アルゴフロン - Solvay

®
Algoflon
アルゴフロン® PFA
デザインおよび加工ガイド
SPECIALTY
POLYMERS
目次
概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
高エネルギー照射に対する耐性 . . . . . . . . . . . . . . . 13
化学 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
耐火性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
物理特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
安全性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
表面特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
加工の基本情報 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
光学特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
カラーマスターバッチ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
機械特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
レオロジー特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
引張特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
構造部材 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
クリープ特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
押出成形 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
耐折強度および耐応力割れ性 . . . . . . . . . . . . . . . . 10
電気特性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
耐環境性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
耐薬品性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
透過性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
熱老化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
耐侯性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2
一般的な検討事項 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
\ アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド
取り扱い . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
ワイヤー／ケーブルの押出成形 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
射出成形 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
射出成形収縮率および後収縮率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
圧縮成形 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
トランスファー成形 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
高温ガス溶接 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
装置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
環境保全 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
溶接 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
表
図
表1：パーフルオロアルコキシコモノマー . . . . . . . . . . . . . . 5
図 1：原子間力顕微鏡による PFA 製パイプ表面の写真 . 6
表 2：アルゴフロン® PFA の代表的な引張特性 . . . . . . . . . 8
図 2：アルゴフロン® PFA のヘイズと試験片の厚み
の関係 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
表 3：分子量とMFIの変化の影響 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
表 4：アルゴフロン® PFA の代表的な電気特性 . . . . . . . . 11
表 5：P0 および Ep の値 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
図 3：アルゴフロン® PFA の UV および可視領域に
おける透過率（フィルムの厚み = 500 μ） . . . . . . . . . . . . . . 7
表 6：透過性および拡散性の値 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
図 4：アルゴフロン® PFA M シリーズの UV および
可視領域における透過率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
表 7：代表的なMシリーズおよびPシリーズの .
ワイヤー／ケーブルの押出成形の温度プロファイル . . . 15
図 5：代表的な PFA のひずみ-応力曲線 . . . . . . . . . . . . . . . 8
表 8：アルゴフロン® PFA M640 の代表的な .
ワイヤー／ケーブルにおける押出成形の条件 . . . . . . . . . 15
図 7：アルゴフロン® PFA の降伏時応力と温度の関係 . . 9
図 6：アルゴフロン® PFA の弾性率と温度の関係 . . . . . . . 9
表 9：アルゴフロン® PFA M640 の代表的な .
ワイヤー／ケーブルの被覆押出成形条件 . . . . . . . . . . . . . 16
図 8：アルゴフロン® PFA の破断時応力と温度の関係 . . 9
表 10：ワイヤー／ケーブルの押出成形–代表的な
DDR 値 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
