真球・微粒子の超高分子量ポリエチレン　　　　　　　　「ミペロン®」PTFE代替の摺動改質剤から多孔質フィルターまで：PR

三井化学が開発した、「ミペロン®」は世界でも類を見ない10μサイズから60μまでのサイズラインナップを持つ微粒子・超高分子量ポリエチレンです。

超高分子量ポリエチレンが持つ、摺動性・耐久性といった性能を、塗料・ゴム・グリース・フィルムといった基材に付与することができ、PTFEの代替材料として使用できます。

また、真球・狭粒度分布の粒子の特徴を活かして、多孔質焼結フィルタにも用いられます。

PTFE代替の流れ、摺動改質剤はどこへ？

ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）は、摩擦係数を下げ、摩耗量を減少させる添加剤として広く使用されています。PTFEを製造する際に、PFOAが発生することがあります。

最近の研究では、このPFOAが、がんや高コレステロール、高血圧などの深刻な健康問題と関連していることが分かってきました。EUではREACH（Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of CHemicals）規則に基づき、2020年7月からPFOA関連物質の製造および市場流通が原則禁止となり、日本でも化審法により規制が強まっています。

PFOAフリーのPTFEも製造されていますが、これらも規制の候補に挙がっており、PTFEの代替品へのニーズは根強くあります。また、近年はPTFE自体の供給も不安定になってきており、価格も高騰しているのが現状です。

そのような課題を解決可能な材料こそ、微粒子・超高分子量ポリエチレン（PE）である「ミペロン®」です。

そもそも超高分子量PEとは

超高分子量PEとは、分子量が50万以上で強度の高いポリエチレンです。分子構造が対象・分子量が高い・炭素と水素のみからなる構造から、低摩擦・高耐久・耐薬品性・非吸水性など非常に多くの強みを持っています（図1）。

ミペロン®は従来100μを超える超高分子量ポリエチレンを小粒径かつ真球形状にした三井化学の機能樹脂なのです。

ミペロン®の基本特性

ミペロン®の強みとしては、

・真球・狭粒度分布が高いこと

・低摩擦係数・高耐摩耗性

が挙げられます。

図2は、ミペロン®の拡大写真ですが粒径が非常に小さくかつ真球状であることが分かります。このことから、各種添加先での分散性に優れます。

また添加剤としてよく使用される樹脂の、摺動性を簡易的に測定したのが図3です。ナイロンビーズやPTFEと比較しても非常に低い摩擦係数を持ちます。
⁠またポリエチレンであるため、FDAやポリ衛協などにも適合しています。

実際の用途

ミペロン®の実際の用途としては、図4のように、塗料、ゴム、グリースの改質やフィルムAB剤、摺動性や耐久性・静音性が求められるさまざまな用途で添加剤として使用されます。

またその微粒・狭粒度分布の特徴を活かして、ミペロン®自身を焼結させて、濾（ろ）過能力の高い多孔質フィルター用途や活性炭フィルターのバインダとしても利用されています。　

各用途での使用方法

塗料改質の場合

溶剤系や水系塗料に添加することで、塗料表面の摺動性・耐久性の向上と艶消し効果を発揮します。実際に測定を行ったものが下図ですが、PTFEやナイロンビーズと比較しても試験耐久時間が長く、摩擦係数が低い状態が長期間維持されます（図5）。　

図5：水系ウレタン塗料に各種添加材を添加した際の学伸摩耗試験の結果

ゴムやプラスチック、金属などさまざまな塗工基材に使用できますが、ゴムとの相性が最もよく、ワイパーやグラスランチャネルなどの自動車用途をはじめ、広く使用されています。

ゴム改質の場合

ゴムに添加することにより、摺動性と耐摩耗性が向上するため（図6）、ゴムロールやゴムベルトなど各種ゴム製品の摺動改質に用いられます。また、硬度の調整も可能でありポリエチレンというピュアな材料であるため、薬栓ゴムなど医療系のゴムにも使用されます。

図6：EPDMのテーバー摩耗試験(左)とショアA硬度

グリース改質の場合

自動車用・食品用グリースなどに使用され、小粒径によるマイクロベアリング効果によって、油膜の耐久性向上および静音化(スティックスリップの削減)に貢献します(図7）。

フィルムAB剤として

一般的に使用されるシリカ・ゼオライトといった無機系のAB剤と比較して、オレフィン系のフィルムと相溶性が高く脱落しにくい材料です。また少量添加で同等のAB性能を発揮できるほか（図8）、粒子が硬くないのでフィルム同士が接触した際にフィルムを傷つけなくて済みます。

焼結フィルターとして

また多孔質フィルターとして、小粒径・狭粒度分布であることから、他の材料を使った場合と比べてより濾過性能の高い焼結フィルターを作ることが可能です（図9）。

【まとめ】摺動性や耐摩耗性を向上させる微粒子の超高分子量ポリエチレン「ミペロン®」

ミペロン®は改質剤として、摺動性や耐摩耗性を向上させる摺動改質剤としてPTFEの代替も可能であり、樹脂の多孔質フィルターとしての使用も可能です。
⁠また、オレフィン系の材料であるためFDAなどにも適合しています。

提供：三井化学株式会社