PTFEは著しいクリープを起こし、シール面の面圧低下や漏れにつながりますが、カーボングラファイトは寸法安定性に優れています。本記事では、クリープ率、熱伝導率、温度限界、硬度、PV限界を比較し、化学ポンプやコンプレッサーのシール選定に役立つ情報を提供します。
PTFEは極めて低い摩擦係数と、ほぼあらゆる環境に対応する耐食性で知られています。しかし、ポリマーであるため、クリープ、低い熱伝導率、低い硬度という3つの弱点が、高温・高圧用シールでは顕著になります。80–120°Cで目立ったクリープが発生し、シール面の面圧低下によって漏れが生じます。カーボングラファイトは寸法安定性、熱伝導率、硬度に優れ、同じ条件下でより長いシール寿命を実現します。この比較では、8つの主要な違いを数値で示します。
| 特性 | カーボングラファイト製シール | PTFE製シール |
|---|---|---|
| クリープ率（100°C/10MPa） | ≈0（无机物） | 1–3%/1000h |
| 熱伝導率 | 45–70 W/(m·K) | 0.25 W/(m·K) |
| 最高使用温度 | 500°C | 260°C |
| 硬度（ショア） | 78–82 HS | D50–D65 |
| PV限界（乾燥摩擦） | ×3–5 | ×1.0 |
| 寸法安定性 | ✓ | ✗ (冷流) |
| 強酸・強アルカリへの耐性 | ✓ | ✓（更优） |
| 乾燥摩擦係数 | 0.04–0.08 | 0.02–0.04 |
シール使用温度が80°Cを超える場合、または圧力が1 MPaを超える場合は、PTFEの冷間クリープによってシール面の面圧が低下し、漏れが発生するため、カーボングラファイトを推奨します。カーボングラファイトの熱伝導率はPTFEの180–280倍で、放熱性に極めて優れています。また、PV限界も3–5倍高く、高速・高圧の乾燥摩擦シールに適しています。PTFEが適するのは、優れた耐食性と低い摩擦係数を生かせる、80°C未満・0.5 MPa未満の低負荷条件下で、王水や濃過酸化水素などの強酸化性媒体を扱う場合に限られます。
PTFE is a semi-crystalline polymer; under sustained load its molecular chains slip and cold-flow, so seal-face pressure decays over time. At 100°C/10MPa the creep rate reaches 1–3% per 1000 hours, and once the face deforms the medium leaks along low-pressure zones.
Carbon graphite conducts 45–70 W/(m·K) vs only about 0.25 W/(m·K) for PTFE — a 180–280× difference. Frictional heat is dissipated quickly, preventing localized overheating and deformation of the seal face.
In strongly oxidizing media (aqua regia, concentrated hydrogen peroxide, concentrated nitric acid) at temperatures below 80°C and pressures below 0.5 MPa under low load. PTFE offers broader corrosion resistance and a lower friction coefficient (0.02–0.04).
Yes. Carbon graphite often serves as the rotating face while PTFE is used as a static seal ring or bellows, combining graphite wear/heat performance with PTFE corrosion-resistant compliance. However, as a friction pair, carbon graphite is typically mated with silicon carbide or tungsten carbide, not PTFE.