図 10：200 °C における引張クリープ曲線、 .
アルゴフロン® PFA M620 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
表 11：アルゴフロン® PFA M640 およびアルゴフロ
ン® PFA P450 の代表的な成形条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
図 11：200 °C における引張クリープ曲線、 .
アルゴフロン® PFA M420 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
表 12：アルゴフロン® PFA M640 および P450 の
代表的な体積収縮率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
図 12：クリープ時間 2,000 時間、200 °C における
等時応力-ひずみ曲線 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
表 13：アルゴフロン® PFA の代表的なトランス .
ファー成形加工条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
図 13：23 °C における曲げ寿命とメルトフローイン
デックスの関係 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
表 14：アルゴフロン® PFA の高温ガス溶接温度 . . . . . . . 18
図 14：アルゴフロン® PFA のさまざまな薬品の透過
性と温度の関係 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
図 9：アルゴフロン® PFA の破断時伸びと温度の関係 . . 9
図 15：アルゴフロン® M シリーズの 250 °C および
270 °C における降伏時応力保持率と曝露時間の関係 13
図 16：アルゴフロン® M シリーズの 250 °C および
270 °C における破断時応力保持率と曝露時間の関係 13
/
アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド 3
概要
アルゴフロン® PFA は、高い温度範囲で事実上すべての薬
品に対する耐性を持つように特別に設計された、ソルベイス
ペシャルティポリマーズの溶融可能なパーフルオロアルコキ
シフルオロカーボン樹脂の製品群です。傑出した価値と高
い性能特性を組み合わせた半結晶性樹脂です。
アルゴフロン® PFA 製品群は、P シリーズと M シリーズの二
つの製品シリーズで構成されています。どちらも、チューブ、
継手、タンクライニング、タワーパッキング、ライニング（継手
およびバルブ）、フィルム、高純度、ファイバー、ヒートトレー
スワイヤー、航空電子工学、特殊ケーブルなど、幅広い用途
に使用できます。
過酷な環境や熱応力割れへの優れた耐性を備えているた
め、アルゴフロン® PFA は、薬品の輸送分野やオイル産業の
パイプおよびチューブに特に適しています。トランスファー
成形技術を使用した加工が容易なため、アルゴフロン® PFA
樹脂は、耐熱性および耐薬品性の厳しい要求に応えるバル
ブ、チューブ、継手のライニングに使用できます。これらの樹
脂は、射出成形によって樹脂のみで形状保持可能な継手や
バルブを製造できます。
4
\ アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド
電気産業では、アルゴフロン® PFA 製品は高温回路用電
線の一次絶縁として使用されます。アルゴフロン® PFA
は、250 ～ 260 °C までの温度で連続使用が可能です。卓越
した耐熱性により、これらの製品は加熱ケーブルの絶縁に
も適しています。優れた誘電特性により、アルゴフロン® PFA
樹脂は通信ケーブルや電子機器のコンポーネントの絶縁な
ど、非常に高い周波数（数 GHz まで）で低損失が必要な用
途に適しています。
このデザインガイドにはアルゴフロン® PFA 製品に固有の情
報が含まれており、この製品の使用時に必要な固有の情報
を設計者に提供します。本書では、標準の溶融性グレード
に重点を置いて説明します。お客様のニーズを満たす特殊
設計グレードも用意しています。特殊グレードやアルゴフロ
ン® PFA 樹脂の更に詳細な情報については、ソルベイスペシ
ャルティポリマーズの担当者までお問い合わせください。
化学
PFA はテトラフルオロエチレン（TFE）とパーフルオロアルキ
ルビニルエーテルのコポリマーで、次の化学式で表されま
す。
F
F
F
F
C
C
C
C
F
F
O
F
n
m
（CF2）p F
p = 1、2、3
側鎖の種類と頻度によってポリマーの熱機械特性が決まりま
す。一般的に、側鎖の数が多ければ、次の特長があります。
• 低い耐熱性（低い融点および低い耐クリープ性）
• 高強度（高い応力／破断時ひずみ）
• 優れた曲げ寿命
また、側鎖のサイズは重要な役割を果たします。メチルビニ
ルエーテル（MVE）側鎖はエチルビニルエーテル（EVE）より
も小さく、EVE はプロピルビニルエーテル（PVE）よりも小さ
くなります。側鎖が大きくなると、分子構造の変性度を下げ
るためにコモノマーの量を少なくする必要があります。この
結果、側鎖が大きい場合でも耐熱性の高い樹脂を設計する
ことができます。
表1：パーフルオロアルコキシコモノマー
MVE
CF2 = CF – O – CF3
EVE
CF2 = CF – O – CF2 – CF3
PVE
CF2 = CF – O – CF2 – CF2 – CF3
ポリマーの分子量は、同じ分子構造の機械特性に影響を与
えるもう一つの重要なパラメーターです。通常は、メルトフロ
ーインデックス MFI（372 °C、重量 5 kg で測定）は分子量の
指標となります。分子量が高いと溶融粘度が高くなり、MFI
が低い樹脂になります。一般的に、MFI が低い樹脂には次
の特長があります。
• 高強度
• 優れた曲げ寿命
PFAのコモノマーであるパーフルオロビニルエーテルの側鎖
を大きくすることにより、高いMFIでも優れた屈曲寿命を持
つ材料を設計することができます。高いMFIすなわち低分子
量の材料でも側鎖の大きさにより、物性を向上させることが
できます。
/
アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド 5
物理特性
表面特性
表面の品質は加工条件に大きく左右されますが、アルゴフ
ロン® PFA M シリーズは、他の完全フッ素化製品よりも表面
特性に優れています。
比較試験により、アルゴフロン® PFA M シリーズ樹脂は、他
社製 PFA より 2 ～ 10 倍低い Ra 値を示しました（Ra：平均
粗さ。ある断面の中心線に沿って測定した山と谷の距離の
平均)。
図 1：原子間力顕微鏡による PFA 製パイプ表面の写真
他社製 PFA
1.0
0.9
ミクロン
µm
1.2
0.8
0.4
0.8
0.7
0.0
0.6
0
20
40
µm
60
10
0
80
20
30
40
50
ミクロン
60
70
80
アルゴフロン® PFA P シリーズ
