スクレーパーシールの材質比較：PU、NBR、PTFE、ゴム

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、油圧・空気圧システムにおいて、シリンダーへの汚染物質の侵入を防ぎ、内部シールとベアリングを保護する重要な部品です。本稿では、索引付けと地域的および世界的な関連性の観点から、PU、NBR、PTFE、エラストマーゴムといった材料の選択肢を概説し、用途（建設機械、移動式油圧機器、産業用プレス機）と環境要因（研磨粉塵、化学物質への曝露、極端な温度）別に、それぞれの優れた点を明らかにします。特定の設置における適合性を確認する際は、油圧シールの参考文献や材料データシートなどの信頼できる情報源を引用してください。油圧シール — Wikipedia）。

スクレーパーシールの仕組みと主要な性能基準

機能と一般的な設置

スクレーパーシール（ワイパーリングまたはダストワイパー）は、ロッドまたはピストンの外側に配置され、ロッドがシリンダー内に引き込まれる際に汚れ、砂、水分を掻き落とし、内部のダイナミックシールリップを保護します。シールスタックの一般的な構成部品には、プライマリダイナミックシール（ロッドまたはピストンシール）、バックアップリング、そして最外側のスクレーパー/ワイパーが含まれます。これらの形状、リップ設計、および材質によって、接触圧、微粒子除去、および耐摩耗性が決まります。一般的な背景情報については、油圧シールの概要（ウィキペディア）。

主な選定基準

スクレーパーシールを選定する際、エンジニアは耐摩耗性、ロッドの傷付きを防ぐための低摩擦性、潤滑剤や洗浄剤との化学的適合性、温度範囲、硬度（ショアA）、そして取り付け時の堅牢性を最優先します。現場での信頼性は、適切な溝設計と正確な締まりばめにも左右されます。一般的な故障モードとしては、リップの摩耗、鋭利な粒子による裂傷、不適合流体による膨潤、寒冷時の弾性低下などが挙げられます。

標準とテスト

材料とシールの性能は、多くの場合、業界の慣行や加速摩耗試験に基づいて検証されます。複合材料の挙動を比較するために、関連規格やハンドブック（シールメーカーの技術ガイドやISO試験方法など）が使用されます。一般的な材料特性については、PTFE（PTFE — Wikipedia）、ポリウレタン（ポリウレタン — Wikipedia）、ニトリルゴム（ニトリルゴム — Wikipedia）。

材質の比較：PU（ポリウレタン）、NBR、PTFE、エラストマーゴム

各資料の概要

ポリウレタン（PU）：優れた耐摩耗性と耐荷重性で知られ、重機のスクレーパーシールや摩耗しやすい移動式油圧機器によく使用されます。材質概要（ポリウレタン — Wikipedia）。

ニトリルゴム（NBR）：優れた耐油性と中程度の耐摩耗性を備えた多用途のエラストマー。一般的な油圧サービスのOリングやワイパーに広く使用されています。（ニトリルゴム — Wikipedia）。

PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）：優れた耐薬品性、耐高温性、低摩擦性を備え、汚染環境や化学的に腐食性の高い環境に最適です。PTFEベースのワイパーには、耐摩耗性を高めるために充填剤（ブロンズ、カーボン、ガラスなど）が添加されることがよくあります。（PTFE — Wikipedia）。

一般的な「ゴム」系エラストマー：天然ゴム、EPDM、FKM（バイトン）、シリコンなどが含まれます。それぞれに長所と短所があり、EPDMは耐候性・耐蒸気性に優れ、FKMは耐高温性・耐薬品性に​​優れ、天然ゴムは弾性に優れていますが耐油性は劣ります。エラストマーの特性については、メーカーのデータシートやポリマーの参考資料を参照してください。

パフォーマンス概要表

注記：温度および硬度の範囲は代表値です。正確な範囲については、必ず特定の化合物のデータシートおよびサプライヤーの技術資料を参照してください。一般的な材料参照：PTFE、ポリウレタン、NBR。

