Oリング購入ガイド:適切なゴム材料の選び方
経験豊富なシールエンジニア兼コンサルタントとして、お客様のアプリケーションに最適なOリングゴムシールをお選びいただけるよう、このガイドを作成しました。適切なエラストマーを選択することが、信頼性の高いシールを実現する最速の道です。不適切な材料選定は、漏れ、早期故障、ダウンタイム、そして総コストの増加につながります。以下に、私が産業、油圧、油田分野のお客様と日々実践している、実用的な選定手順、材料のトレードオフ、試験/検査に関するアドバイス、そして設置に関するヒントをまとめました。
材料を選択する前にシーリングの問題を理解する
サービス環境を定義する
まず、動作温度範囲、シールが接触する流体や化学物質、圧力やはみ出しのリスク、動的使用と静的使用、オゾン/紫外線や蒸気への曝露などをリストアップします。これらの情報に基づいて、耐炭化水素性コンパウンド(NBRなど)、高温用フッ素エラストマー(FKM)、低温用シリコーン、あるいは最高級のパーフルオロエラストマー(FFKM)のどれが必要かを判断します。
静的シールと動的シールおよび機械的制約
ダイナミックシール(往復動型または回転型)には、優れた耐摩耗性、低摩擦性、そして圧縮永久歪みの制御が求められます。スタティックシールは、より軟質の化合物にも耐えますが、膨潤や化学的な腐食に対してより敏感です。溝の形状、押し出し隙間、そして高圧時の押し出しを防止するためのバックアップリングの有無を検討してください。
基準と基準点
Oリングを指定する際は、公開されている規格と材料ガイドを使用してください。Oリングの一般的な概要については、Wikipedia: Oリングは実践的な入門書であり、ISO 3601は正式な寸法と品質の要件を規定しています(ISO 3601)。
Oリングゴムシールに使用される一般的なエラストマーとその選び方
資料の概要と比較
以下に、産業界で一般的に使用されているOリング用エラストマーの性能特性と推奨用途をまとめました。この表は、標準的な材料特性とメーカーのデータシートに基づいています(より詳細な情報については、材料ページへのリンクをご覧ください)。
| 材料 | 標準温度範囲(°C) | 耐薬品性 | 強み | 制限事項 | 代表的な用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| NBR(ニトリル) | -40~+120 | 石油系オイルや燃料に適しています | 着心地が良く、経済的 | オゾン/紫外線および高温酸化に対する耐性が低い | 油圧、燃料システム、一般産業 |
| FKM(フッ素エラストマー、例:Viton) | -20~+200 | オイル、燃料、多くの化学物質に優れています | 高温および耐薬品性 | シリコンに比べて高価で低温柔軟性が限られている | 自動車、航空宇宙、高温オイルシステム |
| シリコーン | -60~+200 | 炭化水素油には弱い;水、グリコールには強い | 優れた低温柔軟性、食品グレードのオプション | 機械的強度が低く、一部のグレードでは圧縮永久歪みが大きい | 食品、医療、低温シール、HVAC |
| EPDM | -50~+150 | 蒸気、水、ブレーキ液に対しては優れているが、耐油性は低い | 耐候性/オゾン性、蒸気システム | 石油系オイルには使用不可 | 自動車の冷却、蒸気、水処理 |
| FFKM(パーフルオロエラストマー) | -20~+327(化合物によって異なる) | 優れた広範囲の耐薬品性 | 最高の化学的および熱的性能 | 非常に高価 | 半導体、化学処理、特殊 |
出典:資料概要などニトリルゴム(NBR)、FKM/フッ素エラストマー、シリコーン、EPDM、 そしてパーフルオロエラストマー(FFKM)、またTrelleborgシールライブラリ(トレルボルグ:Oリング)。
選択の経験則
経験から、私は以下の実用的なルールを使用します。
- 一般的な油圧およびオイルサービスの場合、より高い耐熱性や耐薬品性が必要でない限り、コスト効率の高い NBR (ニトリル) から始めてください。
- 高温または攻撃的な化学物質の場合は FKM を選択し、最も過酷な化学物質の場合は FFKM を使用します。
- 低温柔軟性または食品/医療コンプライアンスが必要な場合は、シリコンを検討してください (ただし、摩擦と圧縮永久歪みを確認してください)。
- 蒸気や熱湯にさらされる場合、EPDM は低コストの最良の選択肢となることがよくあります。
設計、テスト、設置に関する考慮事項