0.3
ミクロン
0.2
µm
0.2
0.1
0.1
0.0
–0.1
0.0
0
20
40
µm
60
80
0
10
20
30
40
50
ミクロン
60
70
80
0
10
20
30
40
50
ミクロン
60
70
80
アルゴフロン® PFA M シリーズ
0.2
0.2
ミクロン
µm
0.1
0.1
0.0
–0.1
0.0
–0.2
0
6
20
40
µm
60
\ アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド
80
図 3 および 4 に、さまざまな厚みのアルゴフロン® PFA M
および P シリーズの透過率と入射光の波長との関係を示し
ます。UV 領域の透過率が低いのは、球晶や層板などの結晶
構造で光が受ける散乱によるものです。
アルゴフロン® PFA M シリーズグレードは、結晶構造が少な
いことを特長とする独特な構成により優れた透過性を示し
ます。アルゴフロン® PFA の屈折率値は約 1.35 です。
アルゴフロン® PFA – P シリーズ
アルゴフロン® PFA – M シリーズ
25.0
20.0
ヘイズ [%]
図 2 に、ASTM D1003 に従って測定したヘイズ値と試験片
の厚みの関係を示します。表面の粗さや欠陥が測定値に大
きい影響を与えるため、厚みが小さいものについてはヘイズ
値を算出できないことに注意してください。
30.0
15.0
10.0
5.0
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
厚み [mm]
2.0
2.5
3.0
図 3：アルゴフロン® PFA の UV および可視領域にお
ける透過率（フィルムの厚み = 500 μ）
100
90
80
70
60
透過率 [%]
特徴的な結晶形態により、アルゴフロン® PFA 樹脂は、非
常に低いヘイズ値と、紫外、可視、および赤外領域における
卓越した光透過性を示します。透過率は入射光と透過光の
比として定義されています。ヘイズは、試験片を通過する間
に散乱によって入射光からずれる光として定義されています
（> 2.5°）。
図 2：アルゴフロン® PFA のヘイズと試験片の厚みの
関係
50
40
30
アルゴフロン® PFA – P シリーズ
アルゴフロン® PFA – M シリーズ
20
10
0
100
200
300
400
500 600
波長 [nm]
700
800
900
図 4：アルゴフロン® PFA M シリーズの UV および可視
領域における透過率
100
90
80
70
透過率 [%]
光学特性
60
アルゴフロン® PFA
M シリーズ – 500 µ
50
40
アルゴフロン® PFA
M シリーズ – 250 µ
30
20
アルゴフロン® PFA
M シリーズ – 100 µ
10
0
100
200
300
400
500 600
波長 [nm]
700
800
900
/
アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド 7
機械特性
図 5：代表的な PFA のひずみ-応力曲線
引張特性は、ASTM D1708 に従って試験片を試験機にクラ
ンプにて固定し、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ています。応力によって試
験片が伸びます。この伸びの大きさを元の長さで割った値
がひずみです。
応力をひずみに対してプロットすると、図 5 に示すような曲
線が PFA 樹脂について得られます。降伏、冷間延伸および
ひずみ硬化により特長付けられます。
25
最初の降伏
20
応力 [MPa]
引張特性
PFA（23 °C）
PFA（250 °C）
2 回目の降伏
15
ひずみ硬化
冷間延伸
10
5
0
0
100
200
アルゴフロン® PFA は、超低温から 250 ～ 260 °C の広い範
囲で良好な機械特性を示します。もちろん、温度が上昇する
と機械特性は低下します。アルゴフロン® PFA の代表的な引
張特性を次の表と図に示します。
300
ひずみ [%]
400
500
600
表 2：アルゴフロン® PFA の代表的な引張特性
アルゴフロン® PFA
特性
単位
M シリーズ
P シリーズ
ヤング率
ASTM D1708、1 mm/min
23 °C
MPa
500 ～ 600
500 ～ 600
200 °C
MPa
17 ～ 23
44 ～ 48
250 °C
MPa
16 ～ 22
30 ～ 40
ASTM D1708
降伏時応力
23 °C
MPa
12 ～ 15
14 ～ 15
200 °C
MPa
3 ～ 4
4 ～ 5
250 °C
MPa
2 ～ 3
3 ～ 4
ASTM D1708
破断時応力
23 °C
MPa
21 ～ 32
21 ～ 32
200 °C
MPa
8 ～ 12
13 ～ 15
250 °C
MPa
5 ～ 8
10 ～ 12
23 °C
%
275 ～ 360
275 ～ 360
200 °C
%
360 ～ 400
450 ～ 500
250 °C
%
400 ～ 450
500 ～ 550
破断時伸び
8
\ アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド
試験方法
クリープ特性
図 6：アルゴフロン® PFA の弾性率と温度の関係
アルゴフロン® PFA – P シリーズ
アルゴフロン® PFA – M シリーズ
100
10
0
50
100
150
温度 [°C]
200
250
300
図 7：アルゴフロン® PFA の降伏時応力と温度の関係
降伏時応力 [MPa]
15
アルゴフロン® PFA – P シリーズ
アルゴフロン® PFA – M シリーズ
10
ポリマー材料によって作成された棒材に一定の応力を連続
して加えると、その寸法は応力に応じて変化します。この現
象は一般に「クリープ」と呼ばれます。最も単純な場合の引
張モードでは、応力を加えた時間の関数として試験片が伸
びます。
「ひずみ」という用語は、増えた長さ、つまり伸びを
最初の長さで割った値に使用します。
クリープは曲げモードまたは圧縮モードにおいても観察さ
れ、測定されます。本書で説明するクリープ情報は引張モー
ドで得られたものです。クリープは降伏点以下で発生し、形
状保持可能なチューブ、ホース、ガスケット、シーリングなど
の用途で非常に重要です。
アルゴフロン® PFA は高温で徐々に脆化することはありませ
ん。つまり、250 ～ 260 °C までは熱応力割れによる破壊の
影響は受けません。
図 10：200 °C における引張クリープ曲線、 .
アルゴフロン® PFA M620
30
5
25
0
0
50
100
150
温度 [°C]
200
250
300
ひずみ [%]
ヤング率 [MPa]
1,000
図 8：アルゴフロン® PFA の破断時応力と温度の関係
破断時応力 [MPa]
1.75 MPa
2.50 MPa
20
15
10
5
30
0
アルゴフロン® PFA – P シリーズ
アルゴフロン® PFA – M シリーズ
1,E+00 1,E+01 1,E+02 1,E+03 1,E+04 1,E+05 1,E+06 1,E+07
時間 [s]
20
図 11：200 °C における引張クリープ曲線、 .
