ニチアス技術時報

2016年 1号 No. 372

2016 No. 1〈新製品紹介〉モノマーライン向け高機能シートガスケット

TOMBO No.9007-ML「ナフロン MLガスケット」
TM®

工業製品事業本部

配管・機器部品技術開発部

TOMBOTM No.9007-ML「ナフロン ® MLガスケット」

1．はじめに（以下ナフロン ® ML）の発売を開始しました（図1）。

日常生活で欠かせないゴム・樹脂といった高分

本稿では，花咲き現象によるガスケットの破子（ポリマー）材料を製造する化学プラントでは，損事例と「ナフロン ® ML」の製品概要，モノマー原料としてスチレン，ブタジエン，アクリロニト耐久性の評価結果を紹介いたします。

リル，メタクリル酸メチルなどさまざまなモノマー流体を取り扱っています。このモノマー流体

2．花咲き現象によるガスケットの破損事例が流れるラインでは，モノマー流体がガスケッ

花咲き現象は，ジョイントシート，PTFE ※ ソ

トに浸透またはガスケット内周部に滞留し，そリッドガスケット，PTFE 被覆ガスケット，うずれが重合してポリマーになることで体積膨張を巻形ガスケットなど，さまざまなタイプのガス起こし，ガスケットを破壊，さらには流路を閉ケットで発生しています。

塞する現象が生じることがあります。この現象

図2は，充填材入り PTFE ガスケットで花咲きをJIS規格の「パッキン及びガスケット用語（JIS現象が発生した例で，内周側から破壊されてひB 0116）」では「花咲き現象」と呼んでいます。

だ状に変形しています。PTFE は高い耐薬品性を

この花咲き現象は，既存のガスケットでは制御でもつことが知られていますが，モノマー流体に対きず，状況によっては漏えい事故につながることしては，ガスケットにモノマーが浸透し内部で重もあるため，短期間でガスケットを交換する必合反応を起こすため，このような破損が生じるこ要がありました。弊社は，この問題を解決すべくとがあります。小口径配管の場合では，花咲き現新しいガスケットの開発に着手し，2015年11月

象によって，図3に示すようにガスケットが変形にモノマーライン向け高機能シートガスケット

して流路を閉塞させてしまうこともあります。
※ PTFE：ポリテトラフルオロエチレン

図1

TOMBOの外観

TM

No.9007-ML「ナフロン MLガスケット」®

図 2 花咲き現象によるガスケットの破損事例

─ 1 ─

図3

花咲き現象による流路閉塞の事例

ニチアス技術時報

2016 No. 1

また，セミメタルガスケットであるうず巻形発生した開始ラジカル種が速やかな成長反応をガスケットでも花咲き現象による破損が報告さ連続的に起こし，ポリマーを与えます 1～2）。ラジ

れています。図 4の模式図に示すように，内輪とカル重合環境下における花咲き現象は，ガスケッフープでできる隙間やフープ間の隙間でモノト内部に浸透し滞留したモノマーが，熱などにマーが重合し，内輪を内周側に押し広げて変形より生成したラジカルと反応し，ポリマーが生させたり，場合によってはシールできなくなっ成することが原因と考えられます。てしまうこともあります。

そこで弊社は，この現象を抑制するための手段として，モノマー流体の浸透の抑制と，ガスケット内部での重合反応の抑制に着目しました。

生成したポリマーに押し広げられて変形
内輪

4．製品概要ガスケット本体「ナフロン ® ML」は，モノマー流体が浸透しに外輪

くい特殊PTFE を基材として採用し，かつラジカルを失活させる特殊添加剤を配合し，これらを隙間に生成したポリマー
断 面 図

独自の混合技術で微細に分散させ，シート状に成形したガスケットです。モノマーの重合反応

フープ

形態はさまざまですが，「ナフロン ® ML」はラジ外輪

ガスケット本体

カル重合環境下において，花咲き現象の発生を内輪（変形）抑え従来品に比べて長期にわたり安定したシール性を発揮します。以下に「ナフロン ® ML」の図4 花咲き現象によるうず巻形ガスケットの破損模式図

