(本記事は翻訳されたものです。)

パーフルオロエラストマー（FFKM）は、極めて優れた耐薬品性と耐熱性を兼ね備えたエラストマー材料の最高クラスに位置付けられています。半導体製造、化学プロセス、航空宇宙、石油・ガスといった産業で広く使用され、他のエラストマーでは対応できない過酷な環境下でもシール性能を維持します。

しかし、FFKMコンパウンドの性能はベースポリマーだけで決まるわけではありません。フィラー（補強材） は、機械的・熱的・化学的特性を大きく左右し、圧縮永久ひずみ、熱伝導性、耐摩耗性、耐薬品性、さらにはアウトガス発生量に直接影響を与えます。特にプラズマ環境、真空チャンバー、クリーンルームといった高感度な用途では、フィラー選択が決定的な要素となります。

FFKM配合に使用されるフィラーは大きく分けて ポリマー／有機系フィラー と 従来型の金属酸化物／無機フィラー の2種類。それぞれに特有の利点と制約があり、実際のシール性能に直結します。

FFKMコンパウンドにおけるフィラーの役割

フィラーは、特定の性能を引き出すためにエラストマーに添加されます。主な効果は以下の通りです。

• 補強性: 硬度、引張強度、変形抵抗を調整。

• 熱管理: 一部のフィラーは耐熱性や熱伝導性を向上。

• 耐薬品性: 化学安定性を強化、または制限する場合もある。

• 成形性: 成形加工性やシール部品の品質安定性に影響。

したがって、柔軟性・耐久性・耐環境性のバランスを取るためには、最適なフィラー選択が不可欠です。

アウトガスにおけるフィラーの影響

アウトガスとは、材料が真空や高温、プラズマに曝されたときに内部に捕捉されたガスや揮発性成分が放出される現象です。シーリング材料における過剰なアウトガスは以下のリスクをもたらします。

• 半導体ウエハーや光学部品の汚染

• 真空チャンバーの安定性低下

• 材料劣化やシール寿命の短縮

フィラーはFFKMコンパウンドの多孔性、密度、純度を変化させ、それがアウトガスレベルを左右します。

従来型の金属酸化物／無機フィラー

FFKMには従来から、カーボンブラック、シリカ（SiO₂）、二酸化チタン（TiO₂）、酸化アルミニウム（Al₂O₃）といったフィラーが使用されてきました。

そのため、無機フィラー入りのFFKMは、主に 石油・ガス、化学プラント、重工業用途 に用いられています。

ポリマー／有機系フィラー

一方、ポリマー系または有機系フィラーは、FFKMのクリーン性能を最大化するために設計されています。

ポリマー系フィラーは、半導体、航空宇宙、製薬・バイオ産業 のように、純度・柔軟性・耐薬品性が重視される分野で急速に採用が拡大しています。

実際の用途への影響

フィラーの種類は、どの産業に適したFFKMかを直接決定づけます。

• 半導体製造: クリーン性能と低粒子発生が必須のため、ポリマー系フィラーが主流。無機フィラーは汚染リスクのため敬遠される。

• 石油・ガス: 高圧・高温環境では、カーボンブラックなど無機フィラーが強度確保のために有効。

• 化学プロセス: 媒体によって選択が異なる。高純度用途ではポリマー系、強度要求が高い場合は無機系を使用。
  
  

結論

フィラーは単なる添加物ではなく、FFKMコンパウンドの性能を左右する重要な要素です。

• 無機フィラーは高い補強性と耐熱性を提供しますが、粒子発生やアウトガスのリスクを伴います。

• ポリマー系フィラーは耐薬品性、柔軟性、低汚染性に優れ、半導体や航空宇宙など純度重視の分野に不可欠です。

用途に応じて適切なフィラーを選択することで、最も過酷な環境でも高い信頼性を持つFFKMシールを実現できます。