充填剤がPTFEの性能を変える仕組み

PTFEは本来低摩擦ですが、摺動スクレーパー用途では摩耗しやすい場合があります。青銅、カーボン、グラファイト、MoS2、ガラスなどの充填材は、耐摩耗性と耐荷重性を大幅に向上させます。シール材における充填PTFEの歴史的進化は、摩耗が重要な表面を対象とする青銅充填PTFEから始まりました。Polypacは当初、低摩擦と耐久性のバランスをとるために、充填PTFEコンパウンド（青銅、カーボン、グラファイト、MoS2、ガラス）を専門としていました。

アプリケーション重視の材料選択とトレードオフ

PUを選択する場合

研磨剤による汚染が著しく、頻繁に作動し、機械的負荷が大きい用途（掘削ロッド、林業機械など）には、ポリウレタン製スクレーパーシールをお選びください。ポリウレタンは高い引裂抵抗と耐摩耗性を備えているため、リップの摩耗や粒子の侵入によるダウンタイムを最小限に抑えることができます。一般的な欠点としては、特定の溶剤やオゾンへの曝露による性能低下が挙げられます。潤滑剤と環境に適したPUグレードをご指定ください。

NBRが適切な場合

NBRは、石油系作動油を使用するシステムにおいて、経済性に優れた汎用性の高い素材です。軽度から中程度の汚染があり、動作温度が使用範囲内にある場合は、NBRワイパーをご使用ください。NBRコンパウンドは費用対効果が高く、様々なショア硬度のものが幅広く入手可能です。

化学的性質や温度が問題となる場合はPTFEを検討してください

PTFEベースのスクレーパーシールは、化学的に腐食性の高い環境（溶剤洗浄、腐食性流体）や高温シリンダーにおいて優れた性能を発揮します。研磨や摺動負荷の高い用途には、充填PTFEを使用することで、低摩擦を維持しながら耐摩耗性を高めることができます。ただし、コストが高く、高圧用途ではコールドフローによるはみ出しを防ぐための適切な溝設計が必要となるなどの制約があります。

エラストマーゴム（EPDM、FKMなど）の選択

耐候性、蒸気、または特定の化学適合性要件がある場合は、特殊エラストマーをお選びください。耐水性／耐蒸気性および耐オゾン性にはEPDM、高温および耐燃料／耐油性にはFKMが適しています。耐摩耗性は製品によって異なります。摩耗が激しい用途では、より強度の高いリップ材（PUまたは充填PTFE）と組み合わせるか、複合ワイパーを使用してください。

設計、テスト、保守に関する推奨事項

溝の設計と設置

ワイパーの性能は、正しい溝形状と適切な締まりばめによって決まります。リップの過度な締まりばめは摩擦と摩耗の増加を招くため、避けてください。締まりばめが不十分だと、流体のバイパスや微粒子の侵入につながります。ダイナミックロッドの場合、真円度と表面仕上げは推奨Ra値内に維持してください（シールサプライヤーのガイドラインを参照してください）。

材料試験と検証

代表的な汚染、温度、潤滑条件下で、候補材料の試作およびフィールド試験を実施してください。加速摩耗試験および化学的適合性確認（膨潤、硬度変化）を実施してください。可能な限り標準化された試験方法を使用し、試験手順についてはシールハンドブックを参照してください（油圧シールの概要）。

メンテナンスと交換間隔

運転環境に基づいて点検スケジュールを策定してください。例えば、粉塵が極めて多い場合は毎日目視確認、中程度の汚染の場合は四半期ごとの点検、摩耗が認められた場合は積極的に交換してください。現場での迅速な交換に備えて、予備のワイパーキットを保管しておいてください。ロッドの傷や潤滑油の汚染を監視することで、多くの故障を早期に発見できます。

ポリパック：機能、製品範囲、そして専門メーカーを選ぶ理由

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。

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ました。Polypacの主要製品ラインには、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。

ポリパックを選ぶ理由：大規模な生産能力、充填PTFE技術に関する深い専門知識（低摩擦かつ耐摩耗性に優れたスクレーパーソリューションに不可欠）、そして研磨性、高温性、化学的に侵食性の高い環境向けにカスタマイズされたソリューションを可能にする幅広い材料ポートフォリオ。研究機関との長期的なパートナーシップは、継続的なコンパウンド開発と品質検証を支えています。

