ロータリーシールの主要材質：PTFE、NBR、FKMの比較

ロータリーシールに適した材料の選択

回転シールにおける材料選択が重要な理由

ロータリーシールは、流体の漏れを抑制し、汚染物質を遮断し、回転部品と固定部品間の動的な動きに耐えなければなりません。材料特性は、摩擦、摩耗、耐薬品性、耐熱性、圧縮永久歪み、そして耐用年数に直接影響します。不適切な材料を選択すると、故障の頻繁化、予期せぬダウンタイム、そしてライフサイクルコストの増大につながります。

主な選択要因

重要な要素は、動作温度、媒体適合性（作動油、燃料、水グリコール、溶剤）、圧力、表面速度、シャフト仕上げ、動的または静的シール、環境曝露（オゾン、紫外線、粉塵）です。生産規模を拡大する際には、コストと製造性も重要です。

このガイドがどのように役立つか

この記事は、エンジニア、メンテナンスマネージャー、調達担当者が、回転シール材としてPTFE、NBR、FKMを迅速に比較し、一般的な故障モードを理解し、選定ルールを策定するのに役立ちます。また、高度な材料開発能力と特殊な要件に対応するカスタム生産能力を備えたサプライヤーも紹介しています。

材質の詳細: PTFE、NBR、FKM

各ポリマーの概要

PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）は、極めて低い摩擦、優れた耐薬品性、そして広い温度範囲で知られる半結晶性フッ素ポリマーです。NBR（ニトリルブタジエンゴム）は、耐油性や一般的な油圧シール材として広く使用されている、石油由来の多用途エラストマーです。FKM（フッ素エラストマー、商品名：Vitonなど）は、NBRと比較して優れた耐熱性と耐薬品性を備えた高性能エラストマーです。

並べて比較

以下の表は、ロータリーシールの選定に関連する一般的なエンジニアリング特性をまとめたものです。値は代表的な範囲を示しており、特定のグレードや充填剤によって性能が大きく左右されます。

複合ソリューションを優先する場合

複合シールは、PTFE摺動面とエラストマー系エナジャイザー（PTFEにゴムを接着したもの、またはスプリング付きPTFE）を組み合わせたものです。これらのハイブリッドシールは、PTFEの低摩擦性と耐薬品性を維持しながら、十分なシール力とシャフトのミスアライメントへの適応性を維持します。摩擦、摩耗、耐油性のバランスが求められる多くの回転用途では、PTFE/エラストマー複合シールが最適な選択肢となることがよくあります。

テストと検証のベストプラクティス

候補材料は、温度、圧力、軸回転速度、流体の化学組成を再現するベンチテストで検証します。加速寿命試験、ショア硬度試験、圧縮永久歪み試験（ISO 815準拠）、トライボメータによる摩擦摩耗試験を実施することで、選定の根拠となるデータが得られます。トレーサビリティの高い試験報告書を作成し、サプライヤーとのフィードバックループを維持することで、継続的な改善を図ります。

ポリパック：機能、製品、そしてそれが重要な理由

ポリパックの概要

Polypac は、シール製造、シール材料の開発、特殊な作業条件向けの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的かつ技術的な油圧シール製造業者およびオイル シール サプライヤーです。

生産規模、研究開発、製品範囲

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。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。

素材と歴史的強み

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。

主な製品と競争優位性

ポリパックは、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製造しています。主な競争優位性は以下の通りです。

• PTFE コンパウンドに関する深い専門知識と、要求の厳しい回転用途向けの充填 PTFE の開発実績。
• 包括的な社内生産とテストにより、厳格な品質管理と迅速な反復が可能になります。
• 大学との長期的な研究開発パートナーシップにより、材料の革新とカスタマイズされた配合をサポートします。
• 大規模な製造能力により、品質を維持しながら競争力のある価格を実現。

ポリパックに連絡するタイミング

ポリパックは、カスタムロータリーシール設計、高摩耗性または耐薬品性用途向けの特殊PTFE充填リップシール、材料適格性試験、あるいは一貫した品質で生産規模を拡大する必要がある場合など、あらゆるニーズに対応いたします。PTFE、エラストマー、ハイブリッドシールに関する専門知識を結集したポリパックは、摩擦、耐摩耗性、耐薬品性のバランスが求められる用途において、実用性の高いパートナーです。

よくある質問

1. 高速回転軸に最適な材質は何ですか?

