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プラスチック対プラスチック摩耗の理解:設計原則と潤滑戦略

プラスチック対プラスチックの摩耗

プラスチック対プラスチックのベアリング、シャフト、ギア、その他可動部品を設計する際、ポリマーの具体的組み合わせを慎重に選ばなければなりません。天然に潤滑性の良いポリマーでさえ、互いに組み合わせると全く異なる挙動を示すことがあります。

プラスチックと自然法則

剛性金属とは異なり、プラスチックは従来の摩擦方程式に従いません。この非剛性が、プラスチック同士や金属と摺動する際に予期せぬ結果を生みます。例えば、摩擦は荷重に比例せず、通常速度とともに上昇し、静止摩擦係数は動摩擦係数より低くなります。

粘弾性、低弾性率材料

2つの粘弾性・低弾性率プラスチックが相互作用すると、摩耗挙動は不安定になります。最も予測可能なパターンは同一熱可塑性同士の接触ですが、この構成は動作温度と圧力を極めて低く抑えない限り非常に高い摩耗率を生みます。オールプラスチックシステムでは、結晶性強化材を使用するか、異種ポリマーを組み合わせることで摩耗を軽減できます。単一化合物しか選択肢がない場合、内部潤滑剤としてPTFEを15-20重量%配合します。

動作面での摩耗

異種ネートレジンが接触すると摩耗は増大傾向にあります。潤滑済み(非強化)レジン同士、または潤滑レジンと非潤滑レジンの接触でも同様の傾向。強化繊維添加は通常、非強化相手に対する摩耗を増大させますが、両面に強化を施せば全体摩耗を低減できます。ガラス繊維複合材は炭素繊維複合材より一般的に低摩耗係数を示します—ガラス繊維の方が炭素繊維より硬いためです。

PTFEによる複合材潤滑

複合材へのPTFE配合は、同種・異種ペアリング双方で摩耗を劇的に低減します。初期摺合せ期間中、薄いPTFEフィルムが相手面に転移し、PTFE対PTFEベアリング状態を形成して動側・静側双方の摩耗を低減。このアプローチはガラス繊維の相手面への摩耗影響も緩和します。

熱可塑性樹脂へのシリコーンフルード添加

熱可塑性複合材へのシリコーンフルード添加は、ネートレジンより低摩耗係数の化合物を生成しますが、PTFE潤滑混合物よりは高くなります。プラスチック対プラスチック用途では、総摩耗が許容限界内であれば、摩耗係数に大きな差がある組み合わせより、同等の摩耗係数を持つペアを選ぶのが望ましいです。

プラスチック対プラスチック摩耗についてご質問は? Craftech® Industries, Inc.へ 518-828-5001 までお電話いただくか、tech@craftech.com へメールで、エンジニアリングチームが設計課題の解決をお手伝いします。

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