PTFEとは？摺動性と耐熱性に優れた高機能樹脂

ワンポイント講座 lecture

PTFEはフッ素樹脂の1つで、耐熱性やすべり特性に優れています。
一般的にテフロンと呼ばれることが多いですが、これはデュポン社の登録商標で、正式名称はポリテトラフルオロエチレンです。
PVDFやPCTFE、PFAと同様に代表的なフッ素樹脂で、使用頻度の高いプラスチック素材です。

耐寒性、耐熱性が高い
PTFEの融点は約327℃で、使用可能温度域は-250℃～260℃です。
プラスチック素材の中でも非常に広い温度域で性能を維持することができます。

薬品に強い
耐薬品性に優れ、高濃度・高温の酸、アルカリに侵されません。
溶剤にも強く、溶出物がありません。

非粘着性
非粘着性を持つため、接着剤を受け付けません。
物質が付きにくいことから濡れにくく、衛生管理にも有効です。

優れたすべり特性
低摩擦特性があるため、すべりやすく高加重や低速度での使用が可能です。
PTFEはプラスチック素材の中で最も小さい摩擦係数です。

優れた耐候性
耐候性が優れており、数年屋外で使用しても安定した性能を発揮します。
吸水性が低いため、濡れることによる影響もほとんどありません。
これはフッ素原子同士の結合力が強いためです。

絶縁性
プラスチック素材の中で最高レベルの電気絶縁性を持っています。
温度や周波数による影響も少なく、耐アーク性にも優れています。

難燃素材
PTFEは難燃性の素材です。
酸素と結合しにくい分子構造のため、燃えにくく燃えひろがりにくい特徴を持ちます。
炭素原子同士のC-C結合は、フッ素原子に覆われて隠れている状態です。
そのため外部からの影響を受けにくく、安定した構造を保つことができます。

ptfe分子構造 ptfe分子構造2

PTFEは切削素材として部品加工に使われる以外にも、コーティングに使われることも多い材質です。
身近な例としてはフライパンへのテフロンコーティングです。
これはテフロンの非粘着性、耐熱性の特性を活かし、焦げ付きにくくしています。

PTFEはパッキンとして使用されるケースも多いです。
耐熱・耐寒性に優れ、化学薬品・溶剤などに侵されず、真空から高圧まで広い条件下で安定して使用できるためです。
さらに、非粘着性・低摩擦の特性は運動用途に適しているので、パッキンやシールとして長期間使用できるメリットがあります。

薬剤による劣化を起こしにくいので、安全性を求められる化学プラントや理化学機器の部品にも使用されます。
また、多様な薬剤が必要な半導体や液晶関連、さらには医療業界や食品業界などに使用されます。

優れた特徴の多い素材で、多様な業界で部品加工の素材に用いられています。

比較的加工性は良好な素材です。
切削加工で特に注意する点は、温度環境による寸法変化が大きいことです。
特にPTFEは20℃付近での体積変化が大きい素材であるため、注意が必要です。

加工精度は素材の残留応力や、工具の影響により左右されます。
寸法精度が求められる場合は、素材を使用温度より高い温度にアニール処理後、機械加工するといった手順が必要です。

また、切削加工時にバリが発生しやすい素材です。
工具の選定や刃物の送り速度を形状に応じて合わせる必要があります。

PTFEは弾性を持つため、他の素材よりも外部からの衝撃で変形しやすい特徴があります。
加工品の取り扱いには特に注意して、梱包時には打痕が発生しないよう注意が必要です。
また、その性質から寸法測定時に強く押し付けると正確な値が計測できません。

JIS規格PTFEの加工公差表