PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）とグラファイトパッキンは、どちらも広く使用されているシール材ですが、その組成、性能特性、理想的な用途は大きく異なります。PTFEは優れた耐薬品性と低摩擦性で知られる合成フッ素樹脂で、グラファイトは熱伝導性と自己潤滑性で評価される天然由来の炭素です。PTFEとグラファイトのどちらを選ぶかは、温度範囲、化学薬品への暴露、導電性の必要性、特定の用途における機械的応力の条件などの要因によって決まります。
キーポイントの説明
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素材構成と由来
- PTFE:化学処理によって作られる完全合成ポリマーであるPTFEは、フッ素樹脂の一種である。その分子構造により、独特の非粘着性と非反応性を持つ。
- グラファイト:天然に存在する炭素の鉱物形態であるグラファイトパッキンは、層間のせん断を容易にする（自己潤滑性を与える）材料の層状結晶構造を利用している。
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物理的外観と構造
- PTFEパッキンは通常白色で、柔軟性のある潤滑 テープまたは成形品として製造されます。
- グラファイトパッキンは黒色で、通常、圧力下でも構造的完全性を維持する編組または圧縮された形状で提供されます。
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耐薬品性
- PTFEは、溶融アルカリ金属とフッ素化合物を除く、ほぼすべての化学薬品に対して優れた耐性を発揮します。特に、強酸、強塩基、強溶媒を扱う際に威力を発揮する。
- グラファイトも優れた耐薬品性（pH0～14）を持つが、PTFEが安定を保つような強い酸化環境では劣化する可能性がある。
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熱性能
- グラファイトは高温用途に優れ、通常、酸化性環境では450～500℃まで、不活性雰囲気ではさらに高温まで対応します。
- PTFEは最高連続使用温度が低く（約260℃）、それを超えると劣化が始まります。
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摩擦と潤滑
- PTFEは、固体材料の中で最も摩擦係数が低く（≒0.05～0.10）、シャフトの摩耗を抑えるのに適している。
- グラファイトは、摩擦係数は低いがわずかに高い（≒0.1～0.2）ものの、その層状構造により継続的な自己潤滑性を提供する。
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電気および熱伝導性
- グラファイトは熱伝導性、電気伝導性ともに高く、放熱や電気接地を必要とする用途に適しています。
- PTFEは優れた電気絶縁体であり、熱伝導率は比較的低い。
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機械的特性
- PTFEは柔らかく、加圧下でコールドフローを起こしやすいため、シールの完全性を維持するために適切なグランド設計が必要です。
- グラファイトは、圧縮や高温下でも優れた寸法安定性を維持します。
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用途
- PTFEは次のような用途に適しています：化学処理装置、食品/医薬品用途（非汚染性）、低摩擦ニーズ、電気絶縁が必要な場合。
- グラファイトをお選びください：高温サービス、蒸気用途、熱放散を必要とする状況、またはドライ運転状態での自己潤滑が重要な場合。
使用環境の湿度がパッキンの選択にどのような影響を与えるか考えたことがありますか？グラファイトは湿潤・乾燥の両条件下で優れた性能を発揮しますが、PTFEは湿度レベルに関係なく安定した性能を維持します。どちらの材料も工業用シーリング・アプリケーションにおいて重要な役割を担っており、それぞれの強みを補うことで、流体封じ込めシステムにおけるさまざまな工学的課題に対応しています。
要約表
| 特性 | PTFEパッキン | グラファイトパッキン |
|---|---|---|
| 素材由来 | 合成フッ素樹脂 | 天然炭素鉱物 |
| 最高温度 | 260°C | 450-500°C (不活性雰囲気ではより高い) |
| 耐薬品性 | 優（ほとんどの化学薬品に耐性） | 良好（pH0～14、酸化剤で劣化する） |
| 摩擦 | 非常に低い (0.05-0.10) | 低 (0.1-0.2), 自己潤滑性 |
| 導電性 | 電気絶縁体、低熱伝導性 | 熱伝導性、電気伝導性 |
| 最適 | 化学処理、低摩擦のニーズ | 高温用途、熱放散 |
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