ラックの発生により、充填剤や無機成分が真空チャンバーに放出され、真空チャンバー内の汚染やパーティクルエラーのNo.30３-5）基本特性原因となる可能性がある。Figure5にFLUORITZ®-TR のTable3にFLUORITZ®-TRの 基 本 特 性 を 示 す。

耐ラジカル性の評価結果を示す。FLUORITZ®-TR は従来

FLUORITZ®-TRは、硬さ、100％引張応力がやや低めにのFFKMと比較しても重量減少率が少なく、ラジカルにより設計されているため、比較的容易にあり溝へ装着でき、また、エッチングされにくい材料である。また、シール材を伸長してフランジの締付けも容易になると考えられる。

応力をかけた状態でプラズマを照射してクラック発生時間を評価した結果をFigure6に、クラック発生状況をFigure7に３-6）FLUORITZ®-TR の用途
FLUORITZ®-TRは、プラズマ耐性に優れるほか、圧縮永久ひずみ特性、非粘着性、純粋性に優れるため、半導体分野をはじめ食品、分析機器、石油化学、化学工業、航空宇宙などにおける以下の用途への応用が期待できる。
・高温環境下でシール寿命の延命が求められ、シールのランニングコストを低減したい箇所
・シール面との固着が問題になっている箇所
・プラズマ環境において、シール材のエッチングやクラックの発生が問題となっている箇所
・半導体プロセスにおいて、パーティクルや汚染が問題と

Figure5

耐ラジカル性評価結果

なっている箇所32

高機能パーフロロエラストマー製品

4. FLUORITZ®-HS

はじめ、各産業分野における高温環境のシール材として適した材料である。以下に応用が期待できる用途を示す。

FLUORITZ®-HSは、従来のFFKMと比較して極めて優・プラント、化学工業、分析機器、樹脂ゴム成形機などれた耐熱性を有し、純粋性にも優れた材料である。以下に、・半導体、液晶分野におけるエッチング装置やCVD 装®

FLUORITZ -HSの各種特性を紹介する。

置、拡散装置、アニール装置

４-1）耐熱性5. D5575

Figure8にFLUORITZ®-HSの300℃における圧縮永久ひずみ率を示す。FLUORITZ®-HSは、300℃においても圧D5575は、従来の耐水蒸気用ふっ素ゴムやFFKMでも使縮永久ひずみ率が小さく極めて耐熱性に優れた材料である。

用が難しかった高温での耐水蒸気性に優れた材料である。
以下に、D5575の各種特性を紹介する。

バルカー技術誌

５-1）耐熱性
Figure10にD5575の300℃における圧縮永久ひずみ率を示す。FLUORITZ®-SBは耐水蒸気性を有するFFKMであるが、300℃では圧縮永久ひずみ率が 80％を超すため高温[ 試験条件 ]温度：300℃、圧縮率：19％、試料：φ 3.53 × 40mm

Winter 2016

Figure8では使用できない。D5575は168hでも80％に達しておらず、300℃においても対応可能な耐熱性を有する。

圧縮永久ひずみ率測定結果

４-2）純粋性
Figure9にFLUORITZ®-HSの含有金属測定の結果を示す。FLUORITZ®-HS は、充填材配合系の材料でありながら金属含有量が少なく純粋性に優れた材料である。

No.30
Figure10

圧縮永久ひずみ率測定結果

5-2）耐水蒸気性
Figure11に175℃飽和蒸気下におけるD5575の圧縮永久ひずみ率を示す。他社の耐熱グレードは200 時間に満たない段階でシール寿命である80％に達しているが、D5575は初Figure9

含有金属測定結果

４-3）基本特性
Table3にFLUORITZ®-HSの基本特性を示す。機械的強度に優れ、各種用途に対応できる特性を有している。
４-4）FLUORITZ®-HS の用途
FLUORITZ®-HSは、従来のパーフロロエラストマーと比較して極めて優れた耐熱性を有することから、半導体分野を
33

Figure11

圧縮永久ひずみ率測定結果（飽和蒸気）

製品の紹介

ル性能を得るためには、各 FFKMの特徴や特性を把握し、期こそ変形がみられるものの48 時間以降でもほとんど変化がなく、高温の水蒸気環境においても長期で使用できると期待環境に適したFFKMを選定することが重要となる。本報がそされる。の一助となれば幸いである。
また、今後も各産業分野の発展に伴ってシール材が使用

５-3）基本特性される環境は厳しくなると予想され、新たな機能や更なる性能の向上が求められていくと考える。我々も、それらの期待Table3にD5575の基本特性を示す。機械的強度に優に応えられるシール材を開発していく所存であり、皆さまのごれ、各種用途に対応できる特性を有している。

意見ご要望をお寄せ頂きたい。
５-4）D5575 の用途
D5575は、高温での耐水蒸気性に優れた材料であり、以7. 参考文献

下の用途への応用が期待できる。
・石油、ガス、地熱掘削機・発電用蒸気タービン１）
岡崎 雅則 , バルカー技術誌，No.1, 2-4（2001）２）
岡崎 雅則 , バルカー技術誌，No.21, 8-10（2011）３）
岡崎 雅則 , バルカー技術誌，No.23, 10-12（2012）

6. おわりに４）岡崎 雅則、戸田 清華 , バルカー技術誌 , No.26，7-10

FFKM が使用される過酷な環境下において安定したシー５）
川村 敏雄 , バルカーレビュー, Vol.26, No.1（1982）（2014）

Perfluoroelastomer（FFKM）is known to have excellent chemical and heat resistance compared with other rubbermaterials because of its chemically stable structure composed with carbon and fluorine. However, in some severe
environment, conventional FFKM is not applied for. Therefore, it is very important to select FFKM types and grades to keep
reliable sealing performance according to the severe conditions. In this paper, the properties and performances of FFKM

Winter 2016

（Abstract）

バルカー技術誌

・タイヤ加硫機および蒸気循環ポンプ ・ポリマー重合釜

lineup in Valqua were shown related with recommendation usage.

No.30

Keywords:
perﬂuoroelastomer, FFKM, chemical resistance, heat resistance（摘要）
全氟弹性体（FFKM）由化学性质稳定的碳和氟构成，所以与其他橡胶材料相比，拥有极其优异的耐药品性和耐热性，但也并非就是万能的。传统的FFKM在某些严酷的使用环境下无法使用。此外，FFKM根据材质或等级不同，其特性和适用环境也不用。因此为了保证严酷环境下的密封性能，根据各种FFKM特征和特性选择适合环境的FFKM显得尤为重要。本文对本公司生
产的各种FFKM的特征、特性、用途进行说明。
关键词：全氟弹性体、FFKM、耐药品性、耐热性大住 直樹
研究開発本部

開発部
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