基本的に、 15%ガラス充填テフロン（PTFE）は、バージン（未充填）テフロンの機械的特性を向上させるために設計された複合材料です。これらのボールは通常、密度が2.15～2.25 g/cm³、ショアD硬度が60～64、引張強度が2490～3700 psi、そして非常に低い摩擦係数を持ちます。テフロン特有の化学的不活性性と、-436°F～518°F（-260°C～270°C）という広い動作温度範囲を維持します。
15%ガラス充填テフロンを選択する根本的な理由は、標準的なテフロンと比較して、圧縮強度、耐摩耗性、寸法安定性が大幅に向上するため、バージンPTFEでは対応できない過酷な機械的用途に適しています。
テフロンにガラスフィラーを添加する理由
バージンPTFEはその化学的不活性性と低摩擦性で知られていますが、機械的には柔らかいです。ガラス繊維の添加は、テフロンの主要な利点を損なうことなく、これらの機械的限界を克服するための一般的なエンジニアリングソリューションです。
機械的強度の向上
ガラス繊維はPTFEマトリックス内の補強材として機能します。これにより、材料の圧縮強度（853～925 psi）が劇的に向上し、持続的な荷重下での変形や「クリープ」の傾向が減少します。
耐摩耗性の向上
ガラスの添加により、バージンPTFEの約55Dと比較して、表面硬度がショアD 60～64へと大幅に向上します。この強化は、低い摩擦係数と相まって、材料の耐用期間を通じて優れた耐摩耗性と耐摩耗性を実現します。
寸法安定性の向上
プラスチックの一般的な問題は熱膨張と収縮です。ガラス充填PTFEは熱膨張係数が低く、広い動作温度範囲でそのサイズがより安定していることを意味します。これは、厳密な公差を必要とする部品にとって極めて重要です。
主要特性の詳細な検討
特定の値を理解することは、特定のエンジニアリング用途のためにこの材料を評価するのに役立ちます。
機械的仕様
この材料の密度は2.15～2.25 g/cm³です。引張強度、つまり引き裂くのに必要な力は、2490～3700 psiの範囲です。延性（伸び）の尺度である破断伸び率は、250～280%と高い値を示します。
摩擦特性
ガラス充填テフロンは、非常に低い摩擦係数を持ちます。静的係数（初期の動きに対する抵抗）は約0.050であり、動的係数（動作中の抵抗）は0.060です。
熱性能
この材料は、広大な温度スペクトルで効果的に動作します。最高連続使用温度は518°F（270°C）で、-436°F（-260°C）まで機能し続けます。
耐薬品性
バージンPTFEと同様に、15%ガラス充填グレードも事実上すべての既知の工業用酸、苛性剤、溶剤に対して耐性を持ちます。ガラスフィラーは酸化に対する耐性もわずかに向上させる可能性があります。
トレードオフの理解
ガラスフィラーは大きな利点をもたらしますが、関連する妥協点を理解することが重要です。
延性への影響
強度と硬度は向上しますが、材料はバージンPTFEよりもわずかに柔軟性が低くなります。ガラス繊維はポリマーの自然な延性を低下させますが、それでも非常に丈夫な材料です。
摩耗の可能性
PTFE内の硬いガラス繊維は、アルミニウムや他のプラスチックなどの柔らかい相手面に対して研磨作用を及ぼす可能性があります。これは、ボールが他のコンポーネントと動的に接触するシステムを設計する際に考慮する必要があります。
他の充填グレードとの比較
25%などのより高い濃度のガラスフィラーは、硬度と圧縮強度をさらに高めます。しかし、これはしばしば摩擦係数の上昇や延性の低下といった他の特性を犠牲にすることになります。15%充填は、特性の優れたバランスであると見なされることがよくあります。
用途に最適な選択をする
正しい材料の選択は、特定の環境の要求に完全に依存します。
- 耐摩耗性と荷重下での安定性が主な焦点の場合： ベアリング、シール、ローラーには、バージンPTFEよりも15%ガラス充填テフロンが優れた選択肢となります。
- 低応力環境での極端な化学的不活性性が主な焦点の場合： 機械的強度の向上が必要ない場合は、バージンテフロンで十分であり、より費用対効果が高くなります。
- 機械的性能と耐薬品性のバランスが主な焦点の場合： 15%ガラス充填グレードは、テフロンの核となる利点を損なうことなく、耐久性を大幅に向上させます。
結局のところ、15%ガラス充填テフロンの選択は、バージンPTFEが不十分な場所で機械的耐久性を高めるための戦略的なエンジニアリング上の決定です。
要約表：
| 特性 | 15%ガラス充填PTFEの典型的な値 |
|---|---|
| 密度 | 2.15 - 2.25 g/cm³ |
| ショアD硬度 | 60 - 64 |
| 引張強度 | 2490 - 3700 psi |
| 圧縮強度 | 853 - 925 psi |
| 摩擦係数（静的） | ~0.050 |
| 動作温度範囲 | -436°F to 518°F (-260°C to 270°C) |
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