作成： 2002/11/11 山本康彰
データ番号 ：010232
放射線架橋ＰＴＦＥの特性
目的 ：照射架橋ＰＴＦＥの特性
放射線の種別 ：ベータ線
放射線源 ：電子加速器、60Co線
利用施設名 ：日本原子力研究所高崎研究所
照射条件 ：窒素気流中、温度３４０℃
応用分野 ：軸受け、シール、パッキン
概要 ：
ＰＴＦＥは放射線により分解する代表的なポリマーと言われてきた。しかし融点近傍の高温下、不活性ガス雰囲気中で
放射線を照射することにより架橋させることができる。この架橋により耐摩耗性、耐クリープ性等が大幅に向上する。
これらの特長を生かし、軸受け、シール等のしゅう動分野等への応用を展開している。
詳細説明 ：
ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）は耐熱性、耐薬品性、非粘着性、自己潤滑性、電気絶縁性等に優れた材料
であり、半導体・液晶製造装置部品、電気・電子部品、自動車部品、医療・食品製造装置部品等の幅広い分野で実用さ
れている。このＰＴＦＥは通常、放射線により分解する代表的なポリマーであるが、融点近傍の高温下、不活性ガス雰
囲気中で放射線を照射することにより架橋させることができる。
ここでは一例として、厚さ０．５ｍｍのＰＴＦＥシートを窒素雰囲気中、３４０℃で電子線を１００ｋＧｙ照射して
得られた照射架橋ＰＴＦＥシートの代表的な特性を図１、２及び表１に示す。
(1)耐摩耗性
架橋による最大の特長は、耐摩耗性の著しい向上である。図１にＰＴＦＥ及びしゅう動材料として代表的なガラス繊
維充てんＰＴＦＥと比較して示す。測定については。、ＪＩＳ Ｋ７２１８のリングオンデスク法に準じて行った。
相手材がステンレスの場合、照射架橋ＰＴＦＥの比摩耗量はＰＴＦＥに比べ４桁小さく、耐摩耗性が大幅に向上している。
またガラス繊維充てんＰＴＦＥと比較しても、同等以上の耐摩耗性を示す。摩擦係数はＰＴＦＥより少し高くなるが、ガラ
ス繊維充てんＰＴＦＥよりは低い。
次に相手材がアルミの場合、ガラス繊維充てんＰＴＦＥでは図に試験後のアルミ表面の粗さを示したようにアルミ表面
をガラス繊維が削り、その結果、耐摩耗性が著しく低下する。これに対し、照射架橋ＰＴＦＥではこのようなアルミ表面
の損傷が見られず、耐摩耗性は良好である。
図1 照射架橋ＰＴＦＥの耐摩耗性（原論文の図３、４）
(2)耐クリープ性
耐クリープ性の評価はＡＳＴＭ Ｄ６２１−６４に準じ、２００℃の圧縮試験で行った。図２に照射架橋ＰＴＦＥとＰ
ＴＦＥ、ガラス繊維充てんＰＴＦＥのクリープ特性を示す。荷重下２４ｈ後の変形量を圧縮クリープ、荷重除去２４ｈ後
の残留変形量を永久変形とした。ここで変性ＰＴＦＥは、ＰＴＦＥの耐クリープ性を改善するため変性したものである。
圧縮クリープ及び永久変形はいずれの系においても同様の傾向を示す。照射架橋ＰＴＦＥの圧縮クリープ及び永久変形
はＰＴＦＥ、ガラス繊維充てんＰＴＦＥに比べ、１／３以下に低減し、変性ＰＴＦＥに比べても小さくなっている。
このような耐クリープ性の向上は架橋により、塑性変形が抑制されるためと考えられる。
図2 照射架橋ＰＴＦＥの耐クリープ性（原論文の図５）
(3)その他特性
その他の代表的な特性を表１に示す。引張強さはＰＴＦＥに比べ低下するが、降伏点強さ、伸びは同等である。圧縮強
さはＰＴＦＥと同レベルであるが、圧縮弾性率はＰＴＦＥに比べ、１０％程度高くなる。
耐放射線性について見るとＰＴＦＥではγ線を１００ｋＧｙ照射すると劣化により脆化するのに対し、照射架橋ＰＴＦＥ
ではこのような著しい劣化が見られず、耐放射線性も向上する。
現在、これらの特長を生かし、軸受け、シール等のしゅう動分野等への応用を展開している。
表1 照射架橋ＰＴＦＥの一般特性
| 項 目 |
測定条件 |
照射架橋
PTFE |
ガラス繊維
充てん
PTFE |
変性
PTFE |
PTFE |
| 比重 |
JIS K 6891 |
2.16 |
2.26 |
2.18 |
2.17 |
降伏点強さ(MPa)
引張強さ(MPa)
伸び(%) |
JIS K 6891
200mm/min |
12.6
16.1
180 |
7.4
14.0
270 |
13.9
33.5
490 |
12.9
36.1
360 |
圧縮強さ
0.2%Offset
1% Offset
25% Offset |
JIS K 7208
9mm/min |
11.4
6.5
32.4 |
10.9
7.2
32 |
9.1
6.5
31.9 |
9.9
9.2
31.1 |
圧縮弾性率
(102 MPa) |
JIS K 7208
9mm/min |
6.2 |
9.2 |
7.0 |
5.6 |
熱膨張係数
(10-5/℃) |
JIS K 7197 |
14.9 |
13.6 |
16.9 |
16.7 |
熱伝導率
(103 J/m・h・℃) |
熱線法 |
1.01 |
1.41 |
1.21 |
1.21 |
耐放射線性
(100kGy γ線照射)
引張強さ残率(%)
伸び残率(%) |
JIS K 6891
200mm/min |
90
50 |
脆化 |
脆化 |
脆化 |
コメント ：
本報に記載した照射架橋ＰＴＦＥに関するデータは、各種条件下で使用する場合のデータベースとなる。
原論文１ Data source 1：
架橋ふっ素樹脂材料および応用製品
草野広男、浅井孝康、瀬戸川晃、西甫、山本康彰
日立電線株式会社
日立電線 Ｎｏ２０（２００１−１）
参考資料１ Reference 1：
電気学会絶縁材料研究会資料 ＤＥＩ−９６−１３２（１９９６）
キーワード：ＰＴＦＥ、電子線照射、架橋、耐摩耗性、摩擦係数、耐クリープ性、永久変形、耐放射線性
PTFE,EB irradiation,cross-linking,abrasion-resistance,friction factor,creep-resistance,
permanent transformation,radiation resistance
分類コード：010101,010102,010601