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ヘイラー® ECTFEデザインおよび加工ガイド

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SPECIALTYPOLYMERS

2 / ヘイラー® ECTFE デザインおよび加工ガイド

目次

化学 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

組成と構造 – 物性値の関係 . . . . . . . . . . . . . . . 5

樹脂の純度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

他のフッ素樹脂との比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

物理特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

熱物性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

示差走査熱量測定（DSC） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

荷重たわみ温度（HDT） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

熱線膨張係数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

熱重量分析（TGA） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

短期の熱安定性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

ストレスクラッキング温度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

比容積 – pvT 曲線 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

レオロジー特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

表面特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

接触角と表面張力 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

硬度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

表面平坦性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

摩擦係数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

耐摩耗性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

光学特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

屈折率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

吸収スペクトル . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

透明度、ヘイズおよび光沢度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

機械特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

短期の応力 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

引張特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

曲げ特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

圧縮特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

長期の静的応力 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

クリープおよび応力緩和 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

パイプ試験 – IPT装置を使用した長期フープ応力 . . . . . 15

動的荷重 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

低振幅、短期応力DMTA （動的弾性率、ASTM D4065） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

衝撃強さ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

アイゾット衝撃強さ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

脆化温度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

フィルムの引裂抵抗 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

電気特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

一般特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

体積抵抗率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

誘電率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

誘電正接 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

耐環境特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

一般的な耐薬品性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

透過性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

ガス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

水 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

水系電解質 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

有機薬品 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

耐侯性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

高エネルギー放射線への耐性 . . . . . . . . . . . . . 24

耐火性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

限界酸素指数 – LOI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

ヘイラー® ECTFE デザインおよび加工ガイド / 3

ULの温度指数（RTI） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

安全性、衛生、健康への影響 . . . . . . . . . . . . . 27

製品の分解による毒性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

認可 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

食品との接触 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

水との接触に関する国際規格 . . . . . . . . . . . . . 28

加工 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

構造部材 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

一般的な検討事項 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

取扱い . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

再生材 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

安全性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

熱安定性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

温度の制限 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

押出に関する推奨事項 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

射出成形に関する推奨事項 . . . . . . . . . . . . . . 30

ショットサイズ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

射出成形の条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

射出シリンダーの温度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

射出圧 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

金型温度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

成形サイクル . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

離型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

圧縮成形に関する推奨事項 . . . . . . . . . . . . . . 31

メンブレンプロセスの推奨事項 . . . . . . . . . . . . 31

フォーム用グレードヘイラー® 558フッ素樹脂 . . . . . . . . . . . . . . . . 32

二次加工 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

溶接 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

装置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

衛生、安全性、および環境 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

溶接に関する推奨事項 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

機械加工 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34


化学

組成と構造 – 物性値の関係ヘイラー® ECTFEは、ソルベイスペシャルティポリマーズがISO承認を受けている米国テキサス州オレンジの工場で製造している半結晶性の溶融性フッ素樹脂です。

ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン（ECTFE）は、エチレンとクロロトリフルオロエチレンの二つのモノマーの共重合によって得られ、次の化学式で表されます。

F

C

F

Cl

C

F

H

C

H

H

C

H n

A 1:1 交互共重合体

この化学構造により、ヘイラー® ECTFEは独自の特性を持っています。炭素原子とフッ素原子の解離エネルギーが非常に高いことから耐薬品性と高い耐熱性を示し、水素結合による分子内相互作用が強いことから良好な機械特性を示します。ヘイラー® ECTFEの特殊グレードXPH-800は、ポリマーの鎖構造が改良されており、高い耐ストレスクラッキング性を示します。

ヘイラー® フッ素樹脂の主なメリットの一つは、加工が容易なことです。ヘイラー® フルオロカーボン樹脂は熱可塑性樹脂であり、従来の押出成形だけでなく、ブロー、圧縮、射出、回転、トランスファーの各成形でも加工できます。パウダーコーティングも可能です。ヘイラー® ECTFE樹脂の溶融粘度は幅広く、実質的にあらゆる加工方法に適します。

樹脂の純度ヘイラー® ECTFE樹脂は、純度が非常に高い製品です。超純水および純度が非常に高い化学薬品を使用した静的浸漬試験で、金属抽出物および有機抽出物は非常に低いレベルでした。さらに、洗浄評価のデータにより、ヘイラー® ECTFEは、半導体、バイオテクノロジーおよび製薬の各業界で使用される高純度システムに適していることが示されました。また、ヘイラー® ECTFEから溶出されるフッ化物イオンはごく微量です。

このため、ヘイラー® ECTFEは、半導体業界の超純水システムのライニングおよびコーティングに使用されています。FM 4922の総合排気ダクトシステムでは、ヘイラー® ECTFEでコーティングされたステンレス鋼が使用されています。

他のフッ素樹脂との比較主な溶融性フッ素樹脂の代表的な物性値を表1に示します。表1から分かるように、フッ素樹脂の中でヘイラー® ECTFEは中間的な特長があります。例えば、ECTFEは、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）と比較すると耐薬品性と耐熱性に優れている一方、ポリエチレンテトラフルオロエチレン（ETFE）やパーフルオロポリマーと比較すると機械特性に優れています。したがって、ヘイラー® ECTFEは一般物性のバランスが非常によく、高い耐薬品性と機械特性を備え、樹脂の加工が容易です。

さらに、ヘイラー® ECTFEは、その他多くの樹脂と比較して表面粗度が非常に小さくなっています。これにより、異物が付着しにくくなるので、高純度用途ではこの特性は非常に重要です。


表1：他のフッ素樹脂との比較：一般物性値

単位 PVDFヘイラー®

ECTFE ETFE FEP PFA PTFE

平均的な特性

密度 g/cm3 1 .78 1 .68 1 .72 2 .15 2 .15 2 .17

融点 °C 160 ～ 172 242 262 270 305 330

耐薬品性可良良優優優

引張特性（23 °C）

降伏強さ MPa 50 30 25 12 16 10

破断時応力 MPa 40 54 40 22 30 30

破断時伸び % 20 ～ 100 250 250 300 300 350

弾性率 MPa 2,000 1,655 1,000 550 550 750

ショアD硬さ – 78 75 68 57 62 57

荷重たわみ温度、 1 .82 MPa

°C 100 65 70 54 50 56

熱伝導率 W · cm– 1 · K– 1 0 .20 0 .20 0 .20 0 .20 0 .22 0 .25

熱線膨張係数 K– 1 · 10– 6 130 100 90 110 120 130

体積抵抗率 Ω · cm ≥ 1014 1016 1014 1018 1017 1018

熱物性ヘイラー® ECTFEコポリマーは、無負荷用途で – 80 ～ 150 °Cの広い温度範囲で使用できます。

最高使用温度は、システム内の応力および化学的環境の影響を受けます。標準グレードではストレスクラッキングが125 ～ 150 °Cの範囲で発生することがあります。特に高メルトフローインデックスグレード用として、ヘイラー® 902およびXPH-800が、耐ストレスクラッキング性を向上させたグレードとして開発されました。

示差走査熱量測定（DSC）ヘイラー® ECTFE樹脂の結晶融点および対応する融解熱ΔHfを規定の動作条件（ASTM D3418）下でDSCにより測定し、表2に示します。図1と図2には、ヘイラー® 901とヘイラー® 902の加熱時、冷却時、再加熱時（2回目の融解）における相対熱流束曲線をそれぞれ温度の関数として示します。両グレードで、融点より約20 °C低い温度で結晶化が起きています。

物理特性

ヘイラー® ECTFE グレード

融点 Tf [°C]

融解熱 ΔHf [J/g]

結晶化温度 Tχ [°C]

結晶化熱 ΔHχ [J/g]

902 225 28 205 28

901 242 42 222 40

300DA 242 42 222 40

350LC 242 42 222 40

500LC 242 42 222 40

513LC 242 42 222 40

1450LC 242 42 222 40

1400LC 242 42 222 40

表2：ヘイラー® ECTFEのグレードについてDSCで測定された熱物性データ

（pH 1 ～ 12）（pH 1 ～ 14）（pH 1 ～ 14）


荷重たわみ温度（HDT）（ASTM D648）荷重たわみ温度（HDT）は、特定の荷重をかけたときの材料の短期間の熱的挙動を表します。樹脂のHDTは、ASTM D648にまとめられている次の試験手順で判定されます。試験片に0 .456 MPaまたは1 .82 MPaに曲げ応力が加わるように、試験片の端に沿った方向の3点に荷重をかけ、試験片のたわみが0 .25 mm になるまで2 °C/min で加熱します。表3に、各種グレードのヘイラー® ECTFEのHDT値を示します。


荷重たわみ温度応力0 .46 MPa

[°C]応力1 .82 MPa

[°C]

901 90 65

902 90 65

300DA 90 65

350LC 90 65

500LC 90 65

513LC 90 65

1450LC 90 65

1400LC 109 68

温度範囲 m/m · °C

– 30 ～ 50 °C 8×10– 5

50 ～ 85 °C 10 ×10– 5

85 ～ 125 °C 13 .5×10– 5

125 ～ 180 °C 16 .5×10– 5

表3：ヘイラー® ECTFEグレードのHDT値（試験片の厚さ4 mm）

図3：熱機械分析（TMA）で測定したヘイラー® ECTFEの熱膨張曲線

表4：熱線膨張係数

さらに、図3には、ヘイラー® ECTFEの3種類のグレードの熱膨張係数を温度の関数として示します。

[m/m

·°C

]

0 50 100 150 200 250

温度 [°C]

2.5E–04

1.5E–04

1.0E–04

5.0E–05

0.0E+00

2.0E–04

3.0E–04

3.5E–04

ヘイラー® 500ヘイラー® 300ヘイラー® 901

熱線膨張係数熱膨張係数は、温度の変化とともに物体の大きさが変化する程度を表します。具体的には、定圧下での温度1 °Cの変化に対する大きさの変化率を表し、次の式で定義されます。

ここで、Lは長さを表し、dL/dT は温度に対する長さの変化率です。温度による熱線膨張係数の変動があまり大きくない場合、通常は温度範囲における平均熱線膨張係数αL が用いられます。いくつかの指標となる温度範囲における平均熱線膨張係数を表4に示します。図3には、熱線膨張係数の増加を温度の関数として示します。

