PVDF（ポリフッ化ビニリデン）の特性と用途を徹底解説

2025年5月20日

「PVDFについて知りたいけれど、特性や用途がよくわからない…」こんな悩みを抱えている方は多いのではないでしょうか？そのため、私たちは「PVDF完全ガイド」を作成しました。

この文章は、次のような方々にぴったりです。

PVDFとは何かを知りたい。
PVDFの特徴や強みについて詳しく学びたい。
PVDFがどのように実際の製品や産業で使用されているのかを理解したい。
専門的な知識を持っていないが、PVDFに関する基本を押さえたい。

PVDF（ポリフッ化ビニリデン）は、その優れた特性から、さまざまな産業で利用されています。耐薬品性や耐熱性に優れ、さらには電気絶縁性も持ち合わせているため、求められる場面は多岐にわたります。本記事では、PVDFの基本的な特性から具体的な用途まで、徹底的に解説していきますので、ぜひご期待ください。あなたの知識を深めるお手伝いをいたします。

1. PVDF 特性と用途の概要

1-1. PVDFとは何か

PVDF（ポリフッ化ビニリデン）は、フッ素系熱可塑性樹脂の一種で、高い耐薬品性、耐候性、機械強度を兼ね備えた材料です。化学的安定性が高く、腐食性のある環境でも優れた性能を発揮するため、化学プラントや半導体産業、電気電子分野などで広く使用されています。

1-2. PVDFの基本特性

PVDFは以下のような特性を持ちます。

耐薬品性：酸、アルカリ、有機溶剤などへの高い耐性。
耐熱性：連続使用温度は約150℃まで可能。
機械的強度：引張強度・耐衝撃性が高く、安定した強度を維持。
難燃性：自己消火性を持つ。
電気絶縁性：高い絶縁抵抗と誘電特性。
加工性：射出成形・押出成形などの熱可塑性加工が可能。

これらの特性により、化学薬品を扱う配管部材やタンク、電線被覆材、メンブレンフィルムなど多岐にわたる用途に対応しています。

2. PVDF 特性と用途の比較

2-1. PVDFとETFEの違い

PVDFとETFE（エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体）は、どちらもフッ素樹脂ですが、特性や用途に次のような違いがあります。

耐熱性：PVDFは約150℃、ETFEは約170℃まで使用可能。
耐候性：ETFEのほうが紫外線に強く、屋外用途に適する。
機械的強度：ETFEの方が柔軟性に富み、引裂きに強い。
化学耐性：どちらも高いが、ETFEは若干広範な薬品に対応。
成形性：ETFEの方が成形自由度が高い。

PVDFは剛性と耐薬品性に優れ、設備機器や構造材に、ETFEは軽量で柔軟なため、屋外膜材や電線被覆に多く用いられます。

2-2. PVDFとPVCの違い

PVDFとPVC（ポリ塩化ビニル）は、似た外観を持ちますが性能面では大きく異なります。

耐薬品性：PVDFの方が広範囲に対応し、腐食性化学物質にも強い。
耐熱性：PVCは約60～80℃程度まで、PVDFは150℃程度まで対応。
機械的強度：PVDFの方が衝撃・引張強度ともに高い。
加工性：PVCは安価で加工が容易、PVDFは熱可塑性があるがやや難加工。
価格：PVCは低コスト、PVDFは高価。

用途においては、PVCは給排水配管や内装材などに使われ、PVDFはより厳しい条件が求められる薬液配管やフィルター部材などに使用されます。

3. PVDF 特性と用途における加工技術

3-1. PVDFの加工方法

PVDFは熱可塑性樹脂であるため、以下のような加工方法が可能です。

射出成形
- 小型部品や構造パーツの成形に用いられる。
- 高精度な形状再現が可能。
押出成形
- パイプやシート、フィルムなどの連続成形に適用。
- 均一な厚みや断面形状が得られる。
溶接加工（熱風・ヒーター溶接など）
- タンク、配管接続部などで使用。
- 接合強度が高く、漏れリスクを抑制。
機械加工（旋盤・フライス加工など）
- 成形後の穴あけやネジ切り、切削加工などに使用。

