本稿では、PTFEと他のプラスチックの性能を比較することで、PTFEを機械工学に応用する場合の問題点を指摘し、滑り案内レール、摩擦部品、シール、防食部品、建設資材、農業機械などに充填された変性PTFEを紹介します。材料、その他の用途、および新しい機械用途の見通し。本稿では、PTFEと他のプラスチックの性能を比較することで、PTFEを機械工学に応用する場合の問題点を指摘し、滑り案内レール、摩擦部品、シール、防食部品、建設資材、農業機械などに充填された変性PTFEを紹介します。材料、その他の用途、および新しい機械用途の見通し。

この記事では、PTFE と他のプラスチックの性能を比較することにより、機械工学における PTFE の応用の問題点を指摘し、変性PTFE摺動ガイドレール、摩擦部品、シール、防食部品、建設資材、農業機械資材等の用途が満載で、新たな機械用途の見通しもございます。

PTFE樹脂は1938年にアメリカの化学者プランケット博士によって初めて開発され、1950年代に海外で工業生産が達成されました。私の国では1960年代に正式に生産が開始されました。PTFEは通称「プラスチックの王様」と呼ばれ、その独特の特性から様々な分野で幅広く使用されています。高温耐性、非酸化性、不溶性、特に化学的安定性が良好で、誘電特性も極めて優れており、化学工業や機械工業を中心としたほぼ全ての産業分野において欠かせない重要な材料の一つとなっています。

1. 自己潤滑性

PTFEは他のエンジニアリングプラスチックに比べて摩擦係数が小さいです。実用化されている摺動面材料の中で最も摩擦係数が低い材質です。理想的な潤滑材です。

2.耐薬品性

PTFEは分子構造中に二重結合や分岐鎖がなく、結晶性が高いため耐薬品性に​​優れ、エンジニアリングプラスチックの中で最も優れています。高温環境下でも、濃酸、希酸、濃アルカリ、強力な酸化剤と相互作用しません。煮沸しても腐食せず、アルコールやケトン類などほとんどの溶剤に影響を与えません。

3. 吸水性

PTFEはUHMWPEと同等の吸水率が非常に低く、水中で膨潤しません。

4. 幅広い高温・低温温度範囲

PTFEは200％～260％の範囲で長時間連続使用が可能です。200℃の低温下でも脆くならず、ある程度の柔軟性を維持できます。

5.べたつかない

PTFE は現在最も表面エネルギーが小さい固体材料です。表面張力はわずか0.019N/mです。ほとんどすべての固体物質はその表面に付着できません。

6.耐摩耗性

純粋なテフロンは耐摩耗性がそれほど高くありませんが、テフロンにさまざまなフィラーを添加することで耐摩耗性が大幅に向上し、摩擦部品として一般的に使用される一部の材料（鋳鉄や銅など）よりも耐摩耗性が高くなります。

7.衛生的で無毒

PTFE は衛生的で無毒で、衛生基準を満たしており、食品や医薬品と接触する可能性があります。

8. 優れた電気絶縁性能

PTFE は優れた誘電特性を備えた非極性の高い材料であり、その絶縁破壊電圧は 25 ～ 40KV/mm です。抵抗は非常に大きく、体積固有抵抗は 200 で 1061~ と依然として高いです。

9.完全不燃性

PTFEの融点は327であり、他の一般的なポリマーに比べて融点が高くなります。260%でも破断強度は5MPa（室温の約1/5）を保ち、曲げ強度は1.4MPaに達します。非常に貴重な不燃性を持ち、限界酸素指数は 95 以上で、炎上でのみ溶解し、液滴は形成されず、最終的には炭化するだけです。

10.耐老化性、耐放射線性に優れる

PTFEは低温および高温で寸法が安定しているだけでなく、過酷な環境下でも性能が変化せず、湿潤状態でも微生物の攻撃を受けず、さまざまな放射線に対する高い防御力を持っています。