モノマー耐久性の評価結果を紹介いたします。
4.1

3．花咲き現象のメカニズム

スチレンモノマー浸漬試験

ラジカル重合性モノマーへの耐久性評価とし前述した事例は，いずれもガスケット内周部て，スチレンモノマーへの浸漬試験を実施しまでモノマーが重合し，体積膨張を起こすことでした。評価は，以下に示す試験条件で行い，比ガスケットを破損させています。したがって花較として，耐薬品性に優れる変性 PTFEガスケッ

咲き現象を抑制するためには，モノマーの重合トと，化学プラントで広範に使用されている充を抑制することがポイントとなります。ここで，填材入りPTFE ガスケットも同時に行いました。

モノマーの重合反応の一例として，スチレンのその結果を図6に示します。

ラジカル重合機構を示します（図 5）。
〈試験方法〉

開始反応

圧力容器にスチレンモノマーと試験片を密閉

R-CH2-CH・

CH2=CH2

し，容器をオイルバスで加熱。所定の温度・時

触媒（R・）
光・熱など
スチレンモノマー間が経過したのち，試験片を容器から取り出し

開始ラジカル

成 長反 応CH2=CH2 R-CH2-CH-CH2-CH・R-CH2-CH・R

CH2-CH

CH2-CH・+て乾燥させ，重量を測定。これを数時間ごとのサイクルで実施。

ポリマー図5〈試験条件〉

スチレンのラジカル重合反応

・試 験 片：ダンベル状1号形（JIS K 6251）

ラジカル重合では，活性の高いラジカル種を反応中心として，開始・成長・停止反応の過程

・浸漬温度：100℃・浸漬時間：累計413hrを経てポリマーが生成します。触媒などにより
─ 2 ─

ニチアス技術時報

2016 No. 1〈試験条件〉
・試 験 片：マイクロダンベル（JIS K 7137-2）

ナフロン® ML

1,200

・加熱温度：70℃

変性PTFEガスケット

1,000

充填材入りPTFEガスケット

800

・曝露時間：240hr

600
400

40.0

200

35.00０

100

200

300

重量増加［mg］

重量増加［mg］

1,400

400

スチレンモノマー浸漬時間［hr］

図6

スチレンモノマーへの浸漬試験結果

充填材入りPTFEガスケット
33.930.025.0

変性PTFEガスケット
18.720.015.010.0

ナフロン® ML0.35.0

変性PTFE ガスケットや充填材入りPTFE ガス

0.0

ケットは浸漬時間の増加に伴い，重量が増加しま

図7した。試験片は乾燥することでスチレンモノマーブタジエンモノマー気相への曝露試験結果が揮発するため，その重量増加はガスケットに浸透したモノマーが内部で重合し，蓄積しているこ

気相曝露では，充填材入りPTFE ガスケットのとを示します。これに対して「ナフロン ML」は，重量増加が最も大きい結果となりました。
「ナフほとんど重量増加がみられませんでした。すな

ロン ® ML」は，ブタジエンモノマーの気相曝露

わち，「ナフロン ® ML」は従来のガスケットに比でも重量増加がほとんどみられませんでした。

®

べ，ガスケット内部での重合反応が抑えられて以上の試験結果から従来のガスケットに比べいると考えられます。て，ラジカル重合性モノマーに対する耐久性が4.2高いことが示されました。

ブタジエンモノマー気相への曝露試験

モノマーを重合させる反応器のまわりでは，4.3

実機評価上部にあるノズル部などで使用されるガスケッ

花咲き現象の有無を確認するため，化学プラン

トが花咲き現象を発生しやすい傾向にあります。

トの実機ラインにおいて評価を行いました。当これは反応器内の上部ではモノマーが気体の状

該ラインは，従来充填材入りPTFE ガスケット態（気相）になっており，液体に比べて粘性がを使用しており，1ヵ月程度で花咲き現象が発生低くエネルギーも高いため，浸透と重合反応がしていた箇所です。

