ポリウレタン摩擦係数の理解で最適設計を実現

摩擦係数（CoF）は、靴底から車のタイヤまで至る所に存在します。この見えないが重要な特性は、接触する2つの表面間の運動タイプを決定します。この記事では、ポリウレタン製品設計における摩擦係数の重要性、CoFの測定方法、設計時の考慮事項について説明します。

摩擦係数とは

摩擦係数（CoF）は、接触する2つの表面間の運動に対する抵抗です。製品やコンポーネントの機能により、低CoFまたは高CoFが要求される場合があります。例えば、低CoFはより滑りやすさや優れた部品潤滑性を必要とする製品で好まれることが多く、高CoF部品はコンポーネントと接触面により多くのグリップを提供します。

摩擦係数の測定方法

静摩擦と動摩擦の2通りで摩擦を測定できます。静摩擦係数は運動を生じさせるために必要な力で計算され、動摩擦係数は運動を維持するために必要な力で計算されます。正確な結果を得るためには、ASTM D1894標準試験が一般的に使用され、ある材料を別の表面で引きずるのに必要な力を測定します。しかし、CoFをテストする迅速で簡単な方法は、2つの物体を傾斜面に一緒に置き、滑り始める前に観察することです。より滑りを示す材料は、他方と比較して低いCoFを示します。このプロセスは、Durethane® FフォームとDurethane® Gグラファイトテクノロジーでこの記事の動画で実演されています。テストされた両熱硬化性材料は、CoFを含むユニークな物理特性を提供するように設計されていました。

他材料との摩擦係数比較

ほとんどの事柄と同様に、摩擦係数は使用される材料タイプ、接触面、温度や湿度などの環境条件によって異なります。例えば、低CoF部品はより硬い材料で最もよく達成され、高CoF部品は一般的に硬度が柔らかめです。ポリウレタンは通常、ほとんどのプラスチックとゴムのCoFに類似し、金属と比較してより高いCoFを示す傾向があります。ほとんどの金属は、その硬度と化学組成の結果として、通常より低いCoFを持ちます。しかし、ポリウレタン化学で使用できる多くの添加剤があり、必要に応じてCoFを増減できます。熱硬化性ポリウレタンとプラスチック、ゴム、金属の比較にご興味がある場合は、以下のリンクをご覧ください：ポリウレタン vs プラスチック、ポリウレタン vs 金属、ポリウレタン vs ゴム。

設計に摩擦係数を活かす方法

摩擦係数は、接触面間で特定量の摩擦を必要とする製品の鍵となる物理特性です。プラスチック、ゴム、金属が異なるCoF特性を提供しますが、ポリウレタンはさまざまな環境で制御された摩擦を提供するように設計できます。製品で要求されるCoFは、作動での機能によって決まります。例えば、ほとんどのレクリエーション用スケートホイールは加速と制御のために摩擦に依存します。摩擦が高いほど、スケーターが制御を失う可能性は低く、一方、低摩擦ではホイールが滑る可能性があります。CoFは、紙メディア搬送、医療機器、軍事・防衛など、さまざまな用途で活用できます。

結論

CoFは、あらゆる種類の運動や力を必要とする製品の性能において重要な役割を果たせます。製品設計に適した材料を決定する際、環境条件、硬度、接触面を考慮することでより良い耐用年数が得られます。材料に関するご相談は、こちらからDurethane®データシートをダウンロードして主要な情報をご確認ください。