αL =1 dLL dT

図1：ヘイラー® 901のDSC曲線

図2：ヘイラー® 902のDSC曲線

正規化した熱流束、吸熱

[W

/g]

80 180100 120 140 160 200 220 240 260

ピーク = 241.29°C

温度 [°C]

2.5

1.5

1.0

0.5

0.0

2.0

3.0 面積 = 35.3 J/gH = 35.3 J/g回目の融解1

結晶化面積 = 42.5 J/gH = 32.5 J/g

ピーク = 225.07°Cピーク = 240.79°C

面積 = 40.5 J/gH = 40.5 J/g回目の融解2

正規化した熱流束、吸熱 [W

/g]

80 180100 120 140 160 200 220 240 260

ピーク = 223.77°C

温度 [°C]

面積 = 30.2 J/gH = 30.2 J/g

結晶化

面積 = 33.1 J/gH = 33.1 J/g

ピーク = 208.12°C

ピーク = 222.27°C面積 = 32.6 J/gH = 32.6 J/g

1.0

0.6

0.4

0.2

0.0

0.8

1.2

1.4

1.6

1.8

回目の融解1

回目の融解2


熱重量分析（TGA）短期の熱安定性ポリマー材料の熱安定性を評価する一般的な方法の一つは熱重量分析（TGA）、つまり制御された雰囲気内（通常は空気か窒素のような不活性ガス）で、所定の温度プログラムに従って加熱した試料の質量変化を測定する試験です。図4に、空気中、温度上昇率10 K/minで実施されたヘイラー® 500、901、および902の熱重量分析の結果を示します。これらの製品の曲線は非常によく似ており、約400 °Cで大きな重量減少、つまり材料が分解していることを示します。ECTFE樹脂の成形温度は通常約270 °Cで、分解温度から十分低い温度です。急速なポリマー分解を防ぐには、350 °Cを超えないことが重要です。

ECTFEの分解は、ごく微量でも異物が存在することで、急激に加速する場合があります。

ヘイラー® ECTFEに充填材や顔料を添加する前に、ソルベイスペシャルティポリマーズにお問い合わせください。

ヘイラー® ECTFEグレード

メルトインデックス

[g/10 min]*

ストレスクラッキング温度

[°C]

300 2 150

500 18 140

* メルトインデックスは275 °C、荷重2 .16 kgでの値

表5：ストレスクラッキング温度

図5：ヘイラー® 300のpvT曲線

図4：空気中でのヘイラー® ECTFEのサーモグラム

ストレスクラッキング温度ECTFEコポリマーは幅広い環境条件で良好な安定性をもつという特長がありますが、高温で長期間、機械応力を受けると脆性破壊を起こすことがあり、この破壊はゆっくり進行します。この破壊モードは通常、熱応力割れと呼ばれ、Fed . Spec . L-P-390C、クラスHの試験手順（当初ポリエチレン用に策定）を使用して測定ができます。この試験では、厚さ1 .3 mm、幅 6 .35 mmの細長いシートを直径6 .35 mmの心棒に巻き付け、強制循環式オーブンでさまざまな温度に加熱しました。心棒に巻き付けたシートのひずみ（引張伸び率）の計算値は約16 %でした。ヘイラー® ECTFE樹脂がストレスクラックを起こす温度は、主に分子量と分子量分布の関数で表されます。前述の試験結果に基づき、ヘイラー® ECTFE樹脂の各グレードストレスクラッキング温度は、次の表に示す通りです。

比容積 – pvT 曲線比容積v = V/m [cm3/g]は材料の固有物性値です（Vは試料の容積、mはその質量）。ヘイラー® 300について、さまざまな圧力と温度で比容積を測定し、図5の曲線が得られました。

この図のpvT曲線（圧力-体積-温度曲線）は、既知の質量の材料をシリンダー内に置き、融解するまで加熱してから1 ～ 2,000 barの圧力下で冷却した後、その体積を測定しました。

これらの曲線は、射出成形の保圧工程サイクルを最適化するためのツールであるため、射出成形において特に重要です。

ヘイラー® 902およびヘイラー® XPH-800は、より高温で優れたストレスクラッキング性を有します。ヘイラー® 902は、シート熱成形や高温での耐力用途に肉厚形状の押出成形や圧縮成形することを推奨します。ヘイラー® XPH-800は、低粘度の樹脂が要求されるワイヤー／ケーブルの押出に推奨されます。特に、高い耐熱性が要求されるケーブル用途に適しています。詳細については、ソルベイスペシャルティポリマーズにお問い合わせください。

重量 [%

]

温度 [°C]

50

30

20

10

0

40

60

100

70

80

90

50 100 400 500 750200 300 600 700


比容積

[cm

3 /g]

温度 [°C]

0 50 200 250 300100 150

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

2,000 bar1,600 bar1,200 bar800 bar

400 bar200 bar1 bar


レオロジー特性次の各グラフでは、ヘイラー® ECTFE樹脂の代表的なレオロジー曲線を表します。図6および図7に、275 °Cにおけるせん断速度γに対する粘度η、および貯蔵弾性率G'を示します。両方とも、パラレルプレートレオゴニオメーターを使用して測定しました。

表面特性接触角と表面張力材料表面と液滴の接触角θ、および固体の臨界湿潤表面張力γSは、この材料表面のぬれ性を表します。角度θが小さく、かつ表面張力が高い場合、この材料のぬれ性が高くなります。

ヘイラー® ECTFE樹脂の臨界湿潤表面張力は、エチレンとクロロトリフルオロエチレンのポリマーと同等であり、これらはヘイラー® コポリマーの構成材です。ヘイラー® ECTFEは水には濡れませんが、油や炭化水素は容易に表面に広がるので、この製品は疎水性であると見なすことができます。ヘイラー® ECTFEのぬれ性は、通常PTFE用に使用されるナトリウムベースのエッチング液でエッチングすることにより大幅に向上できます。

表7に、各種樹脂とヘイラー® ECTFEについて、水と非極性溶剤ヘキサデカンとの接触角θの値、および臨界表面張力の値を比較します。20 °Cで測定しました。

図7：ヘイラー® ECTFEのグレード別溶融体の貯蔵弾性率（275 °C）

表6：異なる荷重におけるヘイラー® ECTFEグレード別の平均MFI（275 °C）

熱可塑性樹脂の溶融体の流動性をより直接的に表す尺度が、メルトフローインデックス（MFI）です。これは、規定の温度において、規定の重力荷重による圧力を加えたときに、特定の直径と長さをもつキャピラリ内を10分間で流れるポリマー質量（単位：g）で定義されます。この方法は、ASTM D1238およびISO 1133規格と同様です。

表6に、275 °C におけるヘイラー® ECTFEの代表的なMFI値を示します。


2 .16 kg 5 kg901 1 –

902 – 1

300DA 2 –

350LC 4 –

500LC 18 –

513LC 19 –

1450LC 50 –

1400LC 500 –

図6：ヘイラー® ECTFEのグレード別溶融粘度（275 °C）

溶液粘度、

[Pa*

s]

せん断率 [s–1]

1E–02 1E+01 1E+021E–01 1E+00

1E+02

1E+03

1E+04

1E+05

1E+06

RMS 800 のデータ周波数スイープ平行板T = 275°C


貯蔵弾性率、

G' [

Pa]

せん断率 [s–1]

1E–02 1E+01 1E+021E–01 1E+00

1E+02

1E+03

1E+04

1E+05

1E+06

RMS 800 のデータ周波数スイープ平行板T = 275°C


平均メルトフローインデックス（MFI）（275 °C、g/10 min、荷重）


表7：ヘイラー® ECTFE、その他の熱可塑性樹脂の水およびヘキサデカンとの接触角および臨界表面張力（20 °C）

図8：一般的なフッ素樹脂の代表的な平均ショアD硬度

図9：原子間力顕微鏡によるフッ素樹脂押出パイプの内面

図10：ヘイラー® ECTFEグレード、ステンレス鋼およびポリフッ化ビニリデンにおける平均細胞数/cm2の比較

接触角臨界表面張力γc*

水[°] ヘキサデカン[°] [mN/m]ヘイラー® ECTFE 99 11 32

PVDF 80 41 25

PFA/MFATM 105 54 -

PTFE 110 45 18

PCTFE 84 36 31

HD-PE 88 < 5 31

PET 76 - 43

PA 6,6 72 - 46

[*Zisman法、値は技術文献から引用]

硬度硬度とは圧痕（硬い物体の侵入）に対する材料の耐性です。これは通常、ショア硬度試験機で測定されます。ASTM D2240の試験方法に従って、規定時間、標準圧子に規定荷重を加えることにより発生した圧痕の深さを測定します。材料の硬度により、異なるショアスケールが定義されています。ヘイラー® ECTFEのような硬質ポリマーの場合、通常はショアDスケールが使用されます。

一般的なフッ素樹脂について、ショアD硬度の値を次の図に示します。

表面平坦性ヘイラー® ECTFEがその他すべてのフッ素樹脂と大きく異なる点は、傑出した表面平坦性です。これにより、粒子がよく弾き落とされ、粒子の付着を防ぎ、生物有機膜および細菌の形成が大幅に減少します。

図9は原子間力顕微鏡（AFM）で測定した、ヘイラー® ECTFEやその他フッ素樹脂の押出成形品の表面を三次元画像で示したものです。他のフッ素系材料と比較してヘイラー® ECTFEの卓越した平坦性は、粗さの代表値を数値化することで示されます。

PVDF PFA ヘイラー® ECTFE

さらに、図10に示すように、ヘイラー® ECTFE製のパイプは、微生物付着の発生率が低いため、超純水（UPW）用途に最適です。

PVDF ETFE PFA

50

ヘイラー® ECTFE

55

60

65

80

70

75

ML316

L SS

PVDF

ヘイラー

® 350 L

C

EP316L

SS

0

40

60

80

160

120

140

100

20

ヘイラー

® 300 D

A

x 1,

000

0 0 05 5 510 10 1015 15 1520 20 20[µm] [µm] [µm]


摩擦係数摩擦係数は、表面粗さ、すべり速度、接触圧、潤滑などのパラメーターの影響を大きく受けます。ASTM D1984の方法に従って、荷重2 N、移動速度150 mm/minで係数μ0（静）およびμ（動）が求められました。値を表8に示します。ヘイラー® ECTFEは表面平坦性が非常に優れているので、低い摩擦係数を実現するために構造や表面を改良する必要がありません。

