長寿命化のためのロータリーシール設計のベストプラクティス

ロータリーシールの基礎と耐用年数の要因を理解する

回転シールの定義と寿命の重要性

ロータリーシール（ロータリーシャフトシールまたはオイルシールとも呼ばれます）は、回転軸やその接合部における潤滑剤の保持と汚染物質の侵入防止を担う部品です。耐用年数は、エラストマーやPTFEリップだけでなく、材料の適合性、シャフトの仕上げと振れ、動作圧力、温度サイクル、潤滑状態、取り付けといった、相互作用する様々な要因によって左右されます。長寿命設計においては、シールを独立した部品としてではなく、機械システムの一部として扱う必要があります。

設計段階で定量化する主要なパフォーマンスパラメータ

シール形状や材質を選択する前に、回転速度（rpm）、シャフト径、シール前後の差圧、想定される温度範囲、作動流体の化学組成、許容リーク量、シャフト表面粗さ（Ra）、ラジアル振れ限界、瞬間的な過渡現象（圧力スパイク、衝撃荷重）などの変数を定量化します。これらの変数を文書化することで、材質の選択、リップ形状、許容誤差仕様を明確にすることができます。

材料の選択：化学、温度、摩耗の適合

エラストマーとPTFEコンパウンドの選び方

材料の選択は耐久性を決定づける最大の要因です。エラストマー（NBR、FKM、EPDM、シリコン、FFKM）は弾性と復元力に優れています。PTFEベースのコンパウンド（充填PTFE）は低摩擦と高い耐薬品性を備えていますが、精密なサポートリングまたはバックアップリングが必要です。流体との適合性、動作温度、および摩耗／腐食の想定に基づいて選定してください。例えば、NBR（ニトリル）は120℃までの鉱油で一般的に使用されます。FKM（バイトン）は高温および腐食性の高い流体に、FFKMは極めて高い耐薬品性を備えています。充填PTFE（グラファイト、MoS₂、ブロンズ）は高速、高摩耗、または低摩擦が重要な場合に使用されます。

比較材料特性（実践ガイダンス）

一般的に使用される材料と典型的な使用例を比較するには、以下の表をご覧ください。これらの範囲は業界標準です。具体的な化合物については、必ずサプライヤーのデータシートをご確認ください。

高度な考慮事項：シミュレーション、カスタム化合物、検証

FEAとトライボロジー試験を用いた寿命予測

有限要素解析（FEA）は、リップ応力、はみ出しリスク、摩擦による温度上昇をモデル化できます。トライボロジーベンチと加速寿命試験は、摩耗と漏れに関する経験的なデータを提供し、シミュレーション結果を検証するために活用できます。シミュレーションとベンチデータを組み合わせることで、新しい環境や過酷な環境でシールを使用する際のリスクを軽減できます。

カスタムコンパウンドと専門メーカーとの提携

多くの用途において、摩擦と摩耗を最適化するために充填されたカスタムエラストマー配合物やPTFEコンパウンドが効果的です。コンパウンドの開発と試験を行うことができる経験豊富なシールメーカーと連携することで、開発サイクルを短縮し、長期的な信頼性を向上させることができます。

ポリパック：カスタムソリューションと製造能力

Polypacとは - 能力とR&Dパートナーシップ

Polypac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。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。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・開発専門企業として、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。

製品ラインナップ、差別化要因、技術的強み

2008年の設立以来、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リングも製造しています。Polypac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、幅広い製品ラインナップを提供しています。当社の強みは、高度な化合物開発、高生産能力、社内試験、そして特殊な使用条件に対応するソリューションを提供するための研究機関との連携です。

Polypac は次の点で他社と差別化しています。

• 高速かつ化学的に困難な回転シールのための特殊な充填PTFE専門知識
• 厳格なプロセス管理による大規模なカスタムゴムおよびOリングの生産
• 包括的な試験施設とパートナーベースの研究開発

特殊なリップ形状、特殊な材料、迅速な検証を必要とするカスタムロータリーシールプロジェクト向けに、Polypacは設計サポート、試作、試験検証サービスを提供しています。ご相談、サンプル、データシートのご請求は、Polypacまでお問い合わせください。

FAQ — よくある質問

1. ロータリーシールの一般的な耐用年数はどのくらいですか?

耐用年数は用途によって大きく異なります。一般的な工業用オイルシールでは2～5年ですが、過酷な環境や高速回転用途では、適切な仕様で設計されていない場合、数か月から1年程度かかることもあります。適切な材料選定、形状、シャフト仕上げ、メンテナンスを行うことで、寿命を大幅に延ばすことができます。現場データを参考に交換間隔を設定してください。

2. エラストマーと PTFE ロータリーシールのどちらを選択すればよいですか?

柔軟性、低コスト、そして中温域での優れたシール性を求める場合は、エラストマー（NBR、FKM）をお選びください。低摩擦、幅広い耐薬品性、または高温安定性が必要な場合は、PTFEまたは充填PTFEをご使用ください。多くの設計では、PTFE摺動部とエラストマーエナジャイザーを組み合わせています。

3. 回転シールに最適なシャフト表面仕上げと硬度は何ですか?

推奨シャフト硬度Raは0.2～0.8µm（8～32µin）です。長寿命化のためには、一般的に45HRC以上のシャフト硬度が推奨されます。具体的な材質と用途については、シールサプライヤーにご確認ください。

4. バックアップリングはいつ必要ですか?

高圧、大きなクリアランス、または柔らかいシール材により押し出しが発生する可能性がある場合は、バックアップリングを使用してください。バックアップリングは、高圧油圧シールや可逆運動、脈動が発生する場所に不可欠です。

5. 早期の障害を回避するには、インストールにどのように取り組むべきですか?

シャフト／ハウジングを点検・準備し、取り付けスリーブを使用し、適合性のある潤滑油で潤滑し、シールの伸びやねじれを避け、着座状態を検証してください。取り付けおよび初期慣らし運転時の測定記録を保管してください。

6. 生産前に新しいロータリーシールの設計を検証するにはどうすればよいですか?

FEAによる応力／押し出しのチェックと、摩耗および漏れのトライボロジーベンチテストを組み合わせます。想定される極限条件下で加速寿命試験を実施し、フィールドパイロットランで確認します。

お問い合わせと製品のCTA:ロータリーシールのカスタマイズソリューション、材料ガイダンス、または試作品のご注文については、Polypacの技術チームまでお問い合わせください。お客様の用途についてご相談いただくか、サンプルをご請求いただくか、製品カタログ（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）をご覧ください。用途に関するご検討とお見積りについては、メールまたはお電話にてお問い合わせください。

参考文献

• パーカーOリングハンドブック — パーカー・ハネフィン。2026年1月5日アクセス。https://www.parker.com/literature/O-RingHandbook.pdf
• SKF：シャフトシール技術ガイド。アクセス日：2026年1月5日。https://www.skf.com
• ポリテトラフルオロエチレン — Wikipedia. アクセス日：2026年1月5日. https://en.wikipedia.org/wiki/ポリテトラフルオロエチレン
• 油圧シール — Wikipedia。2026年1月5日アクセス。https://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_seal
• Oリング — Wikipedia。2026年1月5日にアクセス。https://en.wikipedia.org/wiki/O-ring