PTFEシール用フィラーの効果

低摩擦と最小限の電力消費は、PTFE シールによってもたらされる決定的な利点です。これらのシールは乾燥した状態でも問題なく使用できます。

その優れた特性にもかかわらず、純粋、非充填、または未使用の PTFE は、より要求の厳しい多くの工学用途には不十分です。特に、その低温流動またはクリープ挙動により、機械用途での PTFE の使用は不可能でした。PTFE は室温であっても、継続的に負荷がかかると時間の経過とともに大幅な変形を起こします。また、未使用の PTFE には弾性がほとんどなく、摩擦係数が低いにもかかわらず、すぐに摩耗します。1960 年代に、フィラーを添加すると、多くの物理的特性、特にクリープ率と摩耗率を改善します。ほとんどのフィラーは 400 °C まで安定しているため、高温での使用を制限しません。以下に、いくつかの一般的なフィラー要素と PTFE コンパウンドの物理的特性に対するそれらの影響を示します。

グラスファイバー

ガラス繊維は一般的に使用されるフィラー要素であり、PTFE のクリープ性能にプラスの影響を与えますが、低温および高温ではクリープ性能が低下します。また、耐摩耗性が向上し、優れた圧縮強度も得られます。この添加剤は、フッ化水素酸と強塩基が存在する場合を除いて化学的に不活性です。電気特性への影響はほとんどありません。

カーボンおよびカーボングラファイト

カーボンはクリープを低減し、硬度を高め、PTFE の熱伝導率を高めます。カーボン充填コンパウンドの耐摩耗性は、特にグラファイトと組み合わせることで向上します。カーボンは、ガラスの性能が向上する酸化環境を除いて、最も不活性なフィラーの 1 つです。カーボンは PTFE にある程度の導電性を与えます。カーボンを充填した PTFE は、通常、空気圧シール用途に使用されます。グラファイトとカーボンを組み合わせた化合物は、非潤滑用途には好ましい材料です。

炭素繊維

PTFE に炭素繊維を添加すると、ガラス繊維と同様にその特性が変化します。クリープを低減し、曲げ弾性率と圧縮弾性率を高め、硬度を高めます。一般に、同じ効果を達成するには、ガラス繊維よりも少ない量の炭素繊維が必要です。炭素繊維を充填した PTFE のコンパウンドでは、熱膨張係数が低下し、熱伝導率が高くなります。カーボンファイバー部品を水で潤滑すると、摩耗率が減少します。カーボンファイバーは化学的に不活性で、強塩基やフッ化水素酸の中で使用できます。

黒鉛

グラファイトは高純度炭素の結晶変性物です。グラファイト充填 PTFE は、グラファイトの低摩擦特性により、摩擦係数が最も低いものの 1 つです。特に柔らかい嵌合面に対して優れた耐摩耗性を備え、高速接触用途で高い耐荷重能力を発揮します。グラファイトは化学的に不活性であるため、腐食性媒体での使用が可能です。

ブロンズ

ブロンズは一般的な金属フィラーです。大量のブロンズ (40 ～ 60 重量%) は、負荷時の変形を軽減し、PTFE コンパウンドの熱伝導率と電気伝導率を高めます。これら 2 つの特性は、部品が極端な温度で負荷を受ける用途に有益です。ブロンズ充填 PTFE は、優れた耐押出性特性を備えています。青銅は銅と錫の合金であり、特定の化学物質によって侵される可能性があります。ブロンズが酸化すると、製品の品質に影響を与えることなく、完成部品が変色する可能性があります。ブロンズを充填した PTFE は、油圧ロッドやピストンのシール用途に広く使用されています。

二硫化モリブデン (MoS2)

二硫化モリブデンは、摩擦を減少させながら PTFE の硬度と剛性を高めます。電気的特性にはほとんど影響を与えません。化学的にはほとんど反応性がなく、強酸化性の酸にのみ溶解します。通常、少量の重量パーセントで、ガラス繊維などの他の充填剤と組み合わせて使用​​されます。

芳香族ポリエステル

芳香族ポリエステルをフィラー要素として使用すると、PTFE の高温耐性が向上し、柔らかく動的嵌合面での使用に優れています。120 °C を超える蒸気を伴うシール用途には推奨されません。

着色添加剤

PTFE の焼結温度に耐える無機着色添加剤を使用することで、PTFE に着色することが可能です。顔料は PTFE の特性を大きく変えることはありません。顔料と他のフィラーの組み合わせが可能です。独自のフィラーとフィラーの組み合わせパーカーは、最も過酷な用途でのシール性能を向上させる独自のブレンドと配合の探索と開発に継続的に努力しています。