テトラフルオロエチレン ヘキサフルオロプロピレン共重合体

概要

名称テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体
英語名Fluorinated Ethylene Propylene
略号FEP
分類フッ素樹脂、溶融成形可能なフッ素系熱可塑性樹脂
主な構成単量体テトラフルオロエチレン（TFE）とヘキサフルオロプロピレン（HFP）
主な用途電線被覆、チューブ、フィルム、ライニング、薬液配管、半導体・分析機器部品など

テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体は、一般にFEPと呼ばれるフッ素樹脂である。PTFEに近い耐薬品性、非粘着性、電気絶縁性、耐候性を持ちながら、PTFEよりも溶融成形しやすいことが大きな特徴である。

特徴

  • PTFEに近い優れた耐薬品性を持つ。
  • 溶融成形が可能であり、押出成形、射出成形、フィルム成形、被覆成形に適する。
  • 透明性があり、内部流体の確認が必要なチューブ用途に適する。
  • 低摩擦性、非粘着性、撥水・撥油性に優れる。
  • 低誘電率、低誘電正接であり、高周波・通信ケーブル被覆に適する。
  • 耐候性、耐オゾン性、難燃性に優れる。
  • PTFEより耐熱上限は低いが、PFAと同様に加工性に優れる。
  • 強酸、強アルカリ、多くの有機溶剤に対して安定であるが、高温のアルカリ金属、溶融アルカリ、フッ素化剤には注意を要する。

構造式

FEPは、テトラフルオロエチレン単位とヘキサフルオロプロピレン単位からなる共重合体である。

基本構造は以下のように表される。

－[CF2－CF2]m－[CF2－CF(CF3)]n－

TFE単位によって高い耐薬品性と電気特性を示し、HFP単位によって結晶性が低下し、PTFEよりも低い融点と溶融成形性を持つ。

種類

種類の名称特徴主な用途長所短所
標準FEP一般的なペレットグレードである。チューブ、電線被覆、フィルム、成形部品耐薬品性、透明性、成形性のバランスがよい。PTFEやPFAより高温連続使用にはやや不利である。
高流動FEP溶融流動性を高めたグレードである。細径電線被覆、薄肉チューブ、薄膜フィルム薄肉・高速成形に適する。グレードにより機械強度や耐ストレスクラック性を確認する必要がある。
耐ストレスクラックFEP応力割れ性を改良したグレードである。薬液チューブ、ライニング、配管部材薬液接触と曲げ応力を受ける用途に適する。標準品より選定グレードが限定される。
FEPフィルム溶融押出で得られる透明フィルムである。離型フィルム、保護フィルム、ラミネート、太陽電池関連透明性、耐候性、非粘着性に優れる。機械的剛性は高くない。
導電性FEPカーボンブラックなどを配合した帯電防止・導電グレードである。静電気対策チューブ、半導体薬液搬送部材静電気対策が可能である。透明性は低下し、純粋なFEPより耐薬品性確認が必要である。

代表的な物性値又は機械的性質

項目単位代表値備考
密度g/cm32.12〜2.17フッ素含有率が高く、一般樹脂より高密度である。
融点℃250〜270PTFEより低く、溶融成形が可能である。
連続使用温度℃約200高温用途ではPFAやPTFEとの比較が必要である。
引張強さMPa20〜30グレード、成形条件、温度により変動する。
伸び%250〜350柔軟性があり、チューブ・電線被覆に適する。
曲げ弾性率MPa500〜700剛性は高くなく、柔軟なフッ素樹脂である。
誘電率－約2.1低極性構造により電気絶縁性に優れる。
吸水率%0.01以下吸水が極めて少ない。
燃焼性－UL94 V-0相当難燃性に優れる。

耐薬品性

薬品・溶剤耐性備考
水◎吸水が極めて少なく、安定である。
希硫酸◎酸に対して非常に安定である。
濃硫酸◎常温では良好である。高温条件では確認を要する。
塩酸◎常温で非常に良好である。
硝酸◎酸化性酸にも比較的安定である。
水酸化ナトリウム◎アルカリに対して良好である。
メタノール◎アルコール類に対して良好である。
アセトン◎多くのケトン類に対して良好である。
トルエン◎芳香族炭化水素にも良好である。
ヘキサン◎脂肪族炭化水素に対して良好である。
塩素系溶剤◎多くの場合良好であるが、高温長時間では確認が必要である。
溶融アルカリ金属×フッ素樹脂を侵す代表的な薬品である。
高温フッ素化剤×特殊条件では分解・劣化の可能性がある。

更に詳しくはプラスチックの耐薬品性一覧表を参照。

SP値（溶解度パラメータ）
項目SP値（δ）
MPa1/2		備考
FEP 標準グレード12.6〜13.2低極性で表面エネルギーが低く、多くの溶剤に濡れにくい。
FEP フィルムグレード12.6〜13.2透明性と耐薬品性を両立する。
高流動FEP12.7〜13.3薄肉押出、電線被覆に適する。
耐ストレスクラックFEP12.7〜13.4薬液チューブや応力が加わる用途に適する。
導電性FEP13.5〜15.0カーボン配合により見かけのSP値はやや高くなる。
溶解性の目安

