ピストンシールリングの主要 5 種類の材質を比較: 実際に漏れを止められるのはどれか?

機械の油圧バイパスや圧力低下に悩まされていませんか？適切なものを選ぶことで油圧シリンダーシール材これは、5,000 時間稼働するマシンと 1 週間で故障するマシンの違いとなることがよくあります。

でポリパック工業技術2008年の創業以来、私たちは10年以上にわたるシーリングデータを分析してきました。現実は単純です。「完璧な」ユニバーサルシールは存在しませんが、あなたの特定の用途。このガイドでは、マスターするのに役立つ上位5つの材料をランク付けしています。ダイナミックシーリング漏れ防止。

重要なポイント：シーリング材のチートシート

• ポリウレタン（PU）：高圧摩耗耐性の総合的な最良の選択肢です。
• PTFE（テフロン）:低摩擦性と耐薬品性に​​優れています。
• FKM（バイトン）:極度の熱用途（> 200°C）に必須。
• リークされた現実:故障の 41% は材料の欠陥ではなく、汚染が原因です。
• 未来のテクノロジー:2026 複合ブレンドにより、サービス間隔が 40% 延長されます。

ピストン シール リングとは何ですか? なぜ漏れるのですか?

ピストン シール リングは、ピストン ヘッドに取り付けられてシリンダー ボアを密閉し、流体のバイパスを防止してシステム圧力を維持する動的シール コンポーネントです。

流体を保持するロッドシールとは異なり内部シリンダー内では、ピストンシールが動きをスムーズにしています。シールに漏れがあると、シリンダーのパワーが低下し、ドリフトが発生します。漏れは主に以下の3つの要因によって発生します。

1. 圧縮永久歪み:材料はシリンダー壁に対して跳ね返る能力を失います。
2. 押し出し：高圧により、シールがピストンとボアの間の隙間に押し込まれます。
3. 摩耗：汚染物質がシール表面に傷をつけます。

MDPIが発表した統計調査によると、液体汚染と油汚染は約油圧シリンダーの故障の41.1%そのため、材料の硬度と弾力性が重要な要素となります。

素材その1：ポリウレタン（PU）—高圧に耐える主力素材

ポリウレタン (PU) は、ゴムエラストマーに比べて優れた耐摩耗性と引張強度を備えているため、高圧油圧の業界標準となっています。

重機、掘削機、鉱山機械を運転する場合、PUは最良の防御策です。PUは次のような点で優れています。シール押し出し抵抗つまり、圧力スパイクが 5,000 PSI 以上に達しても破れません。

ポリウレタンを選ぶ理由

• 押し出し抵抗:大きな隙間も破損することなく埋められるほど頑丈です。
• 摩耗処理:NBR よりも微量粒子汚染による損傷に耐性があります。
• 応用：移動式油圧装置や大型工業用プレスに最適です。

専門家の見解:Polypac の 10,000 平方メートルの施設では、高度な射出成形技術を利用して、破裂圧力耐性を最大限に高めるカスタム PU プロファイルを作成します。

素材その2：PTFE（テフロン）—低摩擦グライダー

PTFE (ポリテトラフルオロエチレン) は、摩擦係数が非常に低いため、高速用途や化学的に攻撃的な環境に最適です。

比較するとPTFEとポリウレタンのピストンシール違いは明確です。PUは強度によって漏れを止めますが、PTFEは摩耗の原因となる摩擦を排除することで漏れを止めます。しかし、純粋なPTFEは非弾性であるため、ボアとの接触を維持するために、ほとんどの場合、その下にエラストマー製のエナジャイザー（Oリングなど）が必要です。

ポリパックのメリット：充填PTFE

純粋なテフロンは柔らかくなりがちです。これを防ぐために、私たちは充填PTFE化合物:

• ブロンズ充填:高圧摺動時の圧縮強度を向上します。
• カーボン充填:熱伝導性と耐摩耗性が向上します。
• ガラス入り:過酷な酸/アルカリ環境でも耐薬品性を発揮します。

材料3: NBR（ニトリル）—コスト効率の高い標準

ニトリル (NBR) は、汎用空気圧および低圧油圧シーリング用の最も一般的でコスト効率に優れたエラストマーです。

NBRはシーリング界における「定番」の素材です。標準的な産業用エアシリンダーや鉱油を使用する低負荷油圧装置には完璧に機能します。しかし、ポリウレタンのような高い強度やFKMのような幅広い温度範囲には及びません。