11. その他の特性

PTFEは硬度が低く、風合いが柔らかく、異物を吸収・封じ込める能力があり、加工が容易です。

1. 改造の目的と方法

PTFE は多くの優れた特性を持っていますが、多くの欠点もあります。他のエンジニアリングプラスチックと比較すると、その機械的特性はあまり優れていません。線膨張係数が大きい。成形収縮率が大きく、二次加工が難しい。硬度が低く、耐摩耗性が低い。クリープ耐性が低く、コールドフローが起こりやすい。熱伝導率が悪く、価格も高くなります。これらの欠陥により、その幅広い用途がある程度制限されます。修正の目的は機械的特性を改善することです。耐摩耗性を向上させます。線膨張を減らす。流動性の向上など。

2. フィラーモディファイアの種類と機能

PTFEにガラス繊維、黒鉛、二硫化モリブデン、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、青銅粉、炭素繊維などを充填・改質することにより、表面硬度、耐摩耗性、耐クリープ性、曲げ強度、耐総合強度、寸法安定性を向上させることができます。ガラス繊維を配合した PTFE は一般に硬度を 10% 高めることができ、耐摩耗性は 500 倍以上高めることができます。耐クリープ性と耐コールドフロー性が大幅に向上し、向上しました。二硫化モリブデンの添加により、PTFE 製品の硬度と剛性が向上し、初期摩耗が軽減されます。グラファイトを充填した PTFE は、優れた耐薬品性、圧縮クリープ、および優れた熱伝導率を備えています。銅粉末を充填した PTFE は、製品の開窓部の耐クリープ性、総合的な強度、硬度、寸法安定性を向上させることができます。

1. スライドレール

滑りガイドは、金属切削工作機械、医療機器、その他多くのシステムや装置の設置の基礎、精度の基礎、位置決めの基礎、あるいは機械の寿命を左右する重要な部品です。機械の。工作機械製造業界では、ほとんどの工作機械ガイド レールのペアは、鋳鉄-鋳鉄、鋳鉄-焼入れ鋳鉄、鋳鉄-焼入れ鋼などです。しかし、その物性により、金属間の摩擦係数は大きく、耐摩耗性がなく、乾燥摩擦では機能せず、低速および小さな変位で這う。このクローリングは工作機械、特に精密工作機械の送り精度や精度に影響を与えます。信頼性。充填PTFEガイドを使用すると、工作機械の低速安定性が大幅に向上します。プラスチック製ガイドレールは異物が埋もれる特性があるため、鉄粉や砂粒子がプラスチック内に埋め込まれ、それ自体の磨耗を防ぎ、金属表面の引き込みや傷を防ぎ、ベッドガイドレールを保護することができます。青銅粉末およびその他のフィラーを含む PTFE は、優れた摩擦特性を備えています。金属表面に転写膜を形成すると、摩擦係数が大幅に低下し、転写膜の支持能力が大幅に向上し、有効寿命も延長されます。金属製の工作機械ガイドと組み合わせると、滑り速度が速くなっても摩擦係数が一定になります。したがって、この種の充填PTFEガイドレールは、低速および微小送りでも這い現象が発生せず、振動吸収性とクッション性も備えています。PTFEガイドレールの摩擦係数は乾摩擦で0.05、油潤滑で0.03であり、工作機械のガイドレールの潤滑油の有無に関わらず、ワークの動きは極めてスムーズです。PTFEガイドレールが摩耗して修理が必要になった場合でも、交換が可能でメンテナンス作業が大幅に省力化されます。寸法精度の維持が容易です。特にガイドレールが破損して修理が必要な場合、局所的な修理にはプラスチックを使用する方が有利です。

