スクレーパーシールの試験基準と認証

スクレーパーシールは、油圧シリンダーや重機の重要な部品です。汚染物質の侵入を防ぎ、ロッドシールを保護し、システム寿命を延ばします。適切な試験と認証により、スクレーパーシールは耐摩耗性、寸法安定性、流体適合性、そしてフィールドサービスで求められる押し出し限界値を満たすことができます。この記事では、スクレーパーシールの評価に用いられる公認規格と試験方法の概要、結果の解釈方法、認証ルートと製造試験戦略の概要、そしてメーカーとエンドユーザーがシールの不具合を低減し、ライフサイクルパフォーマンスを向上させるために実施できる実践的な手順を紹介します。

油圧部品の堅牢なテストが重要な理由

システムにおけるスクレーパーシールの機能的役割

スクレーパーシール（ワイパーまたはダストリングとも呼ばれる）は、ピストンロッドに付着した固形汚染物質（汚れ、砂、金属粒子）がシリンダーに再侵入する前に除去します。ロッドシールとベアリングを保護することで、スクレーパーシールは建設機械、農業機械、産業用プレス機などに使用される油圧システムにおける漏れ、摩耗、そして予期せぬダウンタイムを直接的に低減します。ロッド表面の低摩擦性、高い耐摩耗性、寸法記憶性、ロッドコーティングや作動油との適合性といった機能要件を理解することで、有意義な試験プログラムを推進することができます。

一般的な故障モードとその結果

スクレーパーシールの典型的な故障モードには、摩耗、押し出しによるリップの変形、流体または環境への曝露による化学的劣化、そして弾性の低下（圧縮永久歪み）などがあります。これらの故障は、ロッドシールの摩耗の加速、漏れの増加、汚染物質の侵入につながり、最終的には部品交換と機械のダウンタイムにつながります。現場調査とOEMの保証データによると、不適切な材料選定と、現場固有の汚染物質に対する不十分な試験が、しばしば根本的な原因となっています。

スクレーパーシールに使用される規格と試験方法

材料特性評価基準

材料レベルの試験は、あらゆる認証プログラムの基盤となります。一般的に広く参照される規格には、以下のものがあります。

• ASTM D2000— ゴム製品の分類（化合物の特性を伝えるのに役立ちます）。
• ASTM D2240— エラストマーのショア硬度（デュロメーター）測定。
• ASTM D412— エラストマーの引張強度と伸び。
• ASTM D395— 静的シール要素の圧縮永久歪み試験。
• ISO 4649— ゴムの耐摩耗性（スクレーパーの性能にとって重要）。
• ASTM D471— 液体がエラストマーに与える影響（流体適合性）。

これらの参照は、コンポーネント レベルのテストの前に複合動作をベンチマークするために使用されます。

性能試験とシール特有の方法

コンポーネントおよびシステムのテストは、動作条件をシミュレートします。有用なテストには以下が含まれます。

• 油圧テスト装置での往復摩耗テストにより、サイクルと距離にわたってリップの摩耗を測定します。ベンチテストでは、ロッドの速度、ストロークの長さ、流体の汚染を再現します。
• 高圧下での押し出しおよびニブリング試験により、リップの変形および材料の損失を検出します。 ASTM G99（ピンオンディスク）およびその他のトライボロジー規格は、候補材料の比較摩耗研究をサポートできます。
• 粉塵の侵入および密閉効率のテスト。多くの場合、較正済みの粉塵またはグリット フィーダーを使用して汚染物質の排除性能を測定します。
• 接合面の腐食または環境への露出が関連する場合の塩水噴霧試験および環境老化試験 (例: ASTM B117)。

シールメーカーや試験装置サプライヤー（Parker、SKF、Trelleborg）の規格は、現場の条件に合わせた実用的な試験治具と試験プロトコルを提供しています。概要資料などをご覧ください。Oリングベンチセットアップの例については、主要なシールサプライヤーからの技術論文を参照してください。

共通基準とその測定対象の比較

テスト結果と認定パスの解釈

受入れ基準と寿命推定

試験結果の数値（例：摩耗試験におけるmm³損失、70℃で70時間後の圧縮永久歪み率、硬度変化）は、アプリケーション要件に関連する性能閾値にマッピングする必要があります。一般的な合格基準は以下のとおりです。

