PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）コンパウンドは、特定の用途向けに機械的、熱的、化学的特性を向上させるため、さまざまな充填材で強化されることが多い。一般的なフィラーには、ガラス繊維、カーボン、グラファイト、ブロンズ、ステンレス鋼、二硫化モリブデン、ポリフェニレンサルファイド（PPS）やポリイミドなどの特殊材料があります。これらのフィラーは、強度、耐摩耗性、熱伝導性、導電性の向上など、所望の性能特性に基づいて選択される。しかし、フィラーは特定の特性を向上させる一方で、耐薬品性などPTFE本来の特性を低下させる場合もある。フィラーの選択は、高負荷環境、研磨条件、電気的用途など、用途の要件によって異なります。
キーポイントの説明
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ガラス繊維
- 目的:耐摩耗性を高め、荷重による変形を抑える。
- 用途:寸法安定性が重要な高応力環境で使用される。
- トレードオフ:PTFEの耐薬品性が若干低下する可能性がある。
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カーボンとグラファイト
- 目的:耐摩耗性、熱伝導性、導電性を向上させる。
- 用途:電気または高摩擦環境におけるシールおよびベアリングに最適。
- トレードオフ:黒鉛はクリープを抑えることができるが、食品グレードの用途では純度に影響する可能性がある。
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ブロンズ
- 目的:耐クリープ性、熱伝導性を向上させます。
- 用途:高荷重軸受、産業機械に多い。
- トレードオフ:金属を含むため腐食環境には不向き。
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ステンレス
- 用途:剛性、硬度、耐摩耗性を高める。
- 用途:耐食性を必要とする過酷な環境で使用される。
- トレードオフ:他のフィラーに比べて密度が高く、コストが高い。
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二硫化モリブデン（MoS2）
- 用途:潤滑性向上、摩擦低減
- 用途:高速摺動部品、低メンテナンス摺動部品に適しています。
- トレードオフ:高温酸化環境には不向き。
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ポリフェニレンサルファイド（PPS）およびポリイミド
- 用途:熱安定性、機械的強度の向上
- 用途:航空宇宙、高温工業用途に使用される。
- トレードオフ:コストが高く、加工が複雑。
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特殊フィラー（フッ化カルシウム、アルミナ、ウォラストナイト）
- 目的:化学的不活性または熱的性能のような特定のニーズに合わせる。
- 用途:半導体産業や過酷な条件下でのニッチ用途。
- トレードオフ:入手可能性が限られ、コストが高い。
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ミネラルおよび有機フィラー
- 目的:汎用改良のための費用対効果の高いソリューション。
- 用途:最高級の特性を必要としない非重要なシールやガスケット。
- トレードオフ:高度なフィラーに比べ、過酷な条件下では性能が劣る。
フィラーを選択する際には、用途の機械的要求、環境条件（温度、化学物質など）、コスト制約を考慮する必要があります。例えば、食品加工工場では、特定の グレードのガラスやカーボンなど、FDAに準拠 したフィラーを優先するかもしれませんし、化学工 場では、耐食性のためにステンレス鋼やPPSを選 ぶかもしれません。PTFEの核となる利点が損なわれないよう、常に運用要件との適合性を確認すること。
まとめ表
| フィラーの種類 | 主な利点 | 一般的な用途 | トレードオフ |
|---|---|---|---|
| ガラス繊維 | 耐摩耗性、寸法安定性 | 高応力環境 | 耐薬品性の若干の低下 |
| カーボン/グラファイト | 耐摩耗性、熱伝導性/電気伝導性 | 電気システムのシール、ベアリング | 食品用途には不向き |
| 青銅 | 耐クリープ性、熱伝導性 | 高負荷ベアリング、産業機械 | 耐食性に劣る |
| ステンレス鋼 | 剛性、硬度、耐摩耗性 | 腐食性環境 | 高密度、高コスト |
| MoS2 | 潤滑性、摩擦低減 | 高速/低メンテナンス部品 | 酸化性環境には不向き |
| PPS/ポリイミド | 熱安定性、機械的強度 | 航空宇宙、高温産業 | コストが高く、加工が複雑 |
| 特殊フィラー | 化学的／熱的性能の調整 | 半導体、過酷な条件下での使用 | 入手困難、高コスト |
| ミネラル/有機 | 費用対効果の高い一般的改良 | 非臨界シール/ガスケット | 極限条件下での性能低下 |
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