フッ化水素

FKMは、 ASTM国際規格D1418 ^[1]およびISO規格1629 ^{[2]で定義されている}フルオロカーボンベースのフッ素エラストマー材料のグループです。一般にフッ素ゴムまたはフルオロゴムと呼ばれます。FKMはFluorine Kautschuk Materialの略語です。^[3] すべてのFKMには、共通のモノマーとしてフッ化ビニリデンが含まれており、特定のタイプと機能に合わせてさまざまな他のモノマーが追加され、目的の用途に適合します。

FKMはもともとデュポン社（現在はケマーズ社が所有するブランド名Viton ）によって開発されましたが、今日ではダイキン工業（ダイエル）^{[4] 、} 3M（ダイニオン）^{[5] 、} ソルベイSA（テクノフロン） [ ^6] 、ハロポリマー（エラフター）^{[7] 、} グジャラートフルオロケミカルズ（フルオノックス）^{[8] 、およびいくつかの中国メーカーを含む多くの企業によっても生産されています。フルオロエラストマーは}ネオプレンやニトリルゴムの エラストマーよりも高価です。それらは追加の耐熱性と耐薬品性を提供します。^{[9] FKMは、化学組成、}フッ素含有量、または架橋メカニズムに基づいて、さまざまなクラスに分類できます。

FKM は化学組成に基づいて次のタイプに分類できます。

• タイプ 1 FKM は、フッ化ビニリデン(VDF) とヘキサフルオロプロピレン(HFP) で構成されています。コポリマーは、全体的に優れた性能を示す FKM の標準タイプです。フッ素含有量は約 66 重量パーセントです。
• タイプ 2 FKM は、VDF、HFP、テトラフルオロエチレン(TFE) で構成されています。ターポリマーはコポリマーに比べてフッ素含有量が高く (通常、フッ素含有量は 68 ～ 69 重量パーセント)、耐薬品性と耐熱性が向上します。圧縮永久歪みと低温柔軟性に悪影響が出る可能性があります。
• タイプ 3 FKM は、VDF、TFE、およびパーフルオロメチルビニルエーテル (PMVE) で構成されています。PMVE を添加すると、コポリマーやターポリマーに比べて低温柔軟性が向上します。通常、タイプ 3 FKM のフッ素含有量は 62 ～ 68 重量パーセントです。
• タイプ 4 FKM は、プロピレン、TFE、および VDF で構成されています。タイプ 4 FKM では塩基耐性が向上しますが、特に炭化水素における膨潤特性は悪化します。通常、フッ素含有量は約 67 重量パーセントです。
• タイプ5 FKMは、VDF、HFP、TFE、PMVE、エチレンで構成されています。塩基耐性と硫化水素に対する高温耐性に優れています。^[10]

FKM の硬化プロセスで使用される 確立された架橋メカニズムは 3 つあります。

• ブロックされたジアミンを使用したジアミン架橋。塩基性（アルカリ性）媒体の存在下では、VDF は脱フッ化水素化を受けやすく、これによりポリマー鎖にジアミンを追加できます。通常、酸化マグネシウムを使用して、結果として生じるフッ化水素酸を中和し、フッ化マグネシウムと水に再配置します。現在ではほとんど使用されていませんが、ジアミン硬化は、他の架橋メカニズムと比較して、ゴムと金属の接着特性に優れています。ジアミンは水和できるため、水性媒体ではジアミン架橋が脆弱になります。
• イオン架橋（ジヒドロキシ架橋）は、FKM を硬化させる次のステップでした。これは現在、FKM に使用される最も一般的な架橋化学です。ジアミン硬化よりも優れた耐熱性、改善された加水分解安定性、およびより優れた圧縮永久歪みを提供します。ジアミン硬化とは対照的に、イオンメカニズムは付加メカニズムではなく、芳香族求核置換です。ジヒドロキシ芳香族化合物が架橋剤として使用され、硬化プロセスを加速するために第四級 ホスホニウム塩が通常使用されます。
• 過酸化物架橋は、もともと PMVE を含むタイプ 3 FKM 用に開発されました。これは、ジアミンおよびビスフェノール架橋システムがPMVE を含むポリマー主鎖の切断を引き起こす可能性があるためです。ジアミンおよびビスフェノール架橋はイオン反応ですが、過酸化物架橋はフリーラジカル機構です。過酸化物架橋はビスフェノール架橋ほど熱的に安定ではありませんが、通常、水性媒体および非水性電解質媒体では過酸化物架橋が選択されるシステムです。

