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フッ素樹脂は1937年にPCTFE、 1938年にFluoropolymerに代表されるPTFEが発見され、その後1959年と1972年にそれぞれFEPとPFAが商用化されました。そして、これらの他にもPVDF、ETFEなど数多くのフッ素樹脂が開発され、それぞれの機能的長所(ノンスティック性、電気的安定性、耐熱性、耐化学性など)を活用して情報通信・宇宙通信・光通信・自動車・建築・半導体・電気電子分野など多くの産業分野で展開されています。

フッ素樹脂が特徴的な機能的長所を有する理由は、F原子の高い電気陰性度(Electronegativity)と小さな原子半径によるC-F Bondの強い結合力と低分極性(low polarization property)などの差別化された分子構造に起因するためです。つまり、高分子に含まれているH(Hydrogen)原子がF(Fluorine)原子に置換される場合、既存のC-H系の高分子とは異なる特徴的な特性を持つようになります。

以下の表は主要なフッ素樹脂に対する主要物性数値です。 (この表に表記された数値は一般的な値であり、測定方法によって異なることがあります。)

フッ素樹脂(Fluoropolymer)はこの特徴な性質からエンジニアリングプラスチック(Engineering plastic、別名、ENPLA)とも呼ばれています。一般的に使用温度100℃を基準に、それより低ければ汎用プラスチック、それより高いとエンジニアリングプラスチックに区分します。その中でも150℃以上の条件で使用できる素材を特殊エンジニアリングプラスチックまたはスーパーエンジニアリングプラスチックに分類することもあり、これにはフッ素樹脂(Fluoropolymer)以外にもPEEK樹脂(Polyetherketon)、ポリスルホン(PSF; Polysulfone)、ポリアリレート(PAR; polyarylate)、ポリエーテルイミド(PEI; Polyetherimide) 、ポリエーテルスルホン(PES; Polyether sulfone), ポリフェニルスルホン(PPS; Polyphenylsulphone), ポリイミド(PI; Polyimide)が含まれます。一方で、超高分子ポリエチレン(UHMW-PE; Ultra High Molecular Weigh Polyethylene)は耐摩耗性と低い摩擦係数、電気的絶縁特性と優れた誘電特性を持っていると知られているものの、使用可能な温度範囲が-34~107℃程度なので、PTFEとは比較するほどの耐熱性能を実現できません。

フッ素樹脂(Fluoropolymer)の主な特長及び用途例

耐候性/UV耐久性 Weather resistance/UV Resistant(用途例:建築用遮光膜材等)

低摩擦/非粘着性 Low Friction/Nonstick Smooth Surface(用途例: ドライベアリングやシート、潤滑剤や減摩材など)

高い誘電率と低い伝送損失 High Dielectric Strength & Low Electrical Loss(用途例: 情報通信装備、航空電子産業、レーダーアンテナ、車載ADAS向けレーダーなど)

耐薬品性と耐熱性 Chemical & Temperature Resistant(用途例:半導体工程用部材、毒劇物システム、耐熱両面テープ、耐熱性が必要なテープ各種など)

難燃性 Flame-retardant(用途例:建築内外装材、絶縁被覆材など)

低屈折率 Low refractive index(用途例:ポリマー光ファイバ等)

PTFE(Polytetrafluoroethylene)は、フッ素樹脂の中でも最も優れた物性を持っているため、フッ素樹脂の代表的な材料と呼ばれています。 260℃までの環境でも使用でき、-65℃の温度でも物理的特性を失わず、多様な化学的環境に影響を受けず、広範囲な周波数帯にわたって高い絶縁性、低い損失率および高い表面抵抗を持っています。特に、非常に優れた低い誘電損失(Low Df)特性を持つため、通信システムのCCLに適用すると、回路の信号損失および発熱量を減らすことができるので、信号の効率が上がり、複雑な電子回路の形成が可能で、より薄い製品の実現が可能です。そのため、柔軟な回路設計が可能となり、小型化やパフォーマンスの高い回路を実現することができます。

フッ素樹脂(Fluoropolymer)はこの特徴な性質からエンジニアリングプラスチック(Engineering plastic、別名、ENPLA)とも呼ばれています。一般的に使用温度100℃を基準に、それより低ければ汎用プラスチック、それより高いとエンジニアリングプラスチックに区分します。その中でも150℃以上の条件で使用できる素材を特殊エンジニアリングプラスチックまたはスーパーエンジニアリングプラスチックに分類することもあり、これにはフッ素樹脂(Fluoropolymer)以外にもPEEK樹脂(Polyetherketon)、ポリスルホン(PSF; Polysulfone)、ポリアリレート(PAR; polyarylate)、ポリエーテルイミド(PEI; Polyetherimide) 、ポリエーテルスルホン(PES; Polyether sulfone), ポリフェニルスルホン(PPS; Polyphenylsulphone), ポリイミド(PI; Polyimide)が含まれます。一方で、超高分子ポリエチレン(UHMW-PE; Ultra High Molecular Weigh Polyethylene)は耐摩耗性と低い摩擦係数、電気的絶縁特性と優れた誘電特性を持っていると知られているものの、使用可能な温度範囲が-34~107℃程度なので、PTFEとは比較するほどの耐熱性能を実現できません。