アルゴフロン® PFA M420
10
30
0
50
100
150
温度 [°C]
200
250
25
300
図 9：アルゴフロン® PFA の破断時伸びと温度の関係
550
ひずみ [%]
0
1.00 MPa
2.50 MPa
2.00 MPa
3.00 MPa
20
15
10
5
500
破断時伸び [MPa]
1.50 MPa
2.00 MPa
0
450
1,E+00 1,E+01 1,E+02 1,E+03 1,E+04 1,E+05 1,E+06 1,E+07
時間 [s]
400
350
300
アルゴフロン® PFA – P シリーズ
アルゴフロン® PFA – M シリーズ
250
200
0
50
100
150
温度 [°C]
200
250
300
/
アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド 9
図 12：クリープ時間 2,000 時間、200 °C における等時
応力-ひずみ曲線
表 3：分子量とMFIの変化の影響
メルトフローインデッ
分子量の増加によるクスの上昇による特性
特性の変化：
の変化：
50
45
特性
耐応力割れ性
上昇
低下
30
耐疲労性
上昇
低下
25
曲げ寿命
上昇
低下
35
20
15
10
アルゴフロン PFA – P シリーズ
アルゴフロン® PFA – M シリーズ
®
5
0
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
応力 [Mpa]
3.50
4.00
耐折強度および耐応力割れ性
応力割れおよび疲労は、プラスチックで見られる最も一般
的な破壊です。破壊は応力集中点に現れ、荷重、温度変動、
薬品の存在などの多くの環境条件に依存します。
応力割れと耐疲労性の指標を提供する一つの試験とし
て、MIT 耐折強度試験（ASTM D2176）があります。この試
験では、薄いフィルムを事前に設定した速度で曲げながら
固定のひずみをフィルムに適用します。破損に至る曲げサイ
クル数は曲げ寿命または耐折強度と呼ばれます。分子量と
MFI の変化が物理特性に与える影響を表3に示します。
図13に、アルゴフロン® PFA 樹脂と 0.3 mm フィルムのメルト
フローインデックスの関係を示します（フィルムが薄いほど
曲げ寿命が延びる）。曲げ寿命データは参照データとしてご
使用ください。使用寿命の計算にはすべての環境条件を含
めなければなりません。
図 13：23 °C における曲げ寿命とメルトフローインデッ
クスの関係 .
（ASTM D2176、厚さ = 0.3 mm）
1,E+06
アルゴフロン® PFA – P シリーズ
アルゴフロン® PFA – M シリーズ
1,E+05
サイクル
ひずみ [%]
40
1,E+04
1,E+03
0
10
\ アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド
2
4
6
8
10 12 14 16 18
メルトフローインデックス [g/10 min]
20
電気特性
熱可塑性樹脂の多くの用途は、電気絶縁体として機能する
かどうかに左右されます。特定の樹脂の電気絶縁体として
の機能を設計者に提供するために、いくつかの試験が開発
されています。
体積抵抗率は、材料の単位立方体の抵抗として定義されて
います。この試験は、材料に 500 V の電圧を1分間かけ、電
流を測定して行います。体積抵抗率が大きいほど、その材料
は電気絶縁部品として効果的です。
材料の誘電率は、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定義されています。
絶縁材料は、次の非常に異なる二つの目的で使用されます。
（1）部品を支えて互いに絶縁する目的、
（2）誘電体として
機能させる目的。最初の目的では誘電率が低い方が好まれ
ます。2 つ目の目的では、高い誘電率によってキャパシター
を物理的に小さくすることができます。
誘電正接（損失正接または∆Dとも呼ばれる）は、交流電流
から熱への誘電損失（散逸エネルギー）の尺度です。一般に
低い誘電正接が好まれます。
アルゴフロン® PFA の電気特性は、温度による変化が小さ
い非常に高い体積抵抗率と表面抵抗率を示します。M シリ
ーズは、幅広い温度および周波数範囲で P シリーズよりも
わずかに低い誘電率を示します。50 Hz ～ 100 kHz の周波
数範囲で誘電正接の変化はわずかです。
表 4：アルゴフロン® PFA の代表的な電気特性
アルゴフロン® PFA
特性
単位
M シリーズ
P シリーズ
試験方法
体積抵抗率
Ω · cm
> 10
> 10
ASTM D257
表面抵抗率
Ω · cm
> 1017
> 1017
ASTM D257
耐アーク性
s
> 200
> 200
ASTM D495
（50 Hz）
2.10
2.10
ASTM D150
（100 kHz）
1.95
2.05
ASTM D150
（50 Hz）
< 5 · 10-4
< 5 · 10-4
ASTM D149
（100 kHz）
< 5 · 10
< 5 · 10
-4
ASTM D149
17
17
誘電率
誘電正接
-4
絶縁耐力（50 Hz）
厚み 0.254 mm
kV/mm
90 ～ 100
90 ～ 100
ASTM D149
厚み 1 mm
kV/mm
35 ～ 40
35 ～ 40
ASTM D149
/
アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド 11
耐環境性
耐薬品性
アルゴフロン® PFA は、幅広い温度および圧力範囲で優れ
た耐薬品性を示します。化学および加工産業で一般に使用
される無機塩基、強無機酸、無機酸化試薬、またほとんど
の有機化合物の影響を受けません。
アルゴフロン® PFA はフッ素および溶融アルカリと反応しま
す。アルカリ金属単体（ナトリウムなど）でポリマー内のフッ
素を置換できます。この特性は、接着可能にするための PFA
表面のエッチングに広く使用されています。
アルゴフロン® PFA 樹脂の耐薬品性データは、ソルベイスペ
シャルティポリマーズの技術サービスから、または .
