PTFE（四フッ化エチレン樹脂）は、その耐薬品性と低摩擦特性で広く評価されているが、機械的強度が大きな欠点となっている。この材料は比較的軟らかく、引張強さ、硬度、耐摩耗性が低いため、機械的応力下で変形、クリープ、損傷を起こしやすい。このため、高負荷や高摩耗の用途での使用は制限され、早期破損を防ぐには慎重な取り扱いとメンテナンスが必要となる。さらに、PTFEは熱膨張が大きく、寸法変化に敏感であるため、精密機械部品での使用はさらに複雑になります。これらの制限にもかかわらず、PTFEは、そのユニークな特性が機械的弱点を上回る特定の用途において有用であり続けています。
キーポイントの説明
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低い引張強度と硬度
- PTFEの引張強さは10～40MPaで、多くのエンプラよりかなり低い。
- その硬度（ロックウェルD50-55またはショア）は、指の爪で印をつけられるほど柔らかく、圧痕や摩耗に対する耐性が低いことを示している。
- このため、金属や強化プラスチックのような強度の高い素材が好まれる高応力用途には適さない。
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耐摩耗性と耐クリープ性に劣る
- PTFEは耐摩耗性が不十分であるため、ベアリングやシールのような可動部品が急速に摩耗します。
- PTFEはクリープ（持続的な荷重による永久的な変形）を起こしやすく、時間の経過とともに耐荷重部品の完全性が損なわれる可能性がある。
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高い熱膨張率と寸法の不安定性
- PTFEは熱膨張係数が大きく、温度変化によって寸法が変化する。
- この特性により、厳しい公差が要求される精密用途での使用は困難である。
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PTFE加工と機械への影響
- PTFEは機械的強度が低いため、加工機械は外力による損傷を避けるために慎重に扱わなければならない。
- 製造コストが高く、加工時の温度管理が必要なため、工業用途での使用はさらに複雑なものとなる。
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PTFEが弱点にもかかわらず優れている用途
- PTFEは、以下のような化学的不活性を必要とする非荷重用途に最適です。 カスタムPTFE部品 シール、ガスケット、ライニング用。
- その低摩擦係数（0.05-0.2）は、機械的強度が二次的な関心事であっても、摺動環境や低摩耗環境においてその価値を発揮します。
PTFEは、その機械的限界から、要求の厳しい構造的役割での使用は制限されるものの、そのユニークな特性により、耐薬品性と低摩擦が最優先されるニッチな用途では不可欠な存在であり続けている。
要約表
| デメリット | PTFE使用への影響 |
|---|---|
| 引張強度が低い（10～40MPa） | 高応力用途には不向き、変形しやすい。 |
| 耐摩耗性に劣る | ベアリングやシールなどの可動部の摩耗が早い。 |
| 高い熱膨張 | 寸法が不安定で精密用途が複雑 |
| 持続荷重によるクリープ | 時間の経過とともに永久的な変形が生じ、耐荷重部品が損なわれる。 |
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