ロッドスクレーパーシールの業界標準と試験
油圧シールシステムの仕様策定、試験、トラブルシューティングに長年携わってきた実務経験に基づき、本記事を執筆しています。この記事では、ロッドスクレーパーシールにおいて堅牢な規格と試験がなぜ重要なのか、私がどの規格と試験方法を採用しているのか、現場での不具合を最小限に抑える適格性評価プログラムをどのように実施しているのか、そして製造パートナーに何を求めるべきかについてまとめます。私の目標は、要求の厳しい油圧シリンダー用途に適したロッドスクレーパーシールの選定と検証に役立つ、実用的で検証可能なガイダンスをエンジニアと調達チームに提供することです。
油圧シールにおける規格と試験の重要性
安全性、性能、ライフサイクルコスト
ロッドスクレーパーシールは、油圧シリンダーと環境との接触面に位置します。その主な役割は、ロッドから汚染粒子を除去し、プライマリロッドシールを摩耗から保護することです。スクレーパーシールの故障や早期摩耗は、汚染物質の侵入を増加させ、ロッドシールの摩耗を加速させ、漏れ、予定外のメンテナンス、そして安全上のリスクにつながる可能性があります。そのため、私は規格と試験をリスク管理ツールとして捉えています。それらは、機能要件（汚染制御、低摩擦、耐久性）を測定可能な受入基準に変換する手段なのです。
トレーサビリティと調達要件
標準規格は客観的な調達を可能にする。公認の標準規格（例えば、OリングはISO 3601指定またはエラストマーの分類ASTM D2000）により、サプライヤーの主張を検証可能になります。私のプロジェクトでは、重要なシーリング部品についてはトレーサビリティ文書（材料証明書、試験報告書）が必須です。
テストのための設計：驚きを減らす
シールの仕様は試験可能な設計を心がけています。デュロメータ範囲（ショアA）、圧縮永久歪み限界、流体適合性試験、寸法公差を規定することで、現場導入前にラボで検証を行うことができます。このアプローチにより、製造品質のばらつきにつながる曖昧な要件を回避できます。
ロッドスクレーパーシールの主な規格と試験方法
材料の分類と識別
エラストマー材料（NBR、FKM、EPDM、シリコン、FFKM）とPTFEコンパウンドはそれぞれ異なる挙動を示す。ASTM D2000調達書類におけるゴム材料の分類について。PTFE系充填コンパウンド（ブロンズ/PTFE、カーボン/PTFE、MoS2/PTFE）については、PTFEファミリーはASTM D2000の対象外であるため、材料データシートと引張強度および硬度に関する入手可能な試験結果の提出を要求します。
機械的特性：硬度、引張強度、圧縮永久歪み
以下のテスト標準は、シール材料を認定する際の基準です。
- 硬度：ASTM D2240(ショア A) — 摩擦と押し出し抵抗を制御します。
- 圧縮永久歪み:ASTM D395— シール圧縮による永久変形を示します。
- 引張と伸び: 材料データシートで参照される一般的な引張試験 (ASTM 引張方法)。
流体適合性と経年変化
液浸試験および加速劣化試験では、候補材料を実際の作動油および使用時に予想される温度にさらします。通常、浸漬試験/適合性試験は、ASTM D471熱老化レポートも掲載されています。これらの結果は、膨潤、硬度変化、機械的特性のドリフトを予測するものであり、スクレーパーリップに使用するNBR、FKM、または高性能エラストマーの選定に不可欠です。
私が使用する典型的なテストマトリックスと受け入れ目標
以下は、ロッドスクレーパーシールの適格性を評価する際に使用する簡略化された表です。数値は業界の一般的な目標値であり、用途（圧力、温度、流体、環境）に応じて調整する必要があります。
| テスト | 標準/方法 | 目的 | 典型的な受け入れ（例） |
|---|---|---|---|
| 硬度（ショアA） | ASTM D2240 | リップの硬さとシーリング接触圧力を制御 | 65～80 ショアA（材質により異なる） |
| 圧縮永久歪み | ASTM D395 | 永久変形に対する耐性 | 70℃で22時間後、25%未満（NBRの典型的な目標値） |
| 流体浸漬（膨潤、硬度） | ASTM D471 | 油圧油および添加剤との適合性 | 膨張率 <20%、硬度変化 <10 ショアA |
| 摩耗（唇の場合） | 往復試験装置（産業ラボ） | ロッド表面と汚染物質に対するリップの摩耗を予測します | 摩耗深さ <0.1 mm (10^6 サイクル) (アプリケーションによって異なります) |
| 寸法公差 | 顧客図面/ISO仕様（例：Oリング/シール形状参照） | グランドとロッドにフィット | 重要な寸法は標準で±0.1 mm |