光学特性屈折率21 °C、589 nmの光でのヘイラー® 500の屈折率は n = 1 .44です。

吸収スペクトル可視光、UV、およびIR（赤外線）の範囲で測定したヘイラー® ECTFEフィルムの吸収スペクトルを図11および図12に示します。

透明度、ヘイズおよび光沢度太陽電池用途に製造されたヘイラー® ECTFEフィルムはUVに対して安定であり、光学的に透明です（全光線透過率が95 %*、ヘイズが3 ～ 4 %*、光沢度が60 °で110 gu**）。

* ASTM D1003に従って空気中で50 µmフィルムを測定** ASTM D2457に従って50 µmフィルムを測定（ASTM D1746、ASTM D1003、およびASTM D2457）白色光を用いて各種の光学物性値を測定した：1 . 物体の全光線透過率2 . 透明度、立体角0 .1 °を超えて屈折する透過光の割合3 . ヘイズ、立体角5 °を超えて屈折する透過光の割合4 . 光沢度、加工条件、表面品質、フィルム厚さなどによって異なる光度

耐摩耗性耐摩耗性は、TABER摩耗試験で測定されます。これは、研磨性物質との摩擦による材料の摩耗を測定するものです。試験片を回転板上に固定し、荷重9 .81 Nを加えた研磨板と接触させます。耐摩耗性は、特定の回転数後に減少した試験片の質量で得られます。表9に、ヘイラー® ECTFEの結果、および他の材料との比較を示します。

表8：ヘイラー® ECTFEグレードの摩擦係数

表9：ヘイラー® ECTFEと他の材料との耐摩耗性の比較

ヘイラー® ECTFEグレード

摩擦係数

901 0 .2 0 .2

902 0 .2 0 .2

300DA 0 .2 0 .2

350LC 0 .2 0 .2

500LC 0 .2 0 .2

513LC 0 .2 0 .2

1450LC 0 .2 0 .2

1400LC 0 .2 0 .2

材料研磨板減少した質量

[mg/1000回転]ヘイラー® ECTFE CS-17 25 ～ 35

PVDF（ホモポリマー） CS-10 5 ～ 10

CS-17 7 ～ 10

PP（ホモポリマー） CS-10 15 ～ 20

CS-17 18 ～ 28

PTFE CS-10 8 ～ 12

図11：UV および可視光領域でのヘイラー® 500の吸収スペクトル

図12：ヘイラー® ECTFE 500の薄膜のATR-IR（赤外減衰全反射）スペクトル（透過率）

静（μ0）動（μ0）

（TABER試験）

透過率 [%

]

波長、λ [nm]

50

30

20

10

0

40

60

100

70

80

90

0 400 600 1,200200 800 1,000

透過率 [%

]

波数 [cm–1]

3,500 2,500 1,0003,000 2,000 1,500

65

50454035

55

707580

9590

60

85

994

2,9701,398

1,046

1,4501,309

1,2391,108

946884

739614


表10：代表的な機械特性

物性値単位代表的な

ヘイラー® ECTFE ヘイラー® 902 試験方法引張降伏応力 MPa 30 ～ 32 30 ～ 32 ASTM D638

破断時引張応力 MPa 40 ～ 57 45 ～ 50

降伏時伸び % 3 ～ 5 3 ～ 5

破断時伸び % 250 ～ 300 250 ～ 300

引張弾性率 MPa 1,400 ～ 2,100 1,400 ～ 2,100

曲げ強さ MPa 45 ～ 55 45 ～ 55 ASTM D790

曲げ弾性率 MPa 1,600 ～ 1,800 1,600 ～ 1,800

アイゾット衝撃強さ、ノッチ付き、23 °C J/m 破断なし破断なし ASTM D256

アイゾット衝撃強さ、ノッチ付き、– 40 °C J/m 50 ～ 110 65 ASTM D256

ショアD硬度 – 70 ～ 75 70 ～ 75 ASTM D2240

ロックウェルR硬度 – 90 90 ASTM D785

耐摩耗性 mg/1,000回転 5 5 TABER

摩擦係数：静／動 – 0 .1 ～ 0 .2 / 0 .1 ～ 0 .2 0 .1 ～ 0 .2 / 0 .1 ～ 0 .2 ASTM D1894

図13:ヘイラー® 350のさまざまな温度における引張応力／ひずみ曲線

図14：ヘイラー® 350の温度に対する引張弾性率

機械特性

ヘイラー® ECTFEは、強固で硬く、耐摩耗性、耐衝撃性が高い製品であり、広い温度範囲でその有用な特性を維持しています。低温特性、特に耐衝撃性は非常に卓越しています。

また、ヘイラー® ECTFEは、引張り、曲げ、摩耗に対して良好な耐性も備えています。以降の表と図に、機械特性を示します。

短期の応力引張特性引張特性は、ASTM D638に従って、試験片を試験機のクランプに固定し、クランプを指定の速度で引き離して測定します。クランプを引き離すために必要な力を最小断面積で割った値が引張応力と定義されます。応力によって試験片が伸び、この伸びの量を元の長さで割った値がひずみです。図13に、さまざまな温度におけるヘイラー® 350の引張応力／ひずみ曲線を示します。

さらに、以降の図では、温度による重要な機械パラメーターの変化を示します。引張弾性率（フックの法則が適用される応力範囲で単軸ひずみに対する単軸応力の比として定義）、降伏時引張応力（材料が塑性変形を開始する応力）、および破断時応力（破損や破断が発生する応力）です。

σ[M

Pa]

ε [%]

25

15

10

5

0

20

30

35

0 10 15 455 20 25 30 35 40

23°C50°C

75°C100°C

引張弾性率

[Mpa

]

10,000

1,000

100

10

0 20 40 60 80 100

温度 [°C]


図15：ヘイラー® 350の温度に対する降伏時応力および破断時応力

図16：ヘイラー® 350の温度に対する曲げ弾性率

図17：ヘイラー® ECTFEおよびその他フッ素樹脂の圧縮弾性率

曲げ特性曲げ特性は、ASTM D790に従って3点荷重法を使用して測定されます。この方法では、試験片を2点で支持し、荷重をその中心に加えます。破断するか、ひずみが5 %に達するまで試験片が曲げられます。

曲げ試験では、材料の曲げにおける挙動に関する情報が得られます。この試験では棒状の試験片に同時に引張りと圧縮が加えられます。

ヘイラー® 350の曲げ特性を図16に示します。

圧縮特性圧縮弾性率は試験片を2枚の平行板の間において測定されます。板を近付けながら、板を押すために必要な荷重と板の距離を測定します。

試験片の最大応力（通常は破断荷重に基づく）が圧縮強度であり、応力／ひずみ曲線が圧縮係数を表します。

圧縮係数の温度変化について、ヘイラー® ECTFEとその他フッ素樹脂の比較を図17に示します。

長期の静的応力クリープおよび応力緩和樹脂製の棒材が一定の応力を継続的に受けると、応力に応じてその寸法が変化します。この現象は一般的に「クリープ」と呼ばれます。試験片を単純に引張って測定すると、試験片の伸びは応力を受けた時間の関数になります。「ひずみ」は、長さの増加あるいは伸びを初期の長さで割った値に使用します。

クリープは、曲げ、圧縮のモードでも測定できます。本書に示すクリープは、引張試験を使用しています。

温度 [°C]

60

40

20

0

応力

[MP

a]

0 50 100 150 200 250

降伏時応力破断時応力

温度 [°C]

300

200

150

250

100

50

0

弾性率

[10.

3 ps

i]

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

温度 [°C]

250

200

150

100

50

0弾性率

[kps

i]

–80 –60 –40 0 40 80 120 160 200 240

ヘイラー® ECTFEFEPPVDF


図22：2 %変形したヘイラー® ECTFE試験片の1,000時間後における温度に対する応力緩和

図18、図19、図20、図21：さまざまな温度と応力におけるヘイラー® ECTFEの引張クリープ

応力緩和は、一定ひずみを維持するために必要な応力の低下として定義されます。この物理現象は、クリープ特有のものです。

時間 [h]

23°C

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0

ひずみ

[%]

0.01 0.1 1 10 100 1,000 10,000

4 Mpa8 Mpa12 Mpa

時間 [h]

18

68

4

121416

10

20

ひずみ

[%]

0.01 0.1 1 10 100 1,000 10,000

4 Mpa6 Mpa8 Mpa

75°C

時間 [h]

6

2

4

3

1

0

ひずみ

[%]

0.006 0.10.01 1 10 100 1,000 10,000

0.5 Mpa1.0 Mpa

150°C

時間 [h]

18

68

4

121416

10

20

ひずみ

[%]

0.007 0.10.01 1 10 100 1,000 10,000

2.0 Mpa2.5 Mpa

125°C

応力

[psi

]

2,500

2,000

1,500

1,000

500

0

0 20 40 60 80 100 120 140 160

温度 [°C]


パイプ試験 – IPT装置を使用した長期フープ応力近年、IPT試験装置（ドイツ、IPT Service社）を使用して、内圧を受けるヘイラー® ECTFE製パイプの長期挙動が研究されています。IPT試験は通常、中性環境（水）で中径パイプ（D ≥ 32 mm）を使用して実施されます。試験温度は、パイプに高温空気を強制循環して維持します。調整機器により温度と内圧を一定に維持します。浸透による水の損失は、加圧タンクにより自動的に補正されます。圧力を受ける複数のパイプが取り付けられる各試験ステーションにはタイマーを取り付けており、個々のパイプの破壊時にタイマーが自動的に停止します。図23に、IPT試験機器の時間に対する、ヘイラー® 901製パイプの破壊時フープ応力を示します。

通常、長期パイプ試験での延性から脆性への転移には、Log（応力）対Log（時間）グラフで勾配減少が見られます。一方、図23の破裂圧力データには、明白な勾配減少が見られませんでした。

ただし、延性破壊領域外では、これらのデータとその回帰を使用するときに十分に注意する必要があります。これは、他のフッ素樹脂に関する以前の経験から、勾配減少の有無は試験条件によって異なることが分かっているからです。

動的荷重低振幅、短期応力DMTA （動的弾性率、ASTM D4065）ECTFEはその他すべての熱可塑性樹脂と同様に、粘弾性材料としての挙動を示します。応力の影響下での応答（変形）には、弾性成分と粘性成分が含まれます。