www.SolvaySpecialtyPolymers.com で製品の耐薬品性チ
ャートをダウンロードできます。
23 °C におけるその他薬品の透過性および拡散性（D）デー
タを次の表に示します。
表 6：透過性および拡散性の値
薬品
T [° C]
P [g·mm/m2/day]
D [m2/s]
HCl（37% 溶液）
23
0.20
9.0 · 10 – 11
HNO3（65% 溶液）
23
0.01
1.5 · 10 – 11
SO3（発煙硫酸 20%）
23
2.9 · 10 – 4
2.0 · 10 – 12
H2SO4（96% 溶液）
23
< 10 – 4
< 10 – 11
図 14：アルゴフロン® PFA のさまざまな薬品の透過性
と温度の関係
1,E+04
PFAの水および溶媒透過性は一般的に非常に低いもので
す。これらの樹脂は溶融加工されているため空隙がなく、総
合的な透過性は、PTFE よりもきわめて低くなっています。ソ
ルベイスペシャルティポリマーズ独自の重合技術により、ア
ルゴフロン® PFA ポリマーの耐透過性が他社製製品よりも
優れていることが独自の試験によって判明しました。
P [cm3 · mm/m2 · atm · d]
透過性
図 14 に、さまざまな物質でのアルゴフロン® PFA の透過性
（P）と温度の関係を示します。温度への依存性は、次のよ
うな指数関数となります。
0
P0
cm3 · mm .
[ ]
m2 · atm · day
EP
[kJ/mol]
温度
範囲
[°C]
O2
7.3 · 106
25.1
23 ～ 80
N2
3.1 · 106
25.6
20 ～ 80
CO2
1.2 · 106
17.7
20 ～ 80
H2O
4.7 · 106
20.5
20 ～ 80
He
1.0 · 10
6
14.5
20 ～ 100
CH4
2.6 · 107
31.8
20 ～ 100
SO2
3.7 · 106
24.5
5 ～ 100
Cl2
2.3 · 10
24.3
20 ～ 100
HCl
1.1 · 10
27.0
20 ～ 80
12
\ アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド
P [cm3 ·mm/m2 ·atm · d]
表 5：P0 および Ep の値
7
H2O
O2
CO2
N2
20
40
60
温度 [°C]
80
100
120
1,E+04
ここで、P0は透過性定数、Epは活性化エネルギー、R は気体
定数、T は絶対温度です。
6
1,E+02
1,E+01
P = P0 · e Ep /RT
薬品
1,E+03
1,E+03
1,E+02
He
Cl2
HCl
SO2
CH4
1,E+01
0
20
40
60
温度 [°C]
80
100
120
加工、付加応力および環境条件は、他の製品と同様に PFA
樹脂の耐熱性に影響を与えることがあり、設計者は、特定の
使用条件下でプラスチック製品を評価するための試験方法
を開発してきました。
たとえば、ワイヤー／ケーブル産業の UL 1581（Reference
Standard for Electrical Wires, Cables and Flexible Cords、
以前の UL 758）では、アルゴフロン® PFA M シリーズと P
シリーズ（250 °C）の両方が頻繁に参照され、評価されて
います。一方、NEMA 27500（Standard for Aerospace and
Industrial Electrical Cable、以前の Mil 27500）では、アルゴ
フロン® PFA P シリーズ（260 °C）が評価されています。
設計者が常に最も適切な試験方法を選択し、すべての環境
条件を使用寿命の計算に含めることが重要です。
耐侯性
PFA は、非常に長期間の曝露後も影響を受けず、ほとん
どすべての物理特性と分子特性を元通り維持します。特
に、PFA は紫外線（UV）の影響を受けません。
高エネルギー照射に対する耐性
ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）と同様に、パーフルオロ
アルコキシ樹脂には、高エネルギー電離放射線への耐性に
限界があります。曝露を続けると、PFA の破断時引張り強さ
および引張り伸び率が低下します。たとえば、5 MRad では
樹脂の破断時伸びは 95 % 低下します。50 MRad の照射に
よってポリマーは完全に分解します。
150
降伏時応力保持率 [%]
アルゴフロン® PFA 樹脂は、超低温から 250 ～ 260 °C の広
い範囲で良好な特性を維持するように設計されています。
図 15 および 16 に、高温の空気だけに長時間曝したアルゴ
フロン® PFA M シリーズ試験片の降伏時応力および破断時
応力に熱が与える影響を示します。
図 15：アルゴフロン® M シリーズの 250 °C および
270 °C における降伏時応力保持率と曝露時間の関係
100
50
250 °C
270 °C
0
0
5
10
15
20
曝露時間 [月]
25
30
図 16：アルゴフロン® M シリーズの 250 °C および
270 °C における破断時応力保持率と曝露時間の関係
150
降伏時応力保持率 [%]
熱老化
100
50
250 °C
270 °C
0
0
5
10
15
20
曝露時間 [月]
25
30
耐火性
PFA 樹脂は、その高い限界酸素指数（LOI）により自己消火
性を有します。
ASTM D2863 では、酸素指数は室温（開始時）における材
料の発炎燃焼を維持できる酸素と窒素の混合物中におけ
る酸素の最小濃度（体積パーセント）として定義されていま
す。通常の空気には約 21 % の酸素が含まれるため、酸素指
数が 21 よりも明らかに大きい材料は難燃性と見なされま
す。このような樹脂は、酸素含有量が高い大気中でのみ燃
焼するからです。
PFA 樹脂の LOI は 95 % を超えています。
/
アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド 13
安全性
安全な取扱いと使用のために推奨される手順の詳細につい
ては、アルゴフロン® PFA 安全データシート（SDS）を参照し
てください。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。
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
