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フッ素樹脂の概要

フッ素樹脂の分子構造はC-C結合になった POLYETHYLENEと同じ構造でPOLYETHYLENE水素の一部または全部がフッ素原子に代置された構造を持ってる合成樹脂だ。
市販されているフッ素樹脂の70%がPOLY TETRA FLUORO ETHYLENE(PTFE)でこれはテフロンという商品名で知られている結晶性樹脂で260度での長期使用に耐えられる耐熱性があって耐薬品性、電気絶縁性、高周波特性、非粘着性、低摩擦係数、難然性などが優れるプラステイックだ。
フッ素樹脂の優れる性質はフッ素と炭素の強い結合エネルギー(C-F結合エネルギー110~116Kcal/mol)による炭素のMAIN CHAIN周囲が全部フッ素で囲まれてる PTFEが最高の特性を持っていて非粘着性、低摩擦性、耐候性などの性能を足して他高分子と区別される分野で広く使われている。

フッ素樹脂の特徴

耐熱性 - フッ素樹脂は難然性と優れた耐熱性を持っている。特にTFE,PFAは常用温度260℃、短時間では300℃までも使える。 FEP はこれより約 50℃低くて PCTFE は最高120℃まで使える。
耐薬品性 - フッ素樹脂はあらゆる科学薬品に対して優れた抵抗性を現わす。
PTFE, FEP, PFAはフッ素ガス、3弗化塩素、溶融アルカリ金属を除くすべての科学薬品に対して安定てあらゆる酸、アルカリ、酸化剤、有機溶剤にも浸食されない。
電気的性質 - 電気絶縁性がよく高周波特性もよい。特にPTFEは広い周波数の領域に渡って非誘電率および誘電が一定して絶縁材の中で最小だ。
摩擦、磨耗特性 - すべての個体に比べて一番低い摩擦係数を持って自己潤滑性の特徴を持っている。 ただPTFE単独では磨耗が大きくて耐Coldflow性もよくないから各種充填材(炭素、黒煙、2硫化モリブデン、ブロンズ、ガラス繊維、炭素繊維など)を配合して耐磨耗性、耐荷重性を向上させている。
非粘着性 - フッ素樹脂には特異な非粘着性があってどんな粘着性物質も粘着されない。PTFEは特別にこの性質が強い。たとえば粘着性の物質と接触してもはずれやすい。

フッ素樹脂の種類

PTFE(Polytetrafluoroethylene)

一番低い摩擦係数
高い耐熱温度
優れた耐磨耗性
優れた異形性
優れた耐化学性
優れた非粘着性
使用温度260℃



PFA(Perfluoroalkoxy)

低い摩擦係数 度
優れた耐化学性
優れた耐熱温
耐久性はPTFEより少し劣勢
優れた溶融性と流れ性
磨耗条件での優れる強度
非粘着性
使用温度 260℃



FEP(Fluorinated Ethylene Propylene Copolymer)

低い摩擦係数
優れた耐化学性
優れた非粘着性
優れた電気絶縁性
PTFEより優れた耐腐食性
使用温度205℃



ETFE(Ethylene Tetrafluoroethylene Copolymer)

優れた耐化学性
優れた耐磨耗性
使用温度150℃


PTFE

あらゆるフッ素化合物の中で一番高い耐熱温度(260℃,、連続使用温度)を持っている。ほとんど科学薬品に浸食されなくてよい絶縁性と電気的な特徴を持っていてすべての個体の中で一番低い摩擦係数を持つ。フッ素樹脂の中で一番よく使われてこの用途にはOーリング、ガスケット、チューブ、ワイーヤ、特有の非粘着性でスライデイングベアリングとタンクのライニング材で使われる。

PFA

PFAはPTFEと同じ耐熱性を持って透明性と一緒に相対的に高い温度でも機械的な性質がよい。特徴はプラスッチク加工方法の射出と圧出成形ができることだ。清潔性が大切な半導体 wafer basket、パイプ、耐腐食ライニング用で使われる。パウダーペインテイングが出来てフイルムで圧出成形ができる。

FEP

FEPはPTFEより少し低い200℃の耐熱性を持ち、他の特性はPTFEと似ている。PFAといっしょに射出成形ができて高い絶縁性と難煙性と作業性でパソコンとケ-ブル、高速光通信用の絶縁体で使われる。耐候性と透明性に優れていて太陽電池のふた用のフイルムで使われてパウダーぺインテイングができる。

