密着時のテフロンの摩擦について
- 頻繁に行う、SUS製の支柱への抜き挿しがスムースであると同時に軽い力で縮径し、支柱にしっかりと固定できるセットカラーの素材を探しています。
- テフロンは密着性が高いとのことで、その密着性でしっかりと固定出来るようにも思いますし、低摩擦であるために、固定は無理のようにも思えます。
- 支柱の素材はSUS304で表面を窒化処理。使用環境は室温ですが使用毎に130℃の高圧水蒸気滅菌があります。
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密着時のテフロンの摩擦
お世話になります。 頻繁に行う、SUS製の支柱への抜き挿しがスムースであると同時に 軽い力で縮径し、支柱にしっかりと固定できるセットカラーの素材を 探しています。 テフロンは密着性が高いとのことで、その密着性でしっかりと固定 出来るようにも思いますし、低摩擦であるために、固定は無理のよう にも思えます。 密着時のテフロンの摩擦について、ご教授いただけますよう、 よろしくお願い申し上げます。 （支柱の素材はSUS304で表面を窒化処理。使用環境は室温ですが 使用毎に130℃の高圧水蒸気滅菌があります。）
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・SUS304の支柱、頻繁に使うから窒化処理の必要があった。 ・セットカラーの抜き挿しをスムースにしたい。 改善を要する点はハッキリしてます。 しかし何故テフロンを指向されたのか？ テフロンの特徴として、挙げられた２点 ・密着性が高いとのことで、その密着性でしっかりと固定出来る ・低摩擦であるために、固定は無理 後者は常識として、前者はどのようなことを指して言われるのかハッキリしない。 テフロンは軟らく流動するような感じで接触相手の面状態に倣ってしまうことを密着性とするなら肯定出来るが、それが固定力を強化することとは異なる。滑りやすい状態なのは相変わらず。 コーティングはあまり無いが、テフロンの加工、ｱｯｾ でその不安定さに悩まされた身として、その摩擦で保たせるようなメカは到底お奨め出来ない。 よって、解決策はテフロンでなく、セットカラーの縮径が大きく着脱容易な機構面になってくると思います。
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機能上の要求項目に幾つか矛盾点があります。 抜き挿しがスムース⇔密着性が高い(軽い力で縮径) 低摩擦⇔しっかりと固定 支柱におけるスライドと固定(荷重保持)は別シャフトで機能を分けて考えた 方が良いのではないでしょうか。 もし，機能を分けて構成できなければ，妥協点を見出すしかなくなります。 なおテフロンを高圧力で締め付けると，変形し易いと思いますので注意が 必要です。高温に耐える他の樹脂で検討された方が良いと思います。
お礼
ご回答ありがとうございました。 ご指摘の通りの、その矛盾が悩ましく、困っています。 テフロンではなく、チタンとの意見もありますが、所詮、金属同士ですから やはり、支柱とセットカラーは互いに傷を付け合うことになるのか こちらも謎で、試作部品を1個ずつ作ろうかと思っています。 開発案件は、人間が手で扱う器械であるため、感覚的な意見も入り なお一層、複雑な経過で開発が進んで行きます。 「妥協点」。仰る通りと思います。 丁寧に扱っていただきたい、適正な位置で使っていただきたい、と 開発者としての意見もありますが、使用者の行動を予測し、認めることも 仕事と思い、より良い解を今後も探って行きたいと思います。 自分の乱文から、状況をご推察いただきましたこと、誠に感謝いたしております。 ありがとうございました。
テフロンの摩擦係数は、以下のURLを確認下さい。 さて、今回の質問内容では、テフロンの中のPFAを使用する事が望ましいです。 PFAは熱を加えることで、あらかじめ記憶された形状に収縮する形状記憶の樹脂です。 実際はその逆で、最高連続使用温度以下のある温度で成形しても、再びある温度に加熱すると 成形前の形状に戻る性質があり、その性質を利用しています。 （略完全に形が戻ったり、一部しか戻らなかったりは、成形の度合いによりますが） PFAの最高連続使用温度は、PTFEと同じ260℃です。 ですから、180℃位で熱収縮するスペックでPFAをオーダーし、PFAに200℃をかけ熱収縮させて 形状にフィットさせる。 そして、130℃の高圧水蒸気滅菌時は、180℃以下なので形状にフィットしたまま変化しない となり、多分貴殿の仕様を満足すると思います。 以上を貴殿の頭に入れて、PFAを調達する際に再度専門のエンジニア等に確認し調達して 下さい。（PFA樹脂メーカーの専門のエンジニアへ確認です） 多分、テフロンを選定したのは、 ? 最高連続使用温度が高く、130℃の高圧水蒸気滅菌時でも問題なく使用でき、且つ誤って 150℃や180℃となってもダメージが殆どない。（マージンがある素材） ? SUS製の支柱に抜き挿しする際に、引っ掛かり難いように摩擦係数が小さい素材。 その摩擦係数が小さいのは、自己潤滑性が良い理由で、その自己潤滑性が重要。 そして、切り欠き等の劣化に対しても強く、耐環境変化に対しても強い。 等と推測します。 以上は、小生が類似設備仕様決定時の判断基準でしたら。 熱収縮は今回使用しないにしても、今後に活かして下さい。
お礼
ご回答ありがとうございます。 ご推察いただいた、選定理由もほぼその通りです。 現在は、SUS304窒化の支柱にSUS304生地、SUS440C窒化のセットカラーで 経過を見ています 金属同士ですので、いずれ支柱表面、またはカラー内壁、もしくはその両方に 傷が付くと考え、窒化させました。 しかし窒化により滑り性も良くなり、支柱への固定が甘くなりました。 そこで、セットカラーの材質が金属より著しく柔らかければ、軽い力でも 大きく縮径が起こり、支柱への固定がより強固になると考えたのですが その先が想像できずに、今回の質問となりました。 参考になるご意見、参考になるリンクをお教えいただき 誠にありがとうございました。 熱収縮に関しましても、今後の開発案件で利用可能な有用な情報でした。 非常に丁寧なご説明、誠にありがとうございました。
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お礼
ご回答ありがとうございます テフロンの密着性というのは、ご指摘の通り、その軟らかさから 金属支柱表面に倣い、密着し、強固に固定されることをイメージしたものでした。 しかし、いただいたご意見の中にあるように、テフロンの摩擦に期待した機構は 諦めた方が良いのだと考え直しました。 セットカラーを締め付けるハンドルに、ギヤを噛ませ増力することも考えていますが 使用環境上、部品点数を増やすことを嫌う意見もあり、できればセットカラーの 材質を変更することで、SUS304窒化支柱と互いを傷付け合わない、縮径させた時に 十分な摩擦が発生するように、探って行きたいと思います。 開発中のご経験からのご意見で、非常に参考になりました。 ありがとうございました。