PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）は、その低摩擦係数と耐薬品性を中心としたユニークな特性により、構造用すべり軸受において重要な役割を果たしています。これらのベアリングは、橋梁やビルなどのインフラストラクチャー用途で、垂直荷重や動きに対応するように設計されています。PTFEシートは金属プレートに接着され、上部にはスムーズなスライドを可能にするステンレスプレートがあります。圧縮強度、横方向への動きの制限、軽微な回転を考慮した設計により、安定性と長寿命を確保している。PTFEはその長所にもかかわらず、摩耗感受性やクリープなどの限界があり、充填PTFEやエラストマーのような補完的材料を使用することで緩和されます。
キーポイントの説明
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すべり軸受におけるPTFEの機能
- PTFEシートは金属板に接着され、ステンレス鋼板との摺動面として機能する。このセットアップは、PTFEの低摩擦性（係数～0.05～0.10）を利用し、垂直荷重下でのスムーズな動きを可能にする。
- ステンレス鋼板は別の構造要素に溶接され、変位を許容しながら荷重を伝達する。
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負荷容量と設計上の考慮点
- PTFEは40MPaまでの圧縮応力に耐えることができるが、50～60％の安全率を適用し、使用荷重を15～20MPaに制限する。
- 必要なPTFE面積は、荷重分布に基づいて計算され、ベアリング・アセンブリに合わせて調整される。例えば、15 MPaで1000 kNの荷重の場合、667 cm²のPTFEが必要です。
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移動制御メカニズム
- ガイドプレートやダボピンを使って横方向の動きを制限し、一方向のスライドを確保する。ダウエルピンは、曲がることなく横方向の力に抵抗しなければならない。
- わずかな回転（数分の1度）にはエラストマー（ネオプレンなど）が対応し、大きなずれには球面軸受が対応します。
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PTFEの利点
- 耐薬品性:沿岸や工業環境などの過酷な環境に最適。
- 温度安定性:200°Cから+260°Cまで高い信頼性。
- 用途はベアリングだけでなく カスタムPTFE部品 ガスケットやバルブのような
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制限と緩和策
- 摩耗とクリープ:未充填のPTFEは磨耗が早く、充填材（ガラス繊維、ブロンズなど）が耐久性を向上させる。
- 非溶着性:機械的固定または接着剤による接着が必要。
- 低い耐放射線性:原子力用途には適さない。
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産業用途
- 橋梁、免震装置、重機などに一般的。
- 化学処理（ライニング）、医療機器（インプラント）、食品加工（非粘着性表面）にも使用される。
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補完材料
- エラストマー（ネオプレン／シリコーン）は、回転する場面でPTFEの剛性を補います。
- ステンレス鋼（グレード304/316）は、摺動界面での耐食性を確保します。
これらの要素に対処することで、PTFEすべり軸受は性能と信頼性のバランスを達成し、現代のインフラに不可欠なものとなっています。PTFEすべり軸受の設計は、材料科学と工学の精度がどのように融合し、現実世界の課題を解決しているかを例証している。
総括表
| アスペクト | 詳細 |
|---|---|
| 機能 | PTFEシートを金属板に接着し、高荷重下でのスムーズな摺動を実現。 |
| 負荷容量 | 15～20MPaで動作（安全率を考慮すると最大40MPa）。 |
| 移動制御 | ガイドプレート/ダウエルピンが横方向の動きを制限し、エラストマーが回転を処理する。 |
| 利点 | 耐薬品性、温度安定性（-200℃～+260℃）、低摩擦。 |
| 制限事項 | フィラー（グラスファイバー、ブロンズ）により摩耗／クリープを緩和；溶接不可。 |
| 用途 | 橋梁、免震装置、化学処理、医療機器。 |
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