グラスファイバーの熱収縮が PTFE テープの寸法安定性に与える影響

あ 使用中にPTFE テープが 縮んだり、カールしたり、反ったりすることは、現場でよくある故障です。多くの場合、根本原因は 1 つのパラメータ、つまり グラスファイバー基板の熱収縮率に遡ります。.

360 ～ 400 °C での PTFE 焼結および 150 ～ 200 °C での接着剤の硬化中に、 グラスファイバー生地は 熱膨張し、さらに重要なことに、 不可逆的な収縮が起こります。 残留織り応力によってコーティング前にこの応力を除去しないと、隠れた欠陥となり、加熱時にテープが縮んだり、カールしたり、剥離したりする原因となります。

Aokai PTFE は 、この問題を解決するために完全にヒートセットされたグラスファイバー基板を使用しています。この記事では、熱収縮の根本原因、各加工段階でのその影響、そして中心となる解決策である 400°C で収縮率が 0.5% 未満のプレヒートセット生地について説明します。

根本原因 – 製織時の残留応力

熱収縮は基本的に、ガラス繊維の延伸および織物の製織中に蓄積される内部残留応力に起因します。完全な熱硬化を行わなかったグラスファイバークロスはを起こします(顕著な収縮は 300°C を超えると始まります)。 不可逆的な収縮 、応力解放閾値を超えて加熱されると

収縮応力が不完全に解放されたり、拘束されていないと、テープの寸法が不安定になる原因となる隠れた問題が発生します。この応力は製織中に生地構造に「ロック」され、十分な温度に加熱された場合にのみ解放されます。

PTFE 焼結中の影響 – 重要な段階

PTFE の焼結温度は 360 ～ 400°C に達し、グラスファイバーの熱収縮の開始温度をはるかに超えており、この段階が寸法性能の決定的な要因となります。

1. ロックされた収縮応力により潜在的な寸法欠陥が発生します

低張力下で加工すると、グラスファイバークロスは自由かつ大幅に収縮し、長さと幅の寸法が標準以下になります。収縮を抑えるために過剰な張力をかけると、ガラス繊維が強制的に引き伸ばされてしまいます。約 380°C で、溶融した PTFE が浸透し、伸びた繊維を包み込みます。冷却および成形後、潜在的な収縮傾向は、大きな残留引張応力として基材の内部に永久にロックされます。後の手順でテープが再加熱されると、この残留応力が基板の収縮を引き起こし、寸法安定性を直接損ないます。

2. 基板の平坦性が不均一であると、コーティングの均一性が損なわれます。

焼結中の異なる生地ゾーン (エッジ領域と中央領域など) での熱収縮率が一貫していない場合、 波状のエッジ、カップ状のマージン、表面の膨らみなどの変形が引き起こされます。基材表面の凹凸は後工程での粘着剤塗布厚の不均一につながり、ラミネート時に気泡や粘着不良が発生しやすくなり、完成したテープの寸法安定性や機能安定性を間接的に低下させます。

接着剤硬化時の衝撃 – 二次応力緩和

接着系（シリコーン感圧接着剤、アクリル接着剤など）は 150 ～ 200°C で硬化します。この温度は焼結範囲より低いですが、基板内部の残留ロック応力を活性化するには十分であり、複数の悪影響をもたらします。

1. 二次収縮により表面欠陥や寸法狂いが発生します。

硬化オーブンに入ると、基材内部の残留収縮応力が解放され、測定可能なテープの収縮が発生します。これにより、次のことが起こります。

• 過度の幅縮小

• 接着面の微小亀裂、オレンジピールテクスチャー、または凝集破壊（硬化と同時に収縮が起こるため）

• 接着剤の厚さの縦方向の変動と剥離ライナーのシワ（生地の収縮速度とコーティングローラーの線速度の不一致による）

2. 熱カールにより加工精度が損なわれる

基材層は加熱された残留応力の下で積極的に収縮しますが、完全に硬化した接着剤層は異なる熱膨張係数を持ち、2 つの層間に重大な応力の不一致が生じます。剥離紙から剥がしたり、使用中に熱が加わるとテープがすぐにカールして平らにならず、寸法制御性や作業性が損なわれます。

最終使用中の継続的なストレス解放 - 長期的な不安定性

接着剤の硬化中に完全に除去されなかった残留収縮応力は、最終製品の適用後も残ります。高温マスキング、熱ラミネート、または熱サイクル条件 (260°C 粉体塗装など) では、テープは徐々にかつ継続的に収縮します。

結果：

• マスキング境界の移動（シールラインの移動）

• エッジの浮きや接着不良

• 寸法安定性が完全に失われる

これが、一部のテープが初期検査に合格した後でも現場で故障する理由です。潜伏応力は時間と熱にさらされるにつれてゆっくりと解放されます。

コアソリューション – 焼結前の収縮を除去

寸法安定性の高い PTFE 粘着テープを製造するには、加工中に強制的に引っ張り伸ばしても収縮の問題を根本的に解決できません。グラスファイバーの収縮は発生源で完全に除去する必要があります。

1. Aokai PTFE のアプローチ

1. 完全にヒートセットされた (防縮済み) グラスファイバー基布を使用します 。熱収縮率は400°C × 10 分のテスト条件下で 0.5%未満に厳密に制御されます (プレミアム グレードではより厳しい基準が利用可能です)。

2. PTFE の含浸またはコーティングの前に高温での予備焼成手順を追加することで、 ガラス繊維クロスが完全に自由収縮し、焼結ゾーンに入る前にすべての内部応力が完全に解放されます。

2. 結果

グラスファイバー生地の熱収縮率が最小限に抑えられると、その後の焼結および接着剤の硬化中の寸法変動は、樹脂層と接着剤層の熱膨張と熱収縮のみによって引き起こされ、その大きさは残留応力による収縮よりもはるかに小さくなります。これにより、基本的に次のことが保証されます。

• 寸法安定性（長さと幅）

• 表面平坦度

• 耐熱性と長期信頼性

Aokai PTFE は 、収縮率が記録されている完全にヒートセットされたグラスファイバー基材のみを選択します。お客様のご要望に応じてテストデータを提供いたします。

要約 – 事前収縮の原理

Aokai PTFE は、 寸法が重要なすべての用途に、収縮率 0.5% 未満のプレヒートセット ファイバーグラスを推奨します。非常に安定した寸法を必要とするお客様向けに、400°C での収縮率が 0.3% 未満のプレミアム グレードを提供しています。

この技術コンテンツは、 江蘇青開新材料技術有限公司

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