監修:関西ポリマー株式会社
フッ素コーティングとは
フッ素コーティングとは、物体の表面にフッ素樹脂を塗布して保護する技術です。
フッ素樹脂は、科学的に安定した分子構造のため、非粘着性、耐摩耗性、絶縁性、耐薬品性に優れており、他に類を見ない特性があります。そのため、様々な用途で広く使用されています。家庭用品の炊飯釜やフライパンを始め、工業関連では、半導体製造装置や搬送装置、金型などあらゆる業種に活用されています。
高温にも耐える性質があり、連続使用温度は260℃もあるため、過酷な温度の中でも特性を発揮します。多くの薬品に対して耐性を持つため、酸・アルカリなどを使用するプラント業界などでも活用されています。フッ素樹脂は非粘着性にも優れており、食品やその他の物質がくっつきにくくなるため、清掃性・作業性が向上します。ただし、使用環境によって劣化することがあり、コーティングが剥がれることもあるため、注意が必要です。
フッ素コーティングの使用用途
フッ素コーティングはその特殊な性質から様々な用途で使用されています。
1. 食品機械
非粘着性が向上するため、食材がくっつきにくくなり、清掃性・作業性が向上します。また、フッ素コーティングが施された菓子成型金型では、焼き上がったケーキや焼き菓子が簡単に取り出すことが可能です。耐熱性も高く、過酷な温度の中で特性を発揮するため、調理器具の耐熱部位に採用されています。
2. 印刷・包装機器
フッ素樹脂は、化学反応が起こらず、摩擦係数が低くなるため、滑り性に優れています。その特性からローラーなどの摺動部分に使用されています。薬品に強い耐性もあるため、タンクや液槽にコーティングすることで基材を保護します。
3. プラント・薬品
フッ素樹脂は、不活性で薬品に侵されることがありません。しかし、コーティング面が薄い場合は、皮膜にピンホール（小さい穴）が生じやすく、そこから薬品が浸透し素材を腐蝕させるので、ピンホールレス仕様の厚膜フッ素樹脂コーティングを施工します。300～800μmと分厚い皮膜にすることで、薬液の透過速度を抑制します。優れた耐蝕性のため、プラント機器に使用されています。
4. 自動車産業
耐摩耗性が高いためエンジン部品の摩耗を軽減して耐久性を向上させます。フリクションの低減によりエンジンの効率が向上させることも可能です。また、ガスケットやOリングにフッ素コーティングが施されることで、シール性や耐薬品性が向上し、液体やガスの漏れを防ぎます。
5. 医療機器
滑り性に優れたフッ素樹脂コーティングは、血液や汚れが表面に付着しにくくなります。これにより、手術時や医療処置時に器具の使用が容易です。また、清掃を簡単に行えるため、衛生面にも貢献します。
フッ素コーティングの原理
フッ素コーティングの優れた特性は、フッ素原子と炭素原子の結合の強さに由来しています。フッ素樹脂は特殊な化学構造を持ち、その特性がコーティングの効果を生み出す仕組みです。
フッ素樹脂はポリテトラフルオロエチレン (PTFE) などの化合物であり、その特異な化学構造から優れた性能を数多く有しています。フッ素樹脂は、フッ素原子と炭素原子の結合が強固であり、化学反応が起きづらいため、優れた滑り性を発揮します。また、耐久性に優れ、高温にも耐えることができるため、調理器具の高温調理や自動車部品などの高温環境での使用に最適です。耐薬品性も高いため、化学物質や腐食に対しても強い耐性を持ちます。
フッ素コーティングはフッ素樹脂を液状または粉末状にして対象物の表面に塗布します。その後、適切な温度と時間で焼成させることで施工する仕組みです。固化されることによってフッ素樹脂が表面に強固に結合し、表面のなめらかさと耐久性が得られます。
フッ素コーティングの種類
フッ素コーティングにはいくつかの異なる種類があります。主な種類は以下です。
1. PTFE (ポリテトラフルオロエチレン) コーティング
PTFEコーティングは最も一般的で広く使用されるフッ素コーティングです。非粘着性や耐熱性、絶縁性といった優れた性能を数多く持つため、食品加工業や印刷機械、産業用途などで広く利用されます。ピンホールが多いため、耐蝕目的には適していません。テフロンは有名なフッ素樹脂の商標名の一つです。
2. PFA (パーフルオロアルコキシアルカン) コーティング
PFAコーティングはPTFEに似た性質を持ち、非粘着性や耐熱性、耐蝕性といった優れた性能を有しています。また、PFAはPTFEよりもピンホールが少ないため、耐薬品性が高く、より広範な化学物質に対して耐性を示すため、化学産業や実験器具に使用されることが多いです。
3. FEP (パーフルオロエチレンプロペンコポリマー)コーティング
FEPコーティングもPTFEと似た特性を持ち、優れた性能を有しています。PFAと同様でピンホールが少ないため、耐薬品性が高く、化学産業で使用されています。
4. ETFE (エチレンテトラフルオロエチレン) コーティング
ETFEコーティングは、PTFEやPFAと比較すると耐薬品性や耐熱性が劣ります。一方で、低温で加工できることや高い耐候性などを持つため、低温環境下での耐蝕用途や建造物に使用されています。
本記事はフッ素コーティングを製造・販売する関西ポリマー株式会社様に監修を頂きました。
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