回転軸シール材質：PTFE、ニトリル、シリコンの比較
回転軸シールに最適な材料の選び方
回転軸シールの材料選択が重要な理由
回転軸シールは、油圧、空圧、回転機械の用途において重要な部品です。適切なシール材料の選択は、漏れ防止、耐用年数、エネルギー損失（摩擦による）、メンテナンス間隔を決定します。エンジニアは、温度限界、耐薬品性、耐摩耗性、動摩擦、硬度などを評価します。押し出し抵抗そしてコスト。このガイドでは、一般的に使用される3つの材料、PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）、ニトリル（NBR）、シリコンを比較し、回転軸シールに最適なオプションを選択できるよう支援します。
回転軸シール用PTFE、ニトリル（NBR）、シリコンの概要
回転軸シールの材料の基礎と一般的な用途
PTFE：低摩擦で化学的に不活性なフッ素ポリマー。低摩擦、広い温度範囲、そして耐薬品性が求められる用途に広く使用されています。PTFEには、摩耗、剛性、シーリング性能を向上させるために、充填材（カーボン、ブロンズ、ガラス、MoS₂）が使用される場合があります。
ニトリル（NBR）：石油由来の合成ゴムで、優れた耐油性・耐燃料性、優れた機械的特性、低コストを特徴としています。油圧用途や自動車用途におけるオイルシールや多くの回転軸シールに最も広く使用されているエラストマーです。
シリコーン：優れた高温・低温性能と柔軟性を備えたシリコン酸素ポリマー。シリコーンゴムは幅広い温度範囲に対応し、優れた非反応性を有しますが、耐摩耗性と引張強度はNBRよりも低くなります。
直接比較：回転軸シールのPTFE vs ニトリル vs シリコン
エンジニアが求める主要なパフォーマンス指標
| 財産 | PTFE | ニトリル（NBR） | シリコーン |
|---|---|---|---|
| 標準温度範囲 | -200°C ～ +260°C（連続は充填剤によって変化） | -40°C ～ +120°C（高温NBRは一時的に最大約150°Cまで） | -60°C～+200°C（配合により異なります） |
| 動摩擦 | 非常に低い（高速回転シールに最適） | 中程度（ほとんどの回転オイルシールに適しています） | 低～中程度（低速ではスティックスリップが発生する可能性があります） |
| 耐摩耗性 | 充填すると良好。バージンPTFEは冷間流動可能 | 優れた耐摩耗性、エラストマーの回復力により | 悪い～普通（研磨媒体には適していません） |
| 耐薬品性 | ほとんどの化学薬品や溶剤に対して優れています | 石油系オイル、燃料、多くの油圧作動油に適しています | 極性溶媒、水には適しているが、燃料/油には適していない |
| 圧縮永久歪み | 低（PTFEは形状を維持するが、硬い） | 中程度（硬度と温度によって変化） | 高い（シリコンは長時間の静荷重下で硬化する可能性があります） |
| 押し出し抵抗 | 高（剛性設計やバックアップリングが依然として必要となることが多い） | 中程度（高圧/高ギャップではバックアップリングが必要） | 不良～中程度（柔らかい素材、高圧でのサポートが必要） |
| 代表的な用途 | 高速回転シール、化学産業、食品/医薬品 | 油圧シャフトシール、ギアボックス、自動車用オイルシール | 温度が重要なシステム、食品、医療機器（非潤滑） |
| 相対コスト | 高い | 低～中程度 | 中程度から高い（学年によって異なります） |
標準範囲の情報源: 参考文献に記載されているメーカーのデータシートおよびシール ハンドブック。
温度と媒体が回転軸シールの材質を決定する仕組み
アプリケーション主導の選択ルール
温度：連続使用温度が120℃に近づくかそれを超える場合、NBRは適さないことが多くなります。PTFEまたはシリコンの使用をご検討ください。極低温または超低温（-40℃未満）のシールには、標準的なNBRよりもPTFEまたはシリコンの方が適しています。
化学的適合性：PTFEは、その幅広い化学的不活性性により、強力な溶剤、酸、塩基、洗浄剤に対して安全な選択肢となることが多い。油性の場合、油圧システムおよび燃料の場合、油膨潤適合性と実証済みの耐性により、NBR が一般的に好まれます。
動的性能：回転軸シールの速度、軸仕上げ、圧力、摩擦
運動学的および幾何学的制約に合わせた材料のマッチング
表面速度：PTFEの低摩擦性は、高速表面速度において発熱と摩耗を低減するのに有利です。油圧シールや自動車用ロータリーシールに一般的に見られる中程度の速度と圧力においては、適切に配合され最適化されたリップ形状を持つNBRが信頼性の高いシールを提供します。
シャフトの仕上げと硬度：NBRなどのエラストマーは、リップと表面の接触面の適合性に依存しており、粗いシャフトは摩耗を加速させます。推奨されるシャフトの仕上げと硬度は材質によって異なります。PTFEは、適切な充填材と裏打ち材を使用することで、多少粗い表面でも許容されます。
設計戦略: 回転軸シールに充填PTFE、FKMブレンド、または特殊NBRを使用する場合
エンジニアリングのトレードオフと一般的なカスタマイズ
