半導体工場の超純水・薬液ラインで使われるPVDF配管。

その接合に用いるのが「融着」です。

金属配管の「溶接」や塩ビ配管の「接着」と混同されがちですが、まったく別の技術です。

結論:材質が決まれば接合方法も決まる

超純水や薬液の配管にステンレスを使うと金属イオンが溶出し、流体を汚染します。だから樹脂を使う。その樹脂の中でも、耐熱性・耐薬品性・低溶出を高いレベルで満たすのがPVDFです。

PVDF融着とは

配管の接合面を専用ヒーターで加熱して溶かし、圧着して一体化させる接合方法です。接着剤も溶加材も使わず母材同士が結合するため、継手部分にも母材と同じ清浄性が保たれます。塩ビの接着接合が接着剤という異物を介在させるのとは、ここが根本的に違います。

主な方式は次の3つです。

バット(突合せ)融着 — PVDF配管の基本。端面を突き合わせて加熱・圧着する。内外面に「ビード」(溶融樹脂の盛り上がり)が生じる

IR融着(赤外線融着) — ヒーターを接触させずに加熱するため、ヒーターからのコンタミネーションがない。ビードも小さくなるがゼロにはならない

ビードレス融着 — 管内にインサートを挿入した状態で圧着し、内面にビードもすき間も残さない。超純水ラインの本命

選定・施工を間違えるとどうなるか

① 内面のビード・段差がパーティクル源になる

接合部に段差やすき間が残ると滞留部になり、蓄積した微粒子があるとき剥離してウェハ側に流れ込みます。原因を配管接合部だと特定できないまま、「たまに起きる歩留まり低下」として何ヶ月も調査が続くことになります。

② 材質が薬液に合っていない

PVDFは万能ではありません。強アルカリやアミン類(NaOH、TMAH現像液など)では脱フッ化水素反応を起こして着色・脆化するため使えず、PFAやPPを選ぶ必要があります。薬液の種類・濃度・温度を踏まえた選定が前提です。

③ 融着条件を守らずリークする

加熱温度・加熱時間・圧着圧力・冷却時間は、材質と口径ごとにメーカーが規定しています。加熱不足なら強度が出ずに後からリークし、過加熱なら樹脂が熱分解して内面性状が悪化します。融着は外観がきれいでも内部が融着不足のことがある——だからこそ施工条件の記録とトレーサビリティ管理が品質そのものになります。

そしてクリーンルーム内は工事単価が高く、稼働後はラインを止められません。選定・施工ミスの本当のコストは材料費の差ではなく、後戻りできないことにあります。

【お問い合わせ】

当社は大分県大分市を拠点に、半導体工場のクリーンルーム内工事を手がけています。PVDF融着、薬品供給配管をはじめ、各種配管工事、機械器具設置工事、電気設備工事まで一貫してご相談いただけます。

※本記事は一般的な技術情報です。実際の材質・工法選定は使用条件およびメーカーの技術資料に基づいてご判断ください。