DLMP®を使用したViton®フッ素エラストマーの加工
関連する名称： |
FKM®、フッ素エラストマー、Tecnoflon® |
化学名： |
N/A – 化学的性質はFKM等級によって異なる |
メーカー： |
DuPont™ |
Viton®は、DuPont™ Performance Elastomersが開発した熱硬化性フッ素エラストマーの一種です。Viton樹脂は、2種以上のフッ素重合体で構成されています。全部で4つのViton基本タイプがあります。
1. Viton® A - ヘキサフルオロプロピレン（HFP）とフッ化ビニリデン（VDFまたはVF2）の共重合体
2. Viton® B - HFP、VF2、およびテトラフルオロエチレン（TFE）の三元重合体
3. Viton® F - HFP、VF2、およびTFEの三元重合体
4. GLT、ETP、GFLTなどの特殊グレード - 一般に、耐薬品性を高めるためのエチレン、TFE、およびペルフルオロメチルビニルエーテル（PMVE）の組み合わせが含まれます。
Vitonは、高温、化学薬品、大気酸化、および日光暴露への耐性があることでよく知られています。このような特性から、Vitonは、航空宇宙、自動車、化学、油圧などの要求の厳しい用途に適しています。Vitonの形状にはシート、チューブ、およびコードがあり、色は黒です。
Viton®とDLMP®技術
耐熱性と耐酸化性に優れた材料特性を持つVitonは、デジタルレーザー加工（DLMP®）技術に対応できます。これらの特性がDLMPの結果に及ぼす影響については、以下のセクションで詳しく説明します。
レーザーエネルギーとVitonとの相互作用によって生じる効果は、材料のアブレーションと材料改質です。下図は、レーザーエネルギーとVitonの間の特異な相互作用による効果と可能な加工を示しています。Vitonの場合、レーザー切断、レーザー彫刻、およびレーザーマーキング加工を適用できます。レーザーエネルギーで材料を除去して、材料を切断、彫刻、またはマーキングすることができます。または、レーザーエネルギーで表面の特性を変化させて、目に見えるマークを形成することができます。これらの加工については、それぞれ以下のセクションで説明します。
詳細については、当社のレーザー加工に関するホワイトペーパーをご覧ください。
材料のアブレーション
Vitonは、CO2レーザーエネルギー（波長=10.6μm）をよく吸収します。Vitonがレーザーエネルギーを吸収すると、光エネルギーを分子振動（熱）にすばやく変換します。十分な熱が発生すると、Vitonは熱分解を起こし、分子構造のさまざまなポイントで分子結合が分解します。レーザー光路にある材料は除去され、蒸気と微細な黒い粉末が発生します。CO2レーザーは、Vitonのレーザーアブレーション専用です。
レーザーの焦点または光路のすぐ外側にある材料は一部の熱を伝導しますが、完全かつ徹底したアブレーションを行うには不十分です。この領域は、しばしば熱影響域（HAZ）と呼ばれます。Vitonの場合、Vitonは劣化温度が高いため、実質的にはHAZが生成されません。そのため、隣接面は変形することなく伝導した熱に耐えることができます。DLMPの概要で述べたとおり、材料の厚さに最適な出力を選択することで、熱影響を最小限に抑えることができます。
材料特性の改質
先ほど述べたように、10.6μmのCO2レーザーは、切断や彫刻を目的とした材料の除去にとても有効です。しかし、CO2レーザーはコントラストを生成するのに効果的ではありません。コントラストを生成するには、ファイバーレーザーが適しています。Vitonは、1.06μmのファイバーレーザーエネルギーも吸収して熱に変換します。表面に適用する出力を厳重に制御すれば、材料を除去せずにコントラストを生成できます。この結果できたマークは、明るい茶色になります。漂白またはフォーミングとも呼ばれるこの加工は、残留物や粉末を残しません。
レーザーマーキング（表面）
Vitonの表面にファイバーレーザーでマーキングすることで、番号、テキスト、バーコード、写真などの情報を伝達できます。マークは恒久的で、ほどよいコントラストが得られるため、印字方法に代わる魅力的な方法となります。あまり明るいマークではありませんが、人や機械が情報を判読するのには十分です。
複合加工
複数の加工をVitonに適用することができます。材料を動かしたり再固定したりする必要はありません。この例は、複数の加工を組み合わせた例（シートストックからVitonをカットし、チャネルを材料に彫刻し、シリアル番号を表面にマーキングする）を示しています。彫刻とマーキングは通常、結合加工での切断前に行います。
環境、衛生、および安全に関する考慮事項
レーザーと材料間の相互作用では、ほぼ常にガス状流出物や粒子が生成されます。CO2レーザーを使用したVitonのレーザー加工では、複合ポリマーの化学的性質により、さまざまなフッ素含有ガスが発生します。中でも注目すべきは、この流出物に含まれているフッ化カルボニルおよびフッ化水素です。これらのガスや粒子は、政府の規制に従って外部環境に排出する必要があります。あるいは、流出物を最初にろ過システムで処理してから外部環境に排出することもできます。Vitonは高熱への耐性がありますが、十分なレーザーエネルギーが加えられれば、発熱反応を引き起こす場合があります。そのため、Vitonのレーザー加工を常に監視する必要があります。
