テフロンは、正式には ポリテトラフルオロエチレンテフロン (PTFE）は、高性能の熱可塑性フッ素樹脂 で、工業用、医療用、一般消費者向けの用途で 不可欠なユニークな特性を備えています。炭素とフッ素が結合した分子構造により、卓越 した化学的不活性、熱安定性、低摩擦特性が生まれます。これらの特性は、PTFEの半結晶構造と強力な共有結合に由来しており、その結果、過酷な環境において従来のプラスチックよりも優れた性能を発揮します。
キーポイントの説明
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熱可塑性プラスチックの分類
- テフロンは 半結晶性熱可塑性プラスチック つまり、加熱すると軟化し（通常327℃以上）、冷却すると固化するため、押出成形のような溶融加工が可能である。
- 熱硬化性樹脂とは異なり、PTFEは再溶融や再成形が可能だが、溶融粘度が高いため、特殊な焼結方法が必要となる。
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コア物理特性
- 熱安定性:260℃（500°F）での連続使用および327℃（融点）までの短期暴露に耐える。
- 密度 2.13-2.20g/cm³、金属より軽いが、多くのポリマーより密度が高い。
- 電気絶縁:抵抗率は10¹⁶-10¹⁸Ω-cm、絶縁耐力は40-60kV/mmで、高電圧用途に最適。
- 低熱伝導率:0.25-0.29W/(m・K)、熱障壁に有用。
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耐薬品性
- PTFEはほぼ不活性で、すべての既知の酸（フッ化水素酸を含む）、塩基、有機溶剤に耐性があります。
- アルカリ金属（溶融ナトリウムなど）やフッ素ガスとは極端な条件下でのみ反応する。
- 低い吸水率（<0.01%）により、湿度の高い環境下での膨潤を防ぎます。
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トライボロジーの利点
- 低摩擦:摩擦係数は0.05と低く、濡れた氷に匹敵する。
- ノンスティック表面:接着剤から生体組織への物質の付着を防ぎ、焦げ付きにくい調理器具や医療用カテーテルなどの用途を可能にする。
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機械的挙動
- 高い引張強さ（20-35 MPa）を持つが、持続的な荷重下ではコールドフロー（クリープ）を起こす。
- 熱膨張係数が大きいため（100-135×10-⁶/°C）、エンジニアリング用途では熱膨張係数の補正が必要。
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特殊用途
- 工業用:腐食性環境におけるガスケット、ポンプライニング、ワイヤー絶縁。
- メディカル:生体適合性に起因するインプラント機器。
- 消費者:非粘着性コーティングと低摩擦ベアリング。
PTFEの特性の組み合わせが、極端な温度と真空条件が存在する宇宙用途での使用を可能にしていることを考えたことがあるだろうか。その安定性と低アウトガス性により、PTFEは航空宇宙技術の静かな担い手となっている。
総括表
| プロパティ | 値/説明 |
|---|---|
| 熱可塑性タイプ | 半結晶性、溶融加工可能（融点327） |
| 熱安定性 | 260°Cで連続使用、327°Cまで短期使用可能 |
| 耐薬品性 | あらゆる酸、塩基、溶剤に耐える（アルカリ金属、フッ素ガスを除く） |
| 摩擦係数 | 0.05と低い（濡れた氷に匹敵する） |
| 電気絶縁 | 抵抗率: 10¹⁶-10¹ ⁸ Ω-cm、絶縁耐力: 40-60 kV/mm |
| 機械的強度 | 引張強さ：20-35 MPa；荷重下でコールドフローしやすい |
| 主な用途 | 工業用ガスケット、医療用インプラント、ノンスティックコーティング、航空宇宙部品 |
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