加工時には、熱変形や変色を防ぐための適切な温度管理と、表面の脱脂・洗浄などの前処理が重要です。

3-2. PVDFの具体的な加工例

PVDFの加工事例としては、以下のようなものがあります。

薬品タンク・配管：耐薬品性・耐久性を活かし、薬液の貯蔵・搬送用タンクや配管に採用。
フィルターケース：純水製造や半導体洗浄工程において、化学的安定性を利用。
電線被覆材：電気絶縁性と難燃性を活かし、高信頼性が求められる電線・ケーブルに使用。
メンブレンフィルム：高純度水やガスのろ過用として利用され、耐薬品性と強度が求められる用途に適する。
バルブ・継手部品：耐食部材として化学設備に組み込まれ、長期使用が可能。

これらの加工品は、PVDFの優れた物理特性と化学的安定性に支えられ、過酷な環境下でも安定して機能を発揮します。

4. PVDF 特性と用途における結晶性の影響

4-1. PVDFの結晶性とは

PVDF（ポリフッ化ビニリデン）は、部分的に結晶構造を持つ熱可塑性フッ素樹脂で、アモルファス相と結晶相が混在しています。結晶性とは、分子が規則正しく配列する領域（結晶領域）を指し、この性質がPVDFの物理的・化学的特性に大きく関与します。

PVDFは複数の結晶構造（α相、β相、γ相など）を取り得ますが、特にβ相は圧電性を発現する構造として注目されており、センサー用途などに活用されています。結晶化度は一般に50％前後で、成形条件次第でコントロール可能です。

4-2. 結晶性が特性に与える影響

結晶性の度合いは、以下の特性に大きな影響を及ぼします。

機械的特性
結晶性が高いと引張強度や剛性が増す反面、柔軟性がやや低下します。
耐熱性
結晶構造は熱による変形を抑える効果があり、熱安定性が向上します。
化学的安定性
結晶領域は薬品の浸透を抑制するため、耐薬品性が高まります。
電気的特性（圧電性・誘電性）
β相の結晶が多いと、電気的応答性（圧電性・誘電性）が向上します。
透明性
結晶性が高くなると光の散乱が増えて白濁しやすく、低結晶の方が透明度が高まります。

成形温度や冷却速度の調整でこれらの特性バランスを設計することが可能です。

5. PVDF 特性と用途に関する物性の詳細

5-1. PVDFの物理的特性

PVDFは以下のような物理特性を有しています：

密度：1.77〜1.80 g/cm³
引張強度：40〜55 MPa
伸び率：20〜300%（グレード・成形条件により異なる）
ショア硬度：D60〜D80
熱変形温度：約110〜130℃
融点：約170℃
連続使用温度：約150℃
誘電率：8〜10（1kHz）
体積抵抗率：10¹³ Ω・cm以上

用途に応じて成形条件やグレードを調整することで、物性を最適化できます。

5-2. PVDFの化学的特性

PVDFの分子構造はフッ素原子を多く含むため、優れた化学的安定性を示します。

耐薬品性
酸（硫酸、塩酸、硝酸）やアルカリ、有機溶剤（アルコール、ケトン等）に対して優れた耐性を持ちます。ただし、濃硝酸やクロロホルムなどの一部薬品では注意が必要です。
耐酸化性
酸化環境でも長期間安定して使用でき、化学プラント等でも重用されています。
非吸水性
吸水率が非常に低く、寸法変化や物性の変化が少ないです。
難燃性
UL94 V-0グレードも存在し、自己消火性を持ちます。
耐候性
紫外線や風雨に対する耐性が高く、屋外用途にも適します。

これらの特性を活かし、PVDFは化学装置、半導体製造装置、電池バインダー、建材、フィルムなど、広範囲な分野で活用されています。