ＰＴＦＥ線膨張係数解説ば表記“～20℃”温度範囲は25～20℃での線膨張係数が1. はじめに右側に表示され 79.0×10−5となる。ただし（）内は除く。

線膨張とは、温度の変化によって、物質の大きさが変化す

バルカー技術誌

Summer 2016
No.31

ることであり、変化の大きさは各材質によって異なる。線膨張係数とは、温度が変化したときに物質がどれくらい膨らんだり縮んだりしたのかを、長さ、大きさの変化で示すためのパラメーターである。
プラスチックの線膨張係数は、金属に比べると一桁大きく、セラミックスに比べると二桁数値が異なる。
ＰＴＦＥ（ふっ素樹脂）もプラスチックの分類に入り、温度によって長さや体積が変化する材料である。
今回、ＰＴＦＥの線膨張係数のデータを示し、温度による寸法の変化をご理解いただくとともに、寸法の補正計算を解説する。

Figure1

2. PTFEの線膨張係数と線膨張率

線膨張率

PTFEは23℃付近で転移点があり（Figure1 参照）、体積が約1～2％変化する。そのためPTFE成型品の寸法は、こTable1にPTFEの線膨張係数を示す。の転移点の上下で明らかな寸法変化が生じる。従って、機また、Figure1にPTFEとFEPの温度と線膨張率の関係

械加工を行うとき、あるいは寸法検査を行うときはこの点を常に考慮する必要がある。

を示す。
Table1の温度範囲は25℃を基準とした範囲である。例え
Table129PTFE の線膨張係数

また、機械加工や寸法測定を行う温度環境は重要であり一定温度（一般に25±2℃）で行う必要がある。

温度範囲（℃）

X10−5 ／℃

25 〜 300

21.8〜 250

17.5〜 200

15.1〜 150

13.5〜 100

12.4に入っていなかったり、冬場にPTFEの材料を購入したとこ〜 50

12.4〜 30

16.0

ろ、屋外で寸法を測定すると製品が小さいなどの確認依頼〜 2079.03. 寸法補正計算例
PTFEの機械加工製品を購入したが、寸法が許容範囲があった場合に、まずは寸法を測定する場所の温度や製品〜020.0自体の温度の高低差によって寸法変化が起きる。Table1の〜−5013.5〜−10011.2

線膨張係数を使用して寸法の補正計算について解説する。

〜−1509.6〜−1908.6（10 〜 20）（16.0）

技術論文

例1

Table2

寸法：φ100×φ80×10H（mm）

項目

リング状のPTFE 加工品（25℃にて加工）
温度：100℃にて使用した場合
外径φ100はどのくらい、寸法変化するか？
計算式
寸法変化＝製品寸法（25℃）
×温度差×線膨張係数
数値を代入すると、−5