充填PTFE：青銅、炭素、またはガラスフィラーを添加することで、耐摩耗性が向上し、コールドフローが低減し、熱伝導性が向上します。高速ポンプや高強度化学薬品のロータリーシールでは、充填PTFEはコストが高いにもかかわらず、エラストマーよりも優れた性能を発揮することがよくあります。
NBRの種類：水素化NBR（HNBR）は耐高温性と耐酸化性に優れ、特殊ニトリルは低温柔軟性や耐燃料性を向上させます。流体適合性チャートと動作温度範囲に基づいて、特定のコンパウンドを選択してください。
シリコーン配合：幅広い温度範囲での柔軟性が求められる場合、または油を使用しないクリーンな環境（医療、食品）に適しています。シリコーンは耐摩耗性が低いため、保護設計や犠牲リップが必要となることがよくあります。
コストとライフサイクル：回転軸シールのROIの考慮
初期費用とメンテナンスおよびダウンタイムのバランスをとる
PTFEシールはコストは高くなりますが、高速システムや化学的に腐食性の高いシステムではダウンタイムとエネルギー消費を削減できるため、ライフサイクルコストの削減につながる場合が多くあります。NBRは、流体と温度が許容範囲内であれば、標準的な油圧用途や自動車用途においてコスト効率に優れています。シリコンは、温度が重要で摩耗が少ない用途においてコスト効率に優れています。
回転軸シールの選定を行うエンジニアのための実用的な選定チェックリスト
使用できるステップバイステップの意思決定フロー
- 1) 動作温度範囲とピーク温度を記録します。
- 2) シールが接触する液体、溶剤、汚染物質を特定します。
- 3) シャフト速度（m/s）、圧力、シャフト仕上げを決定します。
- 4) 必要な寿命、メンテナンスアクセス、ダウンタイムコストを評価します。
- 5) 候補材料 (PTFE、NBR、シリコン、または特殊ブレンド) を選択し、サプライヤーの互換性チャートを参照してください。
- 6) 実際の条件下での摩擦、摩耗、漏れについて試作およびベンチテストを実施します。
ポリパック：カスタム回転軸シールおよび材料の技術パートナー
回転軸シールとシーリング材にポリパックを選ぶ理由
ポリパックは科学的かつ技術的な油圧シールシール製造、シール材料開発、カスタマイズを専門とするメーカーおよびオイルシールサプライヤーシーリングソリューション特殊な作業条件向け。2008年に設立されたPolypacは、充填PTFEシール（ブロンズ、カーボン、グラファイト、MoS₂、ガラス）の製造から始まり、現在ではNBR、FKM、シリコン、EPDM、FFKMなどのOリングやエラストマーシールの製造にまで事業を拡大しています。
設備と能力：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を有し、そのうち8,000平方メートルは工場スペースです。生産設備と試験設備は業界最高水準に位置付けられています。大学や研究機関との長期的な協力関係を通じて材料開発と試験を実施し、高温、高速、研磨性、または化学的に侵食性の高い条件下で稼働する回転軸シール向けにカスタマイズされたソリューションを提供しています。
主な製品と利点: ポリパックはOリング、ロッドシール、ピストンシールを製造しています。端面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。当社の強みは以下の通りです。
- 充填 PTFE 製造の専門知識と幅広い材料ポートフォリオ。
- 特殊な環境向けのカスタム化合物の開発と迅速なプロトタイピング。
- 一貫した品質を保証する高度な生産およびテスト設備。
- 応用研究開発のための業界パートナーシップによる大規模な能力。
回転軸シールに特注の材料グレード、高速サービス用の充填 PTFE 設計、または油圧オイル適合性の特殊エラストマーが必要な場合、Polypac は漏れを減らしてコンポーネントの寿命を延ばす最適化されたソリューションを開発、製造できます。
回転軸シールの比較データと推奨使用例
クイックリファレンス推奨表
| 材料 | 最適な時期 | 推奨されない場合 |
|---|---|---|
| PTFE（充填） | 高速回転軸、強力な化学薬品、広い温度範囲 | エラストマーリップシールで十分な低コスト、低速オイルのみのシステム |
| NBR（標準） | 油圧オイルシール、自動車用、汎用回転シール | 高温（120℃以上）またはニトリルを侵す強力な溶剤 |
| シリコーン | 極端な温度変化、低温柔軟性、医療/食品（非石油） | 研磨環境または特別な配合のないオイル/燃料を多く使用するシステム |
テストと検証：シールサプライヤーに要求すべきこと
必須のテスト証明書と試験手順
尋ねる:
- 材料データシート（温度、硬度、化学的適合性）。
- 代表的な速度、圧力、温度での動的漏れテストの結果。
- 摩耗および摩擦テストレポートまたは現場でのパフォーマンスのケーススタディ。
- ベンチテストおよび短期間のフィールドトライアル期間用のサンプル部品。
Polypac は生産テスト データを提供し、パートナー ラボや学術協力者を通じてアプリケーション固有のテストをサポートできます。
回転軸シールに関するよくある質問（FAQ）
1. 高速回転軸シールに最適な材料は何ですか?