デュロメーター(硬度)、スクイーズおよび溝設計
デュロメータ(ショアA)は、60Aから90Aの間で指定されることが多いです。変形とシール性を重視する静的シールには70Aを推奨します。押し出しや高圧にさらされるシールには、より高い硬度(80~90A)またはバックアップリングの使用をお勧めします。ISO溝の推奨事項(ISO 3601) を確認し、O リングに過度のストレスがかからないように AS568 またはメートル法の断面/溝のフィットを確認します。
化学的適合性チェック
一般的なルールを超えて、必ず流体の適合性を確認してください。溶剤膨潤や可塑剤の抽出は、即時または遅延した故障の原因となる可能性があります。メーカーの適合性チャートを参照し、流体が複雑な混合物である場合は、候補化合物についてラボで膨潤/引張試験を依頼してください。不明な場合は、動作温度での浸漬試験と故障までの時間データのためのサンプルを依頼してください。
テスト、検査、サプライヤーの品質保証
サプライヤーには、材料証明書(コンパウンド)、デュロメーター測定値、AS568またはISO 3601公差に準拠した寸法検査報告書、および該当する場合は圧縮永久歪および膨潤データの提供を依頼してください。重要な用途では、バッチトレーサビリティとASTMまたはISO法に準拠した独立したラボ試験を要求してください。組み立て前には、バリ、表面欠陥、成形品の均一性について目視検査を行うことが不可欠です。
一般的な障害モードのトラブルシューティング
圧縮永久歪みと押し出し
圧縮永久歪み(永久変形)は、時間の経過とともにシール力を低下させます。これは材質に依存し、シリコーンはグレードによっては圧縮永久歪みが大きくなる場合があります。高圧時のはみ出しを防ぐには、バックアップリングを使用し、高硬度のコンパウンドの使用を検討してください。はみ出しによる損傷が見られる場合は、溝の設計を変更してはみ出し隙間を小さくするか、コンパウンドや硬度を変更してください。
膨張、化学攻撃、硬化
過度の膨潤は材料の不適合性を示し、シールが過大になり、はみ出したり詰まったりする可能性があります。硬化やひび割れは通常、高温またはオゾンによる酸化劣化を示しています。シールが硬化している場合は、より耐熱性の高いコンパウンド(FKM/FFKM)に変更し、可能であれば酸化防止剤や老化安定剤を添加してください。
設置時の損傷
Oリングの不具合の多くは、取り付け時に発生します。鋭利なエッジに引っ張られた際に、傷、ねじれ、または切断が生じることがあります。適切な潤滑剤(シールと流体の両方に適合する)を使用し、接合部の面取りと取り付け工具を適切に使用してください。後々の劣化を防ぐため、潤滑剤が最終的な作動流体に適合していることを必ず確認してください。
クライアントに使用する仕様チェックリストの例
- 動作温度の最小/最大
- 主要および付随的な流体/化学物質(濃度付き)
- 圧力と動的/静的性質
- 必要な認証(FDA、NSF、RoHS など)
- 推奨硬度範囲と許容差
- 予想される耐用年数とメンテナンス間隔
ポリパック:サプライヤーのプロフィールと材料と製造が重要な理由
Oリングゴムシールの選定においては、材料配合と製造品質管理が非常に重要です。配合物の性能を文書化し、試験データを提供し、カスタム開発をサポートできるサプライヤーとの連携をお勧めします。私が協業したパートナーの一つがPolypacです。
ポリパックは、シール製造、シール材開発、そして特殊な作動条件に対応する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、科学技術に裏付けされた油圧シールメーカー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。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。中国最大級のシール製造・開発専門企業として、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。Polypac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。
なぜPolypacのようなサプライヤーを検討するのでしょうか?私の経験から言うと、重要な差別化要因は次のとおりです。
- 材料開発能力: 化合物を配合およびテストする能力 (特殊な流体や極端な温度の場合に重要)。
- 一貫した成形とバッチ検査を実現する高度な生産およびテスト設備。
