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フッ素樹脂の特性と用途例

フッ素樹脂の特性と用途例

非粘着性

物質が固着しにくいという特性から、粘性のある物質を取り扱う器具などで使用されています。 印刷機やコピー機部品などは印刷するためのインクや紙などが固まったり、つまったりすると動きが止まってしまいます。 印刷機などは断続的に動きつづけるものなので停止してしまうと大きなトラブルの元となります。 そこで滑りのよい、非粘着性能の高いフッ素樹脂を使用した部品を使うことでインクや接着剤、樹脂溶融物などの固着を防ぎます。 滑りのよいフッ素樹脂の部品を使うと、機器のトラブル、メンテナンスの回数が減少するので機器のトラブルが起こってはいけない重要な部分やメンテナンスを行うことが困難な部分などに使用されます。 プリンタの中の部品では温度の高い定着部分などにフッ素樹脂の非粘着性が利用され、定着ロールには、PTFEやPFA塗料が塗られています。 また、加圧ローラーにはトナーに固形物が付着しないようにフッ素ゴムやPFAチューブが使われていています。 定着ロールから紙を剥がすための爪にも、フッ素塗料がコーティングされています。 その他、原稿のスライド材、転写ロール、軸受けなどにも PTFE、PFA系のコーティング品等が使用されています。

フッ素の非粘着性を利用した使用例:
◆プリンター、コピー機の摺動部分(コピー機の定着ロール、コピー機の排紙用部品)
◆家庭用調理器具(フライパン、炊飯ジャー、ナイフ等)

耐摩耗性

フッ素樹脂はあらゆる個体の中で最小の摩擦係数なので、その特性を活かし、機械部品や自動車などに使用されています。 工作機械に組み込まれるレールなどのガイドには、余剰物が固着しないことやスムーズな摺動性が求れます。 それらの部品に低摩擦性を持つフッ素樹脂をコーティングすることで、低騒音かつスムーズな動きが実現します。 また、自動車にもたくさんフッ素樹脂製品が使用されています。 自動車部品でも過酷な環境に耐えうる重要なところで使用されていますが、目につかないところで使用されているものがほとんどです。 低摩擦性を利用した部分ではベアリングやワッシャー等で使用されています。 しかし、フッ素樹脂だけでは、摩耗特性や荷重が掛った状態での変形(クリープ特性)に弱いところがあります。この場合には樹脂に充填材を入れることで特性が改良されたものを使用します。

フッ素の耐摩耗性を利用した使用例:
◆潤滑材として他の素材への塗布(摩擦特性の向上用)
◆自動車用部品(ベアリング、自動変速機のシール材、ブレーキパッド、ショックアブソーバ部品等)

耐熱性・耐寒性・耐薬品性

もっとも典型的なフッ素樹脂の特性です。
高温であったり劇薬を使用する場面など厳しい環境下で使用されます。半導体製造装置の中には多くのフッ素樹脂製品が使用されています。主に薬液容器・配管・配管継ぎ手・タンクライニング・角槽・ウエハーキャリア・バルブ・ポンプ・ベローズ・ダイヤフラム・フィルターハウジングなどがフッ素樹脂製品でできています。
なぜたくさんのフッ素樹脂製品が半導体製造装置に必要なのかというと半導体の製造プロセスでは様々な種類の薬液を使用するからです。この薬液の中には強酸や強アルカリのものがあり、これらに接触する部品の材料として、耐薬品性を持つフッ素樹脂が使用されています。またここ数年、半導体デバイスの高集積化・微細化が進み、より小さな半導体を作る為には、半導体製造のプロセス中に混入される金属不純物を制御することが特に重要になってきてます。
薬液の不純物や純度の低下は、半導体の品質に影響を与え、歩留まりの低下を招くため、使用材料には純度の低下を起こしにくいフッ素樹脂製品が使用されるのです。

フッ素の耐熱性・耐寒性・耐薬品性を利用した使用例:
◆半導体製造装置(洗浄薬液ラインチューブ、薬液槽、薬液タンク、ウエハー搬送部材等)
◆化学プラント(配管チューブ、ライニング、パッキン類、熱交換器充填材等)
◆リチウムイオン電池パッキン

難燃性・絶縁性

フッ素樹脂製品は高い難燃性・絶縁性が信頼され、各業界の厳しい規格にも認定されています。絶縁性が求められ、且つ非常事態にも耐えうる性能や、メンテナンスフリーをキープしなければならない状況下で使用されます。 PTFE,PFAおよびFEPは分子構造が対称的であるため分極が極めて小さく、絶縁抵抗がプラスチック中で最も高いという特長を有しています。その特性を生かし、フッ素樹脂は電気絶縁材料として電気、電子分野で多く使用されています。
また、フッ素樹脂は優れた難燃特性を持ち、災害に対して安全性が高いという特長もあります。特にPTFE被覆ケーブルは溶融粘度が高いため、超高温にさらされた場合でも、燃えにくく導体の露出もなく機能を維持できます。
フッ素樹脂被覆ケーブルはその優れた特性により、家電製品から情報通信機器、自動車、航空、宇宙産業に至るまで、極めて低温から高温域にわたって幅広く使用されています。 またフッ素樹脂は難燃性に優れ、かつ絶縁抵抗が大きいため導体径や絶縁体の厚みを軽減し、細線化が図れます。その結果、省スペース化を可能とし、高速・高容量を要する情報通信機器の小型化に大きく貢献しています。 最近では携帯電話、ノートパソコンなどの身の回りのあらゆる電子機器に利用されています。

フッ素の難燃性・絶縁性を利用した使用例:
◆電線被覆(ロボット、パソコン、通信、高周波対応、航空機電気系統等)
◆光ファイバーケーブル被覆