NBR素材がオイルシールの性能を向上させる仕組み

シール設計・製造における長年の経験に基づき、NBR（ニトリルブタジエンゴム）が油圧、エンジン、ギアボックス、回転機器のオイルシールにおいて、依然として頼りになるエラストマーである理由を解説します。本稿では、材料科学、実用的な設計判断、性能比較、そして試験・規格を検証し、カスタムオイルシールNBR配合を用いることで、信頼性の向上、漏れリスクの低減、ライフサイクルコストの削減が実現できることを示します。信頼できる情報源と実用的な試験指標を参照することで、シーリングプロジェクトにおいてエビデンスに基づいた意思決定を行えるよう支援します。

ニトリルブタジエンゴム（NBR）の基礎を理解する

NBRとは何か、そしてなぜそれが重要なのか

ニトリルブタジエンゴム（NBR）は、ブタジエンとアクリロニトリルの共重合体です。極性ニトリル基は、炭化水素環境における耐油性と膨潤抑制効果を発揮します。NBRの特性概要については、Wikipediaのニトリルゴムに関する項目をご覧ください。https://en.wikipedia.org/wiki/ニトリルゴム。

オイルシールに関連する主要な物理的および化学的特性

実用的な観点から、シールを設計する際には、NBRの3つの特性、すなわち耐油性、硬度範囲、動作温度範囲に注目しています。NBRは一般的に以下の特性を備えています。
- 使用温度は配合に応じて約 -40°C ～ +120°C (短期ピークでは最大 125°C)。
- ニトリル含有量により、鉱油および多くの油圧作動油に対する耐性が優れています。
- 一部の汎用エラストマーと比較して、機械的強度と耐摩耗性が優れています。

配合が重要な理由（ACN含有量、充填剤、加工）

すべてのNBRが同じというわけではありません。アクリロニトリル（ACN）含有量は耐油性と低温柔軟性に影響を与えます。ACN含有量が多いほど耐油性は向上しますが、低温性能は低下します。カーボンブラックや加工助剤などの充填剤は、耐摩耗性と圧縮永久歪（CS）に影響を与えます。お客様にカスタムオイルシールNBRコンパウンドをご注文いただく際には、流体の適合性、温度、動的条件に合わせてACN、硬度（ショアA）、充填剤を選択します。

NBRがオイルシールの性能を向上させる仕組み

体液の浸透と膨張の減少

シールの主な故障モードは、不適合な流体にさらされた場合の膨潤と脆化です。NBRは炭化水素系油との化学的親和性が高いため、鉱油や多くの合成油中での膨潤が少なく、リップ形状とシール力を長期にわたって維持します。この安定性により、カスタムオイルシールNBRは重機の油圧ロッドシールや回転軸シールにおいて費用対効果の高い選択肢となります。

動的条件下での機械的耐久性

回転シールや往復シールを設計する際には、摩擦、摩耗、発熱を考慮します。適切に配合されたNBRは、低い摩擦係数と優れた耐摩耗性を実現し、リップの摩耗、発熱、そして狭いクリアランスにおけるはみ出しや切断のリスクを軽減します。また、カスタム配合は圧縮永久歪みの制御にも役立ち、静的シールが長期にわたる負荷を受けても緩まないようにします。

硬さと柔軟性のバランス

適切なショアA硬度の選択はトレードオフです。柔らかいコンパウンド（ショアA硬度50～60）は、低圧および不規則なハウジング表面において優れた追従性と気密性を発揮しますが、硬いコンパウンド（ショアA硬度70～90）は、高圧および摩耗性の高い環境に耐えます。私はカスタムオイルシールNBRソリューションを推奨する際に、通常、中間の硬度を指定し、最適な接触圧を維持し、摩擦を最小限に抑えるリップ形状を設計します。

信頼性の高いシールの設計、テスト、および規格

規格と試験基準

私は設計の検証に国際規格を利用しています。関連資料としては、シールやOリングに関するISO規格などが含まれます。ISO 3601Oリングおよび関連シール要素、ならびに油圧シールに関するISO規格については、こちらをご覧ください。オイルシールの一般的な用途については、オイルシールの概要をご覧ください。https://en.wikipedia.org/wiki/オイルシール。

カスタムオイルシールnbrに必要な典型的なテスト

化合物とシールのジオメトリを認定する際には、次のテストを実行または要求します。

• 指定されたオイルとの適合性を測定するための、流体浸漬膨潤および硬度変化 (ASTM D471)。
• 長期の静的シール性能を評価するための圧縮永久歪み (ASTM D395)。
• 代表的な速度/圧力下での耐摩耗性と動的摩耗テスト。
• 高圧用途向けの押し出しおよびバックアップ リングの性能テスト。

これらのテストは、測定可能な合格/不合格基準を提供し、耐用年数の期待を満たすカスタム オイル シール NBR を指定するために不可欠です。

データを活用して現場での故障を減らす

実験結果と現場の性能指標を比較します。例えば、特定の油圧作動油の浸漬膨張が20%を超える場合、代替配合やPTFEフィラー、バックアップリングなどの保護バリアを検討します。試験結果と材料証明書を文書化することでトレーサビリティが確保され、保証請求の削減につながります。

オイルシール用NBRと他のエラストマーの比較

簡単な比較表

出典: Wikipediaの物件概要ニトリルゴム、フッ素エラストマー(FKM) および Parker O-Ring Handbook などの業界ハンドブック:パーカーOリングハンドブック。