寸法変化＝100×（100－25）
×12.4×10＝0.93

よって、100℃での外径は100.93mm（膨張）となる。

充填材入りPTFE の線膨張係数
充填材識別記号

方向単位

充填材含量

─グラス
カーボン
炭素
グラファイト ブロンズ
グラファイト せんい
重量％ ファイバー
15%
60%
20%
25％
10％

25 ～90℃

MD10.212.69.78.5

13.4

CD

9.5

7.9

7.8

7.2

9.925 ～
150℃

MD

10.3

13.5

10.3

9.4

14.5

CD

9.9

8.5

7.9

7.7

10.0

25 ～
200℃

MD

11.4

14.6

11.4

10.6

15.7

CD

11.1

9.2

9.0

8.5

11.1

25 ～
260℃

MD

13.4

17.6

14.0

13.5

18.2

CD

13.2

10.8

10.4

9.7

13.1

線膨張係数

10 −5/℃

2Ｎ０

1K0

3M0

6T0

8H0

上記数値は測定結果の一例であり規格値ではない。

MD＝molding direction
寸法：φ30×1000L（mm）

成型方向

CD＝cross sectional direction

直角方向

PTFE 丸棒素材
温度：0℃
長さ1000Ｌはどの位、寸法変化するか？
計算式

5. 線膨張係数を考慮した応用
充填材入りPTFEを使用した製品は、各種シール製品、軸受け、各種摺動材製品として幅広い分野で使用されてい数値を代入すると、る。

寸法変化＝1000×（100－0）
×20×10−5＝20
よって、0℃での長さは980mm（収縮）となる。

特に軸受けは、低摩擦・耐薬品性・耐熱性・無潤滑での用途で使用されている。そこで高温下での環境で使用される場合は、線膨張を考慮して設計を行う必要がある。

このように、製品寸法が大きくなるほど、線膨張影響を受高温下では軸受けが拘束されていないフリーの状態では、けて寸法変化の値が大きくなるので注意する必要がある。

外径内径及び高さが大きくなるが、例えば、外径が拘束されなお、製品を25℃の環境下に戻せば、元通りの25℃での寸法に戻る。ていると外径が膨張しきれずに、高さ方向への伸長や、内径側に膨張し、軸に抱きついてしまうことが考えられるため、あらかじめ内径寸法を大きくするなどの使用温度環境下での4. 充填材入りPTFEの線膨張係数寸法設定が必要である。

PTFE が持つ優れた性質、すなわち低摩擦性、耐熱性、のリングやパイプをはめ込んだり、密着させたい場合には耐油性などを基本的に変えることなく、耐摩耗性・耐クリープ

PTFEを加熱させ、はめ込み常温に戻して使用する方法や、性・圧縮強度・剛性・熱伝導率・線膨張係数などの機械的・加熱とは逆にPTFEを冷却して寸法が収縮した状態で異材熱的物質を改良した材料が充填材入りPTFEである。

質にはめ込む方法が、一般的には熱バメ及び冷却バメと言

充填材入りPTFEの線膨張係数は、PTFE（無充填）よりも小さな値となり、熱的寸法安定性が改良されている。
Table2に代表的な充填材入りPTFEの線膨張係数の測定値を紹介する。表に示す MDとCDは素材の成型方向をその他に線膨張を利用して、金属などの異材質にPTFEわれる手法である。このようにして複合化した製品をつくることがある。こちらも使用される温度環境により、はめ込んだ材料が抜け落ちたり、緩んだりすることがあるので寸法設定や緩み防止の検討が必要である。

示し、材料成型時に充填材が配向するため、線膨張係数の値が異なる。
この異方性は、製品設計にあたって注意すべきである。
なお、PTFE（無充填）について異方性に顕著な差は見られない。

6. おわりに
PTFEは耐熱性、耐薬品性、電気的特性、摩擦係数、非粘着性において、あらゆるプラスチックの中でも優れた性30

Summer 2016

寸法変化＝製品寸法（25℃）
×温度差×線膨張係数

バルカー技術誌

例2

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ＰＴＦＥ線膨張係数解説質を持った材料であり、半導体製品の分野をはじめ多くの分

7. 参考文献

野で機能部品として使用されている。
その中でもPTFE が温度によって寸法変化する線膨張係

1）
バルカーハンドブック 技術編

数の特性を再認識してご使用していただくとともに、新たな平成 22 年 9月

2）三井・デュポンフロロケミカル株式会社

分野や新たな製品で使用されることを期待したい。

ふっ素樹脂 デュポンTM テフロン®実用ハンドブック
3）原 治左ェ門：バルカーレビュー．VOL.24（1980-12）（Abstract）

Due to the nature of the resin, dimensional change of the product will occur due to temperature change. Similarly dimension
changes of PTFE occur due to temperature changes according to each temperature conditions. It is also recognized thatPTFE, super engineering plastics is also an excellent heat resistance under various temperature environments. For future
product design and manufacturing, clear understanding of PTFE＇s linear expansion co-efficient is important.

バルカー技術誌

Keywords:
dimensional change, PTFE, super engineering plastics, heat resistance, product design, linear exapansion co-efficient（摘要）
由于树脂本身的性质，温度变化会导致产品发生尺寸变化。PTFE也同样会由于温度变化产生尺寸变化，因此在确认各温度条

Summer 2016

件下尺寸变化程度的同时，我们认为超级工程塑料的PTFE耐热性优良，可以用于多种温度环境。希望能够在理解PTFE的线膨胀系数的基础上，结合产品设计及制造得到进一步应用。
关键词：
尺寸变化、PTFE、超级工程塑料、耐热性、线膨胀系数、产品设计

No.31
太田 伸幸
研究開発本部 開発部
機能樹脂製品開発グループ 樹脂第３チーム

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