飲料市場用エラストマー製品

バルカー技術誌

1. はじめに具を除く）：厚生労働省告示第 595 号があり、材質試験及び食品、飲料業界では食の安全に対する意識の高まりに伴規格に示されている成分以外の耐溶出性が求められる場合

い、異物混入や衛生上の問題が大きく取り上げられるようにもあるが、飲料製造設備に使用するエラストマー製品として、なり、各メーカーでは、消費者ニーズを満たした安全な製品

この規格に準拠しているということは最低限必要である。

溶出試験について試験方法及び規格値が規定されている。

を提供することが最も重要視されている。飲料市場においては消費者ニーズの多様化により、様々な種類の飲料が次々

２-2）耐 CIP 性

Winter 2016と販売され、その入れ替わりも激しく、年々増加する飲料品製造ラインを殺菌して清潔な状態に保つために、酸、アル種への対応や、味、香りなどの品質の向上への対応も必要

カリ、蒸気などを用いたCIP洗浄が行われる。そのため、CIPとなってきている。更には厳しい製品価格競争に対応するた洗浄に使用される酸、アルカリなどへの耐薬品性をはじめ、めにコスト削減技術、あるいは環境に配慮した技術の導入も耐熱性や耐蒸気性が求められる。近年では、飲料品種の増盛んに行われている。

加に伴い、品種切り替えに伴う洗浄頻度も増加する傾向でこのような飲料市場を取り巻く状況の中で、エラストマー製品は様々な飲料製造設備でガスケット、パッキンなど各種部あり、洗浄条件も高温化するなどエラストマー製品にとってますます過酷になってきている。

品に使用され、安全、安心な飲料製品の製造に重要な役割No.30を果たしている。

２-3）非着香性

本報では、飲料製造設備に使用されているエラストマー

市販されている飲料には、様々なフレーバーが使用されて製品に求められる特性、使用される材料と各種製品についおり、このフレーバー成分がエラストマー製品に吸着し、残存て説明する。

してしまうことがある。この吸着したフレーバー成分が別のも１）のに移ってしまう現象を着香という。
吸着したフレーバー成2. エラストマー製品に求められる特性分が洗浄で除去しきれずに、次に生産した飲料に移ってしまうと風味が失われ、商品価値がなくなり大きな損失となる。フ

エラストマー製品は、Oリング、ダイアフラムをはじめ様々なレーバーにもよるが、果汁系飲料などフレーバーを使用した形で各種装置に使用されているが、飲料市場用として求め飲料を生産した後に茶系飲料などを生産した場合に起こりられる特性は機械的強度や圧縮永久ひずみなどのエラストやすい。エラストマー材料は着香が起こりやすく、着香の対マー材料としての基本的な特性の他に、次に示した様な特策として一般的には洗浄頻度、洗浄時間を増やしたり、四性が要求される。

ふっ化エチレン樹脂（以下 PTFE）被覆ガスケットへ変更するなどして対応している。

2-1）耐溶出性
食の安全の観点により、飲料製造設備に使用されるエラス

２-4）耐次亜塩素酸性（耐墨汁現象性）

トマー製品には人体に有害な物質が溶出しないことが求めら

エラストマー製品を水道水などの消毒剤として使用されるれる。その判断基準の一つとして、食品衛生法・食品、添次亜塩素酸を含む流体に長時間曝すと、徐々に劣化が進行

加物等の規格基準、ゴム製の器具または容器包装（哺乳器し、黒い異物や黒く濁った流体が流出することがある。この現象は墨汁現象（Figure1 参照）と呼ばれる。墨汁現象はエ25

製品の紹介ラストマーが次亜塩素酸によって塩素化、あるいは酸化され

3. 飲料市場用エラストマー材料て劣化が進むことによりエラストマーの崩壊が起こり、エラスト
マー中に添加されているカーボンブラックの脱離、表面から飲料製造設備に使用されるエラストマー材料は、主にエチ２）３）の流出が起こり、水が黒く濁る現象である。 この現象は飲

レンプロピレンゴム（EPDM）、ニトリルゴム（NBR）、水素添加料への異物混入要因の一つであり、商品価値を著しく低下

ニトリルゴム（HNBR）、シリコーンゴム（VMQ）、ふっ素ゴムさせてしまうため、エラストマー製品には墨汁現象の発生し（FKM、FEPM）、パーフロロエラストマー（FFKM）などがあげられる。以下にそれぞれのエラストマー材料の特長を示ないことが要求される。

