～特性と使用用途について～
フッ素ゴムは蛍石から取り出した無水フッ酸を用いてクロロアルカンをフッ素化して得られるクロロフルオロカーボン(CFC)やハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)から合成される含フッ素オレフィンを原料として作られます。
種々の含フッ素オレフィンとエチレンやプロピレンを共重合させて製造されており、加硫系もポリオール加硫、ポリアミン加硫、パーオキサイド加硫の三種類が存在します。重合方法は主に乳化重合が用いられていますが、モノマーである含フッ素オレフィンは常温で気体であるため、水を入れた重合槽にモノマーを圧入し、加圧した状態で開始剤を添加して反応を開始します。
FKMは高い耐熱性、耐薬品性、耐油性をもつことから過酷な環境にも耐えるゴムとして自動車を中心に化学プラント、半導体製造機、一般産業機器などに幅広く用いられています。
FKMの耐熱性や耐薬品性が良好なのは次の２点が主に挙げられます。
①C-F結合がC-H結合に比べて結合エネルギーが高く、結合が切れにくいこと
②フッ素原子の半径が大きく、C-F結合がC-C結合を覆うように存在するため、C-C結合に熱や薬品が届きにくいこと
フッ素ゴムのポリマー
※一般的な配合のデータであり、配合によっては異なったデータとなる
耐熱性、耐薬品性、耐油性に優れる
汚染性が低い
高コスト
ポリマー内のC-F結合により、耐熱性と耐薬品性、耐油性、耐水性にとても優れています。これはポリマーのC-F結合に由来するものであるため、ほかの汎用ゴムでは老化防止剤を配合して耐熱性を高めるのに対し、フッ素ゴムはこれらを必要としません。このように配合に用いる薬品類を少なくできるので、抽出物が少なく、汚染を嫌う用途にも用いることができます。
FKMのガラス転移温度は高く、耐寒性はよくありません。様々な薬品に耐性がありますが、強アルカリへの耐性は弱いです。また様々な油や薬品に耐性がありますが、ケトン・エステル系の溶剤や強アルカリへの耐性はあまりありません。ポリマー自体の価格が高いことに加え、比重が大きい為高コストとなりやすいです。
FKMは種々の含フッ素オレフィンとエチレン、プロピレン、フッ化ビニルエーテル(FVE)などの共重合によって得られ、ASTM規格ではFKMとして５種類が登録されています。これらを構成する含フッ素オレフィンには次の4つがあります。
・ビニリデンフルオライド(VdF)
・ヘキサフルオロプロピレン(HFP)
・テトラフルオロエチレン(TFE)
・パーフルオロメチルビニルエーテル(PMVE)
Type1(二元系) VdF-HFP
低温性と耐薬品性のバランスが良く、圧縮永久ひずみも良好です。フッ素ゴムの市場の70%以上がこのタイプです。
ポリオール加硫、パーオキサイド加硫、ポリアミン加硫が可能です。
Type2(三元系) VdF-HFP-TFE
Type1に比べてフッ素含有量が多く耐薬品性に優れますが、低温性に劣ります。
Type3 VdF-FVE-TFE
Type2のHFPをビニルエーテルに変えて低温性を改良したタイプです。
パーオキサイド加硫のみ可能です。
Type4 VdF-TFE-Propylene
FEPM(TFE-Pr共重合体)の低温性や加硫性を改良したタイプです。
ポリオール加硫、パーオキサイド加硫が可能です。
Type5 VdF-HFP-TFE-FVE-Ethylene
Type3のFKMにエチレンとPMVEを共重合させることで耐アルカリ性を改良したタイプです。
フッ素ゴムの持つ耐熱性、耐油性、耐薬品性はほかのゴムに対して卓越しています。
そのため、高温かつ耐油性が求められる自動車のエンジン部品や耐薬品性をいかした化学分野、医療分野での利用が特徴的です。
参照：
・岸根充(2000)「フッ素ゴム」奥寺通夫・粷谷信三・西敏夫・山口幸一『ゴムの事典』pp.189-194 朝倉書店
・ダイキン工業株式会社(2016)『高機能フッ素ゴム ダイエル ハンドブック』
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