PTFE（四フッ化エチレン樹脂）は、その優れた耐薬品性、非粘着性、熱安定性により広く評価されている。しかし、その主な欠点は、融点が高く、加熱しても流動しないため、成形や加工に特殊な技術が必要となり、加工が難しい点にある。さらに、PTFEは耐摩耗性やクリープなどの機械的特性も低いため、改良を加えなければ高応力の用途には適さない。このような制限のために、性能を向上させるために、設計上の妥協や、シールのゴム通電体などの補助材料が必要になることがよくあります。
キーポイントの説明
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加工の難しさ
- PTFEは通常溶融しないため、成形、押出、溶接が困難である。
- 特殊な技術（圧縮成形、焼結など）が必要となり、製造の複雑さとコストが増大する。
- この限界は、大量生産とカスタムPTFE部品の製造の可能性に影響する。 カスタムPTFE部品 後加工を必要とすることが多い。
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機械的弱点
- 低い耐摩耗性:PTFEは摩擦により容易に摩耗するため、補強材を使用しないベアリングやシールのような動的用途での使用は制限される。
- クリープ（コールドフロー）:持続的な負荷がかかると、PTFEは時間の経過とともに変形し、耐荷重部品の寸法安定性を損なう。
- 柔らかさ:エンジニアリングプラスチック（ナイロン、PEEKなど）に比べ、引張強度、硬度ともに劣る。
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化学的・放射線的脆弱性
- PTFEはほとんどの化学物質に対して耐性があるが、高エネルギー放射線や強力なフッ素化剤（三フッ化塩素など）の下では劣化する。
- このようなニッチな脆弱性により、核や極端な化学環境での使用は制限されている。
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設計と設置の課題
- シーリングの限界:PTFEの剛性は、接触圧を向上させるためにゴム製通電装置と組み合わせないと、漏れを引き起こす可能性がある。
- 取り付けの複雑さ:弾性不足を補うため、シールポケットの精密加工や追加機能（フランジ、リテーナー）が必要になる場合がある。
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コストと性能のトレードオフ
- ポリエチレンのような代替品に比べ、材料費と加工費が高い。
- 性能のギャップ（クリープ、摩耗など）により、複合配合（ガラス繊維入りPTFEなど）が必要となる場合が多く、費用がかさむ。
実用的な意味合い:
購入者にとって、これらの欠点は、PTFEの利点とその限界を天秤にかけることを意味する。例えば、シールの場合、PTFEをエラストマーと組み合わせることで、漏れのリスクを軽減することができる一方、工業用途では耐久性を高めるために強化グレードが必要となる場合がある。このようなトレードオフを理解することで、特定の用途に最適な材料を選択することができます。
要約表
| デメリット | 内容 | インパクト |
|---|---|---|
| 加工の難しさ | PTFEは通常溶融しないため、焼結などの特殊技術が必要。 | 製造の複雑さとコストが増加し、大量生産の実現性が制限される。 |
| 機械的弱点 | 耐摩耗性、クリープ性（コールドフロー）、柔らかさが代替品に比べて低い。 | 改造や補強のない高応力用途には適さない。 |
| 化学的脆弱性 | 高エネルギー放射線または強力なフッ素化剤により劣化する。 | 原子力または極端な化学環境での使用が制限される。 |
| 設計上の課題 | 剛性はシーリングの問題を引き起こし、しばしばエラストマーのような補助材料を必要とする。 | 設置やメンテナンスに複雑さとコストがかかる。 |
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