2. 摩擦部品

ベアリング、ピストン リング、ギアなど、機械工学で一般的に使用される PTFE 摩擦部品が数多くあります。PTFE はピストンリングに最適な材料であり、エアコンプレッサーや水圧縮機に広く使用されています。PTFE ピストン リングは、液体やガスを遮断する圧縮リングとして機能します。重度の腐食や高い安全性要件など、潤滑剤やその他の過酷な条件が使用できない状況で一般的に使用され、シリンダー内壁の磨耗や繰り返しの穴あけを大幅に軽減できます。穴の数によりシリンダーの耐用年数が延長されます。例えば、卓上スチームハンマーというものがありますが、これはもともと金属のリングが使われていました。2交代制の生産では、通常の状況では半年でシリンダーの内壁が7～9ラム磨耗し、金属リングは2～3週間振動し、場合によっては破損することもあります。ピストンリングがシリンダーの内壁に詰まり、シリンダーを交換する必要がありました。PTFEを充填して1ヶ月使用した場合、シリンダー内壁の摩耗はわずか2mm、10ヶ月後には摩耗はわずか3mmとなり、寿命は4～5倍以上に延びます。ほとんどのピストンリングは往復運動におけるシールの役割を果たしており、頻繁に起動するため、静摩擦係数が小さいことが要求されます。小さな負荷の下では、PTFE の静摩擦係数は他の材質のピストン リングより 25% ～ 75% 低くなります。負荷が大きいほど優位性が高くなります。始動の軽さと往復の軽さにおいては比類のない優位性を誇ります。その結果、エネルギー消費が削減され、振動や騒音が低減され、環境保護につながります。同時に、PTFE は、軽繊維、印刷と染色、製紙、食品産業などの幅広い作業条件や非常に過酷な環境で、運動伝達および動力伝達コンポーネント用のギアやベアリングとして使用できます。

3. シール

ゴムシール材の表面にPTFEフィルムを配合することにより、ゴムシールの耐溶剤性、耐媒体性を向上させることができ、比較的安価です。さまざまな過酷な場面でのシール要件に使用されています。充填された FE シーリング材は、優れた高温および低温耐性を備えており、現在、従来のアスベストガスケット材に代わる主な代替品となっています。カーボンファイバー強化PTFEシール材料は、高強度、高弾性率、耐疲労性、耐クリープ性、高熱伝導率、低熱膨張係数、および摩擦の特性を備えています。これらの総合特性は、どのシール材にも真似のできない、理想的な先進シール材です。

4. 防食部品

変性 PTFE は、酸、アルカリ、塩の腐食媒体に対する優れた化学的安定性を備えており、防食エンジニアリング用の金属セラミックの代替品として使用でき、特に化学プラントの防食装置、パイプ、継手などの高温で強い腐食の状況に適しています。 。腐食性摩擦材、バルブ、ポンプ、熱交換器、多孔板、腐食性の高い媒体のフィルター材、化学機器のライニング、コーティングなど。

5.電気絶縁

変性PTFEは線材、チューブ、原料テープの絶縁層として広く使用されています。また、電気化学工業用の各種ソケット、サポート、高周波マイクロ波機器、電極の絶縁体としても使用されます。

6. 建築資材

PTFEディスパージョンを含浸させたガラスクロスは優れた膜構造建材です。光透過率に優れているため、照明や空調のコストを削減できます。耐久性は20年以上です。塗装や清掃のコストを削減できます。大型フレーム屋根の工期を短縮できます。50％、屋根材コストを50％削減、総工事費を20％削減できます。そのため、屋外コート、アリーナ、競技場、スケートリンク、プール、大型展示会、動植物園、交通駅等の屋根材に適しています。

7. 潤滑油添加剤

境界潤滑条件下で摩擦係数を低減する最も効果的な方法は、適切な潤滑添加剤を選択することです。PTFEパウダーマシン一般的に使用される固体添加剤です。実験によると、エンジン オイルに一定量の固体添加剤を添加すると、エンジン燃料オイルを約 5% 効果的に節約できることがわかりました。

8. 農業機械資材

充填PTFEの自己潤滑性、強粘着性、耐摩耗性の特性を利用して、ブルドーザーのプレートライニング、ショベルのバケット、ダンプトラックの荷室のインナーライナーなどに幅広く使用され、効率と安定性を向上させます。資材の搬送に。

9. 日用品

PTFE コーティングされた鉄工表面は耐摩耗性と低摩擦抵抗の両方を備えています。PTFEコーティングされた中華鍋と炊飯器は、食べ物がこびりつきにくい特性を持っています。ブレードには接着または象嵌が施されています。PTFEフィルム、刃がしっかりしている 頬が動いたときの肌への抵抗が少なく、ソフトです。

10. 新しい機械用途の開発

の応用や研究成果に加え、PTFE機械材料の性能と構造の両方を考慮すると、PTFE は自動車産業、通常兵器、船舶、航空宇宙、原子力、医療、環境保護などの機械産業で幅広い用途が期待されています。