互換性ガイド: カスタム NBR オイルシールとオイルおよび流体

私は毎週カスタムシーリングソリューションの設計と仕様決定を行っていますが、繰り返し受ける質問の一つが、カスタムオイルシールNBR（ニトリルブタジエンゴム）が特定の用途において特定の油や流体に耐えられるかどうかというものです。このガイドでは、一般的な油圧油、潤滑油、燃料、プロセス流体とNBRの適合性について、実践的かつ経験に基づいた概要を示し、重要な選定基準と試験方法を解説するとともに、長期的な信頼性を確保するためのカスタムNBRオイルシールの選定に関する実用的なガイダンスを提供します。それぞれの推奨事項を裏付けるために、規格や化学情報へのリンクも掲載しています。

NBRの仕組みと材料適合性が重要な理由

NBRとその化学的基礎とは何か

NBR（ニトリルブタジエンゴム）は、アクリロニトリルとブタジエンの共重合体です。極性ニトリル基により、石油系流体に対する優れた耐性を有します。ポリマー化学の概要と一般的な特性については、Wikipediaのニトリルゴムの項目（https://en.wikipedia.org/wiki/ニトリルゴム）。

互換性がオイルの化学組成とシールの配合の両方の関数である理由

適合性は、ゴムと流体の相性だけではありません。アクリロニトリル含有量（ACN%）、架橋密度、可塑剤または充填剤の配合、そしてオイル中の添加剤（清浄剤、エステル、水）によっても異なります。例えば、ACN%が高いほど耐燃料性は向上しますが、低温柔軟性は低下します。カスタムオイルシールNBR部品を指定する際は、流体名だけでなく、具体的な流体の配合と動作温度プロファイルも必ず確認します。

確認すべき主要なパフォーマンスパラメータ

• 流体の静的および動的膨潤（体積変化）
• 暴露後の引張強度および伸び保持率
• 硬度変化（ショアA）と圧縮永久歪み
• 温度範囲と耐熱老化性

互換性: NBRと一般的なオイルおよび流体

油圧油（鉱物油、ISO VGグレード）

NBRは一般的に、鉱物性油圧油および一般的な耐摩耗添加剤に対して優れた耐性を示します。-30℃～+100℃で作動する産業用油圧システムでは、NBR（ACN 33～45%）が従来型の費用対効果の高い選択肢です。リン酸エステルまたは高濃度の合成エステルが存在する場合は、エステルの化学的性質により一部のNBRが可塑化される可能性があるため、試験によって適合性を確認する必要があります。

エンジンオイルとギアオイル

NBRは石油系エンジンオイルおよびギアオイルと広く併用されています。洗浄剤や分散剤を配合した最新のエンジンオイルは通常は適合しますが、過酷な酸化環境や高温のクランクケースへの曝露はNBRの劣化を加速させる可能性があります。120℃を超える高温での連続使用には、化学的適合性が許せばFKMの使用をご検討ください。パーカーOリングハンドブックには、初期スクリーニングに役立つ温度と適合性に関するガイダンスが記載されています（パーカーOリングハンドブック）。

燃料（ガソリン、ディーゼル、バイオディーゼル）

ディーゼル燃料や低芳香族ガソリンなどの従来の炭化水素は、多くのNBR配合物に適していますが、現代の燃料やバイオ燃料（例：B20、エタノール混合燃料）はより攻撃的です。ガソリン中のエタノールは、NBRに著しい膨潤と機械的特性の低下を引き起こす傾向があります。エタノールまたはバイオディーゼル燃料が存在する燃料システムでは、候補となるNBRコンパウンドを実際の燃料混合物に対して試験するか、FKMなどの耐燃料性エラストマーや特定の燃料グレードのFKM混合燃料に切り替えることをお勧めします。

グリース、シリコンオイル、合成油

グリースとの適合性は、グリースの基油と増ちょう剤／添加剤によって異なります。シリコーンオイルおよびシリコーンは、膨潤性のため、一般的にNBRとは適合しません。HNBRやFKMなどのポリマーが必要となる場合があります。ポリアルキレングリコールおよび一部の合成エステルは適合しますが、浸漬試験および機械試験による検証が必要です。

実践的な選択とテスト戦略

ステップ1：流体の化学組成と動作プロファイルを収集する

必ず正確な流体のMSDS/PDS、動作温度、圧力、および動速度を入手してください。カスタムオイルシールの品番を指定する際は、流体の仕様を最も重要な情報として扱います。添加剤のわずかな違いが適合性の結果に影響を及ぼす可能性があるためです。