した。
また、当社における代表的な飲料市場用エラストマー材料のラインアップをTable1に示した。飲料製造装置の各種用途に対応できるよう、高機能なラインアップを取り揃えており、ますます過酷になってきている洗浄環境などに対応できる高せたH3070（EPDM）、H0880（EPDM）
やB5170（HNBR）、白色 系エラストマー材 料としてH1770（EPDM）やB5490
Figure1（HNBR）を上市している。

墨汁現象による異物

３-1）エチレンプロピレンゴム（EPDM）
エチレンプロピレンゴムは、主鎖に二重結合を持たない分エラストマー製品が摺動用途で使用される場合は耐摩耗子構造を有しており、耐熱性、耐薬品性、耐熱水性、耐蒸性が求められる。流体が油であれば、適度な厚さの油膜を気性に優れた材料である。特に熱水や蒸気の環境に使用で形成するため、これによって潤滑性を保持するが、水の場きる材料として、価格も比較的安価であることから、現在では合、粘性が低くいため膜厚が薄くなってしまい、適度な潤滑水に関連した用途のエラストマー材料として、最も一般的に膜を形成することができず、潤滑不良を起こしやすいことが５）６）７）使用されている材料である。
ただし、耐油性は有してお４）問題である。 そのため、潤滑不良の場合、エラストマー製らず、また、その他エラストマー材料と同様に非着香性も劣品が摩耗し、異物の脱落、混入の可能性があるので注意がるため、着香が問題となる用途ではPTFEで被覆して使用さ必要である。

れる。
Table1
B5070

B5170

B5075

B5490

H0870

H0970

H1770

H3070

H0880

E0170

D0970 FLUORITZ-SB

NBR

HNBR

HNBR

HNBR

HNBR

EPDM

EPDM

EPDM

EPDM

EPDM

VMQ

FEPM

汎用

耐熱性
潤滑性
耐摩耗性

汎用白色
耐熱性 耐熱性
耐墨汁用 耐 CIP 性 耐 CIP 性

ゴム種類

試験環境区分
硬さ

飲料市場用エラストマー材料

材料記号 B0570

汎用

白色

運動用FFKM

耐熱性 耐アルカリ性 耐熱性
低温性 耐蒸気性 耐薬品性

（shore A）

72

72

72

7490

72

75

707379707077

引張強さ （MPa）

18.6

30.7

29.9

18.1

28.8

20.0

17.9

14.2

17.4

19.8

8.5

17.8

17.9（%）

290

280

260

250

270

340

230

390

160

160

240

320

160

100%引張応力 （MPa）

伸び

6.0

5.6

6.8

6.9

8.9

3.9

5.0

3.7

7.4

9.1

3.4

4.0

8.1

耐酸性×

△

○

△○

○○○

○

○×○

◎

耐アルカリ性○

○○○○

◎◎△

◎◎

△◎◎

耐熱水性△◎◎◎◎◎◎◎◎◎○◎◎

耐蒸気性

×○

◎○

◎

○○○

◎

◎△

◎

◎

耐次亜塩素酸性( 耐墨汁現象性）

×△

○

△

◎△△

◎○○

◎◎

◎

適合適合適合適合適合適合適合適合

適合適合適合

適合

適合

食品衛生法
用途

固定用 固定用 固定用 固定用
固定用 固定用
運動用 固定用 固定用
固定用 固定用 固定用
運動用 運動用 運動用 運動用
運動用 運動用
パッキン
Oリング
Oリング
Oリング
パッキン
Oリング
Oリング
Oリング等
Oリング等 Oリング等
Oリング等 Oリング等 Oリング等
ダイアフラム等 パッキン等 パッキン等 パッキン等 ダイアフラム等
パッキン等 パッキン等
固定用◎：優、 ○：良、 △：可、 ×：不可