めにアルゴフロン® PFA の加工時には適切に換気してくだ
さい。発生する可能性のある煙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。過剰な加熱によって刺
激または毒性のある煙やガスが発生することがあります。
加工の基本情報
一般的な検討事項
アルゴフロン® PFA は、熱可塑性樹脂です。これらは半結晶
性ポリマーです。融点を超えて加熱すると、架橋することな
く、溶融粘度が一定の割合で低下します。その結果、ポリエ
チレンや PVC などの一般的なプラスチックで使用される標
準の技術を使用して加工できます。アルゴフロン® PFA の卓
越した耐熱安定性により、分解や特性が低下することなく
溶融状態での長い滞留時間が可能になります。
取り扱い
アルゴフロン® PFA ベースのカラーマスターバッチだけを使
用することを推奨します。その他のフッ素系樹脂ベースのマ
スターバッチは、アルゴフロン® PFA 樹脂の優れた加工およ
び電気性能にマイナスの影響を与えます。サプライヤーにつ
いては、ソルベイスペシャルティポリマーズの担当者までお
問い合わせください。
特別な処理は必要ありません。この樹脂は水を吸収しない
ため、乾燥は不要です。この低い吸水率により、静電気が帯
電しやすくなります。ペレットへのコンタミネーションを防ぐ
ために、この樹脂の容器は常に覆っておく必要があります。
この樹脂を寒い部屋から持ち運んだ場合は、加工する部屋
の温度に達するまではドラム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上に結露することを回避で
きます。作業エリアには適切な換気と十分な吸引装置を用
意してください。
レオロジー特性
構造部材
カラーマスターバッチ
アルゴフロン® PFA の流動挙動は、線形粘弾性領域の動
的粘弾性（10 – 2 ～ 102 rad/s）とキャピラリーレオメトリー
（1 ～ 104 1/s）によって測定します。
14
低いせん断速度では、せん断粘度値にかかわらず、流動挙
動はニュートン流体の挙動に従います。臨界せん断速度値
に達すると溶融不安定性が発生します。これらの値はせん
断粘度に反比例します。加工は臨界せん断速度よりも低い
速度で行ってください。
\ アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド
溶融したアルゴフロン® PFA 樹脂と長時間接するすべての
部品には、耐食性の材料を使用してください。短時間の加
工試験の場合、通常はクロムまたはニッケルメッキを表面の
保護に使用します。
押出成形
押出機に耐食性合金が使用されている場合は、アルゴフロ
ン® PFA ポリマーは、他の熱可塑性樹脂に対応した一般的
な技術にて押出成形が可能です。L/D 比が20：1 ～ 30：1 の
押出機を推奨します。押出機は、450 °C までの精密な温度
制御が可能な独立制御型のヒーターを備えていなければな
りません。
さまざまなスクリュー設計を使用できます。シングルフライ
トスクリューは推奨しますが、バリアフライトは推奨しませ
ん。一般的なスクリュー設計は、長い供給部（12 フライト以
上）、2 ～ 6 フライトの圧縮部、5 ～ 7 フライトの計量部で構
成されています。カラーマスターバッチの使用時でも、通常
はブレーカープレートおよびスクリーンパックは使用されま
せん。
ワイヤー／ケーブルの押出成形
ケーブルの押出成形の温度、金型および装置の要件の概要
を表7に示します。温度設定は、押出機のサイズと最大フロ
ーレイトに応じて選択する必要があります。一般に、流動性
が高くなるほど温度プロファイルを上げる必要があり、押出
機の長さが短くなるほど温度プロファイルが高くなります。
計量部の温度は、樹脂の溶融温度（すなわちダイの圧力と
ライン速度）を左右する最も効果的な温度であることを留
意ください。
アルゴフロン® PFA 樹脂で到達可能な実際の最大ライン速
度は、メルトフラクチャーまたはドローレゾナンス（チューブ
押出成形では、一般的に最初のメルトフラクチャーはコーン
の内側表面に現れる）の発生によって制限されます。この
現象は、膨れまたは熱分解が発生するまでダイの温度を上
げることで軽減できます。内部チップを加熱することでもメ
ルトフラクチャーをわずかに減少させることができます。ポ
リマーの臨界せん断速度は、最大押出速度を予測するため
の良好なパラメーターと見なすことができます。この値が高
くなるほど、達成可能なライン速度が高くなります。たとえ
ば、372 °C では、アルゴフロン® PFA M640 の臨界せん断速
度は 50 ～ 70 sec-1ですが、アルゴフロン® PFA M620 の値
は 10 ～ 15 sec-1の範囲になります。
表 7：代表的なMシリーズおよびPシリーズのワイヤー／
ケーブルの押出成形の温度プロファイル
M シリーズ
P シリーズ
Z1（後部シリンダー）
250
270
Z2
320
340
Z3
355
375
Z4
360
380
Z5（前部シリンダー）
380
400
フランジ
380
400
アダプター
380
400
クロスヘッド
380
400
ダイ
400
420
390 ～ 400
410 ～ 420
[°C]
溶融温度
[°C]
表 8：アルゴフロン® PFA M640 の代表的なワイヤー／
ケーブルにおける押出成形の条件
特性
値
1.5 mm
ケーブルの直径
0.25 mm
肉厚
110
ドローダウン比
1
ドロー比のバランス
ワイヤーの予熱
180 °C
スクリュー速度
20 rpm
21 bar
圧力
ダイから冷却水の距離
200 ～ 400 mm
61 m/min
ライン速度
スクリュー直径 = 38 mm、L/D = 30
DDR =
DRB =
D2die – D2tip
d2wire – d2copper
Ddie / Dtip
dwire / dcopper
/
アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド 15
表 9：アルゴフロン® PFA M640 の代表的なワイヤー／
ケーブルの被覆押出成形条件
特性
値
ケーブルの直径
6 mm
肉厚
0.25 mm
ドローダウン比
25
ドロー比のバランス
1
ワイヤーの予熱
–
スクリュー速度
5 rpm
圧力
40 bar
ダイから冷却水の距離
200 ～ 400 mm
ライン速度
5 m/min
スクリュー直径 = 38 mm、L/D = 30
表 10：ワイヤー／ケーブルの押出成形–代表的な .