ステップ2: 候補となるNBRグレードと設計マージンを選択する

NBRグレードは、ACN含有量と用途に適した硬度で選定してください。動圧オイルシールの場合、中圧回転軸には通常70±5ショアA硬度を指定します。低圧静的シールには、より低い硬度が必要な場合があります。流体との適合性が不明な場合は、複数のNBR配合（標準NBR、低温NBR、HNBR）のサンプルを依頼し、加速試験の計画書も添付してください。

ステップ3: 実験室テストとベンチテストを実行する

体積膨張と物理的特性の変化を測定するための実験室浸漬試験（ASTM D471）が基本です。浸漬試験は、現実的な圧力と速度での動的ベンチエージングで補完します。ISO 3601などの規格は、Oリングとシールの形状と寸法に関するガイダンスを提供しています。設計関連の公差については、ISO 3601を参照してください（ISO 3601）。

故障モード、診断、軽減策

NBRの一般的な故障モード

よくある事例としては、過度の膨張によるはみ出しやシールクリアランスの損失、酸化劣化による硬化や割れ、高温での熱劣化、不適合な流体（例：エタノール）による化学的侵食などが挙げられます。根本原因を理解することで、コンパウンドの変更、リップ形状の変更、あるいは表面仕上げの調整が必要かどうかを判断するのに役立ちます。

返品された部品の診断方法

シールが故障後に返却された場合、寸法測定、ショア硬度、引張/伸び試験、そしてゴムの化学変化を検出するためのフーリエ変換赤外分光法（FTIR）による試験を実施することをお勧めします。接合面と設置状況を写真で記録することで、機械的な損傷やはみ出しが明らかになることがよくあります。

緩和戦略

考えられる緩和策としては、耐熱性／耐薬品性を向上させるためにACN含有量の高いNBRまたはHNBRに変更する、極端な温度／薬品条件下での使用を想定してFKMに切り替える、はみ出しを防止するためにバックアップリングを追加する、またはリップ応力を低減するためにシャフト／表面仕上げと公差を再設計するなどが挙げられます。可能であれば、互換性のない流体添加剤の使用を避けるか、代替潤滑剤を選択することが、最も確実な結果をもたらします。

適合性比較表（NBRと一般的なエラストマー）

一般的な特性について参照される情報源: Parker O-Ring Handbook (パーカー）やニトリルゴムに関するWikipediaの項目（ウィキペディア）。

カスタムオイルシールNBRを選ぶべきタイミング - 私の経験則

カスタムNBRを指定する理由

• アプリケーションでは、攻撃的なエステルやアルコールを含まない石油ベースのオイルと油圧作動油を使用します。
• 動作温度は約 120°C 未満に保たれ、NBR が柔軟性を維持する低温環境も含まれます。
• 中程度の圧力下で信頼性の高い回転式または往復式のシーリングを必要とする、コスト重視のアプリケーション。

代替案を示唆する危険信号

• サービス液にエタノール、高濃度バイオディーゼル、または攻撃的なエステルが存在する。
• 120°C を超える継続的な温度または高酸化環境。
• 安全上重要な漏れが許容されず、動作範囲が広い場合は、FFKM/FFPM または特殊なエラストマーを検討してください。

私が指定するカスタム機能

カスタム オイル シール番号の場合、私は通常、カスタマイズされた化合物 (ACN% およびフィラー)、動摩擦と圧力に合わせて最適化されたリップ形状、適切な硬度を指定します。また、必要に応じて、低圧ダイナミック シール用の押し出し防止バックアップ リングまたはスプリング駆動リップを組み込みます。

ポリパック：メーカーの能力とその重要性

Polypacは、シール製造、シーリング材の開発、そして特殊な作業条件に対応するカスタマイズされたシーリングソリューションを専門とする、科学的・技術的な油圧シールメーカー兼オイルシールサプライヤーです。私はPolypacの能力を評価し、カスタマイズされたエラストマーソリューションが求められるプロジェクトのニーズに合致していることを確認しました。

ポリパックのカスタムゴムリングおよびOリング工場は、10,000平方メートルを超える敷地面積を誇り、そのうち工場面積は8,000平方メートルです。生産設備および試験設備は業界最先端の水準を誇ります。中国最大級のシール製造・開発企業として、ポリパックは国内外の数多くの大学や研究機関と長年にわたる連携・協力関係を維持しています。