ETFE

ETFEは約150℃の耐熱性を持って射出と圧出成形ができる。相対的に機械的な性質がよく科学的な耐食性と電気的な特性も優れる。自動車原料のホースライニング、科学ポンプのハウジング、その他ワイヤ-用で使われる。

PVDF

PVDFは150℃の耐熱性を持ってほかのフッ素樹脂より優れた機械的な性質と電気的な性質を持っている。

PCTFE

PCTFEは150℃の耐熱性を持っていて科学的な性質はほかのフッ素樹脂よりすこし弱いが優れた機械的な性質を持ってる。圧縮、圧出成形されて科学機器、ポンプとカップリング、防水フイルム用で使われる。

区分 PTFE PFA FEP ETFE ECTFE PVDF nylon6
耐熱性(常用, ℃) 260 260 205 150 150 150 120
電気的な性質
難煙性 (1) 0.1% 95 95 95 30 60 43 24
機械的な性質
低摩擦性
耐薬品性 ×
アルカリ ×
溶剤 ×
非粘着性 ×
耐候性 ×
透明性
耐熱性
比重 3.17 2.15 2.15 1.73 1.70 1.76 1.13

凡例 : ◎たいへん優れる ○ 優れる △ 使用可能  ×使用不可能
(1) 0.1-酸素限界指数(Vol%), 指数が大きいほど難煙性が大きい。
(2) 薄い成型品の場合

Filled PTFE

PTFEはあわゆる物性が優れた材料だがもともとポリマーだから機械的な部品で使われる時耐磨耗性、圧縮特性などの機械的な物性が下がることが事実だ。
PTFEは充填材を混合して潤滑油なしに使える低摩擦係数の維持および圧縮特性などを改善できる。強性、圧縮強度、耐クリープ性が強化されて熱膨張係数も小さくなる。充填材による物性の改良は次のとおりだ。

充填材の種類と物性の影響

充填材
形態 混合量 効果
Glass Fiber
Milled Fiber > 40%
黒煙、 MoS2, Carbon と併用
剛性率の向上
耐磨耗性の向上
耐クリープ性の向上
耐科学性の向上
Carbon
Carbon Fiber
Powder
Milled Fiber
> 35%
黒煙, Bronze, Glass と併用
圧縮強度の向上
耐磨耗性の向上
熱伝度の向上
Graphite Powder
> 25%
黒煙、MoS2, Carbon と併用
摩擦/ 磨耗性の向上
潤滑特性の向上
耐腐食性の向上
Bronze Powder > 60%
カ-ボン、黒煙 、MoS2と併用
耐クリープ性、圧縮強度の向上
圧縮強度/ 耐磨耗性の向上
熱伝度の向上
MoS2 Powder > 5%
グラス、ブロンズと併用
自己潤滑性の向上
低摩擦特性の向上

PTFE諸般物性表既存ホームぺージ PTFEの物性表参照
ただしテスト方法中
ASTM D 621 → ASTM D 395
JIS K 6891 → ASTM D 638
Compressive Strengthテスト方法はASTM D 695

PTFE 生産工程

PTFE圧縮成形の工程
PTFE圧縮成形の工法で部品および素材を生産する工程で耐熱性、潤滑性、電気絶縁性、非粘着性、耐薬品性などが求められる電気、電子、半導体、自動車、機械分野の部品を生産します。
当社が開発した PTFE 低摩擦の素材は特殊な充填材を混合してフッ素樹脂の特性を維持したまま耐圧、耐磨耗、耐クリープ性など機械的な強度を向上したものでこの素材を切削加工して機械、自動車、重装備部品などに使う。
PTFE粉末の素材を求める形状のわく(金型)に充填して圧縮プレス機で成形された製品で用途によって各種充填材を混合した製品も生産する。

  射出成形の工程
PTFE, PFA, ETFE などを使った射出成形および高機能のエンジニアリングプラスチック(PP, PBT, PEEK)  の製品を射出成形する。

PTFE  精密加工の工程
純粋PTFEおよびFilled PTFE素材などを使ってCNC旋盤および Machiningセンターで精密加工する工程です。
各種の複雑な形状製品も生産できて厳しい温度維持でお客様の要求どおりの正確なサイズの製品を生産します。

CNC Engineering