ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、通称 テフロン は高いクリープ率を示し、持続的な荷重がかかると寸法が不安定になる。これを緩和するためには、設計に保守的な公差、荷重配分、材料の緩和期間などの戦略を取り入れる必要がある。また、部品のオーバーサイジングや長期的な寸法変化の予測も重要です。これらの対策により、経時的に変形する傾向があるにもかかわらず、PTFE独自の特性（耐薬品性、低摩擦性など）が不可欠な用途での信頼性が確保されます。
キーポイントの説明
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保守的な公差範囲の適用
- PTFEのクリープは応力下で徐々に変形するため、厳しい公差は危険です。設計者は、この動きに対応するため、一般的な技術基準よりも許容範囲を広げる必要があります。
- 例例：シールやガスケットでは、材料が弛緩する際の結合を防ぐため、クリアランスに余裕を持たせる。
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材料の緩和期間を組み込む
- PTFEには応力緩和があり、初期変形は時間の経過とともに安定する。設計には、フル稼働前に部品に軽負荷をかける「ブレークイン」段階を含めるべきである。
- 実用上のヒント：PTFEシールは、取り付け時にあらかじめ圧縮しておくと、その後のクリープの影響を抑えることができます。
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荷重を均等に分散
- 応力が集中するとクリープが加速されます。力を分散させる形状（幅の広いフランジ、丸みを帯びたエッジなど）を使用し、鋭角なコーナーは避ける。
- 例例：配管システムでは、強化PTFEライナーと均等に配置されたサポートクランプを使用する。
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長期的な寸法変化の予測
- 設計段階でクリープによる収縮や膨張を考慮する。有限要素解析（FEA）は、予想される荷重と温度下でこれらの変化をモデル化することができます。
- 重要な用途クリープ速度が著しく増加する高温用途。
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重要部品のオーバーサイズ
- 将来の変形を補うために、意図的に部品を少し大きく、または厚く設計すること。これは、荷重を支える部品に特に有効です。
- トレードオフ：オーバーサイジングとPTFEの柔らかさのバランスをとり、工具のびびりなどの加工上の問題を回避する。
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アンバランスな形状を避ける
- 左右非対称のデザインは、不均一なクリープによって歪む可能性があります。左右対称の形状（均一な肉厚など）は、歪みを最小限に抑えます。
- 注意すること厚い部分に隣接する薄い部分は、応力によって曲がる可能性がある。
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熱によるクリープの抑制
- PTFEのクリープ速度は温度によって急上昇する。可能であれば、冷却機能（ヒートシンクな ど）を使用するか、使用温度を制限してください。
- 代替策高熱環境での耐クリープ性を向上させるために、充填 PTFE（ガラス繊維強化型など）を検討する。
これらの戦略を統合することで、設計者はPTFEの長所を活用しながら、その高いクリープ速度を管理することができ、化学処理から非粘着性コーティングまでの用途で耐久性のある性能を確保することができます。
要約表
| 戦略 | キーアクション | 適用例 |
|---|---|---|
| 保守的な公差 | 変形に対応するために許容範囲を広げる | シール、ガスケット |
| 材料の緩和期間 | 応力安定化のための慣らし段階を含む | 予備圧縮シール |
| 荷重分散 | 力を分散する形状を使用する（例：広いフランジ） | 強化PTFEライナー |
| 長期的な寸法変化 | FEAによるクリープ効果のモデル化、部品のオーバーサイズ | 高温実験器具 |
| 左右対称のデザイン | 反りを防ぐために非対称な形状は避ける | 均一な厚さの工業部品 |
| 熱緩和 | 高熱環境には冷却機能または充填PTFEを使用 | 半導体製造装置 |
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