クイック選択チェックリストと最終的な推奨事項

チェックリスト

• 主な脅威（摩耗、化学、温度、風化）を特定します。
• 潤滑剤の種類と洗浄プロセス（溶剤、洗剤）を定義します。
• ベースライン材質を選択します: 摩耗用には PU、一般的なオイルサービス用には NBR、化学薬品/高温用には PTFE (充填済み)、天候/蒸気/燃料用には特殊エラストマー。
• さまざまな課題に対応するには、複合材またはマルチマテリアル ワイパー (例: PTFE または TPU リップ付きのエラストマー ボディ) を検討してください。
• プロトタイプとフィールドテストを実施し、ロッドの仕上げと溝の許容誤差を検査します。

最終勧告

スクレーパーシールに最適な材料は一つではありません。選択はトレードオフです。摩耗が激しい場合や移動式油圧システムではPUを優先してください。低コストで一般的な油圧サービスにはNBRが実用的です。極端な温度や腐食性の高い化学物質にはPTFE（できれば充填剤入り）を、特殊な環境暴露には適切なエラストマー（EPDM、FKM）を指定してください。Polypacのようなテクニカルシールサプライヤーと設計段階の早い段階で連携し、配合、形状、試験検証をお客様の使用条件に適合させてください。

よくある質問

1. 砂地で稼働する掘削機に使用するスクレーパーシールにはどのような材質を選択すればよいですか?

ポリウレタン（PU）は、優れた耐摩耗性と耐引裂性を備えているため、一般的に最適な選択肢です。適切な硬度（例：ショアA 80～95）を備えた高耐久性グレードを検討し、お使いの油圧作動油との適合性を確認してください。

2. PTFE ワイパーは高速ロッドに適していますか?

純PTFEは摩擦が非常に低く、高速ロッドには有利ですが、コールドフローや中程度の摩耗が発生する場合があります。低摩擦と耐摩耗性の向上を両立させるため、充填剤入りPTFE（ブロンズ、カーボン、MoS₂）がよく使用されます。はみ出しを防止するために、動的シールスタックと溝の設計を検討してください。

3. NBR ワイパーをリン酸エステル油圧作動油と一緒に使用できますか?

NBRは一般的にリン酸エステルや一部の合成油との相性が悪いため、リン酸エステルを使用する場合は、FKM（Viton）または特殊配合のフッ素エラストマーの使用をご検討ください。必ず特定の流体で試験を行ってください。

4. スクレーパーシールはどのくらいの頻度で点検または交換する必要がありますか?

点検頻度は運転条件によって異なります。汚染度の高い環境では毎日、中程度の環境では四半期ごとに点検してください。リップの摩耗が目視できる場合、ロッドの傷が見られる場合、またはシリンダー内に汚染物質が見つかった場合は交換してください。

5. 1 つのスクレーパー設計で複数の材料を混在させることはできますか?

はい。複合スクレーパー（例：エラストマー本体にPTFEまたはPUワイピングリップを装着したもの）は、シールの柔軟性と耐摩耗性のバランスをとるために一般的に使用されています。複合設計は、さまざまな環境条件下でも耐用年数を延ばすのに役立ちます。

6. サプライヤーの材料に関する主張をどのように検証すればよいですか?

技術データシート、加速摩耗試験結果、材料証明書（例：原材料のトレーサビリティ）、および類似用途の事例をご請求ください。信頼できるサプライヤーは、試験データを提供し、材料選定と溝設計をサポートします。

適切なスクレーパーシール材質の選定、試験プロトコル、またはカスタム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、試作開発、製品サンプルのご提供を承っております。製品ラインナップのご確認やお見積もりの​​ご依頼は、営業およびエンジニアリングチーム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、幅広い製品を取り揃えております。

参考文献および参考文献: PTFE (ウィキペディア）、ポリウレタン（ウィキペディア）、ニトリルゴム（ウィキペディア）、油圧シールの概要（ウィキペディア）。