FEPのSP値は低めであるが、C-F結合が強く、結晶性と低表面エネルギーを持つため、単純なSP値差だけでは溶解性を判断できない。一般的な有機溶剤、水、酸、アルカリに対しては非常に安定であり、通常の樹脂より溶剤膨潤や溶解が起こりにくい。

SP値から見た耐溶剤性
薬品・溶剤SP値（δ）
MPa1/2		SP値差評価備考
水47.934.9◎吸水が少なく安定である。
メタノール29.716.7◎アルコール類に対して良好である。
エタノール26.013.0◎常温では良好である。
アセトン20.37.3◎一般的な樹脂では注意が必要な溶剤だが、FEPでは良好である。
酢酸エチル18.65.6◎常温では良好である。
トルエン18.25.2◎芳香族溶剤に対しても良好である。
キシレン18.05.0◎常温では良好である。
ヘキサン14.91.9◎SP値は近いが、FEPは膨潤・溶解しにくい。
シクロヘキサン16.83.8◎脂肪族・脂環式炭化水素に良好である。
ジクロロメタン20.27.2○常温短期では良好だが、高温長期では確認が必要である。
テトラヒドロフラン18.55.5◎多くの樹脂を侵すが、FEPでは一般に良好である。
NMP23.010.0◎高沸点極性溶剤にも比較的安定である。

※SP値差はFEP標準グレードの中央値13.0 MPa1/2を基準として算出した目安である。

評価基準：◎：非常に良好　○：概ね良好　△：注意が必要　×：不適

注意：FEPは一般的な溶剤には極めて安定であるが、高温のアルカリ金属、溶融アルカリ、強力なフッ素化剤、高温高圧条件では劣化・分解の可能性がある。実使用では温度、応力、薬品濃度、接触時間、グレードを確認する必要がある。

製法

FEPは、テトラフルオロエチレン（TFE）とヘキサフルオロプロピレン（HFP）を共重合することで製造される。一般には乳化重合または懸濁重合により得られ、ペレット、粉末、分散液、フィルムなどに加工される。

基本反応式は以下のように表される。

m CF2=CF2 + n CF2=CF-CF3 → －[CF2－CF2]m－[CF2－CF(CF3)]n－

成形加工
加工方法適正特徴
押出成形◎チューブ、電線被覆、フィルムの主加工法である。
射出成形○小型部品、継手、精密部品に用いられる。
圧縮成形○厚肉品や特殊形状に用いられる。
フィルム成形◎透明フィルム、離型フィルム、ラミネート用途に適する。
溶接・熱融着○PTFEより熱融着しやすい。
切削加工○柔軟で変形しやすいため、固定方法に注意する。

詳細な利用用途

  • 半導体製造装置の薬液チューブ、薬液配管、ライニング材
  • 分析機器、医療機器、理化学機器の透明チューブ
  • 通信ケーブル、高周波ケーブル、電線被覆
  • 耐薬品フィルム、離型フィルム、保護フィルム
  • 食品・医薬分野の非粘着部材
  • 耐候性が必要な屋外保護材
  • 腐食性ガス・薬液接触部品
  • 熱収縮チューブ、被覆材、絶縁スリーブ

関連材料との比較

比較材料特徴FEPとの違い選定の目安
PTFE最も代表的なフッ素樹脂で、耐薬品性と耐熱性が非常に高い。FEPはPTFEより耐熱性は低いが、溶融成形しやすい。最高耐熱・最高耐薬品性重視ならPTFE、成形性重視ならFEPである。
PFAPTFEに近い耐薬品性を持つ溶融成形可能なフッ素樹脂である。PFAはFEPより高温用途に強い傾向がある。高温薬液配管はPFA、透明性・電線被覆はFEPが適する。
ETFE機械強度と耐摩耗性に優れるフッ素樹脂である。FEPはETFEより耐薬品性と非粘着性に優れるが、機械強度はETFEが高い。強度重視ならETFE、耐薬品・非粘着重視ならFEPである。
PVDF成形性、機械強度、耐薬品性のバランスがよいフッ素樹脂である。FEPはPVDFより耐溶剤性・非粘着性に優れる。コストと強度重視ならPVDF、強溶剤・高純度用途ならFEPである。
フッ素樹脂PTFE、PFA、FEP、ETFE、PVDFなどを含む樹脂群である。FEPは透明性と溶融成形性を持つ代表的なフッ素樹脂である。用途温度、成形法、薬品、透明性で選定する。

代表的なメーカー

メーカー代表ブランド・製品例特徴
ダイキン工業NEOFLON FEP電線被覆、チューブ、フィルム、成形材料向けに展開される。
ChemoursTeflon FEPフッ素樹脂の代表ブランドであり、押出・成形用途に用いられる。
3MDyneon FEP電線、チューブ、フィルム、産業部材向けに使用される。
AGCフッ素樹脂関連製品フッ素化学技術を持つ国内メーカーである。
Solvayフッ素樹脂関連製品高機能フッ素系材料を展開する海外メーカーである。
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