強制調和応力で得られた変形の振幅および位相変位が測定されます。広い温度範囲で実施した場合、この評価法により、特定の周波数における材料の熱機械特性を調べることができます。

• さまざまな温度における弾性率E’（複素弾性率E*の実数部。E* = E’ + iE”）

• 温度の関数としての機械的減衰（損失）の変数tg δ。 tg δは、弾性成分（E’）に対する粘性成分（E”）の比：

tg δの曲線には複数のピークがあり、これらは主に2次転移に対応します。その中で最も重要なものがガラス転移です（アモルファス相による）。これらの転移は、温度が上昇したとき（熱運動）における分子セグメントの移動（大小は転移によって異なる）によってもたらされます。DMTA（動的粘弾性）試験によってヘイラー® ECTFEサンプルを測定しました。長方形の試験片に1Hzの振動をかけながらねじっています。図24および図25に、各種のヘイラー® コポリマーのE’および減衰率（tg δ）をそれぞれ示します。

図23：IPT試験装置（ISO 10931-2）を使用したヘイラー® 901製パイプの長期フープ応力

この値は水で試験しました。その他の液体の場合は、十分な耐薬品性分析を実施する必要があります。

tg δ = E’’E’

フープ応力

[MP

a]

100

10

0

1 10 100 1,000 10,000 100,000 1,000,000

時間 [h]

236072

93120


図24：ヘイラー® ECTFEコポリマーの温度に対する貯蔵弾性率E'（DMTA）

図25：ヘイラー® ECTFEコポリマーの温度に対する減衰（tg δ）（DMTA）

衝撃強さ樹脂の耐衝撃性の測定には、後述するようにアイゾットやシャルピーなどの複数の方法が使用されています。これらの衝撃試験により、実験室の管理された条件下で相対的な耐衝撃性を比較できるので、材料選定や品質管理に使用されています。

アイゾット衝撃強さノッチ付きアイゾット試験（ASTM D256）は、ポリマー材料を比較するために最も広く採用されている方法の一つです。この試験では、ノッチ付きの試験片の一端をクランプに固定し（「片持ち梁」）、もう一端を振り子で打ち付けます。衝撃を加えた時点で、振り子には既知の運動エネルギーがあります。試験片の破壊後に振り子がもつ残余エネルギーから衝撃エネルギーが計算されます。

アイゾット衝撃試験（V字ノッチ付き試験片10 mm）で試験したヘイラー® ECTFEは、ほぼすべてのグレードで、室温で破断せず、– 40 °Cでの衝撃強さは207 J/mでした。

脆化温度この試験法は、ASTM D746規格に規定された衝撃条件で樹脂が脆化を起こす温度を測定するものです。脆化を調べるために試験片ホルダーに固定した試験片を、冷却した熱伝導流体の液槽に浸漬します。さまざまな温度において、規定の線形速度で試験片を打ち付けた後に検査します。脆化温度は、試験片の50 %が破壊された温度として定義されます。

さまざまなヘイラー® ECTFEグレードを2 mmの圧縮成形シートで測定した結果、脆化温度は– 76 °C以下でした。

貯蔵弾性率

[E´ (

Pa)

]

温度 [°C]

–200 –150 50 100 1500 200 250–100 –50

1E+06

1E+07

1E+08

1E+09

1E+10


ARES データ、ねじれた長方形の試験片、動的温度上昇（2°C/60 s）、周波数（定数）= 6.28 Hz

tg δ

温度 [°C]

–200 –150 50 100 1500 200 250–100 –50

1E-02

1E-01

1E+00


ARES データ、ねじれた長方形の試験片、動的温度上昇（2°C/60 s）、周波数（定数）= 6.28 Hz


フィルムの引裂抵抗引裂抵抗、つまり切断工具を用いない引裂力に対する材料の耐性は、薄膜用途で特に重要です。

ヘイラー® ECTFEの押出フィルムについて、二つの異なる条件を使用して流れ方向および垂直方向の引裂開始抵抗を測定し、薄膜用途に使用される他のフッ素樹脂と比較しました。

結果を表11および表12に示します。

表11：ヘイラー® ECTFEおよびETFEポリマー（エチレンテトラフルオロエチレン）の引裂抵抗。室温での押出フィルム100 μm、ASTM D624のダイC、速度500 mm/min、グリップ間隔60 mm

表12：ヘイラー® ECTFEおよびPVFポリマー（フッ化ビニル樹脂）の引裂抵抗。室温での押出フィルム100 μm、ASTM D1004、速度500 mm/min

材料（押出フィルム）

厚さ [μm]

荷重／厚さ [N/mm]

流れ方向垂直方向ヘイラー® 500 100 213 .0 222 .5

ETFE 100 158 .0 170 .5

材料（押出フィルム）試験温度 [°C]

厚さ [μm]

荷重／厚さ [N/mm]

流れ方向垂直方向ヘイラー® 500 23 8 190 199

PVF 23 12 118 175


表13：ヘイラー® ECTFEの代表的な電気特性

電気特性

一般特性ヘイラー® ECTFEの標準および変性コポリマーは、高い体積抵抗率と表面抵抗率、高い絶縁耐力と低い誘電率、および適度な誘電正接を備えているので、電気絶縁性が要求される用途に適しています。

1 kHzを超える周波数で、誘電正接は周波数と共にわずかに変化します。ヘイラー® ECTFEの誘電率は、温度と周波数が広範囲で安定です。ヘイラー® ECTFEは、要求が高い用途のプレナムケーブルの被覆に使用できます。非常に優れた電気特性により、高機能ケーブルの設計を単純化できます。ヘイラー® ECTFEは吸水率が非常に低く、温度の影響を受けにくいため、ヘイラー® ECTFEで被覆したケーブルは広範な環境条件で電気特性を維持します。PVCで被覆したケーブルは、経年劣化中に水分を吸収するため、電気特性が大幅に低下することが分かっています。ヘイラー® ECTFEがもつ低温延性により、割れや裂けを起こすことなく低温の場所に設置できます。

ヘイラー® ECTFEの代表的な電気特性の平均値を表13に示します。

体積抵抗率体積抵抗率は、電流に対する材料の電気抵抗に、電流経路の単位長さあたりの断面積を乗算したものとして定義されます。体積抵抗率の試験では、材料に1分間500 Vを印加し、電流を測定します。体積抵抗率が高くなるほど、材料は電気絶縁部材での使用に適しています。

図26に、ヘイラー® 500LCの温度に対する体積抵抗率を示します。

物性値 ASTMヘイラー®

ECTFE

体積抵抗率（Ω·cm） D257 > 1015

表面抵抗率（Ω） D257 > 1014

絶縁耐力厚さ1 mm（kV/mm）

D149 30 ～ 35

比誘電率 D150

1 kHz時 2 .5

1 MHz時 2 .6

誘電正接 D150

1 kHz時 0 .0016

1 MHz時 0 .015

熱可塑性樹脂は、電気絶縁性能によってさまざまな用途で使用されます。特定の樹脂がもつ性能を予測可能にする物理パラメーターを設計者に提供する目的で、複数の試験が開発されました。

図26：ヘイラー® 500LCの温度に対する体積抵抗率

図27：ヘイラー® 500LCの温度に対する誘電率

誘電率誘電率すなわち比誘電率は、試験材料を絶縁体として使用しているコンデンサーと、絶縁体ではなく真空を使用した同じコンデンサーの電気容量の比として定義されます。絶縁材料は、次のまったく異なる二つの目的に使用されます。第一は部品を支持して相互に絶縁し、短絡を防ぐことであり、第二は誘電体として機能することです。第一の目的では誘電率が低い方が望まれます。第二の目的では、高い誘電率によってコンデンサーを物理的に小さくすることができます。

図27にヘイラー® 500LCの温度に対する誘電率を示します。

体積抵抗率

[Ω∙cm]

温度 [°C]

100 1500 20050

1E+16

1E+15

1E+14

1E+13

1E+19

1E+18

1E+17

1E+12

1E+11

1E+10

誘電率

温度 [°C]

100 1500 20050

2.60

2.55

2.50

2.45

2.75

2.70

2.65


誘電正接誘電正接（損失正接、tan δとも呼ばれる）は、交互に変化する電圧が印加された材料が放散する熱量（エネルギー）の尺度です。多くのケーブル用途、特にLAN通信銅線ワイヤーで低い誘電正接が望まれます。

ヘイラー® 500LCの誘電正接を温度の関数として図28に示します。

図28：ヘイラー® 500LCの温度に対する誘電正接

誘電正接

温度 [°C]

100 1500 20050

1E–03

1E+00

1E–01

1E–02


耐環境特性

一般的な耐薬品性ヘイラー® ECTFEは、全体的に非常に優れた耐薬品性を示します。一般的に、ヘイラー® ECTFEを化学的に侵食する物質はわずかしか知られておらず、ポリマーを大幅に膨潤して性能を低下させる薬品は限られています。

ヘイラー® ECTFEフッ素樹脂は、以下に対して優れた耐性を示します。

• 強／弱の無機酸およびアルカリ

• 弱有機酸およびアルカリ

• 塩

• 脂肪族炭化水素

• アルコール

• 強酸化剤

• ハロゲン

ただし、ヘイラー® ECTFEは、特に高温で以下により膨潤することがあります。

• エステル

• 芳香族炭化水素

• エーテル

• ケトン

• アミド

• 部分的にハロゲン化した溶剤

ヘイラー® ECTFEは、アミン、溶融アルカリ金属、フッ素ガス、およびCIF3のような特定のハロゲン化合物により、侵食されることがあります。

化学的侵食と膨潤は、非常に複雑な現象です。ヘイラー® ECTFEやその他の樹脂について、化学的用途への適合性に影響する既知の要件は次のとおりです（記載順は優先順位を示すものではありません）。