• 予想される汚染物質負荷に基づいてプロジェクトで定義された制限を下回る摩耗量の損失。
• 圧縮永久歪みが許容範囲内にあるため、スクレーパーは温度保持後もシール形状を維持します。
• 液体暴露後の寸法変化が最小限に抑えられ (ASTM D471)、ロッドの接触とワイピング動作が継続されます。

寿命推定には、加速試験データ（例：往復摩耗試験ベンチ）と、累積摩耗に対するマイナーの線形損傷則やサイクルに対する回帰近似などの外挿手法を用います。加速試験の結果は必ず現場試験で検証し、考慮されていない現場変数（研磨粒子の粒度分布、ロッド表面仕上げ、人的要因）による寿命の過大評価を回避してください。トライボロジーおよびシール摩耗に関する学術文献には、モデリング手法が記載されています。詳細な手法については、トライボロジーの規格や論文を参照してください。

第三者認証、トレーサビリティ、コンプライアンス

スクレーパーシールの正式な認証は完成した油圧システムほど一般的ではありませんが、主要な品質と材料のトレーサビリティの実践には次のようなものがあります。

• 製造業者向け ISO 9001 品質管理認証 (プロセス管理、トレーサビリティ)。
• 配合と主要なテスト結果を示すエラストマーおよび PTFE コンパウンドの材料証明書 (MSDS/CoA)。
• 重要な特性 (摩耗、流体適合性) に関する認定ラボからのサードパーティ テスト レポート。

メーカーは、ロットごとの試験記録（硬度、引張強度、圧縮永久歪み）と製造検査報告書を、バッチトレーサビリティとともに提供することがよくあります。規制産業（鉱業、防衛産業）のOEMの場合、独立した研究所による検証や工場受入試験（FAT）が必要となる場合があります。

生産現場でのテストの実装：ラボのセットアップ、機器、QA

必須のテスト機器とラボ機能

スクレーパーシールの生産テスト機能には以下が含まれます。

• 定期的な硬度検証用のショアデュロメーターステーション (ASTM D2240)。
• ASTM D412 および D395 テスト用の引張/圧縮フレーム。
• 寿命/摩耗テスト用のロッド速度、ストローク長さ、圧力、汚染物質供給を制御した往復油圧テストベンチ（ベンチデータは可能な限り現場の負荷と速度を再現する必要があります）。
• 材料の摩擦と摩耗のスクリーニングのためのトライボメータ（ピンオンディスクまたはブロックオンリング）（ASTM G99）。
• 熟成および温度調節用の環境チャンバー。

これらのテストを実施して文書化することで、メーカーは調達や設計の決定に役立つ繰り返し可能なデータを提供できるようになります。

プロセス制御、サンプリング、継続的な改善

主要な QA プラクティス:

• ISO 2859 または内部 AQL に結び付けられた統計的サンプリング計画による入荷材料検査。
• 寸法チェックやベースラインの機械検査を含む、新しい化合物またはツール実行の初回品目テスト。
• 硬度、重要な寸法、押し出しギャップ許容値の管理チャート (SPC) により、不良率が上昇する前にドリフトを検出します。
• 現場で発生した障害の根本原因分析 (8D、FMEA) と、テスト手順の更新や設計の調整などの是正措置を実施します。

構造化された継続的改善プログラムにより、保証コストが削減され、OEM の信頼が向上します。

OEMおよびメンテナンスチーム向けの実践的なガイダンス

調達におけるスクレーパーシールの指定方法

仕様書を作成する際には、コンパウンドファミリー（NBR/FKM/EPDM/PTFE）、最小/最大硬度、許容圧縮永久歪（温度）、摩耗減量限界（ISO 4649または同等の試験方法）、流体適合性許容範囲（ASTM D471の結果）、および規定の試験条件下での最小ベンチ寿命（サイクル）を記載してください。トレーサビリティを確保するため、サプライヤーから材料証明書とバッチ試験報告書の提出を求めてください。

現場検証とパイロットテスト

全船導入前に、漏れ、燃料棒表面の状態、および耐用年数を計測するための計装機器を用いたパイロットプログラムを実施します。除外された汚染物質の粒子分析値を収集し、ベンチコンタミネーションフィードと比較することで、ラボ試験における摩耗強度を精緻化します。パイロットからのフィードバックに基づき、コンパウンドの選択を調整します（例えば、高い摩耗性と低い摩擦が求められる場合は、PTFE充填スクレーパーリップに変更するなど）。

