PTFE（四フッ化エチレン樹脂）は、耐薬品性と非粘着性が評価されているが、他のエンジニアリング・プラスチックに比べると比較的柔らかく、機械的強度が低い。しかし、引張強さ、硬度、耐摩耗性などの機械的特性は、ガラス繊維、カーボン、ブロンズなどのフィラーで強化することで大幅に向上させることができます。これらの添加剤は、PTFE本来の利点を維持しながら、強度、安定性、耐衝撃性を向上させます。カスタムPTFE部品は、機械的性能と耐薬品性および耐熱性のバランスを取りながら、用途の要求に合わせて特定の充填材で調整することができます。
キーポイントの説明
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フィラーによる補強
- ガラス繊維:引張強度、硬度、寸法安定性を向上。高荷重用途に最適。
- カーボン/グラファイト:耐摩耗性を高め、摩擦を低減し、ダイナミックシール用途に適しています。
- ブロンズ:熱伝導性と圧縮強度を高め、ベアリングやブッシングによく使用される。
- ポリイミド/二硫化モリブデン:耐クリープ性を高め、高ストレス環境での摩耗を低減します。
- これらのフィラーは、耐食性を維持しながらPTFEの柔らかさに対応します。オーダーメイドのソリューション カスタムPTFE部品 特定のフィラー比で最適化
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主な機械的特性の向上
- 引張強さ:10～40MPa（未充填）の範囲だが、ガラス繊維などの充填材を使用すると50MPaを超えることもある。
- 硬度:ショア硬度とロックウェル硬度（D50-55）は、ブロンズやカーボンの添加により著しく向上する。
- 耐衝撃性:アイゾット衝撃強さ（～160J/m）はポリイミド補強により増加。
- 破断伸度:未充填のPTFEは最大400％伸びるが、充填材はこれを5～10％に抑え、剛性を高める。
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トレードオフと用途に応じた設計
- 充填材は、耐薬品性をわずかに低下させたり、摩擦係数を増加させることがある（例えば、ブロンズ充填PTFEはグラファイト充填よりも摩擦が高い）。
- 高温シールの場合、ガラス繊維入りPTFEは強度と熱安定性のバランスがとれている。低摩擦ギアには、カーボンとグラファイトのブレンドが好ましい。
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先端技術
- ナノコンポジット:ナノ粒子（シリカなど）を組み込むことで、柔軟性を損なうことなく強靭性をさらに高めることができる。
- ハイブリッドフィラー:ガラス繊維と二硫化モリブデンを組み合わせることで、強度と潤滑性の両方が最適化されます。
適切な充填材と加工方法を選択することで、PTFEは、航空宇宙部品であれ、工業用シールであれ、厳しい機械的要求を満たすように設計することができます。あなたの用途では、強度と耐薬品性のどちらを優先させますか？
総括表
| フィラーの種類 | 主な利点 | 最適 |
|---|---|---|
| ガラス繊維 | ↑ 引張強度、硬度、安定性 | 高荷重用途 |
| カーボン/グラファイト | ↑ 耐摩耗性、↓フリクション | ダイナミックシール、低摩擦部品 |
| ブロンズ | ↑ 圧縮強度、熱伝導率 | ベアリング、ブッシング |
| ポリイミド/MoS | ↑ 耐クリープ性、耐摩耗性 | 高応力環境 |
| ナノコンポジット | 靭性と柔軟性のバランス | 航空宇宙、医療部品 |
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