PTFE はなぜ射出成形できないのですか?

Ⅰ：PTFEは良い素材ですか?

答えはほとんどの場合「はい」です。耐腐食性があり、高温に耐えます。耐久性があり、非粘着性、低摩擦で、優れた化学的安定性を誇ります。

射出成形は可能ですか?なぜ、あるいはなぜそうではないのか?

事実上、PTFE の優れた特性はすべてその分子構造に由来しています。そのメインチェーンは次のとおりです。 —CF₂—CF₂—

それはフッ素原子で完全に包まれた炭素鎖として想像できます。

非常に高いC-F結合エネルギー

1、これは有機化合物の中で最も安定した化学結合の 1 つであり、これにより PTFE に優れた耐熱性、耐薬品性、および老化防止特性が与えられます。

フッ素原子は原子半径が小さいにもかかわらず、炭素鎖を効果的に保護するコンパクトな電子殻構造を持っています。

2、その結果、分子間力が非常に弱く、表面エネルギーが非常に低くなり、PTFE に優れた非粘着性と低い摩擦係数が与えられます。

3、剛性が高く、分子鎖の規則性が高い

チェーンセグメントは内部で回転することが難しく、しっかりと積み重なる傾向があるため、結晶化度が高く (通常 50% ～ 70%)、融点が比較的高くなります (約 327°C)。全体としては、硬くてまっすぐな「棒」の集まりのようなものです。

要約すると、PTFE の主要な特性は次のとおりです。

優れた化学的不活性性、高い熱安定性、低い摩擦係数、および非粘着性。

Ⅱ:射出成形に適した材料は、基本的な要件を 1 つ満たさなければなりません。それは、溶融状態で、巨視的な流れ、せん断、およびポンピングが可能でなければならないということです。

非常に高い溶融粘度（主な理由）

1、PTFE は単に「粘度が高すぎる」だけではなく、真の流動性を示す溶融状態はまったくありません。標準的な射出成形可能なプラスチックの溶融粘度は通常 102 ～ 105 Pa・s の範囲ですが、PTFE の融点を超える溶融粘度は約 109 ～ 1011 Pa・s に達します。この値は通常のプラスチックの数百万倍、さらには数千万倍であり、射出成形機のスクリュー圧力で PTFE を金型の狭いキャビティに押し込むことは不可能です。

2、真の溶融状態ではなく「ゲル状態」

通常の熱可塑性プラスチックは加熱すると相変化を起こし、固体から流体に変化します。しかし、PTFE は分子鎖が非常に長くて硬いため、327℃以上に加熱しても元の形状を保ち、結晶性が消失して初めて透明になります。

せん断応力（メルトフラクチャー）に対する極度の敏感性

3、射出成形中、溶融物はノズルとランナーを高速で通過する必要があります。 PTFE の分子鎖は、強いせん断応力下で破壊、いわゆるメルトフラクチャーを起こしやすい傾向があります。無理に射出成形を行うと、完成品に亀裂や欠陥が生じ、物性が完全に失われます。

狭い処理範囲と熱分解のリスク

4、PTFE は 327 °C でのみ「溶融」し、約 400 °C で顕著に分解し始め、100 °C 未満の処理ウィンドウが残ります。これは「非流動溶融」です。また、PTFEは400℃を超えると分解し、パーフルオロイソブチレンなどの猛毒ガスが発生します。射出成形中の摩擦加熱は、局所的な過熱と分解を容易に引き起こし、装置を腐食させ、作業者を危険にさらす可能性があります。