フッ素エラストマーは、他のエラストマーと比較して、優れた高温耐性（最大500°Fまたは260°C ^{[11] ）と強力な流体耐性を備えており、オイル、}ディーゼル、エタノール混合物、体液など、多くの種類の化学物質や流体に対して最も効果的な安定性を兼ね備えています。^[4]

フッ素エラストマーの腐食性化学物質に対する性能は、ベースポリマーの性質と、最終製品（Oリングなど）の成形に使用される配合成分によって異なります。一部の配合は、一般的に炭化水素とは互換性がありますが、アセトンやメチルエチルケトンなどのケトン、酢酸エチルなどのエステル溶媒、アミン、酢酸などの有機酸とは互換性がありません。

密度が1800kg/m3以上と^他の多くのエラストマーと簡単に区別できます。これはほとんどのゴムよりもかなり高い密度です。^{[12] [13]}

優れた性能を備えているため、次のようなさまざまな分野で使用されています。

• 化学プロセスや石油精製では、耐薬品性があるため、シール、ポンプ、ガスケットなどに使用されます。
• 分析およびプロセス機器: セパレーター、ダイヤフラム、円筒形継手、フープ、ガスケットなど。
• 半導体製造;
• 食品および医薬品は、液体と接触しても分解されにくいため、
• 航空宇宙：高い動作温度と高高度では、優れた耐熱性と耐低温性が求められます。^[4]

これらは、長期間にわたって皮脂と接触したり、光に頻繁にさらされたりしても摩耗や変色が少なく、高い快適性と汚れ防止性を保証するため、ウェアラブル製品の製造に適しています。^[14]

自動車産業はバイオディーゼルの主な用途分野であり、高効率化への絶え間ない追求により、メーカーは高性能材料へと向かっています。^[15]一例として、エンジンの高熱で劣化し、オイル漏れを起こしたコルヴェアのプッシュロッドチューブの元のネオプレンシールのアップグレードとして使用されるFKM Oリングがあります。FKMチューブまたはライニングホースは、高濃度のバイオディーゼルが必要な場合、自動車やその他の輸送燃料用途で一般的に推奨されています。研究によると、タイプBとF（FKM-GBL-SとFKM-GF-S）は酸性バイオディーゼルに対してより耐性があります。（これは、バイオディーゼル燃料が不安定で酸化するためです。）^[要出典]

FKM O リングは、ナイトロックスと呼ばれる混合ガスを使用するダイバーによって、スキューバ ダイビングで長い間安全に使用されてきました。ナイトロックスに含まれる酸素の割合が増加しても、FKM は発火する可能性が低いため、使用されています。また、酸素が増加した場合にも、FKM は腐食しにくいという特徴もあります。

これらの材料は幅広い用途に使用されていますが、他の種類のエラストマーと比較するとコストが高額です。そのため、航空宇宙分野のように優れた性能が求められる場合にのみ採用する必要があり、低コストの製品には適していません。

FKM/ブチル手袋は、一般的に使用されている手袋（ニトリル製の手袋など）を破壊したり浸透させたりする多くの強力な有機溶剤に対して高い不浸透性を備えています。

高温または火災の際には、フッ素エラストマーが分解し、フッ化水素を放出する可能性があります。残留物は保護具を使用して取り扱わなければなりません。

• マグネシウム/テフロン/バイトン
• FFKM、パーフルオロエラストマー
• FEPM、テトラフルオロエチレン/プロピレンエラストマー
• PVDF、ポリフッ化ビニリデン

• エラストマーの特性 - 耐薬品性リスト (PDF; 0.6 MB)
• フッ素エラストマーを使用した設計 (PDF; 0.8 MB)