表面速度が高い場合、低摩擦と優れた耐摩耗性が優先されます。シャフト仕上げと放熱性が適切に管理されていれば、充填PTFEまたはPTFEベースの複合材料が最適な選択肢となることがよくあります。FKMは、良好な潤滑性と組み合わせることで、中程度の高速回転にも使用できます。

2. NBR は現代のバイオ油圧流体と一緒に使用できますか?

標準的なNBRは、一部のバイオベース油圧作動油中で膨潤または劣化する可能性があります。適合性を高めるには、特別に配合されたNBRグレードを使用するか、FKM/FFKMをご検討ください。必ずサプライヤーの適合性チャートとラボ試験でご確認ください。

3. シャフト仕上げはシール寿命にどのように影響しますか?

シャフトの仕上げは摩擦と摩耗に大きな影響を与えます。多くのロータリーシールでは、Ra 0.2～0.8 μmが推奨されています。仕上げが粗すぎると摩耗が増大し、滑らかすぎると潤滑剤の保持が阻害される可能性があります。表面硬度と振れ制御も非常に重要です。

4. エラストマーシールと PTFE シールは、どのような場合に選択すればよいですか?

低コストのソリューション、低速シール、そして弾性が接触維持に役立つ場合は、エラストマー（NBR/FTM）をお選びください。耐薬品性、耐熱性、または超低摩擦/摩耗寿命を重視する場合は、PTFEをお選びください。複合設計は、多くの場合、最適な妥協点となります。

5. 高圧時の押し出しを軽減するにはどうすればよいですか?

バックアップリングの使用、リップ断面積の増加、または硬度の上昇、あるいは特定のFKMコンパウンドなど、耐圧縮永久歪み性に優れた材料の選定などが挙げられます。非常に高圧の場合は、はみ出し防止機能を備えた金属補強シールや成形シールの設計をご検討ください。

6. シール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?

材料データシート、圧縮永久歪み試験（ISO 815）、引張強度および伸び率、硬度（ショア）、動摩擦／摩耗試験レポート（入手可能な場合）、および流体との適合性試験結果をご請求ください。重要な用途の場合は、シミュレーションされた使用条件下でのサンプル実行データもご請求ください。

個別のガイダンス、製品サンプル、またはカスタム配合と生産量に関するご相談については、Polypac のエンジニアリング チームにお問い合わせの上、回転シール要件を評価して見積りをご依頼ください。

お問い合わせ / 見積もり依頼:技術相談、材料データ、製品サンプルについては、Polypacまでお問い合わせください。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、ダストリングなどについては、Polypacのウェブサイトをご覧いただくか、営業担当までお問い合わせください。

参考文献

• PTFEの特性と用途 - MatWeb材料データベース。https://www.matweb.com/ (アクセス日 2025-01-04)
• フッ素エラストマー（FKM）の概要 - ASTM / 業界文献。https://www.astm.org/（アクセス日：2025年1月4日）
• ニトリルゴム（NBR）の特性 - ポリマー科学の情報源とデータシート。https://www.chemours.com/（アクセス日：2025年1月4日）
• シール設計のベストプラクティス - パーカー・ハネフィン社の技術リソース。https://www.parker.com/ (アクセス日 2025年1月4日)
• ロータリーシールのトライボロジーと表面仕上げに関するガイダンス - SKF技術出版物。https://www.skf.com/ (アクセス日 2025年1月4日)
• ISO 815-1:2014 加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム - 圧縮永久歪の測定。https://www.iso.org/standard/ (アクセス日 2025-01-04)

注：材料の性能は、サプライヤーのグレードと充填剤パッケージによって異なります。必ずグレード固有のデータシートを請求し、アプリケーションレベルの検証テストを実施してください。