PCTFE (ポリ(クロロトリフルオロエチレン)) は、クロロトリフルオロエチレンの重合によって形成されるエンジニアリング プラスチックであり、独特の物理的および化学的特性を示します。密度は 2.10 ～ 2.18 g/cm3 の範囲で、引張強度は 30 ～ 42 MPa に達し、破断点伸びは約 20% に達し、優れた機械的強度と硬度を示します。 PCTFEはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)に比べて剛性が高く、耐低温性に優れ、-200℃～132℃の温度範囲で長期安定性を維持します。さらにPCTFEは、ほとんどの強酸、強アルカリ、有機溶剤（ハロゲン化物を除く）に対して良好な耐食性を示すとともに、高い透明性、低いガス透過性、絶縁耐力15kV/mmを超える優れた電気絶縁性を備えています。
PCTFE ロッドは通常、旋削によって機械加工され、ガスケットやその他のコンポーネントが製造されます。
PCTFE の固有の特性により、機械加工されたロッドは高性能シールの製造において大きな利点を示します。
卓越した極低温シール性能: PCTFE は、極低温条件 (液体窒素、液体酸素環境など) で脆化することなく優れた靭性と寸法安定性を維持するため、極低温バルブ、ポンプ、容器のシールに最適です。
優れた耐食性とバリア性：塩素ガス、液体塩素、強酸化剤（発煙硝酸、濃硫酸）、強酸、強アルカリ、各種有機溶剤に対して優れた耐性を示します。ガス透過性が極めて低いため、腐食性ガスや真空環境でも確実にシールできます。
優れた寸法安定性と低クリープ: PTFE と比較して、PCTFE は硬度と剛性が高いため、長時間の圧力下でも変形が最小限に抑えられます。これにより、シール圧力がより効果的に維持され、シールの寿命が延長され、コールドフローによる漏れが減少します。
厳しい清浄度と汚染のない要件を満たします: PCTFE の固有の化学的不活性、低いガス放出率、および最小限の浸出は、半導体製造、バイオ医薬品、食品加工、およびその他の高純度産業の厳格な清浄度基準に準拠しています。
優れた機械加工性：PCTFEロッドは、旋削、フライス加工などのプロセスにより、シールガスケット、バルブシート、Oリングバックリング、パッキンリングなどの複雑な形状に精密に加工でき、カスタマイズされた要件を満たします。
3.PCTFEロッドの代表的な用途
PCTFE ロッドから製造されたシールは、次の重要な用途に優れています。
極低温工学: 液体酸素、液体窒素、液化天然ガス (LNG) などの媒体の貯蔵および輸送機器のバルブ、ポンプ、フランジのシール。
腐食性の高い化学処理: クロールアルカリ産業 (塩素および湿式塩素の取り扱い)、強酸 (特に発煙硝酸)、および強力な酸化剤移送システムにおけるポンプ、バルブ、反応器のシール。
真空システム: 極めて低いガス透過率を必要とする超高真空 (UHV) フランジ シール。
航空宇宙および防衛: 燃料および酸化剤システムおよび特殊な環境条件下でのシール用途。
4.選定時の注意点
PCTFE ロッドには大きな利点がありますが、実際の選択時にはいくつかの考慮事項を考慮する必要があります。
高温制限: 長期使用の最大温度は約 132°C (グレードおよび適用応力によって異なります) であり、PEEK や PI などのエンジニアリング プラスチックよりも低くなります。高温が続く環境には不向きです。
弾性と復元力: PCTFE は本質的に硬い熱可塑性プラスチックです。その弾性率は PTFE の弾性率を上回っていますが、ゴムよりも大幅に低いままです。通常、高い弾性を必要とするダイナミック O リングには直接使用されず、ガスケット、バルブ シート、V パッキング リング、または O リングの剛性バッキング リングとして適しています。
機械加工と取り付け: ロッドストックから機械加工されたシールの場合、表面仕上げとシール面の平坦度はシール性能にとって重要です。取り付けの際には、応力集中によるクラックを防ぐために、適切な予圧を加える必要があります。
PCTFE ロッドの基本特性と極低温バルブシールへの応用
1.低温バルブシールの基本要件
低温バルブシールは、低温靱性、シール安定性、媒体適合性に対する耐性という 3 つの主要な要件を満たさなければなりません。
第一に、この材料は、極低温での脆性破壊を防止するために優れた低温靱性を示し、動作中の圧縮や摩擦に故障なく耐えられるようにする必要があります。第二に、熱膨張と収縮が最小限で優れた寸法安定性を示し、収縮による隙間によって引き起こされる漏れを防ぐ必要があります。同時に、液体窒素や LNG などの揮発性媒体の透過をブロックするために、低い透過性を備えていなければなりません。第三に、シーリング材料は、長期的なシーリングの完全性を維持するために、液体酸素や冷媒などの極低温媒体と化学的に適合し、化学反応や膨張/軟化に耐える必要があります。従来のゴムやプラスチックではこれらの要求を満たすことができないため、極限条件下での安全で信頼性の高い動作を保証するには、強化ポリテトラフルオロエチレン (PTFE)、PCTFE、金属シールなどの極低温バルブ用の特殊なシール材が必要になります。
2.PCTFEロッドの低温適応性
PCTFE ロッドは、実際の用途における重要なシールの課題に対処します。
低温靱性に関しては、PCTFE ロッドは -200°C の極寒でも弾性と耐衝撃性を維持し、従来のプラスチックとは異なり脆性破壊を回避します。たとえば、航空宇宙用途の極低温推進システムのバルブでは、バルブが -196°C の液体窒素環境で頻繁に開閉するため、PCTFE ロッドから製造されたシールは繰り返しの圧縮と振動に耐えます。長期間使用した後でも、完全なシール面を維持します。
シールの安定性に関して、PCTFE ロッドは約 6×10-5/°C (20 ～ 100°C) という低い線膨張係数を示し、ゴム材料 (通常は 1×10-4/°C を超える) よりも大幅に低くなります。これにより、低温での寸法収縮が最小限に抑えられ、バルブ表面に対する密閉性が維持され、隙間が防止されます。さらに、ガス透過性が非常に低く、PTFE と比較してメタンや酸素などの極低温媒体の透過速度がはるかに低く、媒体の透過や漏れを効果的に防止します。
媒体適合性に関しては、PCTFE ロッドはほとんどの極低温媒体による腐食に耐えます。たとえば、冷凍装置用の極低温バルブでは、PCTFE ロッドは R32 冷媒にさらされても膨潤や化学分解を示しません。液体酸素バルブ内では、酸素と反応したり、安全上の問題を引き起こしたりすることはありません。この互換性により、シール材料を頻繁に交換することなく、さまざまな極低温バルブの用途に適応できます。
3.PCTFEロッドの用途
これらの特性を考慮すると、PCTFE ロッドから機械加工されたシールは、要求の厳しいさまざまな極低温バルブに広範な用途が見出されます。
液化天然ガス (LNG) システム: -162°C という低い温度で動作する、LNG 受入ターミナル、液化プラント、運搬船、再ガス化ターミナルの極低温グローブ バルブ、ボール バルブ、バタフライ バルブ用のステム シールとシート シール。
産業ガス分野: 液体窒素 (-196 °C)、液体酸素 (-183 °C)、液体アルゴン (-186 °C) および同様の物質の製造、保管、輸送、および利用のためのバルブ シール。
空気分離装置：大型空気分離装置内の極低温液体ポンプおよび極低温バルブのシール。
極低温研究: 液体ヘリウム、液体水素、および同等の物質を扱う超低温実験装置の特殊バルブのシール部品。