表中の値は測定値の一例であり、規格値ではありません。

26

Winter 2016２-5）水環境における耐摩耗性

バルカー技術誌

機能材料として、汎用材料より耐熱性や耐薬品性を向上さ

No.30

飲料市場用エラストマー製品

３-2）ニトリルゴム（NBR）

３-6）パーフロロエラストマー（FFKM）

ニトリルゴムは分子構造に極性基であるニトリル基を有してパーフロロエラストマーは、PTFEと類似した構造を持つゴいることから、耐油性に優れる材料である。安価な材料であム弾性体で、分子構造に水素原子を持たず、炭素、ふっるため、これまで汎用のシール材料として様々な用途で使用素、酸素原子のみで構成されている。そのため、エラストされてきたが、耐熱性、耐薬品性、耐熱水性、耐蒸気性なマー材料の中で最も広範囲な耐薬品性を有し、耐熱性、耐ど、飲料製造装置に必要とされる特性に関してはEPDMと熱水性、耐蒸気性に極めて優れた材料である。耐熱性につ比較して劣り、非着香性も良くないため、飲料関連の用途で８）いてもエラストマー材料の中で最も優れた材料である。
また、は、耐油性が求められる個所、条件が比較的緩やかな個所非着香性にも優れる。特性だけをみると最も高性能なエラスなど、限定的な使用となっている。

トマー材料と言えるが、価格が極めて高価であることが課題である。そのため、イニシャルコストが非常に大きくなり、ラン３-3）水素添加ニトリルゴム（HNBR）

バルカー技術誌

Winter 2016
No.30

ニングコストでメリットがある場合などに使用は限られている。

ニトリルゴムの持つ二重結合を水素化して二重結合を限り

また、グレードによっては耐熱性が前述のふっ素ゴムと同等レなく少なくした構造を有する材料であり、NBRの耐油性はそベルのものや耐熱水性、耐蒸気性に劣る種類もあるので材のままに、耐熱性、耐薬品性、耐熱水性、耐蒸気性を向上

料選定の際には注意が必要である。

させた材料である。また、優れた機械的強度を有しているため、耐摩耗性にも優れる。そのため、摺動用途や耐摩耗性が必要とされる用途に適した材料である。しかし、汎用的に4. 飲料市場で使用されるエラストマー製品使用するには価格が高価であり、費用対効果を考慮しなが当社では、長年の実績で培った材料選定、製品設計技ら、EPDMの特性では不十分な個所などに使用される。

術を駆使して飲料市場向けにシール製品を主体として様々なエラストマー製品を提供している。以下に、飲料製造設備

３-4）
シリコーンゴム（VMQ）で使用されるエラストマー製品を紹介する。

シリコーンゴムは炭化水素系のエラストマー材料とは異なり、主鎖がシロキサン結合（-Si-O-）
で構成されている材料で４-1）規格品ある。そのため、耐熱性、低温性に優れ、極低温から高温

４-1-1）Ｏリングまで広範囲にわたって使用できる材料である。耐熱性ではOリングは、固定用、運動用の両方に使用できるシール材

EPDMやHNBRより優れる。しかし、耐油性、耐薬品性、で、低コスト、省スペース、装着性が容易などの理由から、耐熱水性、耐蒸気性、耐摩耗性、機械的強度が劣り、価最も汎用的に使用されている製品である。使用用途に合わ格もやや高価であることから、飲料製造装置用途での使用せた各種エラストマー材料での製作が可能である。

は一部の限定された個所のみとなっている。
３-5）ふっ素ゴム（FKM、FEPM）
ふっ素ゴムは、分子構造に結合エネルギーの大きなふっ素原子を有する材料であり、耐熱性、耐薬品性、耐油性に優れる材料であり、耐熱性に関しては、EPDM、HNBRやシリコーンゴムよりも優れた材料である。一般的なふっ素ゴムは、アルカリ、熱水、蒸気に対して劣るが、これらに対して耐性を持たせたグレードのふっ素ゴム（FEPM）もある。また、非着香性は、EPDMに比べて優れている。しかし、価格が高価であるため、HNBR、シリコーンゴム同様、費用対効果を考慮してメリットがある場合にのみ使用されることが多い。

Figure2

各種 Oリング

４-1-2）U パッキン

Uパッキンは、リップタイプのパッキンであり、主に往復運動用として使用される。往復運動部位ではOリングなどのスクイーズタイプの場合、作動抵抗が高いことがしばしば問題と27

製品の紹介なるため、作動抵抗を低減できるUパッキンのようなリップタイ

４-2）オーダーメイド品

プのシール製品が使用される。

４-2-1）PTFE 被覆ガスケット

エラストマー材料は着香が起こりやすいため、着香が問題となる個所にはPTFE被覆ガスケットが用いられる。PTFE被覆ガスケットはエラストマー材料の接液部を非着香性に優れたPTFEで被覆したガスケットである。

