PTFEすべり軸受の摩擦係数は、圧力が許容クリープ限界内に収まっていれば、軸受圧力が増加するにつれて減少します。この関係は、PTFEのユニークな分子構造に起因するもので、PTFEのポリマー鎖は圧力下で整列し、より滑らかな摺動面を作り出します。未充填のPTFEは、特に高度に研磨されたステンレ ス鋼と組み合わせた場合に、この挙動を顕著に示す。圧力が主な要因である一方、すべり速度と温度も摩擦に影響し、一般に高圧力と低速度が最も低い摩擦係数をもたらす。この圧力に依存した摩擦低減により、PTFEベアリングは、橋梁用ベアリングや重機のような最小限の摩擦を必要とする用途で重宝されています。
キーポイントの説明
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圧力と摩擦の逆関係
- PTFEの摩擦係数は、ベアリングの圧力が高くなるにつれて低下する。この現象は、ステンレス鋼の相手面を使った試験で観察された。
- これは、圧力が高くなるとPTFEのポリマー鎖が摺動方向に平行に配向し、表面の凹凸が減少するためである。
- この効果は、圧力が材料のクリープ限界に近づくと頭打ちになり、それを超えると永久変形が起こる可能性がある。
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摩擦を最小限に抑える最適な材料条件
- 未充填のPTFE（ガラスやブロンズなどの添加剤を含まない）は、充填剤が分子配列を乱す可能性があるため、加圧下で最も顕著な摩擦低減を示します。
- 高度に研磨されたステンレス鋼のカウンターフェイスは、表面粗さを最小限に抑えることにより、この効果をさらに高めます。
- カスタム カスタムPTFE部品 ベアリングのような特注PTFE部品は、設計仕様においてこれらの要因が非常に重要です。
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二次的影響因子
- スライディング速度:摩擦係数を最小にするために、低速は高圧を補完する。
- 温度:高温はPTFEを軟化させ、摩擦特性を変化させる可能性があるが、その影響は圧力よりも小さい。
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実用的な意味合い
- 圧力と摩擦の関係から、PTFEは、高い軸受圧力が一般的な、静的または低速で動く高荷重用途（橋梁用軸受など）に最適です。
- 摩擦の低減は発熱を最小限に抑え、材料の劣化を防ぎ、動的なシーリングやワッシャーの用途でも性能を維持します。
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他の材料との比較
- PTFEとは異なり、グラファイトのような材料は圧力に関係なく一定の摩擦係数（～0.15）を維持し、PTFEの独特なトライボロジー挙動を際立たせている。
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設計上の考慮点
- エンジニアは、永久変形を避けるために、圧力上昇とPTFEの耐クリープ性のバランスを取る必要があります。
- 高性能ベアリングの設計では、表面仕上げと材料純度（未充填PTFE）が優先されることが多い。
この理解により、航空宇宙や医療機器など、摩擦の制御が寿命や効率に直接影響する場面でのPTFEベアリングの正確な選択が可能になります。
要約表
| 因子 | PTFE摩擦への影響 | 設計上の考慮 |
|---|---|---|
| ベアリング圧力 | より高い圧力はPTFEチェーンを整列させることで摩擦を減少させる。 | 変形を避けるため、圧力と材料の限界のバランスをとる。 |
| 材料（未充填PTFE） | 純粋なPTFEは、圧力下で最も摩擦低減を示します。 | 高圧、低摩擦の用途には、未充填のPTFEを優先してください。 |
| 表面仕上げ | ポリッシュ仕上げのステンレス鋼は、表面粗さを最小限に抑え、摩擦低減を強化します。 | 重要な摺動面には鏡面仕上げのカウンターフェースをご指定ください。 |
| 摺動速度 | 低速度＋高圧力により、摩擦係数が最も低くなります。 | 静荷重/低速荷重（例：橋のベアリング）に最適です。 |
| 温度 | 高温はPTFEを軟化させる可能性があるが、圧力よりは影響が少ない。 | 動的アプリケーションの熱条件を監視します。 |
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