DDR 値
肉厚
DDR
0.80 ～ 1.20 mm
50 ～ 25
1.20 ～ 2.00 mm
25 ～ 5
0.10 ～ 0.25 mm
250 ～ 100
0.25 ～ 0.45 mm
100 ～ 50
グレード
アルゴフロン® PFA M620
一方、遅すぎる射出速度は充填段階に影響を及ぼすため、
避ける必要があります。適度に低い背圧によって非溶融ペレ
ットのない均質な状態が得られる場合でも、一般に低い回
転速度が必要です。溶融温度が上がらないように、背圧の上
昇を慎重に確認しなければなりません。
射出シリンダーに沿った温度設定は、熱分解を避けるため
に、後述のように供給部からノズルの順に上げる必要があ
ります。溶融温度は 400 °C を超えてはならず、非常に高い
温度で加工する場合は、保持および滞留時間を短縮する必
要があります。
表 11：アルゴフロン® PFA M640 およびアルゴフロン®
PFA P450 の代表的な成形条件
単位
M640
P450
Z1（シリンダー供給部）
°C
300
320
Z2
°C
325
345
Z3
°C
335
355
Z4
°C
340
360
射出成形
ノズル
°C
360
380
アルゴフロン® PFA は、通常の熱可塑性樹脂と同じ加工方
法で射出成形できます。低粘度グレードは、複雑な形状の
射出成形に特別に設計されたものです。
溶融温度
°C
380
380
金型温度
°C
200 ～ 240
200 ～ 240
射出圧
kg/cm2
270
345
シリンダーには3つの個別に制御可能な加熱ゾーンがあり、
アダプターには1つのヒーターを使用することを推奨します。
ヒーターコントローラは、450 °C までの精密な温度制御が
できなければなりません。
充填圧
kg/cm2
270
345
cm/s
0.2
0.2
rpm
21
21
適切な可塑化とポリマーの滞留および熱分解を軽減するた
めに、往復スクリュー装置を推奨します。スクリューは短い
圧縮部と一定のピッチを持ち、供給部から計量部までのフ
ライト深度の比は約 3：1でなければなりません。
サイクル時間
s
100
100
アルゴフロン® PFA M640
DRB は 1 に近い値に維持する必要がある
従来型の逆テーパーノズルを推奨します。吐出孔はできる限
り大きくなければならず、デッドスポットや樹脂速度の急激
な変化を防ぐためにテーパーになっていなければなりませ
ん。逆流防止弁が、射出加工時にスクリューのフライトに沿
って溶融樹脂が逆方向に流れることを防止します。
金型温度は、部品の剥離を軽減するために 180 °C 未満に
設定しないでください。金型温度の最適化には、収縮を最
小限に抑えるための部品の厚み、表面の外観、トータルサイ
クルタイムを考慮しなければなりません。
16
射出圧は成形する製品に応じて、できる限り低い温度に設
定しなければなりません。一般に、低い射出圧によってそり
が抑えられるため、寸法安定性が向上します。射出圧は、成
形品、厚みとウェルドの有無を考慮して設定する必要があ
ります。ほとんどの場合、収縮とボイドを軽減するために保
圧する必要があります。粗さのない良好な表面外観が得ら
れるように、射出速度は適度に遅い速度に設定する必要が
あります。
\ アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド
スクリュー速度
スクリュー回転数
金型の寸法：102 mm ディスク、厚さ 3 mm
射出成形収縮率および後収縮率
代表的な収縮率の概要を表12に示します。ディスク状のキャ
ビティを持つ金型にて得られた射出成形試験片の収縮を測
定し寸法解析をしました。キャビティの直径は 102 mm、深
さは 3 mmでした。スクリューは30 mm、射出圧は100tの成
形機を使用しました。成形条件は、最も優れた色と表面外
観が得られるものを使用しました。
最小限の統計データを得るため、すべての条件で少なくと
も 5 つのサンプルを成形して測定しました。収縮率は、流れ
方向および垂直方向を考慮して、成形ディスクの寸法と金型
の収縮率を算出しました。後収縮の測定は、3 つの異なる温
度レベル（150、200、250 °C）でサンプルを 2.5 時間コンデ
ィショニングした後に行いました。
表 12：アルゴフロン® PFA M640 および P450 の代表
的な体積収縮率
射出／充填圧[kg/cm2]
259
344
431
M640
4.83
4.63
4.39
P450
–
4.66
4.43
M640
4.90
4.63
4.39
P450
–
4.70
4.50
M640
4.91
4.70
4.46
P450
–
4.73
4.53
M640
5.19
4.96
4.80
P450
–
5.07
4.92
成形後[%]
150 °C で2.5 時間後 [%]
200 °C で 2.5 時間後 [%]
250 °C で 2.5 時間後 [%]
圧縮成形
アルゴフロン® PFA は圧縮により成形し、シート、ロッド、
フィルムなどの半製品を得ることができます。特定の加工
と完成品の形状に応じて、最も適切な成形条件を選択す
る必要があります。いずれの場合でも、成形温度範囲は
340 ～ 380 °C です。
トランスファー成形
アルゴフロン® PFA を使用して、トランスファー成形によりラ
イニング製品を製造できます。この技術は基本的に次の手
順で構成されます。
• 溶融および可塑