- 研究機関との規模と協力により、継続的な改善と新しい材料へのアクセスがサポートされます。
- システムレベルのシーリング ソリューション (O リング、バックアップ リング、ピストン シール、ロッド シール) の幅広い製品を単一のソースから提供します。
腐食性化学薬品用のカスタム FFKM コンパウンドや、摩耗の激しい回転用途向けの混合 PTFE 充填シールなど、カスタマイズされたソリューションが必要な場合、サプライヤーには工場の能力と文書化されたテストを求めます。
私が使用している比較調達チェックリスト
| サプライヤー属性 | 私が求めるもの |
|---|---|
| 材料トレーサビリティ | バッチ証明書、化合物データシート、試験結果 |
| 製造能力 | 最新の成形および試験装置、ISO/QC手順 |
| 研究開発サポート | カスタム化合物の開発、ラボテスト |
| 範囲 | NBR、FKM、シリコン、EPDM、FFKM、PTFE充填品の供給能力 |
FAQ - Oリングゴムシールに関するよくある質問
1. NBR と FKM のどちらを選択すればよいか、どうすればわかりますか?
温度が約120℃未満でコストが重視される一般的な油圧/オイル用途にはNBRをお選びください。より高い耐熱性(最大約200℃)、腐食性の高い流体に対する優れた耐薬品性、または酸化環境における長寿命が必要な場合は、FKMをお選びください。ご不明な場合は、作動温度での流体サンプルを用いた適合性試験をご依頼ください。
2. O リングにはどの硬度を選択すればよいですか?
ほとんどの静的シールでは70Aが一般的な選択肢です。動的用途やはみ出しリスクが高い場合は、より高いデュロメータ(80~90A)のシール材やバックアップリングが適しています。デュロメータは溝の設計と必要なシール力に合わせてください。サプライヤーまたはエンジニアは、溝の圧縮率と圧縮率を検証する必要があります。
3. FKM ではなく FFKM が必要になるのはどのような場合ですか?
FFKM(パーフルオロエラストマー)は、高濃度の酸、強力な溶剤、半導体プロセス用化学薬品など、極めて高い耐薬品性と耐熱性が求められる用途に使用されます。ただし、FFKMは非常に高価なため、FKMが使用できないような重要な用途にのみ使用することをお勧めします。
4. 設置技術はどの程度重要ですか?
非常に重要です。多くの不具合は、取り付け時の損傷(切り傷、押し出しによる切れ目、ねじれなど)が原因で発生します。そのため、適切な潤滑剤を使用し、金属エッジは面取りし、適切な工具を使用してください。組み立て前にOリングに欠陥がないか点検してください。
5. 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?
デュロメーター、AS568/ISO 3601準拠の寸法検査、対象流体の動作温度における圧縮永久歪および膨潤データをご確認ください。重要なシステムの場合は、材料のトレーサビリティと第三者機関による試験報告書をご提出ください。
6. O リングは静的アプリケーションと動的アプリケーションの両方で使用できますか?
一部のコンパウンドは対応可能ですが、設計が異なります。動的使用には低摩擦、優れた耐摩耗性、低圧縮永久歪が求められますが、静的シールでは変形と回復が重視されます。適切な仕様を選定し、動作プロファイルにおける材料の摩耗特性をご確認ください。
特定の用途に適したOリングゴムシールの選定にご支援が必要な場合は、材料適合性の確認、溝設計のレビュー、サプライヤーの評価など、サポートさせていただきます。カスタム製造や、NBR、FKM、シリコン、EPDM、FFKMなど幅広い材料のご要望については、カスタムOリングの製造、コンパウンドの開発、そして包括的な試験サポートを提供するPolypacまでお問い合わせください。
シーリングに関する課題についてご相談いただくか、製品サンプルやデータシートをご請求いただくには、お気軽にお問い合わせください。Polypacの製品ラインナップをご覧いただき、カスタムOリングと油圧シールのお見積りをご依頼ください。
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製品
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シールは再利用できますか?
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