フッ素樹脂の特徴と種類｜フッ素樹脂の種類を解説

2024年7月2日2024年7月30日

フッ素樹脂は、耐薬品性、耐熱性、電気絶縁性に優れ、幅広い分野で活躍する高性能樹脂です。本記事では、7種類のフッ素樹脂の特徴や、その特性を活かした用途を詳しく解説します。

フッ素樹脂の分子構造から、テフロンとの違い、シリコーン樹脂との相違点、PFAS規制についてもわかりやすく説明。さらに、自動車、半導体、化学工業、医療医薬など、さまざまな分野での活用事例を紹介します。

フッ素樹脂の特性を知れば、設計開発や製品選択に役立つ知識が得られます。ぜひ、本記事を参考に、フッ素樹脂の優れた性能を活かした製品開発に役立ててください。

フッ1. フッ素樹脂の特徴と種類｜7つのフッ素樹脂を詳しく紹介

フッ素樹脂は、フッ素原子を多く含む高分子化合物で、耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性などの優れた特性を持っています。ここでは、代表的な7種類のフッ素樹脂の特徴と用途を詳しく解説します。

フッ素樹脂の代表的な種類

フッ素樹脂種類	略称	特性	用途
ポリテトラフルオロエチレン	PTFE	耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性	軸受け、パッキン、絶縁材料
テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体	PFA	耐熱性、耐薬品性、耐屈曲性	配管、弁、ワイヤー被覆
フッ化エチレン-プロピレン共重合体	FEP	耐熱性、耐薬品性、透明性	チューブ、ホース、フィルム
ポリフッ化ビニリデン	PVDF	耐熱性、耐薬品性、機械的強度	配管、フィルター、ポンプ
エチレン-クロロトリフルオロエチレン共重合体	ECTFE	耐熱性、耐薬品性、耐衝撃性	化学プラント、塗装、フィルム
パーフルオロアルコキシ樹脂	PFA	耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性	半導体製造装置、化学プラント、医療機器
エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体	ETFE	耐熱性、耐候性、透明性	建築材料、太陽電池パネル、フィルム

フッ素樹脂の活用分野

化学工業: 耐薬品性、耐熱性、耐腐食性が求められるため、化学プラントの配管や反応器のライニングに使用されます。
電気・電子: 電気絶縁性、耐熱性、難燃性が重要なため、絶縁材料や電子機器の部品に使用されます。
自動車: 耐摩耗性、耐熱性、潤滑性が求められるため、自動車部品や潤滑剤に使用されます。
食品工業: 衛生性、耐薬品性、耐熱性が必要なため、食品加工機械や包装材料に使用されます。
医療: 生体適合性、耐薬品性、耐熱性が求められるため、医療機器や薬品包装に使用されます。

フッ素樹脂は、今後もさらなる応用が期待される材料であり、私たちの生活に欠かせない存在となっています。

2. フッ素樹脂の種類と特性

フッ素樹脂種類	略称	特性	用途
ポリテトラフルオロエチレン	PTFE	耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性、低摩擦	軸受け、パッキン、絶縁材料
テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体	PFA	耐熱性、耐薬品性、耐屈曲性	配管、弁、ワイヤー被覆
フッ化エチレン-プロピレン共重合体	FEP	耐熱性、耐薬品性、透明性	チューブ、ホース、フィルム
ポリフッ化ビニリデン	PVDF	耐熱性、耐薬品性、機械的強度	配管、フィルター、ポンプ
エチレン-クロロトリフルオロエチレン共重合体	ECTFE	耐熱性、耐薬品性、耐衝撃性	化学プラント、塗装、フィルム
パーフルオロアルコキシ樹脂	PFA	耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性	半導体製造装置、化学プラント、医療機器
エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体	ETFE	耐熱性、耐候性、透明性	建築材料、太陽電池パネル、フィルム
ポリクロロトリフルオロエチレン	PCTFE	耐薬品性、耐熱性、難燃性	液体酸素貯蔵、航空宇宙産業、特殊用途