• 特定の化学組成または混合組成

• 温度および温度の変動

• 侵食する薬品の濃度（個々の成分とはまったく異なる錯体の場合がある）

• 反応ガスの濃度における圧力の影響に起因する発熱エネルギー、反応熱または混合圧力

• 曝露期間

• 応力レベル

• 速度

• 懸濁固形分

• 厚さ

• ライニングやコーティングの場合、地電位に対する基材金属の電位差

ヘイラー® ECTFEの適合性を判定する推奨手順は次のとおりです。

• 問題となる薬品をできるだけ正確に特定する

• 最高温度と通常の使用温度を測定する

• 提供されたリストで、推奨最高温度を確認する

後述する推奨最高温度は、応力がかからない部品に対するものです。関連する応力が存在する場合は、材料に対する影響がさらに大きくなることを考慮する必要があります。

さらに、混合物の相乗効果、反応、または複雑な処方による影響は、表からは予測できません。どのような場合でも、代表的なサンプルを使用して、適切な耐薬品性試験を実施する必要があります。

次の表に、一般的な化学薬品に対するヘイラー® ECTFEの耐薬品性の概要を示します。

本書では、実際の概要を記載していますが、詳細については、ソルベイスペシャルティポリマーズの担当者にお問い合わせください。


表14：ヘイラー® ECTFEの耐薬品性の概要

薬品化学式濃度最高温度 [°C]

酸塩酸 HCl 37 % 150

フッ化水素酸 HF 50 % 150

硝酸 HNO3 65 % 66

リン酸 H3PO4 85 % 150

硫酸 H2SO4 98 % 125

発煙硫酸 23

アルカリ水酸化アンモニウム NH4(OH) 30 % 150

水酸化カリウム KOH 30 % 121

水酸化ナトリウム NaOH 50 % 121

次亜塩素酸ナトリウム NaClO 5 % – pH 12で安定化 150

炭化水素n-ヘキサン CH3(CH2)4CH3 100 % 150

トルエン C6H5CH3 100 % 66

アルコール、エーテルメタノール CH3OH 100 % 65

エタノール CH3CH2OH 100 % 140

有機酸、エステル、ケトン酢酸 CH3COOH 100 % > 100

50 % > 121

アセトン CH3COCH3 100 % 66

アセトフェノン C6H5COCH3 100 % 50

酢酸エチル 100 % 50

従来のポリマー溶剤ジメチルホルムアミド CH3CON(CH3 )2 100 % 50

ジメチルスルホキサイド CH3SOCH3 100 % > 100

N-メチルピロリドン 100 % 25

ハロゲン化溶剤クロロベンゼン C6H5Cl 100 % 66

クロロホルム CHCl3 100 % 非耐性

アミン、ニトリルアセトニトリル CH3CN 100 % > 100

アニリン 100 % 100

ジメチルアミン 100 % 25

過酸化物過酸化水素 H2O2 30 % > 88

自動車業界で使用される液体原油 100 % 150

Dexron II（ギアオイル） 100 % 150

ガソリン 100 % 150

ディーゼル燃料 100 % 150

鉱油 100 % 150


透過性一般的に、ヘイラー® ECTFEは多くの薬品に対して非常に優れた耐透過性を示します。バリア性は、置かれている環境下での化学品の性質に大きく依存し、材料の透過特性は、透過する物質の特徴に基づいて得られます。

ガスヘイラー® ECTFEは、単純ガスに対して非常に優れた耐透過性を示します。

図29に、ヘイラー® ECTFEにおける水素、窒素、酸素、およびアンモニアの透過係数を温度の関数として示します。ポリマー鎖と特定の相互作用を起こさない単純ガスの場合、分子のサイズが小さくなるにつれて透過性が増加します。一方、極性分子NH3の透過性は、そのサイズに基づく単純な予測よりも高くなります。

図30および図31に、ヘイラー® ECTFE、および他のフッ素化材料と水素化材料での塩素および硫化水素の透過係数の比較を示します。

図29：ヘイラー® ECTFEにおけるガスの透過性

図30：ヘイラー® ECTFEと他のポリマーにおける塩素透過性の比較

図31：ヘイラー® ECTFEと他のポリマーにおける硫化水素透過性の比較

図32：23 °Cでの各種ポリマーにおける水蒸気透過性の比較

図33：90 °Cでの各種ポリマーにおける水蒸気透過性の比較

水水は小さい極性分子であり、ポリマー鎖に作用して水素結合します。ヘイラー® ECTFEの水蒸気に対する耐透過性は、他のフッ素樹脂よりも優れています。

ヘイラー® ECTFEにおける水蒸気の透過性は約 750 cm3·mm/m2·atm·d（23 °C）、 7,600 cm3·mm/m2·atm·d（90 °C）です。

以下の各グラフは、室温と90 °Cでの水蒸気の透過性をヘイラー® ECTFEと他のポリマーや他のフッ素樹脂と比較したものです。

P [c

m³·

mm

/m²·

atm

·d]

温度 [°C]

1,000

100

10

0

1

–20 20 300–10 10 40 80–30 50 60 70

NH3H2

O2N2

P [c

m³·

mm

/m²·

atm

·d]

温度 [°C]

10,000

1,000

10

100

20 60 704030 50 80 10010 11090

HDPEETFE

PVDFECTFE

P [c

m³·

mm

/m²·

atm

·d]

温度 [°C]

100,000

10,000

1,000

10

100

30 70 805040 60 90 10020

HDPEPFA

ETFEECTFE

100,000

10,000

10

1,000

100

1

0.1

P [c

m³·

mm

/m²·

atm

·d]

LD-P

E

HD

-PE

PV

DF

PV

C

EC

TFE

PFA

PC

TFE

PA

6

100,000

10,000

1,000

P [c

m³·

mm

/m²·

atm

·d]

PV

DF

EC

TFE

PFA


水系電解質疎水性フッ素樹脂としてのヘイラー® ECTFEにおける電解質An+

xBm–

yの透過には、イオンAn+およびBm– ではなく中性物質AxByの透過も含みます。

通常、電解質の透過係数は高濃度溶液でも低く、電解質の揮発成分に関係します。揮発性物質のみが無視できない透過速度をもつ一方、不揮発性電解質の透過は数年後でも検出されません。

ただし、水溶液の透過を検討するときには、前述の水の透過を考慮する必要があります。図34に示すように、ヘイラー® ECTFEは他の部分フッ素化ポリマーまたは完全フッ素化ポリマーと比較した場合でも、電解質に対して卓越した耐透過性を示します。

耐侯性ヘイラー® ECTFEは、屋外での日光曝露にも物性値や外観がほとんど変化しません。促進耐候試験および屋外耐候試験により、この製品はUV光や天候に対して非常に優れた安定性を示すことが分かりました。ヘイラー® ECTFEの機械特性および光学特性にわずかに影響が現れたのは、Q-UV耐候試験機のUVB-313光源への曝露で9,000時間後*、キセノンアークランプ耐候試験機での曝露で10,000時間後**、フロリダ州の屋外曝露で9年後でした。図36および図37に、ヘイラー® ECTFEフィルムの卓越した耐候性を示します。

これらすべてにより、ヘイラー® ECTFEは、太陽電池用フレキシブルフロントシート、太陽電池用バックシートのラミネート部材、張力がかかる建築用シートなど、長期天候に曝される屋外用途に適した製品です。

注：

* Q-UVパネルの条件：UVB-313ランプで70 °Cで8時間、暗室湿潤環境 50 °Cで4時間** WOM . ci35の条件：キセノンアークランプ、照度0 .35 W/m2、ブラックパネル：60 °C、内側と外側のフィルターはホウケイ酸塩、暗室サイクルと降雨サイクルなし

図34：水溶液に含まれるHClおよびHNO3分子のフッ素樹脂における透過性

図35：ヘイラー® ECTFEと他のフッ素樹脂における一般的な薬品の透過性の比較

有機薬品透過プロセスは材料表面における透過物質の吸着を受けてポリマー鎖を経由した拡散により説明できるため、透過性と膨潤性の関係を明らかにする必要があります。ヘイラー® ECTFEを膨潤させる物質として知られている薬品（前節を参照）は、ポリマーの透過率も大きいと予測されます。

37% HCl 65% HNO3

1E+00

1E–01

1E–02

1E–03

P [c

m³·

mm

/m²·

atm

·d]

PV

DF

EC

TFE

PFA PV

DF

EC

TFE

PFA

ヘキサン、50°C 塩化メチレン、50 °C

ジメチルアセトアミド、50 °C

メタノール、50 °C

10,000

10

100

1,000

1

0.1

P [c

m³·

mm

/m²·

atm

·d]

EC

TFE

PFA PV

DF

EC

TFE

PFA PV

DF

EC

TFE

PFA PV

DF

EC

TFE

PFAPV

DF


高エネルギー放射線への耐性エネルギー放射に対する特定材料の耐性を評価するときに、最初に検討する項目は、放射線の量です。

一般的に、ヘイラー® ECTFEはさまざまな放射源に対して200 Mradまで非常に優れた耐性を示します。ただし、ガンマ線照射のような高エネルギーの継続曝露に対しては、材料の長期性能に影響する可能性があるため注意する必要があります。

化学薬品による腐食の場合と同様に、このような照射の影響は累積的であり、照射が繰り返される場合には深刻な破損に繋がるおそれがあります。

図36：QUV耐候試験機で9,000時間試験したヘイラー® ECTFEフィルムの光学特性

図37：キセノンアーク耐候試験機で10,000時間試験したヘイラー® ECTFEフィルムの光学特性

図38：QUV-Bパネルで9,000時間後のヘイラー® ECTFEフィルムの機械特性の変化

全透過率の保持

5,000

4,000

3,000

2,000

1,000

0,000

–1,000

イエローインデックス指数

エージング時間 [h]

0

–3

–5

–10

– 8

–7

–6

–4

–2

–1

–9

1,000 5,000 8,0000 2,000 9,000 10,0003,000 4,000 6,000 7,000

全透過率の保持

エージング時間 [h]

2,000 6,000 8,0000 4,000 10,000 12,000

4.0

2.5

1.5

– 0.5

0.0

0.5

1.0

2.0

3.0

3.5

1,000

0,800

0,600

0,400

0,200

0,000

–0,200

イエローインデックス指数

[%]

エージング期間 [年]

60

40

20

0

80

100

0 102 4 6 8

引張強さの保持率伸びの保持率


耐火性

次の各試験により、ヘイラー® ECTFEは他の部分フッ素化樹脂と比較して、優れた特性があります。

• UL 94

• 限界酸素指数（LOI）

• 自然発火点

• Factory Mutual（FM）

炎の中に入れた場合、多くの熱可塑性樹脂とは異なり、ヘイラー® ECTFEは融解したり滴下したりしません。炭化物が形成され、酸素と熱媒体のバリアとして機能します。炎を遠ざけると、ただちに消えます。52 %までの酸素を含む雰囲気内で、着火したり炎が伝播したりしません。ヘイラー® ECTFEは、非常に低い発煙特性を示します。