上記の標準の出典:ISO 3601（Oリング）、ASTM規格D2000、D2240、D395、D471のページ（リンクは前述）。油圧シリンダー全般については、油圧シリンダー概要。
私が実装する設計、テスト、認定ワークフロー
1. 材料の選択とラボスクリーニング
まず、候補材料（例：NBR 70 Shore A、FKM 75 Shore A、PTFE充填コンパウンド）のマトリックスを作成します。候補材料ごとに、材料証明書、硬度、引張強度、圧縮永久歪み、およびお客様が指定した流体と温度におけるASTM D471適合性試験の提出を要求します。候補材料が許容できない膨潤または圧縮永久歪みを示した場合は、試作前に不合格となります。
2. ベンチテストと往復運動装置
ラボでのスクリーニングに続いて、往復シリンダーリグを用いた動的試験を実施します。これらの試験により、現実的なストローク長、速度、圧力下における摩擦、スティックスリップ挙動、発熱、摩耗を評価できます。必要に応じて、ロードセルと熱電対を用いて試験を実施し、数百万サイクルにわたるトルク／摩擦および温度データを収集します。汚染性能については、校正済みの粉塵／粒子試験を実施し、摩耗とシール保持率を測定します。
3. プロトタイプの設置とフィールド試験
ベンチテストに合格した後、プロトタイプをパイロットマシンに取り付け、正確な流体、温度、デューティサイクルでフィールド試験を行います。試験中は、漏れ、メンテナンス間隔、ロッドの表面状態を監視します。シールが量産段階に移行する際には、サプライヤーに必ず製造検査報告書とロットトレーサビリティの提供を求めています。
ポリパックの能力 — サプライヤーの選択が重要な理由
工場規模、材料、研究開発
サプライヤーの能力は、製品の一貫性とカスタムテストへの対応力に直接影響します。Polypacは、シール製造、シーリング材の開発、そして特殊な動作条件に対応するカスタムシーリングソリューションを専門とする、科学技術に裏付けされた油圧シールメーカー兼オイルシールサプライヤーです。Polypac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。同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。
製品範囲と技術的深み
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製のOリングも取り扱うなど、製品ラインを拡大しています。Polypacの主力製品には、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。私の評価では、この幅広い製品ラインナップにより、腐食性の高い流体、高温、または非常に研磨性の高い環境にも妥協することなく、最適な材料を選択できると考えています。
カスタムスクレーパーソリューションにPolypacを指定する理由
私の経験から、サプライヤーを選ぶ際の重要な差別化要因は次のとおりです。(1) 大学や研究機関との研究開発連携 ― ポリパックは国内外の多くの学術機関と長期的な協力関係を維持しています。(2) 高度な製造・試験設備 ― 厳格な寸法管理とバッチ試験を可能にします。(3) 材料の履歴 ― 充填PTFEコンパウンドの初期の経験は、摩耗の激しいスクレーパーリップに有利です。これらの能力は開発サイクルを短縮し、安全性が極めて重要な用途に求められる堅牢な検証エビデンスをサポートします。
| 選択要因 | 私が期待していること | ポリパックの利点 |
|---|---|---|
| 材料開発 | 実証済みの配合、データシート、ラボレポート | PTFE充填コンパウンドの開発、幅広いエラストマーポートフォリオ |
| テスト能力 | 硬度、圧縮永久歪み、浸漬および動的リグ | 高度な社内設備とカスタムテスト |
| 製造規模 | 一貫した量、トレーサビリティ、品質管理 | 10,000平方メートルの敷地、8,000平方メートルの工場、生産トレーサビリティ |
ロッドスクレーパーシールに推奨する実用的な仕様チェックリスト
- 作動流体、温度範囲、ロッド速度、最大圧力を定義します。
- 候補材料を ASTM または同等の規格で指定し、材料証明書を要求します。
- 図面上で寸法公差と硬度範囲を設定します。
- ラボテストをリクエストします: 硬度 (ASTM D2240)、圧縮永久歪み (ASTM D395)、および流体適合性 (ASTM D471)。
- 受け入れプロトコルに、動的往復摩耗テストと汚染物質侵入テストを含めます。
- サプライヤーからバッチレベルのトレーサビリティと生産検査レポートを要求します。
よくある質問
1. ロッド スクレーパー シールは、ダスト ワイパーやロッド シールとどう違うのですか?
