桜シール株式会社【Oリングの製造・販売】
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パーフルオロエラストマー(FFKM)

原料ゴム(ポリマー)としてのパーフルオロエラストマー(FFKM)の解説です。「パーフロロゴム」や「パーフロロエラストマー」、英語で「Perfluoroelastomer」などとも表記されるこのゴム材料は、主鎖の全てがC―F結合で形成されている為、フッ素樹脂と同レベルの極めて優れた耐薬品性耐熱性を有し、且つゴム弾性をも保有しています。こういった代替不可能な特徴を持つことから、生産が非常に難い上に需要が限定的で大変高価であるにも関わらず、半導体や液晶関連、化学プラントといった特定分野ではOリング材質などに重宝されています。また、現在では様々な産業がゴム材料に高い性能を要求するようになったことで、塗装や石油採掘、ガス採掘、真空関連等々、需要の範囲は広がりつつあります。

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正式名称 パーフルオロエラストマー
化学構造 4フッ化エチレンパーフルオロメチルビニルエーテル共重合体
又は
4フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体
ポリマー比重 1.95〜2.10
代表的特長 耐薬品性、耐熱性
主なOリング材質 フロロパワーFF
フロロパワーFFW
フロロパワーFFS
フロロパワーFFSW
フロロパワーFFN
フロロパワーFFP
フロロパワーFFH90
フロロパワーFFH
フロロパワーFFHW
フロロアップFFEX
ほか(代表的なFFKM材質の一覧)


化学構造<4フッ化エチレンパーフルオロメチルビニルエーテル共重合体/4フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体>と特徴

分子構造の主鎖には炭化水素結合(C―H)が全く無く、全てフッ素結合(C−F)で形成されています。C−F結合は非常に強固なので耐熱性に優れ、更にフッ素ゴム(FKM)と異なってC−H結合が存在しないことから、同じ極性を持つ薬品(有機フッ素薬品等)を除く全ての薬品から影響を受けない耐薬品性を有しています。

基本構造には2種類が有り、各メーカーによって採用している方式が異なります。どちらも完全な飽和結合で、フッ素樹脂とほぼ同じ構造である為、(C−H)や(C−ヘテロ原子)などで構成された第3モノマー(Cure Site Monomer = CSM)を少量付加し、架橋点を形成することではじめて加硫できるポリマーとなります。尚、CSM構造にはC−F結合でないものが含まれるので、主ポリマーと比べて結合力が弱く、熱や薬品の影響を受けやすくなります。従って、パーフロ材の耐薬品性耐熱性機械特性といった性能は、基本構造とCSMの関係で決定されるといっても過言では無く、各原料ゴムメーカーは基本構造を公開しても、重要なノウハウであるCSM構造は原則として非公開にしています。

 



 

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配合剤

パーフルオロエラストマー(FFKM)に用いられる主な配合剤には、以下のようなものが挙げられます。

添加剤 具体例
補強性充填材 カーボンブラック、珪酸類
可塑剤 使用しない
架橋剤 有機過酸化物など
加硫促進剤 使用しない
老化防止剤 使用しない
加硫助剤 トリアリルイソシアネートなど
加工助剤 ステアリン酸類など

石油系合成ゴムに比べて配合剤の添加比率が極端に低い原料ゴムです。充填材の種類と添加量のみで物性を調整しますが、構造がフッ素樹脂に近いことから原料自体の硬度や粘度が高めで、添加量は他のゴム材料と比較して最も少なく、用途によっては充填材無し(ノンフィラー)の配合をする場合もあります。また最も重要な特性である耐薬品性に影響することを避ける為に、溶出する可能性が高い可塑剤や老化防止剤、加工助剤などの使用は限定的です。

このように添加物が少ない中、最も重要な配合剤が架橋材と加硫助剤です。付加されているCSMによって使用できる種類が限定されることが多いのですが、一般的なグレードでは有機過酸化物とトリアリルイソシアネートを使用(パーオキサイド加硫)するのが主流です。尚、耐熱性に特化したグレードなどでは市販されていない特殊な架橋剤や加硫助剤が必要となり、また大抵その内容は非公開である為、それらの原料ゴムは多くの場合、原材料メーカーによるプリコンパウンドゴムの状態で販売されています。



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