FKMやEPDMよりもNBRを選ぶべき場合

鉱油との適合性、コスト効率、機械的耐摩耗性を重視する場合はNBRを選択します。高温や腐食性の高い薬品にはFKMが適していますが、コストは高くなります。EPDMは炭化水素系用途には適していません。多くの油圧およびエンジン用途において、カスタムオイルシールNBRコンパウンドは性能と経済性の最適なバランスを実現します。

現場での応用事例

重機の油圧シリンダーでは、温度が110℃未満で作動油が鉱油ベースのプロジェクトにおいて、汎用シールを適切に配合したNBRリップシールに交換することで、漏れ事故を70%以上削減できました。一方、作動油にリン酸エステル（難燃性流体）が含まれている場合や、温度が設計限界を超える場合は、FKMまたはPTFEベースのソリューションに移行しました。

実践的な実装：仕様から生産まで

アプリケーションに合わせたカスタムオイルシール番号の指定

仕様書を作成する際には、動作温度、接触流体、圧力、相対速度、ハウジングの許容誤差、必要な認証、想定される耐用年数などを記載します。また、最大許容膨張率、100℃で70時間後の圧縮永久歪限界、代表的なデューティサイクルにおける動的リーク率などの試験合格基準も規定します。

製造管理と材料トレーサビリティ

再現性のある性能を保証するために、材料証明書（バッチトレーサビリティ）、硬度検査、CMMによる寸法管理、硬化時間／温度の工程管理が必要です。これらの品質管理体制こそが、カスタムオイルシールNBR部品のご注文において、経験豊富なメーカーとの連携を推奨する理由です。

ポリパック：能力、規模、そしてNBRの専門知識の適用方法

Polypac は、シール製造、シール材料の開発、特殊な作業条件向けのカスタマイズされたシール ソリューションを専門とする科学的かつ技術的な油圧シール製造業者およびオイル シール サプライヤーです。

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、工場敷地面積は8,000平方メートルです。当社の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、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。

当社の主要製品には、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。Polypacの強みは、材料科学、高度な試験能力、そしてカスタムコンパウンドの統合により、要求の厳しい用途にも対応できる信頼性の高いカスタムオイルシールNBR設計を実現していることです。ラボグレードの材料開発と生産規模を組み合わせることで、試作品の研究開発から安定した品質での大量供給まで、幅広いニーズに対応しています。

FAQ — よくある質問

1. カスタム オイル シール NBR に最適な硬度はどれですか?

万能な選択肢はありません。一般的な硬度はショアAで50～90です。低圧で表面仕上げが粗い静的シールには低硬度（50～60）を、高圧または摩耗性の高い環境には高硬度（70～90）を選択します。最終的な選択は、圧縮永久歪み試験と動的摩耗試験によって検証されます。

2. NBR は合成油圧油と一緒に使用できますか?

一部の合成油、例えば特定のリン酸エステル系油は、標準NBRと互換性がありません。互換性は配合によって異なります。高ACN NBRや特殊配合NBRは耐性を向上させますが、多くの場合、FKMまたはPTFEベースのソリューションが適しています。必ず実際の流体でASTM D471浸漬試験を実施してください。

3. 適切に指定された NBR オイルシールの寿命はどのくらいですか?

耐用年数は用途によって異なります。推奨条件下で適切に設計された油圧シリンダーでは、複数年（3～10年）の耐用年数を達成することがよくあります。耐用年数を短縮する要因としては、過度の温度上昇、不適切な作動油、研磨剤による汚染、設置による損傷などが挙げられます。

4. カスタム オイル シール NBR を注文する場合、サプライヤーにどのようなテストを依頼すればよいですか?

材料証明書、油浸試験（ASTM D471）、圧縮永久歪試験（ASTM D395）、代表的な圧力と速度での動的リーク試験、寸法管理報告書をご請求ください。バッチおよび硬化記録のトレーサビリティも重要です。

5. NBR シールでバックアップ リングが必要になるのはどのような場合ですか?

NBRシールを高圧下で使用する場合、クリアランスへのはみ出しを防止するためにバックアップリングが必要です。グランドクリアランスと圧力が高いため、はみ出しの危険性がある場合（特に軟質NBRコンパウンドの場合）、PTFEまたはナイロン製のバックアップリングの使用を推奨します。

6. プロトタイプやカスタムランを注文するにはどうすればいいですか?

流体の種類、温度、圧力、軸回転速度、寸法、環境条件など、詳細なアプリケーションデータをご提供いただければ、テクニカルシールサプライヤーにご連絡ください。材質の推奨、試作サンプル、検証試験計画をご依頼ください。Polypacのようなサプライヤーは、試作から量産への移行を迅速に行うための研究開発と量産体制を整えています。

特定の用途をお持ちの場合は、シール条件と図面を私（またはPolypacの技術チーム）までお送りください。コンパウンドのご提案、適合性試験の実施、そしてフィールド試験用のカスタムオイルシールNBR試作品サンプルの提供を承ります。

サンプル、技術データシート、またはお見積もりの​​ご依頼は、Polypacまでお問い合わせください。当社のチームは材料に関するコンサルティングを提供し、お客様の仕様に合わせたカスタムOリングとオイルシールの設計も承ります。製品ラインナップをご覧いただくか、お客様に合わせたシーリングソリューションについてお問い合わせください。

参照文献および規格: ISO 3601 (Oリング規格) およびWikipediaからの材料概要ニトリルゴムそしてオイルシール業界のガイダンスについては、パーカーOリングハンドブックを参照してください。https://www.parker.com/literature/Seals%20and%20Shielding%20Group%20Literature/5420_12.pdf。