高圧、高速、激しい摩耗を伴う極端なシール環境では、アラミド繊維強化シール重要な防御ラインとして機能します。高強度アラミド繊維と耐油性ゴムを組み合わせることで、これらのシールは回転軸、往復ピストン、バルブ用途において比類のない耐はみ出し性と耐摩耗性を発揮します。以下は、その主要特性の詳細な分析です。
コア構造：剛性と柔軟性の相乗効果
ザ「サンドイッチ構造」 （ゴムマトリックス-補強布-ゴムマトリックス）により画期的な性能を実現：
- 高強度「スケルトン」：アラミド繊維層
- 押し出し抵抗アラミド繊維（ケブラー®など）は、70～200 GPaの弾性率で鋼鉄の5倍の強度（> 3000 MPa）を備えています。
- 耐熱性: 200℃連続使用(ピーク230℃)、合成繊維を上回る性能。
- 自己潤滑: 摩擦係数は0.1～0.2（鋼鉄同士）と低い。
- 耐摩耗性: ナイロンの10倍、ポリエステルの5倍の耐久性があります。
- 柔軟な「筋肉」：ゴムマトリックス
- 弾性シーリング: NBR、FKM、または HNBR は初期のプリロード シーリングを提供します。
- メディア互換性: 燃料/酸/溶剤耐性に合わせてカスタマイズ可能。
- 相乗効果
- 布地がゴムのはみ出しを抑制し、ゴムが布地の摩耗を防ぎます。
- 二重シール：弾性プリロード + ファイバーバリア。
パフォーマンス比較表
| パラメータ | アラミド繊維シール | 純ゴムシール | 金属補強シール |
|---|---|---|---|
| 最大圧力 | 80～100MPa | 20～40MPa | >100 MPa |
| 押し出し抵抗 | ★★★★★ | ★★☆☆☆ | ★★★★★ |
| 耐摩耗性 | ★★★★☆（研磨剤） | ★★☆☆☆ | ★★★★☆ |
| 最大線速度 | 20～30メートル/秒 | ≤15 m/s | ≤5 m/s（潤滑） |
| 衝撃荷重適応性 | 素晴らしい | 良い | 貧弱（脆い） |
| 重さ | 軽い（1.4 g/cm³） | ライト | 重い（7.8 g/cm³） |
主な用途
- 高負荷油圧（>50 MPa）
- 掘削機/シリンダーピストンシール。
- 防噴装置（105 MPa のケーススタディ、変形量 < 0.3 mm）。
- 高速回転（>15 m/s）
- 風力タービンのヨーベアリング、遠心ポンプシャフト（摩耗 1/8 対 PTFE）。
- エクストリームバルブ
- 発電所バルブ（200℃＋40MPa）。
- 石炭スラリーバルブ（耐摩耗性）。
- 特殊機器
- 航空機の着陸装置（金属より40％軽量）。
設計とメンテナンス
- 構造最適化
- 45°クロスプライ: 押し出し抵抗が 200% 向上します。
- 段階的な密度: 高圧帯では4～8層。
- ゴムマトリックスの選択
状態 推奨ゴム プロパティ 燃料（>150°C） FKM 耐薬品性 潤滑剤（135℃） HNBR 低圧縮永久歪み 水グリコール EPDM 耐加水分解性 - 障害予防
故障モード 原因 解決 剥離 ゴムと布の接着不良 熱加硫を使用する 繊維のほつれ 過剰圧縮（>30%） 15～25%に制限 溝摩耗 汚染 80μmのプレフィルターを追加
結論:
アラミド繊維シールは、不可能を可能にしました。「圧力に対する剛性、摩耗に対する柔軟性」:
- 80 MPa を超える油圧システムに耐えます。
- 自己潤滑により30m/sで動作します。
- 研磨媒体での耐用年数が 5～10 倍に延長されます。
標準的なシールよりも3～8倍高価であるにもかかわらず、「究極の防衛線」海洋掘削、風力タービン、重機の分野で圧力と速度の限界を継続的に再定義しています。
投稿日時: 2025年7月15日