往復動シールは産業機器において重要な部品であり、静的シールよりもはるかに過酷な条件下で動作します。優れた往復動シールリングは、動摩擦、圧力衝撃、温度変化といった様々な条件下で長期的な安定性を維持する必要があります。この記事では、往復動シールリングに求められるコア性能を詳細に解説し、最適な材料について分析します。
I. 往復動シールリングのコア性能要件
- 低摩擦と高耐摩耗性の最適バランス：これは最も重要な性能特性です。低摩擦は運動抵抗を低減し、エネルギー消費を抑え、過熱や「スティックスリップ」現象を防止します。高い耐摩耗性はシールの耐用年数に直接影響を及ぼします。この2つはバランスが取れており、同等に重要です。
- 信頼性の高いシール能力: シールは基本的な役割です。シールは、往復運動や圧力変動下でも内部媒体の漏れを効果的に防止し、外部からの汚染物質の侵入を遮断し、クリーンで効率的なシステム運用を確保する必要があります。
- 優れた媒体耐性と温度耐性シール材は、作動媒体（例：油圧油、化学薬品）による浸食に対して、膨潤や軟化を起こさずに耐えなければなりません。同時に、機器の動作温度範囲内で弾性と機械的特性を維持する必要があります。
- 優れた弾力性と追従性: シールリングは、わずかな隙間、ピストンロッドとシリンダーバレル間の偏心、およびシールリング自体の摩耗を自動的に補正し、漏れを防ぐためにしっかりとした接触を維持できるだけの十分な弾力性を備えている必要があります。
- 押し出し抵抗と高い機械的強度: 高圧下では、可動部品間の隙間に押し出されて永久的な損傷を引き起こすのを防ぐために、シーリング リングには十分な強度と硬度が必要です。
II. 往復動シールに適した一般的な材料
上記の性能を達成するには、材料の選択が鍵となります。以下に、いくつかの主流の材料とその特性をご紹介します。
| 材質カテゴリー | 利点 | 制限事項 | 主なアプリケーションシナリオ |
|---|---|---|---|
| ポリウレタン（PU） | 優れた耐摩耗性、高い機械的強度、優れた押し出し耐性 | 耐高温性および耐水性が低い（高温で加水分解する可能性がある） | 中高圧油圧システムに最適、高負荷、高摩耗用途に適しています |
| 充填ポリテトラフルオロエチレン（充填PTFE） | 最も低い摩擦係数優れた耐高温性と耐薬品性 | 弾力性が低く、コールドフローを起こしやすいため、通常はエラストマー（Oリングなど）と組み合わせて使用されます。 | オイルフリー潤滑、高温、腐食性の高い媒体、および極度の摩擦要件のある用途に適しています。 |
| ニトリルゴム（NBR） | 優れた耐油性、優れた弾力性、コスト効率に優れています | 高温およびオゾンに対する中程度の耐性 | 最も広く使用されている汎用材料で、ほとんどの鉱油ベースの油圧油と標準条件に適しています。 |
| 水素化ニトリルゴム（HNBR） | 耐高温性、耐オゾン性、耐摩耗性が大幅に向上NBRの耐油性を維持しながら | ニトリルゴムよりもコストが高い | 高温耐性と耐久性が求められる厳しい用途（例：自動車エンジン、エアコンコンプレッサー） |
| フッ素エラストマー（FKM/Viton®） | 優れた耐高温性と耐薬品性（酸、燃料） | コストが高く、低温弾性が低い | 高温、高圧、および強力な化学物質が存在する過酷な環境（例：自動車燃料システム、化学産業） |
まとめ
往復シールリングの選択は体系的なプロセスです。パフォーマンスが要件を定義し、材料がソリューションを提供します。一般的に、ポリウレタンは優れた耐摩耗性と耐はみ出し性により、高圧油圧用途で広く使用されています。充填PTFEは超低摩擦性により、高速、高温、腐食性の高い用途において比類のない性能を発揮します。一方、ニトリルゴムとその強化バージョン（HNBR、FKM）は、温度、耐油性、コスト要件に基づき、標準条件から過酷な条件まで幅広い条件に対応します。コア性能と材料特性の関係を理解することが、適切な選択を行い、機器の安定した動作を確保するための鍵となります。
投稿日時: 2025年10月21日