フッ素樹脂の特性

PCTFE: 低温での性能が良好で、気体の透過性が低い。液体酸素貯蔵や宇宙産業に使用される。

PTFE: 非粘着性が高く、低摩擦係数を持つ。電気絶縁性に優れ、高温や化学薬品に強い。

PFA: PTFEに似た特性を持ち、加工性が向上している。高温環境での使用に適する。

FEP: PTFEよりも柔軟性があり、透明性も持つ。柔軟な用途に対応可能。

PVDF: 高い機械的強度と耐候性があり、強度が要求される用途に適する。

ECTFE: 耐熱性と耐薬品性に優れ、衝撃にも強い。厳しい環境条件での使用が可能。

PFA: 高温耐性と化学耐性があり、特殊な化学処理が必要な用途に最適。

ETFE: 耐候性と透明性があり、建築材料や太陽光発電パネルに利用される。

3. フッ素樹脂の特性を示す分子構造（PTFE）

フッ素樹脂は、フッ素原子と炭素原子のみで構成された非常に安定した分子構造を持つ樹脂です。この安定性により、耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性など、優れた特性を示します。

代表的なフッ素樹脂であるPTFE（ポリテトラフルオロエチレン）は、テフロン®という商品名で広く知られています。テフロン®は、PTFEに加工性や耐摩耗性を向上させるための添加剤を加えたものです。PTFEとテフロン®は、同じ分子構造を持つ樹脂ですが、用途によって使い分けられています。

フッ素樹脂は、その優れた特性から、電気・電子機器の絶縁材、化学プラントの配管、航空機の部品など、様々な分野で活躍しています。

次の項目では、フッ素樹脂の種類について詳しく解説します。

テフロンとフッ素樹脂の違いについて

フッ素樹脂は、フッ素原子を分子構造中に含む合成樹脂の総称です。耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性など、さまざまな優れた特性を備えていることから、さまざまな分野で広く使用されています。

テフロンは、フッ素樹脂の中でも最もよく知られた材料の一つです。正式名称はポリテトラフルオロエチレン（PTFE）と言い、アメリカのデュポン社によって開発されました。テフロンは、非常に低い摩擦係数と優れた耐熱性を持ち、フライパンのコーティングなど、さまざまな用途で使用されています。

しかし、テフロンはフッ素樹脂の中でも高価な材料であり、加工性にも難点があります。そのため、用途によっては他の種類のフッ素樹脂が用いられることもあります。

フッ素樹脂には、PTFE以外にも、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、フッ化エチレンプロピレン（FEP）など、さまざまな種類があります。これらのフッ素樹脂は、それぞれ異なる特性を持っており、用途に応じて使い分けられています。

例えば、PVDFは、PTFEと同様に耐熱性、耐薬品性に優れていますが、PTFEよりも加工性に優れています。そのため、化学プラントの配管や、太陽電池のバックシートなど、さまざまな用途で用いられています。

FEPは、PTFEと同様に耐熱性に優れていますが、PTFEよりも柔軟性に優れています。そのため、化学薬品や溶剤の輸送に用いられるホースや、電気絶縁材など、さまざまな用途で用いられています。

このように、フッ素樹脂にはさまざまな種類があり、それぞれ異なる特性を持っているため、用途に応じて使い分けることが重要です。

PTFEとPFAの違いについて教えてください

PTFEとPFAはどちらもフッ素樹脂の一種ですが、いくつかの点で異なります。

PTFEは耐薬品性、耐熱性に優れ、摩擦係数が低いため、パッキンやベアリングなど、さまざまな用途に使用されています。一方、PFAは耐薬品性、耐熱性、加工性が向上しているため、配管やバルブなど、より幅広い用途に使用されています。