材料の耐着火性の評価に使用される基本試験を示します。

• ホットワイヤーイグニション（HWI）：この試験では、電熱線に対する樹脂材料の耐着火性を測定

• 高電流アーク着火（HAI）：この試験では、アークを発生する電源に対する絶縁材料の相対的な耐着火性を測定

• 高電圧アークトラッキング速度（HVTR）：この試験は、絶縁材料に高電圧、低電流アークを印加したときに、材料表面に目視で分かる炭化導電路が生ずる度合を測定

• 高電圧低電流耐アーク（D495）：この試験では、絶縁材料で、局所的な熱分解、化学分解、および腐食による導電路の形成に要する（絶縁材料が耐える）時間を測定

• 耐トラッキング指数（CTI）：この試験では、材料表面に電解質を50滴、滴下した後に永久的な炭化導電路が形成される電圧を測定

表15にUL規格746Aに従って試験したヘイラー® 300および500の結果を示します。

厚さ [mm]

燃焼等級 HWI HAI HVTR D495 CTI

0 .18 V-0 – – 2 7 0

1 .5 V-0 2 0 2 7 0

3 .0 V-0 2 0 2 7 0

樹脂材料の燃焼特性を測定する、事前選択試験プログラムが二種類あります。

一つ目は、着火した後の試験片が消火する、または延焼する材料の傾向を測定するものです。このプログラムは、UL 94規格に説明されています。樹脂材料から成形された試験片を、試験法の仕様に従って水平または垂直の向きにし、規定時間、規定の着火源に曝します。垂直の等級V-0は、材料が垂直位置で試験され、着火源を取り除いた後、規定の燃焼時間内に自己消火すること、また発火物質を滴下しないことを示し、最高の安全性を表します。

二つ目の試験プログラムでは、電気的発火源に対する樹脂の耐着火性を測定します。材料の耐着火性と表面トラッキング特性は、UL 746A規格で説明されています。

表15：UL 746A規格に基づく耐着火性

UL 94

限界酸素指数（ASTM D2863） > 52 %

自然発火点（ASTM D1929） 655 °C

Factory Mutual（FM 4910）ヘイラー® 901グレードに適合

V-0等級（0 .18 mm）


厚さ [mm]

RTI Elec

RTI Mech Imp

RTI Mech Str

0 .18 150 150 150

1 .5 160 150 160

3 .0 160 150 160

表17：ヘイラー® ECTFEのUL温度指数（RTI）

ULの温度指数（RTI）UL 746B規格に従って、ヘイラー® ECTFEのある特定の物性値の保持期間が調査されました。材料の寿命は、重要な物性値が当初の値の50 %に低下するまでの期間と見なされます。材料の最高使用温度は、化学的劣化、熱劣化により重要な特性の等級が許容できないほどに低下しない相対温度指数（RTI）として定義されます。

特定用途に対する特性の要件によっては、一種類の材料で複数のRTIが適切な場合があります。

• RTI Elec：電気的RTI、重要な電気絶縁特性と関連

• RTI Mech Imp：機械的衝撃RTI、重要な耐衝撃性、弾性および柔軟性の特性と関連

• RTI Mech Str：機械強度RTI、耐衝撃性、弾性および柔軟性が必須ではない、重要な機械強度と関連

UL規格746Aに従って試験したヘイラー® ECTFE 300および500の値を表17に示します。

ヘイラー® ECTFE ETFELOI > 52 % 32 %

表16：ヘイラー® ECTFEとETFEポリマーの限界酸素指数（LOI）の比較

限界酸素指数 – LOI酸素指数はASTM D2863により、室温を初期温度として、この試験方法の規定条件に従って材料を酸素と窒素混合気中で燃焼させたときに、その発火燃焼を維持させるために最低限必要な酸素濃度を容積パーセントで表した値と定義されています。

通常の大気に含まれる酸素は約21 %であり、酸素指数が21よりも十分大きい材料は、難燃性であると見なされます。酸素濃度が高い雰囲気内でのみ燃焼するからです。

したがって、ヘイラー® ECTFE樹脂は、表16に示すように十分に難燃性が高いと見なされます。


安全性、衛生、健康への影響

ヘイラー® ECTFEのようなフッ素樹脂は、化学的安定性が高く反応性が低いことで知られています。

フッ素樹脂の毒性学的研究で、人体の健康に影響を及ぼす有意な危険は報告されませんでした。人体の皮膚に対する刺激物質や感作物質として知られているフッ素樹脂はありません。

吸入により大量のフッ素樹脂に曝露された後、尿中のフッ化物が増加しますが、毒性作用は観察されませんでした。

一部のヘイラー® ECTFE樹脂は、最適な加工やその他の特性を得るために、充填材、顔料、安定剤などの添加物を加えて処方しています。樹脂の使用で、これらの添加物が他の危険を引き起こす可能性があります。

個々の市販グレードに添付している安全データシートで、具体的な健康情報を確認し、必要なすべての安全指示に従う必要があります。

詳細については、「Guide for the safe handling of fluoropolymer resins」を参照してください。

製品の分解による毒性ヘイラー® ECTFEの主要グレードは、260 ～ 280 °Cの温度範囲で成形する必要があります。そのような条件では、ECTFEポリマーが分解する危険はありません（混入物質の存在下を除く）。

一般的に、作業場所の適切な換気を確保することが重要です。分解を防ぐために、製品を350 °C以上に加熱しないことが重要です。燃焼中に放出される主なフッ化物はフッ酸（HF）であり、吸入したり、皮膚や粘膜に接触したりすると危険です。

HFに関する指標として、ACGIHTLVの上限値（作業中のいずれの曝露でも超えてはならない濃度）は2 ppm （1 .7 mg/m3）、指示2000/39/ECに制定された業務上曝露の上限値の指標は短期間（15 分）で 3 ppm（2 .5 mg/m3）であり、NIOSHが規定したIDLH（生命または健康にただちに危険を及ぼす濃度）は30 ppmです。

火災発生時には、砂または粉末消火剤で消火することが望ましいです。水を使用すると、酸性溶液が生成されるおそれがあります。


認可

食品との接触ヘイラー® コポリマーに使用されているフッ化モノマー（エチレン、クロロトリフルオロエチレン）、およびターポリマー（エチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロプロピルビニルエーテル）は、食品に接触するプラスチック材料および物品に関するEC規制n° 10/2011およびその修正の要件に適合しています。

米国食品医薬品局（FDA）規格の適合性に関して、ケラー&ヘックマン法律事務所（Keller & Heckman LLP）は、ソルベイスペシャルティポリマーズの情報に基づき見解書を公開しました。ケラー&ヘックマン法律事務所は、ヘイラー® ECTFEのDAグレード（例：ヘイラー® 300DA）は、米国連邦食品･医薬品･化粧品法、および食品添加物規制、21 CFR 177 .1380(a)(4)（全ての食品群との接触において、120 °Cまでの食品加工機器における反復使用に適応）に準拠し、法規の基、使用が可能である、と述べています。

特定グレードの現在の認定に関する情報は、ソルベイスペシャルティポリマーズの担当者にお問い合わせください。

水との接触に関する国際規格認可は定期的に期限が切れるため、市場の需要によっては再認可を受けないこともあります。最新の認可状況については、ソルベイスペシャルティポリマーズの担当者にお問い合わせください。

米国衛生財団（NSF)は、公衆の衛生および安全に関する規格を制定する非営利の非政府組織です。制定した規格に適合する材料のリストも提供しています。

次の表に、85 °CでNSF規格61への適合が認定されているヘイラー® ECTFEポリマーを示します。

グレードヘイラー® 300LC

ヘイラー® 350LC

ヘイラー® 500LC

ヘイラー® 901

ヘイラー® 902

表18：NSF規格61（飲料水システム部品 – 健康への影響）に適合するヘイラー® ECTFEのグレード


表19：押出機のタイプ

加工

概要ヘイラー® ECTFEは、従来の熱可塑性樹脂と同じ方法で成形できる溶融性フッ素樹脂です。ただし、いくつかの特性を考慮する必要があります。基本的な成形の推奨事項を以下に説明します。

ヘイラー® ECTFE樹脂を成形するときの安全に関する一般的な参考文献として、「Guide to the Safe Handling of Fluoropolymer Resins」（PlasticsEurope（ベルギー、ブリュッセル）発行または米国プラスチック工業協会（ワシントンDC）発行）を参照してください。

ヘイラー® ECTFEの溶融性グレードはすべて、ペレット形状です。さらに、コンパウンド向けの粉末グレード（ヘイラー® 5001C）も用意しています。

構造部材高温のヘイラー® ECTFE樹脂と接触する部品はすべて、Xaloy 306、B .C .I . No .2、Duranickel、Hastelloy C などの耐腐食材を推奨します。ホッパー、スライド、スロートは、錆が樹脂に混入しないような耐食材を推奨します。溶融樹脂の安定性が低下する可能性があるので、銅合金や保護層のない工具鋼と、溶融樹脂との接触を防ぐことが特に重要です。ただし、炭素鋼の金属プラークでの腐食試験により、現在のヘイラー® ECTFE技術が以前のECTFEと比較して腐食性を改善していることを示しています。

一般的な検討事項溶融温度が260 ～ 280 °Cになるように温度を設定する必要があります。起動時には、溶融体を温度範囲の下限に保持します。すべての装置が十分に動作するようになった後、最適な押出が得られるように溶融温度を調整します。すべての成形終了時に、ヘイラー® ECTFE樹脂は、200 °C以下で装置からパージします。

取扱い特殊な処理は不要です。樹脂は水分を吸収しないので、乾燥は不要です。吸水率が低いので、摩擦による静電気の放出はありません。したがって、樹脂の容器を常に密閉して、ペレットやパウダーへの異物の混入を防ぐ必要があります。温度の低い場所から樹脂を移動するときには、樹脂が成形場所の室温に達するまで、ドラムライナーは開封しないでください。これにより、大気中の水分がペレットに結露することを回避できます。