Figure3

U パッキン

Figure6

Xリングは、断面がほぼ角形に近いX 形状をしたスクイー
ズタイプのパッキンで、ワンリングで両サイドのシールが可能である。主に回転運動用として使用されるが、Oリングのねじれ対策用と往復運動用にも使用されることもある。

PTFE 被覆ガスケット

４-2-2）
ダイアフラムダイアフラムは圧力の作用により変位を生じる膜で、圧力変動によりダイアフラムに生じる力により駆動させたり、圧力をなどに使用されているが、使用環境が過酷になるに従い、長寿命化が求められる。材料選定、補強布との組み合わせ、及び形状設計により各使用条件に最適な製品の提供が可能である。

Winter 2016調整したりする役割を担っている。ダイアフラムは各種バルブ

バルカー技術誌

４-1-3）Xリング

No.30Figure4Xリング４-1-4）へルールガスケットへルールガスケットは、サニタリー配管のへルールフランジ

Figure7に対応したガスケットである。使用用途に合わせて、各種エラストマー材料での作製が可能である。

各種ダイアフラム

４- ２- ３）各種専用設計品

その他のエラストマー製品として、充填パッキンなど個別装置向けの専用設計品や、打ち抜きシートガスケット、エラストマー材料と金属、あるいは樹脂との複合製品、摺動用途に使用されるスリッパーシール、往復運動、回転運動のいずれにも使用できるTリングなど様々なニーズに応じた製品が使用される。
当社では、これまでエラストマーと樹脂などの複合製品の開発にも積極的に取り組んできており、製品設計においてはFEA 解析技術を駆使して、使用環境に合わせた製品形状の検討を行っている。そのため、飲料市場における各種製
Figure5 へルールガスケット品に対して、長年培った実績と経験を生かした高性能、長28飲料市場用エラストマー製品

なるべく多くの用途に対応できる製品の開発が望まれる。

寿命なエラストマー製品の提案が可能である。

今後、皆さまからの貴重なご意見、情報を頂きながら、エラストマー材料の特性を十分に生かした付加価値の高い製品を開発し、ご紹介していきたいと考えている。

6. 参考文献１）
平 野耕生，鈴木憲，下村泰弘，バルカー技術誌，No.8

Figure8 スリッパーシール（2004）

5. おわりに２）武義人，古川睦久，工業材料，Vol.45，No.7（1997）

飲料市場におけるエラストマー製品は、食の安全、品質

４）フルードパワー工業会，フルードパワーの世界追補版

３）武義人，古川睦久，工業材料，Vol.50，No.9（2002）

バルカー技術誌（2014）の向上、コスト低減などに対応するため、異物対策や、耐薬品性、非着香性の向上が求められている。一つの材料で

５）平野耕生，バルカー技術誌，No.3（2002）

すべての特性を満足することは現状では困難であるため、

６）鈴木憲，バルカー技術誌，No.13（2007）

用途、使用個所に応じて最適な材料を使い分けたり、エラス７）鈴木憲，バルカー技術誌，No.15（2008）トマーにPTFEを被覆するなどして対応している。そのため、

８）岡﨑雅則，バルカー技術誌，No.1（2001）

Winter 2016

（Abstract）
Contamination and hygiene issues are getting more focused with increasing awareness of food safety by consumers. For
beverage manufacturers, providing safer products which meet the consumer＇s needs are becoming the most importantissue.
Elastomeric products e.g. gaskets, packing and diaphragms are used in various locations of the beverage manufacturing
equipment and are playing a very important role in providing safe beverage products.

No.30

In this paper, our elastomeric products and materials for beverage manufacturing equipment are explained in point of viewof the required characteristics.
Keywords:
elastomeric products, gaskets, packing, diaphragms, beverage manufacturing equipment（摘要）
随着消费者对于食品安全的意识不断提高，异物混入和卫生上的问题经常被热议。各饮料生产厂家把提供满足消费者需求的
安全的产品作为最重要的任务。
弹性体产品用于各种饮料生产设备的垫片、密封圈、隔膜密封圈等各种部件中，为提供安全的饮料产品发挥了重要作用。
本文对饮料生产设备上使用的弹性体产品所要求的特性、使用的材料及各种产品进行说明。
关键词：弹性体产品、饮料生产设备、垫片、密封圈、隔膜密封圈

岡﨑 雅則
研究開発本部 開発部
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