フッ素樹脂加工とは？
特性・用途・テフロンとの違いは？

フッ素樹脂加工のことを「テフロン加工」と呼ぶこともあります。テフロンとはゲマーズ社（旧デュポン社）が開発したポリテトラフルオロエチレンというフッ素樹脂のことを指し、テフロンという言葉は同社によって商標登録されています。したがってテフロン加工はフッ素樹脂加工の一部ではありますが、フッ素樹脂加工＝テフロン加工というわけではありません。

ゲマーズ社のテフロン加工技術を用いたフライパンが爆発的に売れたため、テフロン加工がフッ素樹脂加工の代表格のような存在になったのです。

フッ素樹脂の代表格は前述のとおりポリテトラフルオロエチレンで、世界シェアの約6割を占めていますが、それ以外にも溶解性に優れたPFA（パーフルオロアルコキシアルカン）、機械的特性に優れたETFE（エチレン-テトラフルオロエチレンコポリマー）、溶解成型が可能なFEP（パーフルオロエチレン-プロペンコポリマー）など、フッ素樹脂にはさまざまな種類があります。フッ素樹脂の種類を以下に一覧表形式でまとめました。

フッ素樹脂には数多くの機械的特性があり、金属やセラミックスなどの素材を補ってくれます。たとえば鉄でできたフライパンで油を敷かずに肉や魚を焼くとくっついてしまい、焦げ付きも発生します。テフロン加工されたフライパンであればその心配はありません。このように、フッ素樹脂加工を施すことで、さまざまなメリットが得られます。

ここからはフッ素樹脂の特性について見ていきましょう。

耐熱性

耐熱性とは熱にどれくらい耐えられるのか？を示します。フッ素樹脂の耐熱性は非常に高く、たとえばポリテトラフルオロエチレンやパーフルオロアルコキシアルカンであれば260℃程度まで耐えられます。

耐薬品性

フッ素樹脂は薬品に対する耐性も高いです。金属は薬品に触れると化学反応を起こしますが、フッ素樹脂加工を施せばそれを防ぐことができます。ポリテトラフルオロエチレンやパーフルオロアルコキシアルカンは酸性やアルカリ性、さらには有機溶剤にも耐えることが可能です。

耐摩耗性

フッ素樹脂は摩擦係数が非常に小さいため、耐摩耗性にも優れています。機械の部品などに用いることで摩耗を防ぐことができ、動きもスムーズになり騒音も抑えることが可能です。ポリテトラフルオロエチレンは摩擦係数が0.1、パーフルオロアルコキシアルカンは0.2です。鉄の摩擦係数は0.52なので、いかに小さいかがわかります。

耐候性

金属は長い間屋外に放置しておくと雨や雪、あるいは空気中の湿気によって腐食してしまい、一般的なプラスチックや樹脂に関しても水や紫外線によって劣化してしまいます。フッ素樹脂は非常に耐候性にも優れ、20年以上屋外に晒しても強度が変化しないとされています。

非粘着性

金属や樹脂・プラスチックに粘着性が高い物質が付着するとやがて固化してしまいます。フッ素樹脂は非粘着性が非常に高く、表面が滑りやすいため、物質の定着を防ぐことができます。

絶縁性

絶縁性とは電気の通しにくさのことを指します。鉄の誘電率は17.5、アクリル樹脂は2.7～4.5です。一方、ポリテトラフルオロエチレンやパーフルオロアルコキシアルカンは2.1ほどで電気を通しくいため、絶縁体としても活用できます。

まずはフッ素樹脂加工を施す母材を預かり、数量や状態を確認します。加工条件なども鑑みて依頼通りの加工ができるかどうか？どのような加工を行えばいいのか？といったことを判断します。

母材表面に付着している油を取り除きます。特に金属はサビ防止に油が塗られていることも多いです。溶剤洗浄などを用いて油を溶かしたり空焼きして油分を焼き払ったりして母材をきれいな状態にします。

フッ素樹脂が定着しやすいように、研磨剤を打ち付けることで表面に細かい凹凸をつけるブラスト処理や、化学的な処理によって表面に皮膜を形成させる化成処理を行います。また、場合によっては溶解させた金属やセラミックを用いて塗膜を形成させることもあります。

いよいよフッ素樹脂加工の本丸です。フッ素樹脂が含まれている塗料を母材に塗布します。母材の種類や求める性能によって塗装の回数は変わってきます。複数回塗装を行う場合は、一度乾燥させてから再度塗料を塗布します。

水性塗料や溶剤性の塗料を用いる場合、コートが完了したら塗料を乾かします。前述のとおり、複数回コートを行う場合は、乾燥後に再度塗装作業を行います。

塗料が乾燥したら焼き付けを行います。焼成炉で加熱することで、塗料中に含まれているフッ素樹脂が母材により強固に定着します。

以上の工程がすべて終わったら検査を行います。しっかりと塗装ができているか？塗膜の厚みが適正であるか？を細かく確認し、不備がある場合は再度コート作業からやり直します。検査に合格したら出荷です。