再生材全組成の15 %未満で、物性値が有意に低下することなく再生材を使用できます。明度が大幅に低下した再生材は廃棄する必要があります。

安全性安全な取扱いと使用に関する詳細な推奨手順については、ヘイラー® ECTFEの安全データシートを参照してください。高温に曝されるすべてのポリマー材料と同様に、安全に作業するために、ヘイラー® ECTFEの加工時は適切に換気してください。発生する可能性のあるフュームやガスへの曝露を防止するために、換気を行う必要があります。過剰な過熱により、刺激または毒性のあるフュームやガスが発生することがあります。

熱安定性ヘイラー® ECTFE樹脂は安定な材料ですが、推奨最高温度を超えると分解する可能性があります。分解は、時間、温度、および溶融樹脂に接触する金属表面の性質によります。押出材が灰褐色の場合は、分解が発生している警告サインです。黒点は、押出機内で、部分的に過熱され局所分解が発生していることを示します。押出材に黒点が発生した場合は、装置を停止して念入りにクリーニングすることを推奨します。

装置寸法制限なし

長さ／直径比 20：1 ～ 30：1

バレル加熱標準加熱法 3つ以上のゾーン

フランジ加熱必須

スクリューのタイプ 1条圧縮比2 .5：1 ～ 3：1 計量部の長さ：25 %

スムーズな移行（3 ～ 4条以上）

ブレーカープレート推奨

スクリーンパック 60、80、100メッシュ（オプション）

駆動 5 ～ 100 rpmで調整可能

溶融部熱電対推奨

圧力計推奨


温度の制限熱重量分析（TGA）により、ヘイラー® ECTFEポリマーは350 °Cで熱分解することを示しました。また、それより低い温度でも長時間熱に曝された場合（押出機や射出成形装置に長時間滞留した場合など）、熱分解する可能性があります。実際、溶融温度が長時間300 °Cを超える場合、変色、黒点などが発生することがあります。加工を中断する場合には、ただちにシリンダーからパージする必要があります。パージ材として、ポリプロピレンや高密度ポリエチレンを使用でき、作業の際は温度を200 °C以下にしてください。

押出に関する推奨事項高温樹脂と接触するすべての表面に、耐食性を備えた材料を使用することを推奨します。ヘイラー® ECTFE樹脂が熱分解して、金属表面を腐食するHClが発生することがあります。経験により、この樹脂は270 °Cで45分後から分解が始まることが分かっています。したがって、押出機内の滞留時間を最小限に維持し、成形処理中にヘイラー® ECTFE樹脂を過熱しないように注意する必要があります。

装置の耐用期間を確保するだけでなく、ヘイラー® ECTFE樹脂の分解を防止するためにも、耐食性のある構造部材を推奨します。ヘイラー® ECTFEの溶融樹脂は、鉄、銅、真鍮に長時間接触すると分解します。分解により、黒色の分解した樹脂とHClガスが生成されます。押出を中断したときは、装置を樹脂でパージする必要があります。

表20：代表的な押出機の動作条件

装置温度

ヘイラー® 500／300

[°C]

ヘイラー® 901 [°C]

後部シリンダー 235 ～ 260 250 ～ 265

中間シリンダー 260 ～ 270 260 ～ 270

前部シリンダー 260 ～ 277 270 ～ 280

クランプ 265 ～ 277 270 ～ 280

ダイ 270 ～ 280 277 ～ 290

溶融温度（ダイ出口） 270 ～ 295 290

溶融圧力（ダイ） 70 ～ 200 bar 70 ～ 200 bar

分解を最小限に抑えるため、推奨最低温度から徐々に温度プロファイルを上げていく必要があります。これにより、分解の危険なしに最適な結果が得られます。

射出成形に関する推奨事項ヘイラー® ECTFEを射出成形する場合、従来のインラインスクリュー押出機を使用します。

ヘイラー® ECTFEの高温樹脂と接触するすべての表面に、耐食性を備えた材料を使用することを推奨します。これは、内部のシリンダー壁とスクリューに必要です。一部の表面硬化処理された工具鋼でも一定期間において問題なく使用できます。射出成形装置に高温樹脂を残留させないように、一般的な手順に注意深く従う必要があります。成形を中断する場合は、ただちにポリプロピレンや高密度ポリエチレンを使用して、装置から樹脂をパージする必要があります。パージができない場合は作業中の温度を200 °C以下にしてください。

ショットサイズヘイラー® ECTFE樹脂を射出成形する場合の推奨ショットサイズ（スプルートランナーを含む）は、装置容量の40 ～ 70 %です。小さいショット量を使用する場合、シリンダー内での滞留時間が長くなるため、樹脂が分解する傾向があります。大きいショットでは、材料の加熱が不均一になったり、材料温度が低くなります。

射出成形の条件部品形状、金型形状、サイクル時間、および可塑化能力により、成形条件は成形品ごとに異なります。試作を繰り返して、最適な成形条件を見つける必要があります。低い温度と圧力レベルから始めて、最適な条件が得られるまで温度と圧力を交互に増加することを推奨します。

射出シリンダーの温度温度は287 °Cを超えないように設定してください。原則として、適切な射出圧で高速充填を行うため、不要に温度を高く設定しないでください。

射出圧材料に加える圧力は50 ～ 1,380 barの範囲で設定可能です。薄物では、より高い圧力が必要です。

金型温度成形で良好な表面と最適な物理特性を得るには、通常、金型温度を90 ～ 150 °Cにする必要があります。温水ヒーターを使用する場合は、できる限り高温にする必要があります。このタイプのヒーターでは、成形品の表面光沢が減少し、小さいキャビティへの充填が難しいことがあります。オイルまたは電熱による加熱を推奨します。


温度後部シリンダー 230 ～ 245 °C

中間シリンダー 245 ～ 260 °C

前部シリンダー 260 ～ 275 °C

ノズル 255 ～ 265 °C

金型 100 ～ 110 °C

射出圧 55 ～ 140 bar

タイミング

合計サイクル（秒） 20 ～ 150

射出時間（秒） 10 ～ 25

スクリュー回転数（rpm） 30 ～ 100

成形サイクル金型の形状および成形品の厚さによって、サイクルに必要な時間は異なります。

通常、厚さが3 mm未満の成形品の場合、合計サイクル時間は20 ～ 40秒です。射出時間は約10秒です。厚物の成形には長い時間が必要であり、特に厚さが6 mmを超える成形品では60 ～ 150秒が必要です。この場合、射出時間は25秒に増加します。

離型ヘイラー® ECTFEは、金型離型剤を必要とすることがほとんどありません。離型剤を必要とする場合、その一つに、Dexter Corporation社（ニューハンプシャー州シーブルック）製のFreKote 44-NCがあります。

表21：代表的な成形条件

圧縮成形に関する推奨事項代表的な圧縮成形サイクルのガイドラインとして、次の手順を推奨します。

加圧押し込み金型を使用します。この金型は、天板、床板、およびフレームで構成されます。

• 金型を260 °Cに加熱します。

• 室温のペレットを金型に入れます。

• 5 ～ 10 秒間、15 barの圧力を加えます。

• 圧力を5 barに下げて維持します。材料が溶融するにつれてプレスが徐々に閉じていきます。常に溶融体とプレートを接触した状態に維持します。厚さ15 mmのプラークの場合、溶融が完了するには約1 ～ 10時間かかります。15 barに達するまで、溶融サイクル全体を通じて圧力を段階的に増加します。

• 成形後、1 ～ 10時間、冷却水を流します。

• プラークが室温になるまで15 barに保持します（厚さ15 mmで約20分）。

メンブレンプロセスの推奨事項ヘイラー® ECTFEは、特殊メンブレンの製造に適した材料であり、高活性化学薬品への高い耐性が要求される場所に使用できます。

ヘイラー® ECTFEは疎水性材料です。最終製品として必要とされる親水性を得るための機能を工業レベルで後処理することにより、メンブレンの表面を改質することができます。

傑出した耐薬品性をもつため、この材料は液相反転法で処理することができません。中空糸や平膜を製造するために、融点近傍（200 ～ 240 °C）でTIPSプロセスを使用する必要があります。ヘイラー® ECTFEの処理に使用できる代表的な溶剤は、アセチルクエン酸トリブチル、グリセロールトリアセテート（GTA）、フタル酸ジブチル（DBP）、フタル酸ジオクチル（DOP）です。

ヘイラー® ECTFEの相分離図は文献にあります。フタル酸ジブチル（DBP）に対するECTFEの溶解性の例を図39に示します。この溶剤を使用する場合、25 %未満のポリマー濃度で液液偏析、25 %を超えるポリマー濃度で固液偏析とポリマーの結晶化が得られます。例えば、ポリマー混合物に非溶剤を加えて溶媒の極性を変えることにより、相分離図における液液脱混合の領域を広げることが可能です。

図39：フタル酸ジブチル（DBP）におけるヘイラー® ECTFEの相分離図

本書に記載されたすべての情報は、ヘイラー® ECTFEの成形例です。ヘイラー® ECTFEの押出または成形が良好に行われるための仕様でも保証するものでもありません。

温度

[°C

]

組成 [wt% ECTFE]

220

200

190

180

170

210

230

240

0 10020 40 60 80

S-L

L

L-L


フォーム用グレードヘイラー® 558フッ素樹脂ヘイラー® 558は、一次断熱材、同軸ケーブルのコア材、ケーブル用フォーム被覆材など、押出成形向けフォーム材の新しい樹脂グレードです。この樹脂の使用温度は、ヘイラー® ECTFEの他のグレードと同様に、超低温から150 °Cまでと広範です。燃焼試験（ASTM 84 スタイナートンネル試験を含む）で優れた性能を示し、多様な酸、アルカリ、および有機溶剤に対する耐薬品性が優れています。さらに、ヘイラー® 558樹脂は薄い壁材でも優れた機械特性を示し、大量の放射線にも耐性があります。

ヘイラー® 558は核剤、膨張剤、および加工助剤が含まれているコンパウンドフッ素樹脂です。この樹脂を使用したフォーム製品の空洞率は、溶融温度、ヘッド圧、冷却速度などの成形条件を調整することにより制御できます。空洞率を減少させる必要がある場合は、膨張剤の濃度を下げるためにヘイラー® 500とヘイラー® 558を混合することができます。さらに、ガス射出押出用に、核剤および加工助剤のみを配合したヘイラー® ECTFE樹脂も提供可能です。

