ゴムシールは、産業機器、自動車、航空宇宙、そして日用品に欠かせない重要な部品です。その性能は、システムのシール性能、安全性、そして耐用年数に直接影響を及ぼします。ゴム材料は、化学構造や物理的特性が異なるため、それぞれに適した使用条件が大きく異なります。不適切な選定や使用は、漏れや故障につながり、深刻な場合には機器の故障や安全上の事故につながる可能性があります。そのため、様々な材料で作られたシール材を使用する際の注意事項を理解することは非常に重要です。
この記事では、一般的なゴム製シーリング材の特性と使用時の主な注意事項を体系的にまとめ、実用的な参考ガイドを提供します。
I. 一般的な注意事項（すべての材料に適用）
特定の材料について説明する前に、すべてのゴム製シールに対して従うべき一般的なガイドラインを以下に示します。
- 正しいインストール:取り付け前に、シーリング溝が清潔で、バリや損傷がないことを確認してください。無理に取り付ける際は、鋭利な工具は使用しないでください。リップのめくれ、傷、ねじれを防ぐため、専用の取り付け工具を使用し、適切な潤滑剤（グリースまたは媒体に適合したシリコングリース）を塗布することをお勧めします。
- 過度なストレッチを避ける:取り付け時には、永久変形や内部損傷を防止するために、シール材の最大伸び率を超えないようにしてください。
- 保管条件:シールは、オゾン発生源（モーター、高電圧電気機器など）から離れた、涼しく乾燥した暗い場所に保管してください。理想的な保管温度は5～25℃です。長期保管による劣化を防ぐため、「先入れ先出し」の原則に従ってください。
II. 特定のシール材に関する注意事項
以下では、いくつかの主流のゴム材料について、その特性と注意事項について詳しく説明します。
1. ニトリルゴム（NBR） - 万能オイルシールの王者
- 特徴:石油系作動油、潤滑油、燃料、その他の鉱油や炭化水素溶剤に対する優れた耐性、優れた耐摩耗性と気密性。しかし、オゾン、ケトン、エステル、塩素化炭化水素に対する耐性は低い。.
- 注意事項:
- メディア互換性:リン酸エステルベースの油圧作動油 (Skydrol など)、ブレーキ液 (DOT3/DOT4)、ケトン類 (アセトンなど)、エステル溶剤での使用は絶対に避けてください。
- 温度範囲:標準NBRは通常、-40℃から+120℃の範囲の条件に適しています。高温下では劣化が加速されるため、連続使用温度範囲にご注意ください。
- オゾン保護:ひび割れが発生しやすいため、屋外やオゾンのある環境に長時間さらされることは避けてください。
2. フッ素エラストマー（FKM/Viton®） - 耐高温性と耐薬品性の王者
- 特徴:優れた耐高温性、多くの化学物質（油、酸、炭化水素溶剤）、オゾン、耐候性を備え、高性能シーリングを実現します。
- 注意事項:
- 低温性能:低温性能が低い。標準的なFKMの低温収縮温度（TR10）は約-20℃であるため、極低温環境には適していません。特殊な低温グレード（GLTタイプなど）もご用意しております。
- メディア互換性: 高温蒸気、アミン化合物（一部のエンジンオイル添加剤など）、ケトン、低分子量エステル（酢酸エチルなど）、Skydrol 油圧液には耐性がありません。選択する前に必ず化学物質適合性チャートを確認してください。
- 高温用途:高温（200℃を超える場合もあります）にも耐性がありますが、熱によって硬化し、弾力性が低下する可能性があることに注意してください。
3. シリコーンゴム（VMQ） – 幅広い温度範囲に対応する食品グレードの選択肢
- 特徴:非常に広い動作温度範囲（-60℃～+200℃以上）、優れたオゾン耐性と耐候性、不活性で無毒性。食品、医療、高温静的シール用途に多く使用されています。
- 注意事項:
- 機械的強度:耐摩耗性と引裂強度は、一般的なゴムの中で最も劣ります。動的シーリングや、激しい摩擦やせん断力がかかる用途には適していません。
- メディア互換性: 石油系オイル（膨潤の原因となります）、濃酸、濃アルカリ、高圧蒸気には耐性がありません。
- ガス透過性:ガス（特に二酸化炭素）に対する透過性が高いため、高真空や極めて高い気密性が求められる用途には適していません。
4. エチレンプロピレンジエンモノマー（EPDM） - 水と蒸気の専門家
- 特徴:耐熱水、耐蒸気、耐老化性、耐オゾン性、耐候性に優れています。給湯システム、自動車冷却システム、屋外シールなどに幅広く使用されています。
- 注意事項:
- メディア互換性: その最大の弱点は、事実上すべての鉱油、潤滑油、燃料に対する耐性です。接触すると、激しい膨潤と急速な劣化を引き起こします。極性溶剤および一部のブレーキフルード（DOTベース）にのみ適しています。
- 温度:高温蒸気に対する耐性は優れていますが、高温での圧縮永久歪み性能に注意してください。
5. 水素化ニトリルゴム（HNBR） – 高性能NBRのアップグレード
- 特徴:NBRの耐油性を維持しながら、耐熱性、耐オゾン性、耐摩耗性を大幅に向上させ、総合的にNBRを上回る性能を発揮します。
- 注意事項:
- 注意事項はNBRと同様ですが、許容限界が高くなります。同様に、リン酸エステル系油圧作動油およびブレーキ液には耐性がありません。オゾン耐性はありますが、極端な環境は避けてください。
6. ポリテトラフルオロエチレンコーティングゴム（PTFEカプセル化ゴム） - 超低摩擦ソリューション
- 特徴:PTFEの優れた耐薬品性と低摩擦係数に、ゴム製Oリングの高い弾性を組み合わせた製品です。潤滑剤を使用しない、または特殊媒体を使用する動的シールに使用されます。
- 注意事項:
- コーティングの損傷を避けてください:PTFE層は非常に薄いため、取り付けの際は細心の注意を払ってください。少しでも傷が付くと、シール性が損なわれる可能性があります。
- 耐圧性:圧力耐性は内部のゴムコアによって提供されるため、使用圧力範囲に注意してください。
III. 選択および使用決定プロセスの概要
信頼性の高いシール動作を確保するには、次の手順に従うことをお勧めします。
- 媒体を特定する:シールが接触する液体またはガスを決定します (例: ISO 46 油圧オイル、水道水、アセトン、オゾン)。
- 動作条件を決定する:動作温度範囲（最高/最低温度）、圧力（ピーク圧力、脈動周波数）、および動作タイプ（静的、動的往復、回転）を正確に識別します。
- 互換性チャートを参照してください: 媒体と条件に基づいて、ゴム材料の化学的適合性チャートいくつかの候補材料を絞り込みます。
- 特別な要件を考慮してください:食品グレード、難燃性、導電性/絶縁性などの特別なニーズはありますか?
- 最終検証:可能な限り、最終的な選択を行う前に、実際の状況をシミュレートした状態でサンプルをテストしてください。
結論
ゴムシールは小さいながらも、システムの信頼性にとって極めて重要です。あらゆる条件に対応できる「万能」なゴム素材は存在しません。成功の鍵は、各材料の性能限界に関する深い理解と選択、設置、メンテナンスに関する注意事項を厳守してください。科学的な選択と正しい使用により、シールの効果を最大限に高め、機器の長期的かつ安定した安全な動作を確保できます。
投稿日時: 2025年9月1日