部品を加工するには、最も一般的なグレードはバージン（無充填）PTFEと様々な充填グレードです。ガラス、カーボン、ブロンズなどのフィラーは、PTFEベースに添加され、純粋な形態では本質的に限られている圧縮強度、耐摩耗性、寸法安定性などの特定の機械的特性を向上させます。
PTFEグレードを選択する上での核心的な決定は、バージンPTFEの優れた化学的、熱的、電気的特性と、充填グレードが提供する優れた機械的強度および耐摩耗性とのバランスを取ることです。選択するフィラーは、用途の機械的要件によって完全に決まります。
基礎：バージン（無充填）PTFE
バージンPTFEは、純粋で混じりけのないポリテトラフルオロエチレンです。これは、他のすべてのグレードが派生する基準となります。
主な特性
バージンPTFEは、そのほぼ普遍的な化学的不活性、極めて低い摩擦係数、および高温・低温での優れた性能で珍重されます。また、優れた電気絶縁体でもあります。
一般的な用途
その純粋さから、医療、食品・飲料、半導体産業での用途に理想的です。化学的耐性が機械的負荷よりも重要となるシール、ガスケット、パッキング、ブッシングによく使用されます。
機械的特性の向上：一般的なPTFEフィラー
バージンPTFEは驚くべき特性を持っていますが、機械的に柔らかく、荷重下で変形する可能性があります（「クリープ」として知られる現象）。この限界を克服するために、フィラーが添加され複合材料が作られます。
ガラス充填PTFE
これは最も一般的で費用対効果の高い充填グレードの1つです。通常、15％から25％のガラス繊維を含んでいます。
ガラス繊維を加えることで、圧縮強度と剛性が大幅に向上します。また、バージンPTFEと比較して耐摩耗性も劇的に改善されます。
これは、特にCNC加工において、より高い機械的強度と寸法安定性を必要とする一般的なシール、ブッシング、部品のための主力材料です。
カーボン充填PTFE
カーボンは、粉末または繊維の形で添加され、機械的および熱的特性を向上させます。一般的なブレンドは35％のカーボンファイバーです。
このグレードは、優れた圧縮強度、硬度、耐摩耗性を提供します。また、良好な熱伝導性も持ち、高速用途での放熱に役立ちます。
カーボン充填PTFEは、化学的適合性が依然として要求される、高性能ベアリング、ピストンリング、動的用途のシールによく使用されます。
ブロンズ充填PTFE
ブロンズ粉末をPTFEと混合することで、高い圧縮強度と優れた摩耗特性を持つ材料が作られます。
このグレードは最も高い耐摩耗性を持ち、高い荷重に耐えることができます。また、他のほとんどのグレードよりも優れた熱伝導性も備えています。
その強度から、ベアリング、ブッシング、油圧システム部品に最適です。ただし、酸やアルカリが存在する場合の耐薬品性は制限されます。
グラファイト充填PTFE
グラファイトは、PTFEのすでに低い摩擦を向上させる自己潤滑性のフィラーです。しばしばカーボンなどの他のフィラーと組み合わされます。
主な利点は、摩擦係数のさらなる低減と、特にドライランニング用途での耐摩耗性の向上です。
このグレードは、摩擦と摩耗を最小限に抑えることが最優先事項である、無潤滑ベアリング、シール、ブッシングに優れています。
トレードオフの理解
充填PTFEグレードの選択は、常に相反する要件のバランスを取る作業です。ある特性を改善するためにフィラーを追加すると、ほとんどの場合、別の特性が犠牲になります。
耐薬品性と強度のトレードオフ
主なトレードオフは、耐薬品性と機械的強度の間にあります。すべてのPTFEグレードは良好な耐薬品性を持ちますが、バージンPTFEが優れています。フィラーは、純粋なPTFEが耐える化学物質によって攻撃される可能性があります。
耐摩耗性と相手材のトレードオフ
ガラス繊維などのフィラーは、PTFE部品自体の耐摩耗性を劇的に向上させますが、特に柔らかい金属などの相手材に対して研磨性を示すことがあります。グラファイトのような柔らかいフィラーはずっと穏やかです。
電気絶縁性と熱伝導性のトレードオフ
バージンPTFEは優れた電気絶縁体です。カーボンやブロンズのような導電性フィラーを追加すると、絶縁特性は大幅に低下しますが、熱を放散する能力が向上します。これは、電気用途と高速機械用途を比較検討する上で重要な考慮事項です。
目標に合わせた正しい選択
用途の主な要件が材料選択の指針となるべきです。
- 化学的純度または電気絶縁性が主な焦点の場合：比類のない不活性と絶縁破壊強度を持つバージン（無充填）PTFEを選択してください。
- 一般的な機械的強度と剛性が主な焦点の場合：最も一般的で費用対効果の高いアップグレードとしてガラス充填PTFEを選択してください。
- 高荷重容量と耐摩耗性が主な焦点の場合：優れた圧縮強度を持つブロンズ充填またはカーボン充填PTFEを選択してください。
- 動的シールで可能な限り低い摩擦が主な焦点の場合：自己潤滑特性を持つグラファイト充填またはカーボン/グラファイトブレンドを選択してください。
最終的に、各フィラーの機能を理解することで、コンポーネントの性能要件を満たす正確なグレードを選択できるようになります。
要約表：
| グレード | 主なフィラー | 主な利点 | 一般的な用途 |
|---|---|---|---|
| バージンPTFE | なし（純粋） | 優れた耐薬品性、低摩擦、優れた電気絶縁体 | 医療、食品・飲料、半導体シール・ガスケット |
| ガラス充填PTFE | 15-25% ガラス繊維 | 費用対効果が高い、圧縮強度と剛性の向上、良好な耐摩耗性 | 汎用シール、ブッシング、CNC加工部品 |
| カーボン充填PTFE | 約35% カーボンファイバー | 高い圧縮強度、優れた耐摩耗性、良好な熱伝導性 | 高性能ベアリング、ピストンリング、動的シール |
| ブロンズ充填PTFE | ブロンズ粉末 | 最高の耐摩耗性、高い荷重容量、良好な熱伝導性 | ベアリング、ブッシング、油圧コンポーネント |
| グラファイト充填PTFE | グラファイト | 最低摩擦、自己潤滑性、ドライランニング用途での耐摩耗性向上 | 無潤滑ベアリング、シール、ブッシング |
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