5．1．2　バルフロンベアリング（No.7500）

（１）特長

  • 無潤滑で使用できる。……摩擦係数が小さい。
  • 給油機構が不要になる。
  • 内容物を汚染する心配がない。
  • 設計を簡単、かつ小形化ができ、コストダウンに役立つ。
  • 無潤滑での限界PV値が高い。……耐摩耗性にすぐれている。金属製ピストンリングに比べ約30倍。
  • 静摩擦係数が動摩擦係数より小さいので、滑りはじめの方が軽く動くため、回転と静止が頻繁な場所、揺動、往復動の場所に最適である。


    （２）特 性
    （ａ）摩擦特性
    （イ）静摩擦係数荷重が小さいと高く、荷重の増加とともに低くなる。
    通常は0.04～0.16（荷重が極端に小さい場合を除く）

    • ＜技・製＞　図5.1.6　静摩擦係数

    （ロ）動摩擦係数低速で小さく、速度とともに大きくなる。
    通常は0.12～0.19

    ＜技・製＞　図5.1.7　動摩擦係数

    （ハ）温度の影響は、室温～327℃（PTFEの融点）間では実質的にないといってよく、融点をこせば急激に増加する。
    （ニ）上記（（イ）～（ハ））の関係は充填材入りPTFEでもよく保たれるが、摩擦係数は若干増加する。

    備考
    Ⅳ材料1.1（.8）に、PTFEおよび各種充填材入りPTFEの静および動摩擦係数を示したが、前述の通り係数は使用条件で変化するので、これらは限られた条件下の例を示すにすぎず、相対的比較の意味で示してある。したがって、摩擦係数の絶対値を重視する用途では、模型による実際条件下での実測を行っておくことが望ましい。

    （ｂ）PV値
    PV値は荷重P（MPa）×速度V（m/s）の値で、軸受表面の発生熱量に関係する。発生した熱を放散できず蓄積すれば、PTFEの融点に達し速やかに破壊するから、PV値は使用限度の目安を与えるものである。PV値と摩耗量の関係を図5.1.19に示す。限界PV値まではPV値と摩耗量はほぼ比例関係を保ち、限界PV値に至って発生熱を放散しきれなくなり、温度が上昇し摩耗量が急激に増加する。

    ＜技・製＞　図5.1.8　PVと摩耗量

    限界PV値はこのように、軸受材料として耐えうる最高の（荷重×速度）を示すもので、Ⅳ材料1.1.（８）にそれを示す。
    ただし、充填材入りPTFEの軸受の使用限界は荷重と速度の積だけでなく、各々についても限度があり、それらは軸受の形状、放熱条件にもよるが、大体次の通りである。

    P最大＝6.9MPa｛70kgf/cm2}
    V最大＝5m/s
    P･V最大＝0.69MPa・m/s｛7kgf/cm2・m/s｝

    （ｃ）摩耗特性
    充填材入りPTFEの摩耗について、広く引用される関係式は次の通りである。

    W＝KPVT
    W：摩耗の深さ（cm）、T：時間（h)

    比例定数Ｋは摩耗係数と呼ばれ、この値が小さいほど耐摩耗性のすぐれていることになる。
    Ｋの単位は（cm･s／MPa･m･h）である。
    PTFEと充填材入りPTFE各銘柄のＫをⅣ材料1.1.（８）に示す。充填材を入れることによりＫの値がPTFEの1/1,000程度となること、すなわち耐摩耗性が約1,000倍に向上しているのがわかる。
    Kの値から、与えられたPV値で軸受を運転するとき、たとえば1,000時間でどのくらい摩耗するのか予測計算ができるが、Ｋの値は実験室で限られた条件下で、特定の形状の軸受サンプルを用いて得られるのだから、普遍的な値ではなく一つの目安にすぎない。

    （イ）摩耗速度におよぼす要因
    摩耗速度は多くの要因で変化するが、次にあげる点は一般に認められている。
    ①充填材の含有量：最適の含有量があり、それ以下でも以上でも摩耗が増加する。
    ②外気温：高いほど増加する。
    ③相手面：シャフトの材質、表面仕上げの程度、硬さにより軸受の受ける摩耗が異なる。一般に鋼、鋳鉄、ステンレスは良好である。表面仕上げは0.5～4μm程度が適当といわれており、その前後いずれでも軸受の摩耗は増加する。仕上げがよすぎても摩耗が大きいのは、PTFEの相手シャフト面への転移（単分子層のコーティング）が円滑に行われず、初期摩耗が続くためと解釈されている。

    （ロ）水中摩耗
    水が境界潤滑状態で軸受面に介在する場合、ガラス入りPTFE等では異常に摩耗が大きく使用に耐えない場合が生じる。この場合はⅣ材料1.1（.8）の水中での摩耗係数の値からわかるように、カーボン／グラファイト系および炭素繊維入りが特にすぐれている。



       

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