PVC とシリコン チューブ: どちらを選択すべきですか?

シリコーンチューブは、高温、食品グレード、医療用、および長期的な柔軟性の用途に適した選択肢ですが、PVC チューブは、周囲温度での汎用流体移送にはよりコスト効率の高いソリューションです。 主要な違いは、耐熱性と材料の純度に帰着します。 シリコーンチューブ 標準の PVC チューブは、-60°C ～ 200°C (-76°F ～ 392°F) の連続使用に耐え、本質的に毒性がありませんが、標準の PVC チューブはおよそ 0°C ～ 60°C (32°F ～ 140°F) で定格されており、時間の経過とともに可塑剤が浸出する可能性があります。熱、蒸気、蠕動ポンプ、食品との接触、または繰り返しの滅菌を伴う用途には、シリコーンが適切な材料です。室温の水、空気、または低刺激の化学薬品用の低コストの透明チューブが必要な場合、PVC は数分の 1 の価格で十分な性能を提供します。

PVC とシリコン チューブ: 仕様の並べて比較

以下の表は、実際の用途で PVC チューブとシリコーン チューブのどちらを選択する際の最も重要な性能パラメータを示しています。

温度性能: PVC とシリコーンの間のギャップが最も重要な場合

温度範囲は、これら 2 つのチューブ材料間の唯一の最も重要な差別化要因であり、その差はかなり大きいです。

PVC チューブの温度制限

標準的な可塑化 PVC チューブは、約 60 ～ 65 °C (140 ～ 150 °F) これらの温度では圧力がかかると永久に変形します。 0°C (32°F) 未満では、PVC は著しく硬化し、脆くなります。チューブは曲げに抵抗し、ねじれやすくなり、機械的ストレスによって亀裂が生じる可能性があります。低温流体移送用途（冷蔵ライン、屋外冬季使用）では、この硬化はシリコーンには見られない現実的な問題です。

シリコンチューブの温度の利点

シリコーンの主鎖は、PVC のような炭素 - 炭素鎖ではなく、シリコン - 酸素 (Si-O) ポリマー鎖です。この化学的性質により、シリコーンに本質的に優れた熱安定性が与えられます。標準的なシリコンチューブは、その柔軟性、寸法、機械的特性を維持します。 -60°C ～ 200°C (-76°F ～ 392°F) 一部のグレードでは短期間で 230°C まで上昇します。この範囲では、シリコン チューブが次のような用途に不可欠になります。

• 自動車の冷却液とターボチャージャーの接続 (150 ～ 180°C 付近で動作)
• 研究室および医療現場における蒸気ラインとオートクレーブ接続
• 業務用フードサービス機器でのホットドリンクの分配
• 極寒地における屋外の流体輸送

耐薬品性: 各材料が処理できるものとできないもの

PVC とシリコンはどちらも多くの一般的な化学薬品に対して優れた耐性を示しますが、そのプロファイルは転写されるメディアに応じて重要な点で異なります。

PVCチューブの耐薬品性

PVC は、希酸、希アルカリ、多くの塩水溶液、アルコール、水に対して優れた性能を発揮します。室温ではほとんどの無機化学物質に対して耐性があります。ただし、PVC は次のような攻撃を受けます。

• 濃酸（硫酸、硝酸）および強酸化剤
• ケトン類（アセトン、MEK）、エステル類、塩素系溶剤、芳香族炭化水素
• THF (テトラヒドロフラン) および PVC を急速に膨潤または溶解するその他の多くの有機溶媒

シリコーンチューブの耐薬品性

シリコーンは PVC よりも広範囲の化学薬品に耐性があり、UV 放射、オゾン、耐候性に対して優れた耐性を追加しますが、PVC ではどれもうまく処理できません。シリコンチューブは以下のものと互換性があります:

• 希酸、希アルカリ、水、蒸気、アルコール
• 多くのオイルおよび非芳香族炭化水素 (燃料用途については特定のグレードを確認してください)
• 酸化剤と過酸化水素（一般的に滅菌剤として使用されます）

シリコーンは、濃酸や濃アルカリ、塩素系溶剤、芳香族炭化水素 (ベンゼン、トルエン)、または長時間にわたる非常に高圧の蒸気に対して耐性がありません。強力な化学物質の輸送には、PVC も標準的なシリコーンも適切ではない可能性があり、多くの場合、PTFE または FEP チューブが推奨される代替品となります。

食品、医療、製薬用途: シリコーンチューブが主流である理由

チューブが食品、飲料、医薬品、または体液と接触するあらゆる用途において、材料の純度は交渉の余地がありません。これは、PVC に対するシリコーン チューブの利点が最も決定的な領域です。

PVC の可塑剤の問題

標準的な PVC は硬い素材です。チューブに十分な柔軟性を持たせるために、メーカーは可塑剤 (最も一般的には DEHP (フタル酸ジ(2-エチルヘキシル)) などのフタル酸エステル) を次の濃度で添加します。 20～40重量％ 。これらの可塑剤は PVC ポリマーに化学的に結合していません。これらは、チューブを通過するあらゆる液体、特に油、脂肪、アルコール、温かい水溶液に徐々に浸出します。 DEHP は次のように分類されます。 ヒト発がん物質の可能性が高い (グループ 2A、IARC) であり、EU では規則 (EC) No 10/2011 に基づいて食品と接触する用途が禁止されています。食品グレードの PVC 配合物には代替可塑剤が使用されていますが、シリコーンと比較すると浸出の懸念が残ります。

重要な用途に対するシリコンチューブの認証

プラチナ硬化では流体の流れを汚染する可能性のある硬化副生成物が残らないため、プラチナ硬化シリコーン チューブ (過酸化物硬化とは対照的に) は食品、医療、医薬品用途に推奨されるグレードです。探すべき主なコンプライアンス認証には次のものがあります。