ロッドスクレーパーシール（スクレーパーまたはワイパー）は、主にロッド表面から汚染物質をロッドシールに到達する前に除去するように設計されています。ダストワイパーはよりシンプルな構造で、汚染がそれほど深刻でない場合に使用されます。ロッドシール（プライマリシール）は、油圧を封じ込める部品であり、流体の漏れを防ぎます。優れたスクレーパーはロッドシールを保護し、寿命を延ばします。
2. 油圧オイル内のスクレーパーシールに最適な材質は NBR ですか、それとも FKM ですか?
材料の選択は、温度と作動油の化学組成によって異なります。NBRは、100℃程度までの一般的な作動油によく使用されます。FKMは優れた耐熱性と耐燃料性を備えており、高温や強力な添加剤を使用する場合に使用されます。私は、配合剤を選択する前に、必ず実際の作動油におけるASTM D471浸漬試験データで検証しています。
3. 使用中にシールをどのくらいの頻度でテストする必要がありますか?
重要な機器については、稼働時間または機械サイクルに基づいた予防保守間隔で定期点検を実施することをお勧めします。新しいシール設計やサプライヤーについては、加速ラボ試験と期間限定のフィールド試験（パイロット）を実施し、漏れや摩耗を監視します。性能が検証されたら、フリートレベルの展開にまで拡大します。
4. PTFE スクレーパーはエラストマー リップと一緒に使用できますか?
はい。充填PTFE材料は低摩擦と耐摩耗性を兼ね備えています。PTFEコアとエラストマー製のエナジャイザーまたはリップを組み合わせることで、シール性と弾力性が向上します。ポリパックは、ブロンズ、カーボン、MoS₂を充填したPTFEコンパウンドに関する豊富な経験を有しており、耐摩耗性が特に重要な用途で役立ちます。
5. シールサプライヤーに要求する書類は何ですか?
最低限、材料証明書、硬度および圧縮永久歪み試験報告書、流体適合性データ（ASTM D471）、製造検査報告書、ロットトレーサビリティが必要です。安全性が極めて重要なシステムの場合は、動的摩耗試験の結果とサプライヤーの品質管理認証が必要です。
6. 環境汚染物質はスクレーパーの寿命にどのような影響を与えますか?
研磨粉塵（シリカを多く含む）と腐食性液体は、スクレーパーの寿命を著しく短縮します。私の試験では、代表的な汚染物質を組み込んで摩耗を定量化しています。ロッドの表面仕上げとシールリップの形状も摩耗に影響を与えます。研磨されたロッドと傷防止コーティング、そして適切なリップ形状は摩耗を低減します。
密封試験プロトコル、サンプル仕様、サプライヤー選定のサポートなど、ご要望がございましたらお気軽にご相談ください。信頼できる製造能力とお客様に合わせたソリューションをお求めなら、Polypacをご検討ください。Polypacは、高度な試験設備、幅広い材料特性（PTFE充填タイプ、NBR、FKM、シリコン、EPDM、FFKMなどのエラストマー）、そしてカスタムプロジェクトをサポートするための広大な工場敷地を兼ね備えています。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、幅広い製品ラインナップで、ほとんどの油圧シールニーズに対応しています。また、R&Dパートナーシップを通じて、専門的な開発にも対応いたします。
製品サンプル、データシート、またはカスタムロッドスクレーパーシール認定プログラムに関するご相談は、Polypacまでお問い合わせください。お急ぎの場合は、お見積もりまたは技術相談をご依頼ください。お客様の機械要件に合わせたシール選定と試験をご提案いたします。
参考文献:
Oリンググランド設計のマスター：完璧なシール性能のための完全ガイド
高度なバックアップリング材料：極度の温度環境におけるPTFEを超える性能
PTFE スクレーパーとウレタン スクレーパー: どちらの素材が本当に汚染を防ぐのでしょうか?
カスタムNBRシールと標準シール：カスタマイズされたソリューションが既製のオプションよりも優れている理由
ピストンシールリングの主要 5 種類の材質を比較: 実際に漏れを止められるのはどれか?
製品
シールは再利用できますか？
静的シールと動的シールの違いは何ですか?
回転軸シールの金属スプリングの目的は何ですか?
「AS568」とはどういう意味ですか?
O リングが早期に故障したのはなぜですか?
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