このフォーム用グレードはその他すべてのヘイラー® ECTFEグレードと同様に、市販のカラーマスターバッチで容易に着色でき、また樹脂に容易にプリントできます。

このグレードの物性値および成形に関する詳細については、ソルベイスペシャルティポリマーズの担当者にお問い合わせください。


二次加工

溶接ヘイラー® ECTFEは、PEやPVCなどの一般的なプラスチックで知られた、標準的な技術を使用して溶接できます。特に、高温ガス溶接は、ヘイラー® ECTFE製ライナーの熱溶接で一般的に使用されています。溶接した継目で実施した引張試験では、溶接による強度低下はなく、元の製品と100 %同様の強度を示すことが証明されています。

ヘイラー® ECTFEライナーの高温ガス溶接を行う場合は、次の一般的な推奨事項が適用されます。

装置加熱電力が800 W以上の溶接ガンを使用します。

均質な溶接を行うには、適切な温度測定が重要です。ノズル出口から 5 ～ 7 mm の位置にあるノズル内部のガス流の温度を測定することを推奨します。

良質なヘイラー® ECTFEの溶接は窒素またはクリーンで乾燥した空気を使用することで得られます。溶接施設にクリーンで乾燥した空気の供給源がない場合は、窒素による溶接を推奨します。

さまざまな溶接チップが提供可能です。一次溶接には高速チップを使用しますが、ライナーのさまざまな部分を所定位置に固定するためにはタックチップを使用できます。

衛生、安全性、および環境高温に曝されるすべてのポリマーと同様に、安全な作業のために、ヘイラー® ECTFEの加工時には適切に換気してください。過熱により、刺激性または毒性のあるフュームやガスが発生するおそれがあります。発生する可能性のあるフュームやガスへの曝露を防止するために、換気または適切なガスマスクを用意してください。安全な取扱いと使用に関する詳細な推奨手順については、ヘイラー® ECTFEの安全データシートを参照してください。安全データシートについては、ソルベイスペシャルティポリマーズの担当者にお問い合わせください。

溶接に関する推奨事項溶接する断面と同じヘイラー® ECTFEのグレードで製造された溶接丸棒を使用してください。

警告：異なるグレードで製造された断面同士を溶接することは推奨しません。これが避けられない場合は、ソルベイスペシャルティポリマーズの担当者にお問い合わせください。

溶接面の付着物を慎重に擦ります。布で裏打ちされたシートを使用する場合は、繊維が含まれないように、ウェルドに沿って布を取り除きます（シートごとに2 ～ 3 mm）。溶接する2枚のシートを揃え、間隔を0 .5 ～ 1 mm以下で維持します。

適切なスクレーパーを使用して、2枚のシートの突き合わせ位置がV字溝になるように切り落とすことを推奨します。溶接ビードが不均一になる可能性があるので、専用工具を使用してください。溶接する領域と溶接棒を念入りに洗浄してください。

警告：洗浄溶剤を使用すると、溶接ガンからの熱により火災が発生するおそれがあります。

真鍮ブラシを使用して溶接ガンのノズルを掃除し、風量を50 ～ 60 L/minに調整して、溶接ガンの温度を次の表に示す値に設定します。

注：本書での推奨温度は、ノズル内部の測定温度です。溶接ガンに温度計が付いている場合は、溶接を開始する前に熱電対を使用して温度を確認してください。

溶接ガンを45 ～ 60°の角度に保持し、溶接するシートと溶接棒が同時に溶融するように溶接の加圧力と速度を調整します。通常、0 .1 ～ 0 .5 cm/sの溶接速度が適しています。

速度が遅すぎると、溶接棒が過熱して破損する場合があります。一方、速度が速すぎると、溶接棒が十分に溶融せず、 2枚のシート間の溝に溶融材が十分に充填されません。

同様に、溶接の加圧力が低すぎる場合、2枚のシート間の溝に十分に充填されません。一方、加圧力が高すぎる場合、溶接ビードに沿ってへこみが発生することがあり、最終的にその位置に応力が集中します。

ヘイラー® ECTFEグレード溶接ガン

温度

901、300、350、500 380 ～ 425 °C (薄いライナーの場合は

380 ～ 400 °C）

902 425 ～ 495 °C


機械加工ヘイラー® ECTFEの機械加工は、ナイロンの場合とよく似ています。フッ素樹脂のさまざまな機械加工に関するガイドラインを以下に示します。

ヘイラー® ECTFEの機械加工時に、内部応力が発生することがあります。この応力により、加工品が反る場合があります。機械加工時に応力が発生しないように、次の点に注意してください。

1 . 鋭利な工具を使用 2 . 加工品の固定や切断に過剰な力を加えない 3 . 冷却液を使用して、過熱を防止

通常、上記の原則に従うと、応力の発生しない部品が成形可能です。最適な寸法管理が要求される場合には、アニーリング処理を推奨します。

アニーリング処理では、使用最高温度からさらに約30 °C高い温度で、オイルやその他の液体に入れて熱処理します。150 °Cの場合、厚さ12 .5 mmでは15分が適切です。厚さ25 mmでは、4時間が必要であり、厚さが25 mm増えるたびに2時間を追加します。ヘイラー® ECTFEの熱伝導率は低いので、このステップでは加熱と冷却をゆっくりと行う必要があります。

ヘイラー® ECTFEは、多くの金属加工装置で容易に切削できます。特に、長時間の加工で最良の結果を得るには、次の項目を検討する必要があります。

1 . 低い熱伝導率により、切削加工中に成形品の表面温度が急速に上昇します。これを防止するために、冷却液の使用を推奨します。

2 . 材料の融点が比較的低く（242 °C）、また熱伝導率が低いことから、正しい切削加工手順に従わないと成形品の表面が軟化することがあります。

旋盤加工の場合、アルミニウムのような軟金属の切削加工で使用する一般的な工具がヘイラー® ECTFEにも適しています。最良の結果を得るには、角度をある程度変える必要があります。すくい角30 ～ 40 °、横逃げ角5 °、および前逃げ角5 °、前切れ刃角8 ～ 10 °とします。工具の切れ刃は、旋盤中心と同じ高さにする必要があります。工具位置が低いと加工品に削り残しが発生し、工具位置が高いと切削動作が正しく行われません。加工品の表面外観を滑らかにするには、最終切削で、前述した汎用の旋盤加工用工具ではなく、先端を丸めた工具の使用を推奨します。冷却液の使用に加えて、工具面を研磨することでもより滑らかな外観が得られます。

切断の場合、加工品への噛み込みを防ぐために、横逃げ角5 °、前逃げ角10 ～ 15 °、工具高さの上面の横逃げ角5 °の工具を推奨します。

ヘイラー® ECTFEの旋盤加工では、連続したリボン状の切り子が発生する傾向があり、加工品に巻き付くことがあります。適切なすくい角を使用し、切削速度を調整するとこの問題は解決できます。優れた設計の鋭利な工具、適切な切削速度、および良好な冷却液を使用することで、バリをなくすか、最小にすることができます。薄い板状の加工品の変形を防止するには、加工品を3点または4点で固定するのではなく、コレットで固定する方が望ましい場合があります。

フライス加工の場合、鋼材用の標準の切れ刃で鋭利なもの（ギア、ホイール、正面と側面、円筒形、キー溝、およびフィンガー）をヘイラー® ECTFEに使用できます。これらの切れ刃の角度は変更する必要はありませんが、柔らかく丈夫な材料の切削加工に適したアルミニウム用の切れ刃が最適です。

基本的に、フライス加工では、旋盤加工と同じ回転速度、送り速度、切込深さで使用します。最適な冷却液を使用することも重要です。成形品のねじれや切れ刃の噛み込みを防ぐには、注意深く均等に固定することが必要です。

フライス加工中のバリの発生を防ぐには、成形品の後ろに別の板を配置することを推奨します。ナイロンのような低コスト材料が使用できます。

ヘイラー® ECTFEは容易に鋸加工ができます。電動弓鋸を使用する場合、鋼材と異なり特殊な手順はありません。材料の厚さに制限はありません。インチあたりの歯数が4 ～ 6の粗い鋸を使用することが望ましいです。

縦帯鋸も使用できますが、帯の速度を速くしすぎないよう注意が必要です（例：厚さ 75 mmで450 m/min）。ここでも、すき歯や控え歯などの粗い鋸（インチあたりの歯数が4～6）を使用する必要があります。この方法では通常、冷却液は使用しません。また、成形品を鋸に対して過剰な力で押し付けないでください。

丸鋸を使用する場合、8 .5 mmまでの厚みでは通常のホローグラウンド金属切削歯を使用できます。より厚みのある場合は、特殊なすき歯や引き歯などの鋸が必要です。

ヘイラー® ECTFEをドリル加工する場合、一般的に標準ドリルが適しています。鋭利なビットと冷却液を使用することを推奨します。通常のドリルの上下運動が穴の冷却と切り子除去に役立ちます。穴が深くなるにつれて、送り速度を減速する必要があります。


ヘイラー® ECTFEの弾性、およびドリル加工中の温度上昇により、穴の設計値よりも直径が0 .1 ～ 0 .5 mm大きいドリルを使用しなければならないことがあります。複数の穴を近接して開ける場合、ねじれ防止のためにすでに開けた穴を塞ぐこともあります。これらの手順は、経験により確立したものです。

材料の弾性により、リーマ仕上げは容易ではありません。鋭利ならせん溝付きリーマを使用することにより、リーマ仕上げが可能です。一部の機械工は、リーマ仕上げの前にワックスや蝋を穴に詰めます。

ヘイラー® ECTFEのネジ切りやタップ加工は容易です。過熱を防止し、切削油を使用することを推奨します。1番タップの使用は省略できます。また、非常に小さい穴には3番タップのみを使用します。

ヘイラー® ECTFEシートは容易に押抜き加工ができます。可能であれば、工具を念入りに研磨してください。成形品はしっかり固定する必要があります。

ヘイラー® ECTFEの棒と管は、従来の装置を使用して芯なし研削ができます。成形品の中心をホイールの中心線から約0 .1インチ下にし、冷却液には水溶性オイルを使用することを推奨します。

注：本書に記載されたすべての情報は、ヘイラー® ECTFEの加工例です。詳細については、ソルベイスペシャルティポリマーズの担当者にお問い合わせください。

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Halar - Solvay...6 / ヘイラー® ECTFE デザインおよび加工ガイド...

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