• 高温金型への射出
• 充填および冷却
代表的なトランスファー成形樹脂は、アルゴフロン® PFA
P420 やアルゴフロン® PFA M620 など、低 MFI グレードの
ものです。
金型温度は、金型を非常に低い温度に維持する射出成形と
は異なり、一般的に樹脂の融点よりも高い温度に設定しま
す。低速で射出し、冷却前に一定の保圧時間をおくと最適な
結果が得られます（表 13参照）。次にすばやく冷却すること
を推奨します。
いずれの用途でも使用条件を最適化する必要があります。
たとえば、大きい成形品や樹脂をオーブン内で溶融させる場
合には、低い溶融温度を推奨します。高い溶融温度は、薄い
成形品や、溶融と可塑を押出機で行う場合に推奨します。
表 13：アルゴフロン® PFA の代表的なトランスファー
成形加工条件
溶融／金型温度
[°C]
充填面圧
[bar]
アルゴフロン® .
PFA P420
320 ～ 400 °C
150 ～ 300 bar
アルゴフロン® .
PFA M620
300 ～ 380 °C
150 ～ 300 bar
グレード
/
アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド 17
高温ガス溶接
アルゴフロン® PFA 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る熱可
塑性材料です。特に、高温ガス溶接は、アルゴフロン® PFA
ライナーの熱溶接で一般的に使用されます。溶接した継目
で実施した引張試験にて、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。ア
ルゴフロン® PFA 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
650 °C までの良好な温度制御が可能な900 ～ 1,000 W 以
上の加熱力を持つ溶接ガンを使用します。安定した溶接を
行うには適切な温度測定が非常に重要です。ノズル内部の
ガスの温度を出口から 5 ～ 7 mmの位置で測定することを
推奨します。
溶接に空気を使用する場合は、クリーンで乾燥していること
を確認します。
さまざまな溶接チップが用意されています。一次溶接には高
速溶接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。
環境保全
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、アルゴフロン® PFA の加工時には適切に換気してくだ
さい。過剰な加熱によって刺激または毒性のある煙やガス
が発生することがあります。発生する可能性のある煙やガス
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のための推奨手
順の詳細については、アルゴフロン® PFA 安全データシート
を参照してください。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
溶接する異形品と同じアルゴフロン® PFA グレードの丸形
溶接ロッドを使用します。警告：異なるグレードの異形品の
溶接は推奨しません。このような溶接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テクニカルサービス
の担当者にお問い合わせください。
溶接する表面の付着物を慎重に削り取ります。布で裏打ち
されたシートを使用する場合は、ファイバーが含まれない
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。
18
\ アルゴフロン® PFA デザインおよび加工ガイド
適切なスクレーパーを使用して、2 枚のシート間にV字状の
溝を生成します。不規則な溶接ビードが生成されることがあ
るため、専用工具を使用してください。溶接領域と溶接ロッ
ドを完全にクリーニングします。警告：クリーニング溶剤を使
用すると、ガンからの熱で火災が発生することがあります。
溶接ガンのノズルを真鍮製ブラシでクリーニングし、エアフ
ローを標準の 50 ～ 60 L/min に調整し、溶接ガンの温度を
次の表に従って設定します。
表 14：アルゴフロン® PFA の高温ガス溶接温度
グレード
溶接ガンの温度
[°C]
アルゴフロン® PFA M620
500 ～ 590
アルゴフロン® PFA P420
560 ～ 620
注：本書で推奨する温度は、ノズル内部での測定温度です。
溶接ガンに温度計が付いている場合は、溶接操作を開始す
る前に熱電対を使用して温度を確認してください。
ガンを45 ～ 60 ° の角度に維持して溶接し、溶接ロッドとシ
ートが同時に溶融するように溶接圧と速度を調整します。通
常は、5 ～ 30 cm/minの範囲の溶接速度が適しています。
速度が遅すぎると、溶接ロッド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、溶接ロッドが適切に溶
融せず、2 枚のシート間の溝が溶融した材料で正しく充填さ
れないことがあります。同様に、溶融圧が低すぎると2 枚の
シート間の溝が完全に埋まらず、応力集中点として機能する
凹みが溶接ビードに沿って生じることがあります。
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