起きやすい状況になっているためと考えます。

使用後の外観写真を図8 に示します。従来使用

そこで気相への曝露試験をブタジエンモノマーを用いて以下の条件で行いました。その結果を図 7に示します。

圧力容器に冷却した液化状態のブタジエンモ

充填材入りPTFEガスケット（従来品）

５ヵ月経過後1ヵ月経過後外観写真〈試験方法〉

ナフロン ® ML

ノマーと試験片を密閉する。容器にリボンヒーしたのち，冷却後，試験片を容器から取り出して乾燥させ，重量を測定。なお，試験片は容器上部の気相と接するようにセットした。

枠部拡大

ターを巻いて加熱し，所定の温度・時間が経過

図8
─ 3 ─

実機評価ガスケットの外観写真

ニチアス技術時報

2016 No. 1

していた充填材入り PTFE ガスケットは1ヵ月で内周側に花咲き現象がみられましたが，「ナフ5．おわりにロン ® ML」は5ヵ月の使用後も，花咲き現象が今 回 開 発 し た TOMBOTM No.9007-ML「 ナ フみられず，ガスケットとして継続使用可能な状

ロン ® ML ガスケット」は，従来モノマーライン態でした。よって，従来のガスケットと比較しで問題となっていたラジカル重合環境下におけて大幅な使用期間の延長が期待できます。

る花咲き現象を抑制し，長期にわたり安定した4.4シール性を発揮する新しいガスケットです。従一般特性

基材に特殊 PTFEを使用した「ナフロン ML」は，®

一般的なPTFE ガスケットと同等の取り扱いが来品と比較してメンテナンス頻度低減によるトータルコストの削減が期待できます。

可能です。表 1に「ナフロン ML」と，弊社の変性

今後ともお客さまのニーズに対応した製品開PTFE ガスケット（TOMBO No.9007-ST「ナフ発を行っていく所存です。ご意見・ご要望を賜ロン ST打抜きガスケット」），および純PTFE ガ

れば幸甚です。

®

TM®

スケット（TOMBO No.9007「ナフロン PTFETM

本製品に関するお問い合わせ・ご質問は，工®

打抜きガスケット」）の一般特性を示します。

業製品事業本部「ナフロン ML」は100℃における応力緩和率がでお願いいたします。

®

純PTFE ガスケットに比べて優れており，170℃の加熱サイクルシール試験でも変性 PTFE ガスケットと同等の性能を示しました。
「ナフロン ®
ML」は，変性PTFE ガスケットと同じ使用範囲での取り扱いが可能です。

配管・機器部品技術開発部ま参考文献
1） 須本一郎：プラスチック材料講座⑪，日刊工業新聞社，
p.9-14（1970）
2） 上 垣 外， 佐 藤： ネ ッ ト ワ ー ク ポ リ マ ー Vol.30 No.5，p.234-249（2009）

また，「ナフロン ML」の耐薬品性は，モノマー®

流体だけでなく，水，油，有機溶剤などにも対応可能です。したがって，従来 PTFE ガスケットを使用していた箇所にも使用可能です。

表1

弊社 PTFEガスケットの一般特性
ナフロン

製品名

ML

基材
厚さ
比重ナフロン
ナフロン
ST 打抜き PTFE 打抜きガスケット ガスケット®

®

®

特殊 PTFE 変性 PTFE 純 PTFE
［mm］

1.5

1.5

1.5

［−］

2.18

2.17

2.17

［N/mm2］223532

圧縮率［％］ 34.3
2
復元率［％］ ［N/mm ］

13149626960595782

加熱サイクルシール試験※

漏れなし

漏れなし

−

推奨最高使用温度 ［℃］

150

150

100

引張強さ

応力緩和率
100℃×22hr［％］※加熱サイクルシール試験：
加熱条件：170℃× 15hr 保持× 10 サイクル
シール試験：N2 ガス，0.98MPa
締付面圧：14.7N/mm2
漏れなしの判断基準：石鹸水発泡法の検出限界（0.2ml/min）＊「TOMBO」はニチアス㈱の登録商標または商標です。
＊「ナフロン」はニチアス㈱の登録商標です。
＊本稿の測定値は参考値であり保証値ではありません。
─ 4 ─