PTFEブッシングの性能は、特定の添加剤または充填剤を組み込むことによって大幅に向上します。最も一般的な選択肢は、ガラス繊維、カーボン、グラファイト、および二硫化モリブデン（MoS2）です。これらの材料は単に混合されるだけでなく、PTFEの自然な特性を強化し、その強度、耐摩耗性、および要求の厳しいアプリケーションへの適合性を劇的に改善するために戦略的に選択されます。
純粋なポリテトラフルオロエチレン（PTFE）は非常に低い摩擦係数を提供しますが、その固有の柔らかさと低い耐摩耗性は、大きな荷重や速度下での使用を制限します。添加剤は、PTFEを滑りやすいプラスチックから高性能ベアリング材料へと変える不可欠なエンジニアリングソリューションです。
主要なPTFE添加剤の詳細
各添加剤が与える特定の特性を理解することは、適切なブッシングを選択するために重要です。各充填剤は、異なる一連の動作要件に合わせて最終材料を調整します。
ガラス繊維：万能の強化剤
ガラス繊維は、PTFEの最も一般的な充填剤の1つです。その主な機能は、基材の機械的特性を向上させることです。
ガラスを追加すると、ブッシングの圧縮強度と剛性が大幅に向上します。これにより、静荷重下での変形や「クリープ」に対する耐性がはるかに高まります。また、全体的な耐摩耗性も大幅に向上します。
カーボン：強度と熱伝導性のため
カーボンは、繊維または粉末の形で添加されることが多く、ガラスに比べて明確な利点を提供します。圧縮強度と硬度がさらに向上します。
重要なことに、カーボンは熱伝導性を向上させます。これにより、ブッシングは摩擦熱をより効果的に放散できるため、カーボン充填PTFEは、熱の蓄積が主な故障原因となる高速アプリケーションに優れた選択肢となります。
グラファイト：自己潤滑性強化剤
グラファイトは、PTFEと相乗的に作用する固体潤滑剤です。PTFEはすでに滑りやすいですが、グラファイトは初期の摩擦係数をさらに低減します。
その主な利点は、特にステンレス鋼やアルミニウムなどの柔らかい相手面とブッシングが組み合わされる場合の摩耗寿命の改善です。バランスの取れた特性を持つブレンドを作成するために、カーボンなどの他の充填剤と組み合わされることがよくあります。
二硫化モリブデン（MoS2）：摩擦低減剤
グラファイトと同様に、二硫化モリブデン（MoS2）は、PTFEの低摩擦特性を強化する乾式潤滑剤です。
MoS2は、外部潤滑がほとんどまたはまったくないアプリケーションで摩擦を低減するのに特に効果的です。非常に効果的な潤滑膜を形成し、初期の動き（静止摩擦）に必要な力を大幅に低減します。
固有のトレードオフを理解する
PTFEに充填剤を追加することは、バランスの取れた行為です。ある特性を改善すると、別の特性が犠牲になることが多く、これらのトレードオフは設計時に考慮することが重要です。
摩耗性と相手面
充填剤の硬度は、それが接触するシャフト材料に影響を与えます。ガラス繊維は研磨性があり、アルミニウムや特定のグレードの鋼鉄などの柔らかいシャフトに摩耗を引き起こす可能性があります。
柔らかいシャフトを伴うアプリケーションの場合、カーボンまたはグラファイト充填PTFEは、非研磨性であり、相手面を損傷しないため、はるかに優れた選択肢です。
耐薬品性
純粋なPTFEは、ほとんど完全に化学的に不活性です。しかし、充填剤を導入すると、この耐性がわずかに損なわれる可能性があります。
例えば、ガラス繊維は強アルカリ溶液やフッ化水素酸によって侵される可能性があります。ブッシングはほとんどの用途で優れた耐薬品性を維持しますが、非常に攻撃的な化学環境ではこの制限を考慮する必要があります。
摩擦係数
グラファイトやMoS2などの添加剤は摩擦を低減できますが、ガラスやカーボンなどの硬い構造充填剤は、純粋なバージンPTFEと比較して摩擦係数をわずかに増加させる可能性があります。
しかし、このわずかな摩擦の増加は、耐摩耗性と耐荷重能力の大幅な向上と引き換えに、ほとんど常に許容できるトレードオフです。
アプリケーションに適した添加剤の選択
理想的な添加剤は、ブッシングの動作要件によって完全に決定されます。情報に基づいた決定を下すために、以下の点を参考にしてください。
- 高負荷容量と費用対効果が主な焦点である場合：ガラス充填PTFEは、汎用アプリケーションにおいて強度と耐摩耗性を全体的に最も向上させます。
- 高速回転アプリケーションが主な焦点である場合：カーボン充填PTFEは、摩擦熱を放散する能力があるため、優れた選択肢です。
- 柔らかい金属シャフトとの組み合わせが主な焦点である場合：グラファイト充填またはカーボン/グラファイトブレンドは、摩耗を防ぎ、アセンブリ全体の寿命を延ばします。
- 乾燥状態での初期摩擦の最小化が主な焦点である場合：二硫化モリブデン（MoS2）を含むPTFEコンパウンドは、必要な潤滑性を提供します。
添加剤の特性をアプリケーションの課題に合わせることで、ブッシングが単なるコンポーネントではなく、精密に設計されたソリューションであることを保証します。
要約表：
| 添加剤 | 主な性能向上 | 理想的な用途 |
|---|---|---|
| ガラス繊維 | 高い圧縮強度、剛性、耐摩耗性 | 汎用、高負荷アプリケーション |
| カーボン | 優れた強度、硬度、熱伝導性 | 熱の蓄積を伴う高速アプリケーション |
| グラファイト | 強化された自己潤滑性、摩擦低減 | 柔らかい相手面（アルミニウム、ステンレス鋼） |
| 二硫化モリブデン（MoS2） | 乾燥状態での非常に低い初期摩擦 | 無潤滑または最小限の潤滑環境 |
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