ポリパック：能力、強み、関連製品

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。2008年に設立されたPolypacは、充填PTFEシール（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）の製造から事業を開始し、現在ではNBR、FKM、シリコン、EPDM、FFKMを使用したOリングおよびエラストマーシールの製造にも事業を拡大しています。

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を有し、そのうち8,000平方メートルは工場敷地です。生産設備および試験設備は業界最高水準を誇ります。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大学や研究機関と長期的な協力関係を維持し、複合材料の研究開発やラボでの検証を支援しています。スクレーパーシール関連の主要な製品ラインには、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。

競争上の差別化要因:

• 社内での化合物開発により、研磨環境や特殊な流体に合わせたカスタマイズが可能になります。
• 摩耗および往復寿命テスト用の高度なベンチ テスト機能により、スクレーパー シールの信頼性の高い寿命予測をサポートします。
• OEM プログラムをサポートするための、文書化されたトレーサビリティと QA プロセスを備えた大規模な生産能力。

よくある質問（FAQ）

1. スクレーパーシールの適格性を判断するために最も重要なテストは何ですか?

ほとんどの用途において、耐摩耗性（ISO 4649または同等のベンチテスト）、圧縮永久歪（ASTM D395）、流体適合性（ASTM D471）、そしてロッド速度、圧力、汚染物質負荷を模擬したベンチ往復寿命試験を優先的に実施してください。硬度（ASTM D2240）と引張強度（ASTM D412）も品質管理に不可欠です。

2. スクレーパーシール専用の正式な認証はありますか?

スクレーパーシールには単一のグローバル認証は存在しません。OEMは、サプライヤーのISO 9001品質システム、材料証明書、および第三者機関による試験報告書に基づいて重要な特性を検証しています。規制対象分野では、追加の独立試験や工場受入試験を規定することができます。

3. エラストマーベースと PTFE ベースのスクレーパー リップはどのように選択すればよいですか?

エラストマー（NBR、FKM、EPDM）は優れた柔軟性、追従性、低コストを提供します。PTFE充填リップ（ブロンズ、カーボン、MoS₂）は優れた耐摩耗性と低摩擦性を提供しますが、硬くなり、コストが高くなる場合があります。低摩擦が不可欠な高摩耗環境や高汚染環境にはPTFE充填スクレーパーを、ロッド表面への追従性と微細粉塵に対するシール性を重視する場合は、最適化されたエラストマーをお選びください。

4. ベンチテストでフィールド寿命を確実に予測できますか?

ベンチテストは管理された比較データを提供しますが、重要な変数（研磨粒子のサイズ、汚染の発生頻度、ロッド仕上げ、アライメント）が異なる場合、フィールド寿命を過大または過小に予測する可能性があります。ベンチデータを用いてスクリーニングを行い、その後、パイロットフィールド試験で検証を行い、寿命推定値を較正します。

5. サプライヤーはスクレーパーシールに関してどのような文書を提供する必要がありますか?

最低限、材料証明書（CoA/MSDS）、バッチ硬度/引張/圧縮永久歪み試験結果、寸法検査報告書、および摩耗または流体適合性に関する第三者試験報告書が必要です。重要なプログラムについては、ロット番号に紐付けられた製造工程フローおよびトレーサビリティ記録をご請求ください。

6. メンテナンス チームは現場でスクレーパー シールをどのくらいの頻度で検査する必要がありますか?

点検頻度は、デューティサイクルと環境によって異なります。摩耗が激しい箇所では、定期的な油圧サービス（例：月1回／四半期ごと）ごとに点検してください。リップの摩耗、変形、スクレーパーの裏側に詰まった汚染物質の有無を確認してください。リップの摩耗がベンチテストで設定された許容閾値に近づいたら、積極的に交換してください。

お客様のアプリケーションに適したスクレーパーシールの選定や試験について、専門家のサポートが必要ですか？Polypacにご連絡いただければ、技術コンサルティング、サンプル試験、そしてカスタマイズされたシーリングソリューションをご提供いたします。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、ダストリングなどの製品ラインナップをご覧いただき、お見積もりをご依頼ください。Polypacのチームが試験マトリックスを作成し、調達と認定をサポートする認定試験レポートをご提供いたします。

参考文献と参考文献: この記事で引用されているISOおよびASTM規格は、以下からアクセスできます。ISOそしてASTMインターナショナルシールの基礎に関する背景情報については、主要なシールメーカーの技術資料やトライボロジーに関する文献（例：PTFE、Oリング）。