• FDA 21 CFR 177.2600: 食品と接触する繰り返し使用されるゴム製品に関する米国食品医薬品局の準拠
• USP クラス VI: 埋め込み型医療機器および流体経路医療機器に関する米国薬局方の生物反応性基準
• EU 規則 (EC) No 1935/2004 および 10/2011: 欧州の食品接触材料のコンプライアンス
• ISO 10993: 医療機器材料の生体適合性規格

これらの認証を満たすシリコーン チューブは、ビール醸造所やワイナリーの移送ライン、医薬品バイオリアクター システム、IV 輸液セット、医療機器の蠕動ポンプ ヘッド、乳製品加工ラインなど、PVC が規制で禁止されているか、業界慣行で不適当と考えられている用途で使用されています。

柔軟性、疲労、蠕動ポンプのパフォーマンス

蠕動ポンプは、チューブの一部を繰り返し絞ったり解放したりすることで動作するため、チューブの屈曲疲労寿命がチューブの交換頻度に直接影響します。これは、あらゆるチューブ材料にとって最も要求の厳しい機械的用途の 1 つです。

シリコーンの弾性回復力、つまり圧縮後に元の形状に戻る能力は、PVC よりも大幅に優れています。 ペリスタルティックポンプの用途では、プラチナ硬化シリコンチューブは交換が必要になるまで通常 800 ～ 1,200 時間持続しますが、PVC チューブの場合は 200 ～ 400 時間です。 同等のポンピング条件下で。 PVC も時間の経過とともに「硬化」し、圧縮点で永久変形が発生し、流量が減少し、最終的にはチューブに亀裂が生じます。シリコーンは、耐用年数を通じて一貫した内径と壁厚を維持します。

PVC が硬化する低温では、ポンプ モーターがチューブ抵抗の増加に対抗して動作する必要があるため、蠕動性能はさらに低下します。シリコーンは準拠性を維持し、冷蔵室または冷蔵室のポンプ設置でも一貫した流れを提供します。

コストの比較: PVC の価格優位性がその使用を正当化する場合

シリコンチューブは通常コストがかかります 同等サイズの PVC チューブの 3 ～ 10 倍 壁の厚さ、グレード、数量によって異なります。多くのアプリケーションにとって、このコストの違いは決定的なものですが、総所有コストの計算では、ユニットあたりであってもシリコーンが有利になる場合があります。

シリコーンチューブのグレード: すべてのシリコーンが同じというわけではありません

重要な用途にシリコーン チューブを指定する場合、さまざまなグレードを理解することで、コストのかかる仕様ミスを防ぐことができます。

過酸化物硬化シリコーンとプラチナ硬化シリコーンの比較

過酸化物硬化シリコーンは標準的な工業グレードです。安価ですが、過酸化物の副生成物がチューブ内に残り、敏感な液体や生物学的システムに影響を与える可能性があります。 プラチナ硬化シリコンには硬化残留物がありません 、生体適合性があり、食品、医薬品、医療用途に必要なグレードです。消耗品や生物製剤と接触するシリコンチューブを購入する場合は、必ず硬化システムを確認してください。

強化シリコンチューブ

標準的なシリコン チューブは、PVC よりも引張強度が低く (6 ～ 12 MPa 対 15 ～ 25 MPa)、圧力定格は比較的控えめです。 0.5 ～ 2.0 bar (7 ～ 30 psi) 強化されていないチューブ用。より高い圧力を必要とする用途には、繊維強化シリコンチューブ (編組ポリエステルまたはアラミド内層付き) が利用可能で、 10 ～ 25 bar (145 ～ 360 psi) ベースのシリコーン素材の熱的および化学的利点をすべて保持しながら。

高温用シリコーングレード

標準シリコンチューブの定格は連続200℃です。特殊高粘度ゴム (HCR) シリコーン配合により、これがさらに拡張されます。 短期旅行の場合は 230°C および液体シリコーンゴム (LSR) グレードは、要求の厳しい蠕動用途向けに改善された引裂抵抗を提供します。極低温使用 (-60°C 以下) の場合は、フルオロシリコーンまたは特殊な低温シリコーン配合が利用可能です。

環境および規制への配慮

環境および規制への懸念は、特にヨーロッパや規制産業において、チューブ材料の選択にますます影響を及ぼしています。

• RoHS および REACH 準拠: フタル酸エステル系可塑剤を含む標準的な PVC チューブは、特定の用途において EU REACH 規制 (附属書 XVII) に基づいて制限される場合があります。シリコンチューブにはフタル酸エステル類、重金属安定剤、その他の規制物質が本質的に含まれていないため、コンプライアンスへの準拠が簡単になります。
• 耐用年数終了後の廃棄: PVC を焼却すると、塩化水素 (HCl) と潜在的にダイオキシンが放出されます。シリコーンの燃焼により主に二酸化ケイ素 (SiO₂) と CO₂ が生成されるため、シリコーンは耐用年数終了時に、より環境に優しい選択肢となります。
• リサイクル: PVC もシリコンも、標準的な地方自治体の河川では広くリサイクルされていません。シリコーンは化学的にリサイクルしてシリコーンオイルに戻すことができますが、これには特殊な処理が必要です。 PVC リサイクルのインフラは存在しますが、可塑剤の含有量がプロセスを複雑にするため、制限されています。
• NSF/ANSI 61 (飲料水): PVC チューブとシリコン チューブはどちらも飲料水との接触に関して NSF 61 認証を取得できますが、特定の配合をテストしてリストに掲載する必要があります。メーカーからの検証なしに認証を前提としないでください。