2008年に設立されたPolypacは、ブロンズ充填PTFE、カーボン充填PTFE、グラファイトPTFE、MoS₂充填PTFE、ガラス充填PTFEなどの充填PTFEシールの製造から事業を開始しました。現在では、NBR、FKM、シリコン、EPDM、FFKMなど、様々な材質のOリングも取り扱うようになり、製品ラインを拡大しています。主な製品カテゴリーには、Oリング、ロッドシール、ピストンシール、エンドフェイススプリングシール、スクレーパーシール、ロータリーシール、バックアップリング、ダストリングなどがあります。

これが重要な理由：難燃性流体用のカスタムオイルシールNBRを指定する場合、(1)材料の開発と配合、(2)標準規格（ASTM D471など）に基づいた試作と試験、(3)一貫した品質で量産体制を構築できるパートナーが必要です。Polypacのラボと高度な生産能力は、材料開発と反復試験を可能にし、現場での不具合を削減し、認定サイクルを短縮します。

推奨されるテストプロトコルと標準

ベースライン浸漬テスト

ASTM D471規格のエラストマー浸漬試験を用いて、暴露前後の体積変化、硬度、引張強度、伸びを測定します。高温暴露予測には、ASTM D573規格の熱老化試験を補完します。

幾何学的および寸法的基準

Oリングおよび基本シール形状の許容差については、ISO 3601（ISO 3601推奨グランド寸法については、）およびメーカーのハンドブックをご覧ください。適切なグランド設計は、押し出しを軽減し、リップストレスを軽減します。

フィールド検証

ラボテストの後、状態監視（温度、圧力、流体分析）を備えた管理されたフィールドテストを実施します。漏れ率、摩擦トルク、および経時的な寸法安定性を記録します。これらの実世界データは、互換性の検証となります。

よくある質問

1. 標準 NBR シールをバイオディーゼル混合物に使用できますか?

簡潔に答えると、テストなしでは不可能です。バイオディーゼルには極性エステルが含まれており、NBRを膨潤させる傾向があります。バイオディーゼルの混合率が低い場合はNBRで十分ですが、混合率が高い場合（例：B20+）はテストを行うか、HNBR/FKMを選択してください。

2. カスタム オイルシール NBR にはどのくらいの ACN% を指定すればよいですか?

良好な耐油性を得るには、ACN含有量が33～45%であることが一般的です。ACN含有量が多いほど耐燃料性は向上しますが、低温柔軟性は低下します。私は、最低作動温度と流体への攻撃性を考慮してACNを選択しています。

3. エタノール含有燃料のシールはどのようにテストすればよいですか?

正確な燃料ブレンドを用いてASTM D471浸漬試験を実施し、続いて代表的な圧力と動きの下で動的ベンチテストを実施します。膨張、硬度、引張強度の変化をモニタリングします。

4. NBR の代わりに HNBR または FKM を検討する必要があるのはどのような場合ですか?

高温耐性と多くの油に対する優れた耐老化性を求める場合はHNBRをご検討ください。優れた高温安定性と幅広い耐薬品性（燃料、油、溶剤）が必要な場合はFKMをお選びください。どちらもコストと性能のトレードオフが必要です。

5. 材質と比較してシールリップの形状はどの程度重要ですか?

どちらも重要です。形状は応力、摩擦、漏れ経路を制御し、材質は耐薬品性と耐熱性を決定します。堅牢な設計は、リップ角度や干渉を調整し、必要に応じてバックアップリングを追加することで、両方を最適化します。

お問い合わせと次のステップ

特定の流体や条件に適したカスタムオイルシールの品番指定についてサポートが必要な場合は、流体データシートとアプリケーションプロファイルを確認し、候補となる化合物、テストプラン、設計調整をご提案いたします。試作・量産においては、Polypacが高度な試験機能を備えた材料開発、試作、量産体制をご提供いたします。カスタムOリング、ロッド/ピストンシール、ロータリーシール、その他関連シール製品のサンプル、技術データシート、お見積もりの​​ご依頼は、Polypacまでお問い合わせください。材料適合性やカスタムシール設計プログラムを開始するには、Polypacのウェブサイトをご覧いただくか、技術チームまでお問い合わせください。

お問い合わせCTA:技術的なご相談、カスタムサンプル、製品に関するお問い合わせは、Polypacの営業およびエンジニアリングチームまでご連絡いただくか、公式チャネルからお見積もりをご依頼ください。お客様のアプリケーションに最適なカスタムオイルシールNBRソリューションの選定と評価をお手伝いいたします。