長所と短所

• 長所:非常に低コストで、石油系オイルに対する耐性が優れています。
• 短所:オゾン/紫外線耐性が低い（屋外で使用しないでください）ため、シール押し出し抵抗高圧下で。

材料 #4: FKM (バイトン) - 熱シールド

FKM (フッ素エラストマー) は、200°C (400°F) を超える温度でもシールの完全性を維持するように設計された特殊な高性能ゴムです。

標準的なゴムは、極度の熱にさらされると溶けたり、脆いプラスチックに硬化したりします。高温ピストンリングFKM 製は弾力性を保ち、熱ストレスによってシール部分が割れることはありません。

FKMを使用する場合

• 航空宇宙:ジェットエンジンアクチュエーター。
• 自動車:燃料システムと燃焼環境。
• 製鉄所:炉の近くの油圧装置。

Chemours 社によれば、Viton (FKM) は、NBR では数時間で機能しなくなる 204°C までの連続動作温度でも機械的特性を無期限に維持します。

素材 #5: 青銅と鋳鉄 - 重金属

金属製ピストンリングは、ポリマーシールでは耐熱性や速度が確保できない極度の衝撃負荷がかかる用途や内燃機関で使用されます。

これらは「ゼロリーク」シールではありません。ガスまたは流体の圧力を利用してリングをシリンダー壁に押し付けます。わずかな量のバイパス（ブローバイ）は許容しますが、ソフトシールと比較すると寿命は事実上無限です。

最適なアプリケーション

• 衝撃を吸収する油圧ストラット。
• ディーゼルエンジンのピストン。
• 超高速ラム。

材質を超えて：シールが機能しない理由（ギャップ分析）

シリンダーのハードウェアが許容範囲外であったり、表面仕上げが粗すぎると、最高の材質であっても漏れが発生します。

1. 押し出しギャップ

ピストン径とシリンダーボア径の隙間が「押し出し隙間」です。この隙間が大きすぎると、圧力によってシール材が押し込まれ、シールが切れてしまいます。

• 解決：バックアップ リングを使用するか、より高いデュロメータ (より硬い) のポリウレタンに切り替えます。

2. 表面仕上げ（Ra）

シリンダーボアが滑らかすぎると、シールが潤滑油をすべて拭き取り、摩擦熱が発生します。粗すぎると、サンドペーパーのような働きをします。

• 理想のラー：PTFE および PU シールの場合は 0.1 ～ 0.4 µm。

3. 液体の汚染

流体清浄度に関するISO 4406規格では、目に見えない粒子（4～14ミクロン）がシール摩耗の主な原因であると明記されています。55ガロンドラムに小さじ1杯の汚れが混入するだけで、システムの性能を低下させる可能性があります。

漏れゼロを保証する設置に関する専門家のヒント

不適切な取り付けは、シールがすぐに破損する一番の原因であり、多くの場合、切れ目や螺旋状のねじれが生じます。

1. インストール ツールを使用する:ドライバーは絶対に使用しないでください。PUシールを傷つけずに伸ばすには、適切なコーン＆スリーブ工具を使用してください。
2. たっぷりと潤滑する:シールは濡れた状態で取り付けてください。乾いた状態で取り付けると、すぐに微小な裂け目が生じます。
3. 面取りをチェック:シリンダーの導入面取りが角度がついており（通常 20 ～ 30 度）、バリがなく、シールがゆっくりと導入されることを確認します。

2008 年以来、Polypac は大学や研究機関と協力してこれらのインストール プロトコルを改良し、カスタム ソリューションが最初のサイクルから確実に機能するようにしています。

結論

適切なピストンシールリングを選択するには、次の 3 つの変数のバランスを取る必要があります。圧力、温度、摩擦。ポリウレタンは高負荷油圧装置に最も適しており、PTFE は高速アプリケーションで主流ですが、「最良」のシールは特定の動作環境に合わせて設計されたシールです。

漏れによる効率や予算の浪費を防ぎましょう。標準Oリングでも、カスタム仕様のブロンズ充填PTFEプロファイルでも、ポリパック工業技術シーリングの課題を解決するための製造能力と技術的専門知識を備えています。

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