PFAはPFASを含まないため、PFAS規制の対象とはなりません。PFASは環境や健康に悪影響を及ぼす可能性があるため、規制の対象となっています。

PTFEとPFAはどちらもフッ素樹脂ですが、耐薬品性、耐熱性、加工性などの点で異なります。使用用途に応じて適切なフッ素樹脂を選択することが重要です。

フッ素樹脂とシリコーン樹脂の相違点について

フッ素樹脂とシリコーン樹脂は、耐熱性や電気絶縁性に優れているという共通点がありますが、耐熱性、耐薬品性、柔軟性、価格など、いくつかの重要な違いがあります。

フッ素樹脂は、シリコーン樹脂よりも高い耐熱性を持ちます。PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）は最高約260℃まで使用可能ですが、シリコーン樹脂は最高約200℃までとなっています。また、フッ素樹脂は、シリコーン樹脂よりも高い耐薬品性を持ちます。ほとんどの薬品や溶剤に侵されにくいため、化学工業分野への応用に向いています。

一方、シリコーン樹脂は、フッ素樹脂よりも柔軟性があります。そのため、シーリング材やパッキンなどの用途に向いています。また、シリコーン樹脂は、フッ素樹脂よりも価格が安価です。しかし、その優れた性能から、フッ素樹脂は特殊な用途ではコストに見合うメリットを得られる場合があります。

以下は、フッ素樹脂とシリコーン樹脂の主な特性を比較した表です。

特性	フッ素樹脂	シリコーン樹脂
耐熱性	高い	中程度
耐薬品性	高い	中程度
柔軟性	低い	高い
価格	高い	低い
使用用途	化学工業、航空宇宙産業など	シーリング材、パッキンなど

フッ素樹脂とシリコーン樹脂は、それぞれ異なる特性を持っているため、用途に応じて適切な材料を選択することが重要です。

フッ素樹脂のPFAS規制について知っていますか

フッ素樹脂に含まれるPFAS（ペルフルオロアルキル化合物）は、近年、環境や人体への影響が懸念されています。特に、PFOA（ペルフルオロオクタン酸）とPFOS（ペルフルオロオクタンスルホン酸）は、残留性が高く、生物濃縮性があることから、世界各国で規制が進められています。

主なPFAS規制としては、EUが2006年にPFOAとPFOSの製造・使用を禁止し、2023年にさらに多くのPFASを規制対象に追加しました。米国は2020年にPFOAとPFOSを含む消防用フォームの使用を禁止し、2023年にPFASの排出規制を強化しました。日本は2023年にPFOAとPFOSの製造・使用を禁止し、2024年にさらに多くのPFASを規制対象に追加する予定です。

これらの規制により、フッ素樹脂の製造や使用に制限がかかる可能性があります。また、PFASが検出された製品は、回収や廃棄が必要となる場合もあります。

フッ素樹脂メーカーは、PFAS規制に対応するため、PFASフリーの製品の開発を進めています。また、既存製品のPFAS含有量を削減する努力もしています。

PFAS規制は、今後も強化される見込みです。フッ素樹脂メーカーは、環境や人体への影響が少ない製品の開発を急ぐ必要があります。また、消費者も、PFAS含有量が少ない製品を選ぶなど、環境に配慮した行動が求められます。

フッ素樹脂のまとめ

フッ素樹脂は、以下の特性に優れた高機能樹脂です:

耐薬品性
耐熱性
絶縁性
滑り性
非粘着性

フッ素樹脂の主な種類と特徴は以下の通りです:

樹脂の種類	特徴
ポリテトラフルオロエチレン (PTFE)	耐薬品性、耐熱性、絶縁性、低摩擦係数
テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体 (PFA)	PTFEに似るが、加工性に優れる
ポリフッ化ビニリデン (PVDF)	耐薬品性、耐候性、機械的強度
フッ化エチレンプロピレン (FEP)	柔軟性に優れ、耐薬品性と耐熱性が高い
パーフルオロアルコキシ (PFA)	加工性が良く、耐薬品性、耐熱性も高い
エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体 (ETFE)	耐候性、耐薬品性、透明性が高い
ポリクロロトリフルオロエチレン (PCTFE)	耐薬品性、耐熱性、難燃性