充填PTFEは、摩擦抵抗と耐熱性が低いため、一般的に高速回転に最適です。適切な充填剤（例：カーボン、MoS₂）を選択することにより、耐摩耗性が向上します。想定される回転数と表面速度でベンチテストを実施し、検証してください。
2. ニトリル（NBR）は油圧回転軸シールに使用できますか？
はい。NBRは石油系オイルや燃料との適合性が高いため、多くの油圧システムで標準的な選択肢となっています。高温または酸化環境の場合は、HNBRまたは代替エラストマーをご検討ください。
3. シリコンはオイル潤滑式回転シールに適していますか?
一般的には問題ありません。シリコーンは多くの炭化水素油に対する耐性が低く、膨潤する可能性があります。極端な温度条件、食品・医療用途、あるいは油以外の液体が使用される用途に適しています。
4. エラストマーシールではなく充填 PTFE シールを選択すべきなのはどのような場合ですか?
高速回転時の低摩擦、優れた耐薬品性、広い温度範囲、あるいはエラストマーの摩耗によって寿命が制限される場合は、充填PTFEをお選びください。コールドフロー/はみ出しを防ぐためのコストと、適切な設計（バックアップリング、ハウジング）の必要性もご検討ください。
5. 高圧回転シールの押し出しリスクを軽減する設計上の特徴は何ですか?
バックアップリングを使用し、より硬い材料（充填PTFEなど）を選択し、クリアランスギャップを減らし、圧力に最適なリップ形状を選択してください。適切な材料硬度と補強により、はみ出しを大幅に低減できます。
6. 材料と流体の適合性を確認するにはどうすればよいですか?
サプライヤーに化学適合性チャートと材料データシートを請求し、想定される温度／圧力条件下で浸漬試験および動的リーク試験を実施してください。ご不明な点がございましたら、Polypacがアプリケーション固有の試験実施をお手伝いいたします。
お問い合わせと次のステップ - カスタムロータリーシャフトシールを入手
仕様、サンプル、テストについてはPolypacにお問い合わせください。
最適な材料の選定や、過酷な条件下における回転軸シールの設計についてサポートが必要な場合は、Polypacまでお問い合わせください。技術コンサルティング、カスタムコンパウンドの開発、試作シールの製作を承ります。充填PTFE設計、幅広いエラストマーポートフォリオ（NBR、FKM、シリコン、EPDM、FFKM）、そして大規模な製造・試験に対応いたします。
漏れのリスクを軽減し、シール寿命を延ばすために、見積、サンプル、またはアプリケーションレビューをリクエストしてください。
参考文献
- デュポン：テフロン（PTFE）特性の概要。https://www.dupont.com/products/teflon-polytetrafluoroethylene-ptfe。（アクセス日2025年11月1日）。
- Parker O-リング ハンドブックおよび材料適合ガイド。https://www.parker.com (O-リング ハンドブック) (アクセス日 2025-10-28)。
- Trelleborg Sealing Solutions: エラストマー材料ガイドと温度範囲。https://www.trelleborg.com/en/seals (アクセス日 2025-10-30)。
- SKF: シャフトシールソリューション - 回転シールの設計上の考慮事項。https://www.skf.com (アクセス日 2025-09-15)。
- MatWeb 材料特性データ: PTFE、NBR、シリコンの代表的な特性。https://www.matweb.com (アクセス日 2025-10-20)。
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製品
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