PFAS（パーフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル物質）は、独自の化学的性質を持つため、長年にわたって電線やケーブルの製造に適した安定した材料でした。現在、環境と健康への懸念から、規制圧力が高まっています。PFASのない未来に備える時が来ました。
フッ素樹脂は、炭素とフッ素の強い結合により、熱やその他の化学物質に対する耐性が非常に高い優れた電気絶縁体です。しかし、それらが「永遠の化学物質」と呼ばれるのには理由があります。PFASは環境に蓄積し、人の健康にリスクをもたらし、数百年、あるいは数千年の間分解されることはありません。
PFASの規制は、特定の用途が完全に禁止されるほどに強化されています。米国とEUは厳格な措置で先頭に立っているが、他の地域もより厳格な規制に向かっている。時間は刻々と過ぎており、より安全な代替品を求める競争が続いています。
製品開発のニーズに合った適切な材料を選択する際の課題、考えられる代替案、重要な考慮事項を見てみましょう。
W&CコンパウンドにPFASを使用する理由
PFASは、熱安定性、耐薬品性、生体適合性、低摩擦などの特性により、最終製品の性能、耐久性、信頼性を高めるのに理想的です。
後者の理由は、PFASが化合物のプロセス添加剤として使われているからです。
ハロゲンフリーでダイドロール形成をしましょう例えば、難燃剤（HFFR）化合物。ワイヤーやケーブルの製造では、押出ダイの周囲に材料が堆積することが重大な問題です。これは、ダイ出口での高いせん断応力によってポリマーが熱劣化または酸化劣化し、ダイリップの周囲に小さな破片が堆積することが原因です。これらが壊れて押し出し成形品に埋め込まれると、表面が不完全になり、短絡の原因となることがあります。
PFASは、表面エネルギーが低く、潤滑特性が低いため、ダイの垂れを最小限に抑えるのに特に効果的でした。同じ性能を持つ代替材料を開発することは複雑な課題です。
W&Cコンパウンドにおける潜在的な代替材料
近年、ワイヤおよびケーブルコンパウンドのPFASに代わる可能性のあるものがいくつか登場しています。これは、垂れ下がりの低減と加工性の向上を目的としています。
-シリコンベースの添加剤 はダイドロールを大幅に減らすことができますが、必ずしもPFASの有効性と完全に一致するとは限らないため、投与レベルが高くなることがあります必須。特に、PDM/シリカ複合材料は、多くのワイヤおよびケーブル用途の加工助剤としてすぐに使用できるソリューションです。製造において果たす役割はますます大きくなっていくことは間違いありません。
PDMS/シリカは両方の材料の有益な特性を兼ね備えています。PDMSは表面エネルギーが低いため、ダイ表面への付着を最小限に抑えることができます。シリカは微小堆積物を除去できるため、よりクリーンな押出成形プロセスと製品の品質向上につながります。高添加量での歓迎すべき副作用としては、摩擦係数の低下 (耐摩耗性の向上)、難燃特性の向上、火災時の煙濃度の低下などがあります。PDM/シリカベースの材料は非常に用途が広く、さまざまな用途に合わせてカスタマイズできます。
-PEG誘導体 は、ダイドロールの低減に特に有望ですが、熱安定性が低いため、温度条件の注意深い管理が必要です。
ケーブル絶縁にPFASを使用する理由
ワイヤやケーブルでのPFASのその他の用途は絶縁です。業界の一般的な絶縁材料にはPFASが含まれています。これらには、ポリテトラフルオロエチレン (PTFE)、フッ素化エチレンプロピレン (FEP)、パーフルオロアルコキシ (PFA)、およびエチレンテトラフルオロエチレン (ETFE) が含まれます。
理解しておくべき重要な点は、それらに含まれるPFASがすべて同じではないということです。実際、ストックホルム条約で規制物質として分類されているのは、PFOS、PFOA、PFHXというごくわずかです。これらは長い炭素鎖からなるPFASの一種で、食物連鎖に沿って生物に蓄積されます。
現在市場に出回っているほとんどのフルオロポリマーはすでにPFOAを含まず、ほとんどの生産者は最初からPFOSやPFHXを使用していませんでした。次世代のフルオロポリマーは、フッ素系界面活性剤（フッ素化乳化剤）を使用しない新しいプロセスで製造されるため、環境中のPFAS汚染を大幅に削減できるはずです。
断熱材の潜在的な代替品
より持続可能な代替品を探す際の課題は、性能と環境管理のバランスを取ることです。今のところ、PFASは、安全性、性能、および運用の継続性が最優先される重要なアプリケーションにとってかけがえのないものです。
たとえば、航空宇宙および防衛通信ネットワークは、信号干渉を減らし、長距離での高周波信号の損失を防ぐためにフルオロポリマーに依存しています。PFASを使用しない実行可能な代替品が引き続き求められています。
ヘルスケア分野でも同様です。ペースメーカーはフルオロポリマーの耐久性に頼っています。カテーテルとガイドワイヤーは、表面が摩擦の少ないため、血管内をスムーズに移動できます。持続可能な代替品を見つけるかどうかは、機械的特性、柔軟性、滅菌方法、生体適合性にかかっています。
-熱可塑性ポリウレタン (TPU) は、一部の医療用ケーブル用途の代替品として実行可能なものの1つです。柔軟性、耐久性、生体適合性、加工のしやすさを提供しますが、耐薬品性や摩擦特性においてフルオロポリマーに完全には匹敵しない場合があります。
-シリコン は比類のない柔軟性と生体適合性を提供しますが、フルオロポリマーほど耐薬品性はありません。
すべての人にとってより安全な未来への進歩
ワイヤーとケーブルの代替品としてのPFASの探求は続いています。特に医療、防衛、通信ケーブルなどの特定の高性能アプリケーションでは、全面的に代替品はありません。
幸いなことに、状況は急速に進化しています。私たちが協力しているすべての主要パートナーは、PFAS代替技術の開発に積極的に取り組んでいます。代替品の入手可能性は時間とともに向上するでしょう。
電線およびケーブルメーカーは、人と地球にとってより安全な製品の開発に力を入れています。一つはっきりしているのは、今こそ配合を再考すべき時だということです。IMCDでは、その可能性を一緒に探求しています。